一种边坡防护装置及其施工方法与流程

本发明涉及边坡治理技术领域，具体涉及一种边坡防护装置及其施工方法。

背景技术：

边坡一般是指具有倾斜坡面的山体侧面，由于坡表面倾斜，在坡体自身重力和其他的外力作用下，尤其是在降雨冲刷作用下易失稳而滑坡，整个坡体具有从高向低滑动的趋势，现有技术中，一般通过格构加固的方式对边坡表面进行加固；格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术；而这种技术虽然具有一定的防护效果，但是这种技术需要使用锚杆深入土层内甚至有的可能会深入路面的下方，因此对道路会产生一定的影响，此外若遇到地层强度较弱的部分，锚杆的锚固强度也会受到影响；另外路面随着车的不断通行以及其他的外界因素，其整体结构会产生一定的变形，即在斜坡上的土层可能会产生外凸拱起或者内凹下陷的局部变形，而格构加固的这种较为刚性的防护，很容易造成斜坡表面的混凝土产生破坏。

技术实现要素：

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种边坡防护装置及其施工方法，采用在坡面表层施工的方式，形成了一种稳定的坡面防护结构的同时能够抵御土层局部的外凸或者内凹的微变形，避免了土层变形对防护结构的破坏，有别于锚杆结构的防护方式，从而有效的规避了锚杆施工对路基的影响以及土层强度对锚杆的锚固强度的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种边坡防护装置，包括若干个均匀铺设在路基斜坡上的基板，这些所述基板呈行列分布在斜坡上，所述斜坡上开设有若干条用于定位所述基板的基槽，相邻的两个所述基槽间距相等并成行分布；位于同一行中相邻的两个基板贴合在一起并通过卡套相连接，位于同一列中相邻的两个基板通过卡套和卡块相固定，所述卡套远离斜坡并位于所述基板的外侧，所述卡块靠近斜坡并位于所述基板的内侧；

所述基板的上表面对称设置有两个第一卷边，所述基板的下表面对称设置有两个第二卷边，所述第一卷边与所述第二卷边均呈弧形且对应的圆心角大于60度小于等于90°，两个所述第一卷边对应的轴线位于该两个第一卷边之间，两个所述第二卷边对应的轴线位于该两个第二卷边之间；位于同一侧的第一卷边与第二卷边形成m型结构，所述第一卷边用于插接所述卡套，所述第二卷边用于插接所述卡块，所述第二卷边置于所述基槽内。

优选地，所述基槽为矩形槽，所述基槽的槽底和两个侧壁上浇筑有混凝土或堆砌有砖块。

优选地，所述卡套、所述第一卷边以及所述第二卷边的长度相同，所述卡套的外壁呈椭圆状，当所述卡套插接在第一卷边上时，该第一卷边对应的基板到该卡套的外壁的最小垂直距离小于第一卷边的轴线到基板的垂直距离。

优选地，位于同一列中相邻的两个第二卷边通过卡块相固定，所述第二卷边的两端开设有供所述卡块插接的矩形槽，所述卡块呈π结构。

优选地，所述基板与所述斜坡之间铺设有砂石层，所述基板与所述斜坡之间的距离不大于第一卷边的轴线到基板的垂直距离；位于同一列中相邻的两个基板之间通过第一卷边和第二卷边形成填充空间，所述填充空间内浇筑有高强度混凝土；所述第一卷边与所述卡套之间、位于同一行中相邻的两个基板均浇筑有防水胶。

优选地，所述第一卷边与所述第二卷边上均开设有若干个均匀分布的注浆孔，所述卡套上开设有若干个均匀分布的注胶孔。

优选地，所述第一卷边、所述第二卷边、所述卡套以及所述卡块的材质均相同，且均为钢板；所述基板为钢筋混凝土板，所述第一卷边与所述第二卷边的厚度为基板厚度的一半；所述砂石层内的砂石粒径在3mm-10mm之间。

