模块化多边形边坡防护装置的制作方法

本发明涉及工程边坡防护设施领域，更具体地说是一种应用于公路、铁路、矿山、河道、水利工程，防止其边坡岩土松动滑落造成危害的模块化多边形边坡防护装置。

背景技术：

山区面积占据我国国土面积的69.1％，大量的道路、铁路及工业民用建筑被修建在西南等多山地、丘陵的地带，为保证工程的施工建设，不得不开挖出各种边坡。而这些边坡往往在地形、降水等的自然因素作用下发生岩土崩塌滑落等灾害，严重危及道路、铁路、工业民用建筑的使用安全，更会对道路上来往的各种车辆和行驶在铁路上的火车造成十分严重的威胁。

目前大量的边坡防护网被应用在上述工程的边坡处，以拦截松动滑落的岩土体，避免或减少其造成的危害。

目前使用的边坡防护网分为主动式防护网和被动式防护网，大部分都是以一张整网进行铺展，安装在边坡表面或者边坡底部。整网方式安装时施工较为简单直接，防护网的整体变形量较大，承受荷载的效果也较为理想。但也是由于整网的铺设方式，长期使用后存在以下弊端：

1、防护网在被堆积的岩土破坏或者被冲击破坏后，往往只能将防护网整体进行更换。

2、传统的防护网更换施工过程重复繁琐，浪费人力物力，不符合绿色发展的理念。

所以近年来边坡防护网的发展趋势之一是使网面在破坏后易于拆卸更换，中国专利文献公开了一种“易修复式柔性被动防护网”(cn204163087u)，它由多跨防护网组成，每跨防护网结构为：支撑绳固定在钢柱顶部和底部的4个卸扣上，金属网经卸扣连接在钢柱上，钢柱铰接在锚固板上u形板的销轴上，拉锚绳固定在钢柱顶板上，另一端经卸扣连接消能装置一端，消能装置另一端经卸扣连接锚杆。消能装置由一个以上的交叉圆环组成，其两外端均为钢丝绳端头。它对冲击荷载具有较好的柔性防护功能，但存在以下缺陷：其一，消能装置与消能装置、消能装置与钢柱均由多个卸扣连接，所以消能装置不方便拆卸更换；其二，消能装置为环环相扣，环与钢丝绳的连接需要额外处理制作工艺复杂，工作量较大，现场组装难度也较大。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明针对道路、铁路、工业民用建筑等边坡防护工程提出一种模块化多边形边坡防护装置，易于安装更换，且具有较为良好的防护效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模块化多边形边坡防护装置，其结构特点是：

所述模块化多边形边坡防护装置整体顺着边坡的坡度布置，利用锚杆固定在山体上，由多个多边形模块呈平铺密排地拼接组成；所述多边形模块包括多边形外框以及填充并张紧于框内的模块网面；相邻的多个多边形模块顶点汇聚形成节点，于节点处利用连接件相连，所述连接件采用沟槽式连接件、框式连接件与弹簧扣式连接件中的至少一种；

所述沟槽式连接件整体是以节点处为中心、以多个具有沟槽的连接段向外呈辐射状排列；于所在节点处，以相邻的各多边形外框之间呈平行紧邻的两条边为一组待连接构件；多个连接段是按照所在节点处的多组待连接构件对应布置，所述待连接构件内嵌于对应连接段的沟槽中；

所述框式连接件由槽型部件与条形部件构成，所述槽型部件具有开口槽，于开口槽相对的两槽壁上开设插孔，所述条形部件两端部具有弹性插头，能够依靠一对弹性插头分别插入两侧插孔中；于所在节点处，以相邻的各多边形外框之间呈平行紧邻的两条边为一组待连接构件，每组待连接构件配置一个框式连接件，并是以两条边穿设于所述开口槽中，所述框式连接件以所述条形部件形成对开口槽的封口；

所述弹簧扣式连接件包括底座及固连于所述底座上的卡扣与卡栓，所述卡栓在自然状态下依靠设于底座上的弹性部件的弹力抵紧于所述卡扣的端部，形成封闭的圆环结构，能够在外力作用下被挤压向内，与卡扣端部脱离，使圆环结构形成缺口，并能够在外力解除时依靠弹性部件的弹性回弹恢复至封闭的圆环结构；依靠所述弹簧扣式连接件连接的节点处，是在各多边形外框的顶点固装所述弹簧扣式连接件的底座，各多边形外框的顶点之间依靠对应弹簧扣式连接件的封闭圆环两两相扣，形成于节点处的连接。

本发明的结构特点也在于：

所述沟槽式连接件由呈上下正对布置、之间留有间距的上板件与下板件可拆卸地相连构成，上板件的上延伸臂与下板件相对应的下延伸臂紧固相连，构成所述连接段，以上延伸臂与下延伸臂之间的空间形成所述沟槽。

所述上板件的上延伸臂沿着臂宽方向呈对称布置两列加固齿构件，每列加固齿构件的多个加固齿均是沿着臂长方向间隔布置；所述下板件的下延伸臂上对应于各加固齿设有相适配的插槽；所述上延伸臂与下延伸臂之间是以各加固齿嵌插于正下方的各插槽中以及依靠臂端的螺栓组件相螺接实现紧固相连，所述连接段是以两列加固齿构件之间的空间形成所述沟槽。

所述框式连接件的槽型部件呈一边缺口的矩形框状结构，框内空间形成所述开口槽，相对的两边内壁呈对称开设所述插孔；所述条形部件两端部分别通过弹簧连接所述弹性插头，所述弹性插头的外形尺寸与所述插孔相适配，依靠弹簧能沿条形部件的长度方向向外弹出或朝内压入。