优选地，所述斜坡的坡底铺设有集水槽，所述集水槽贴合在靠近所述斜坡的坡底的基板上。

一种边坡防护装置的施工方法，具体包括如下步骤：

s1：进行基板的预制工作，基板为预制的钢筋混凝土板，卷边焊接在钢筋上，然后再浇筑混凝土将钢筋覆盖形成基板；

s2：将夯实后的斜坡坡面处理平整，根据基板的尺寸在斜坡上开设基槽，每个基槽的延伸方向均与路基的延伸方向平行，并在基槽的槽底和两个侧壁上浇筑混凝土或者砌上砖块，用于放置相邻的两个第二卷边；

s3：按照逐列的铺设方式，进行第一列的基板铺设，每列的基板按照由上至下的铺设方式进行铺设，在铺设基板前，先进行砂石层的铺设，然后在砂石层上铺设基板；相邻的两个第一卷边通过卡套相连接，相邻的两个第二卷边通过卡块相连接；

s4：按照步骤s3铺设下一列的基板，该列中的基板与前一列中的基板具有共用的卡套，该卡套的中部位于两列基板的相交处，同时在两列基板的填充空间相交的位置处贴上隔膜；

s5：待基板铺设完成后，在斜坡的坡底修筑集水槽，集水槽为混凝土结构，集水槽需贴合在位于斜坡最底部的基板上的第一卷边上；

s6：待集水槽固化后，通过注浆孔浇筑高强度混凝土，待高强度混凝土固化后，再通过注胶孔浇筑防水胶，并在同一行中相邻的两个基板之间也浇筑防水胶。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明在斜坡的表层设置防护结构，在保证坡面防护的同时，避免了需要深入坡体内部的施工，降低了施工强度。

(2)本发明的基板通过卷边、卡套以及卡块的配合使用，使得基板之间具有一定的变形能力，能够有效应对坡面土层的微量变形，另外利用砂石层内的砂石的间隙，也进一步的提高了基板抵抗变形的能力。

(3)基板的第一卷边和第二卷边形成的m型结构，使得相邻的两个基板在受到土层的内凹或者外凸时能实现转动中心的转换，进而延长了位移点到转动点之间的距离，提高了缓冲距离，提高了卷边自身对外力的吸收，使得土层变形时基板充分吸收外力的同时不会产生较大的变形，而造成基板结构的破坏。

(4)第一卷边和第二卷板的m型结构，使得位于同一列基板组内的相邻的两个基板之间形成填充空间，保证了两个基板之间的有效限位。

(5)本发明利用第一卷边呈弧形的结构，使得在遇到水流时能够起到缓冲作用，与卡套相结合，避免了水流的冲刷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种边坡防护装置的结构示意图；

图2为相邻两列基板的局部立体图；

图3为相邻两列基板的局部平面图；

图4为基板的结构示意图；

图5为卡块的结构示意图；

图6为图1中a部的放大图；

图7为斜坡土层第一种内凹的主要受力分析图；

图8为斜坡土层第一种外凸的主要受力分析图；

图9为图8中卷边的简化示意图；

图10为斜坡土层第二种外凸的主要受力分析图；

图11为斜坡土层第二种外凸的局部受力分析图。

附图标记说明：1-基板、11-第一卷边、12-第二卷边、121-矩形槽、13-注浆孔、2-卡套、21-注胶孔、3-卡块、4-砂石层、5-基槽、6-防水胶、7-高强度混凝土、8-集水槽、9-路基。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种边坡防护装置，主要由铺设在路基9斜坡上的多个钢筋混凝土材质的基板1形成，基板1呈行列式排布；其中位于斜坡底部铺设有集水槽8，斜坡上开设有若干条用于定位基板1的基槽5，相邻的两个基槽5间距相等并成行分布，参见图2，双箭头代表路基9延伸方向，单箭头代表斜坡倾斜方向，每个基槽5的延伸方向与路基9的延伸方向相同；结合图3，其中基板1的一对表面上分别对称设置有两个第一卷边11和两个第二卷边12，第一卷边11和第二卷12的材质均为钢板，第一卷边11与第二卷边12均呈弧形且对应的圆心角在60度到90°之间(图3所示的卷边对应的圆心角为90°)，另外卷边为外凸结构，即两个第一卷边11对应的轴线位于两个第一卷边11之间，两个第二卷板12对应的轴线位于两个第二卷边12之间，进而在基板的两侧形成两个m型结构，进而使得卷边在受力时具有一定的缓冲作用；另外位于斜坡的坡底的基板1上的第一卷边11贴合在集水槽7上。

结合图5，斜坡上的基槽5用于放置第二卷边12，形成对基板1的定位，其中基槽5为矩形槽，基槽5的槽底和两个侧壁需做硬化处理，例如可浇筑一层混凝土或者铺设砖块，以实现对第二卷边12的支撑；另外基槽5的深度不小于卷边的内半径。

进一步的结合图1和图2，位于同一列中相邻的两个基板1通过卡套2和卡块3相固定，卡套2插接在第一卷边11上，卡块3插接在位于同一列中相邻的两个第二卷边12上，卡套2远离斜坡并位于基板1的外侧，卡块3靠近斜坡并位于基板1的内侧，即卡套2裸露在外，卡块3位于基板1与斜坡之间；如图2所示，位于同一行中相邻的两个基板1贴合在一起，在铺设时为保证相邻的两列基板1的有效连接，相邻的两列基板1也通过卡套2相固定，即在铺设时相邻的两列中的基板1需共用卡套2，该卡套2的中部位于两列基板1组的相交处；

进一步的结合图5和图6，卡套2的长度与卷边的长度相同，卡套2的外壁呈椭圆状，卡块3呈π结构；其中卡套2为部分的椭圆，其上有一开口用于卡在相邻的两个第一卷边11上；为避免相邻两列基板组内的基板1受到卡块3的干涉，在第二卷边12的两端开设有供卡块3插接的矩形槽121，卡块3插入后将不会凸出来，进而避免了影响基板1的贴合。

如图5所示，基板1与斜坡之间还铺设有砂石层4，砂石层4内的砂石粒径在3mm-10mm之间，同时砂石层4厚度不宜过厚，需使得基板1与斜坡之间的距离不大于第一卷边11的轴线到基板1的垂直距离，以保证第二卷边12能够穿过砂石层4进入基槽1的槽底；位于同一列中相邻的两个基板1之间通过第一卷边11和第二卷边12形成填充空间，其中填充空间包括呈填充空间b(其横截面由四个内凹的圆弧围成)和填充空间c(其横截面由两个内凹圆弧和一个直线组成)，填充空间b和填充空间c内浇筑有高强度混凝土7(强度等级在c60以上)，相邻两列基板组内填充的高强度混凝土7均为单独的不与其他的填充空间内的高强度混凝土7粘连，浇筑形成的填充空间形成加强筋作用，限制了相邻的两个基板1产生错位，使得坡面上基板1形成有效连接，当一个基板1受到作用力时会传递到其他基板1上，进而能够有效的保护坡面，同时利用砂石的间隙，使得基板1具有一定的变形区间能够抵御坡面的微量变形；另外第一卷边11与卡套2之间浇筑有防水胶6，相邻的两列基板组之间浇筑有防水胶6，防水胶6需具有一定的弹性以应对微量的变形，其中防水胶6可采用中性硅酮结构密封胶或者其他替代品；结合图2，为保证施工过程中填充防水胶6和高强度混凝土7，第一卷边11与第二卷边12均开设有若干个均匀分布的注浆孔13，卡套2上开设有若干个均匀分布的注胶孔21，此外高强度混凝土7由注浆孔13通入，因此高强度混凝土7在选择时需选择颗粒较小的，例如rpc混凝土。

进一步的如图5所示，图5中箭头代表水流的方向，为方便叙述，本实施例只截取了一部分进行说明；当遇到降雨量比较大时，大量的水会沿着坡面流入坡底，若未对坡面进行防护，很容易冲刷坡面造成水土流失，另外在现有技术中一般是在坡面上铺设一侧防护结构，其基本上是平铺的，其上没有类似本实施例的卷边结构，在本实施例中，第一卷边11的外凸结构和卡套2的结合，使得水流在第一卷边11处产生旋转，下流的水流产生上升后再流出，进而降低了水流的冲击力，产生缓冲作用，避免对集水槽8以及坡底部的冲击；此外，为保证水流在第一卷边11处产生旋转，当卡套2插接在第一卷边11上时，该第一卷边11对应的基板1到该卡套2的外壁的最小垂直距离小于第一卷边11的轴线到基板1的垂直距离，以保证卡套2卡上后，卡套2不会覆盖住第一卷边11具有的弧形结构。

如图7和图8所示，分别代表斜坡土层第一种内凹和第一种外凸的受力，为方便说明，只截取了一部分的基板1，从左至右分别命名成第一基板、第二基板、第三基板以及第四基板，并只做了主要的受力分析；

结合图7，当第二基板和第三基板之间受到指向靠近斜坡的作用力f时(土层内凹)，由于相邻的两个基板是通过外凸的卷边对合在一起，因此在此时，第二基板和第三基板会产生转动趋势，其转动中心位于a处(第一卷边的相交处)，开口处位于b点(第二卷边的相交处)；当产生转动趋势时，其一两个第一卷边利用自身的弹性会产生两个相反的作用力f1、f1＇阻碍基板转动进而产生缓冲，其二利用卡块自身的弹性也会产生两个相反的作用力f2、f2＇阻碍基板转动进而产生缓冲，其三利用两个第二卷边自身的弹性在基槽处产生两个方向相反作用力f3、f3＇限制基板转动，最终产生缓冲作用抵御土层的微量变形；此外第二基板和第三基板产生转动趋势时，该两个基板远离受力处的端部会产生上升趋势(箭头j1)，进而会分别受到第一基板和第四基板的阻碍作用，此时由于填充空间的存在，进而限制第二基板和第三基板的上升(箭头j2)并利用卷边产生缓冲，最终将作用力f分散到其他基板上，使得基板能够承载斜坡土层的变形；

结合图8，当第二基板和第三基板之间受到指向远离斜坡的作用力f时(土层外凸)，此时第二基板和第三基板依旧会产生转动趋势并且转动中心产生变动，此时的转动中心位于b点，开口处位于a点；当产生转动趋势时，其一两个第二卷边利用自身的弹性以及卡块的存在会产生两个相反的作用力f1、f1＇阻碍基板转动进而产生缓冲，其二利用卡套自身的弹性会产生两个相反的作用力f2、f2＇阻碍基板转动进而产生缓冲，其三利用两个第二卷边自身的弹性在基槽处产生两个方向相反作用力f3、f3＇限制基板转动，最终产生缓冲作用抵御土层的微量变形；同样的第二基板和第三基板产生转动趋势时，该两个基板远离受力处的端部会产生下降趋势(箭头j1)，进而会分别受到第一基板和第四基板的阻碍作用，此时由于填充空间的存在，进而限制第二基板和第三基板的下降(箭头j2)并利用卷边产生缓冲，最终将作用力f分散到其他基板上，使得基板能够承载斜坡土层的变形；

进一步的结和图7和图8，可以看出当土层产生内凹和外凸时，基板的转动中心产生转移；当土层产生内凹时，其受力相当于在土层外部施加了一个压力，而此时的转动中心则靠近受力处；当土层产生外凸时，相当于在土层内部施加了一个推力，而此时转动中心也靠近受力处，最终使得基板受力时的臂长增加；结合图9(将卷边简化成柔性臂)，其上的两条线k1的交点代表图8中的b点，两条线k1代表图8中转动中心b到f2处的连线，f位于b点下方；若转动点远离f，此时的臂长k2将会缩短，当转动同样角度时，k1端部的位移长度x要大于k2端部的位移长度y，反之若位移长度相同时，k1转动的角度则要小于k2的转动角度，因此回到基板上，则说明在受到土层作用力f时，转动点则靠近受力处的设置增加了臂长，减少了基板的转动角度，提高了卷边自身对f的吸收，使得土层变形时基板充分吸收力f的同时不会产生较大的变形，而造成基板结构的破坏；此外在土层变形时，利用砂石层内的砂石的间隙，使得基板与斜坡之间也具有一定的缓冲空间，也进一步的提高了基板抵抗变形的能力；

结合图10，若斜坡产生第二种内凹和外凸时，例如外凸时，此时受到指向远离斜坡的作用力f，此时卷边无法形成转动中心，而此时则通过卡套与卷边相互挤压产生缓冲作用，靠近f处的卷边的两端产生上升趋势，远离f处的卷边的两端产生下沉趋势(j3)，进而形成挤压作用产生缓冲【结合图11，为远离f处的卷边的两端与卡套的示意图，卷边产生下沉趋势(j3)，卡套产生阻碍其下沉的力f4、f4，进而使得卡套和卷边产生挤压形变形成缓冲作用】；当内凹时，靠近f处的卷边的两端产生下降趋势，远离f处的卷边的两端产生上升趋势，依旧形成挤压作用产生缓冲；此外，利用砂石层内的砂石的间隙，在该种内凹和外凸时也能够抵御这种变形。

此外，由于填充空间内浇筑有混凝土，其内的混凝土会与卷边粘合在一起，因此基板在变形时也会受到填充空间的阻碍，另外由于填充空间b的四周处的混凝土比较薄，随着基板的变形可能会使填充空间b的四周的混凝土产生破碎，也可能在卷边与混凝土之间产生缝隙，由于填充空间的主要作用是用来限制两个基板的错位问题，因此在填充空间b的四周产生的局部的小面积破碎和缝隙并不会影响其发挥的作用，依旧可以避免基板的错位。

进一步的，本发明还公开了一种边坡防护装置的施工方法，具体包括如下步骤：

s1：进行基板1的预制工作，基板1为预制的钢筋混凝土板，卷边焊接在钢筋上，然后再浇筑混凝土将钢筋覆盖形成基板1；

s2：将夯实后的斜坡坡面处理平整，根据基板1的尺寸在斜坡上开设基槽5，每个基槽5的延伸方向均与路基9的延伸方向平行，并在基槽5的槽底和两个侧壁上浇筑混凝土或者砌上砖块，用于放置相邻的两个第二卷边12；

s3：按照逐列的铺设方式，进行第一列的基板1铺设，每列的基板1按照由上至下的铺设方式进行铺设，在铺设基板1前，先进行砂石层4的铺设，然后在砂石层4上铺设基板1；相邻的两个第一卷边11通过卡套2相连接，相邻的两个第二卷边12通过卡块3相连接；

s4：按照步骤s3铺设下一列的基板1，该列中的基板1与前一列中的基板1具有共用的卡套2，该卡套2的中部位于两列基板1的相交处，同时在两列基板1的填充空间相交的位置处贴上隔膜，隔膜材质可为塑料纸，以防止后续浇筑时，相邻的两个填充空间内的高强度混凝土7粘结在一起；

s5：待基板1铺设完成后，在斜坡的坡底修筑集水槽8，集水槽8为混凝土结构，集水槽8需贴合在位于斜坡最底部的基板1上的第一卷边11上；

s6：待集水槽8固化后，通过注浆孔13浇筑高强度混凝土7，待高强度混凝土7固化后，再通过注胶孔21浇筑防水胶6，并在同一行中相邻的两个基板1之间也浇筑防水胶6。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。