所述多边形模块的多边形外框与模块网面、沟槽式连接件的上板件与下板件、框型连接件的槽型部件、条形部件与弹性插头，均是采用高强度耐腐蚀材质制成。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明采用模块化设计，以多边形模块利用连接件组装形成模块化多边形边坡防护装置，并提供三种结构形式不同的连接件，组合使用，构成对各节点处的连接固定，最后利用锚杆将防护装置整体固定在边坡岩土体上，形成主动防护网，将松动或滑落的岩土体包覆起来达到防护效果，其优势包括：

1、采用可更换的模块化设计，改变了传统整网损坏后维护难度大、成本高的缺点，延长了装置的使用寿命；

2、连接件的结构设计为全新，有利于损坏的多边形模块的更换，省时省力；

3、利用三种结构形式的连接件组合使用，可以均匀地承载多边形模块受的冲击载荷，提高结构强度及稳定性的同时，为多边形模块提供一定的活动空间，有利于缓冲外部的冲击力，提高防护效果。

附图说明

图1是本发明应用于边坡防护时的结构示意图；

图2是沟槽式连接件的俯视结构示意图；

图3是图2中a-a向断面的剖视结构示意图；

图4是框式连接件的结构示意图；

图5是图4中条形部件的结构示意图；

图6是图4中槽型部件的结构示意图；

图7是利用框式连接件连接的节点处安装示意图；

图8是弹簧扣式连接件的结构示意图；

图9是利用弹簧扣式连接件连接的节点处的安装示意图；

图10是本装置出厂时部分组装的结构示意图；

图11是本装置边坡固定的结构示意图。

图中，1锚杆；2多边形模块；3多边形外框；4模块网面；5节点；6沟槽式连接件；7上板件；8下板件；9上延伸臂；10下延伸臂；11加固齿；12插槽；13内螺纹圆柱销；14紧固螺栓；15沟槽；16框式连接件；17槽型部件；18条形部件；19插孔；20弹性插头；21弹簧；22弹簧扣式连接件；23底座；24卡扣；25卡栓；26模块化带；27边坡；28弹性部件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

请参照图1至图11，本实施例的模块化多边形边坡防护装置整体顺着边坡的坡度布置，利用锚杆1固定在山体上，由多个材质、大小均相同的多边形模块2呈平铺密排地拼接组成；多边形模块2包括多边形外框3以及填充并张紧于框内的模块网面4；相邻的多个多边形模块2顶点汇聚形成节点5，于节点5处利用连接件相连，连接件采用沟槽式连接件6、框式连接件16与弹簧扣式连接件22中的至少一种；

沟槽式连接件6整体是以节点5处为中心、以多个具有沟槽15的连接段向外呈辐射状排列；于所在节点5处，以相邻的各多边形外框3之间呈平行紧邻的两条边为一组待连接构件；多个连接段是按照所在节点5处的多组待连接构件对应布置，待连接构件内嵌于对应连接段的沟槽15中；

框式连接件16由槽型部件17与条形部件18构成，槽型部件17具有开口槽，于开口槽相对的两槽壁上开设插孔19，条形部件18两端部具有弹性插头20，能够依靠一对弹性插头20分别插入两侧插孔19中；于所在节点5处，以相邻的各多边形外框3之间呈平行紧邻的两条边为一组待连接构件，每组待连接构件配置一个框式连接件16，并是以两条边穿设于开口槽中，框式连接件16以条形部件18形成对开口槽的封口；

弹簧扣式连接件22包括底座23及固连于底座23上的卡扣24与卡栓25，卡栓25在自然状态下依靠设于底座上的弹性部件28的弹力抵紧于卡扣24的端部，形成封闭的圆环结构，能够在外力作用下被挤压向内，与卡扣24端部脱离，使圆环结构形成缺口，并能够在外力解除时依靠弹性部件28的弹性回弹恢复至封闭的圆环结构；依靠弹簧扣式连接件22连接的节点5处，是在各多边形外框3的顶点固装弹簧扣式连接件22的底座23，各多边形外框3的顶点之间依靠对应弹簧扣式连接件22的封闭圆环两两相扣，形成于节点5处的连接。

上述三种结构形式的连接件可以只使用其中一种，也可以两两组合，三种组合使用也可，均匀地承载多边形模块2受的冲击载荷，其中：

沟槽式连接件6采用螺栓固定，使结构具有更高的强度，可以有效提高结构的稳定性。沟槽式连接件6以宽度适宜的沟槽15内置待连接构件，使所在节点5处被连接的多边形模块2具有一定的活动空间，有利于缓冲外部的冲击力，提高防护效果；

框式连接件16是利用槽型部件17与条形部件18共同构成一个小型封闭框，将一组待连接构件的两条边紧紧箍在一起，达到连接多边形模块2的目的。在拼装所在节点5的多边形模块2时，将相互靠紧的待连接构件的两条边放置在槽型部件17的开口槽中，再将条形部件18的弹性插头20插入插孔19，形成一个封闭框。当需要拆卸多边形模块2时，沿条形部件18的长度方向向内挤压弹性插头20，再将条形部件18移出槽型部件17外，即实现框式连接件16的拆分。框式连接件16能够为模块网面4提供一定的活动空间，能够对冲击力起到缓冲作用，从而提高模块化多边形边坡防护装置的稳定性；

而利用弹簧扣式连接件22连接的节点5位置，由于其形成的各圆环两两相扣，之间无固定，连接后活动空间较大，在受到力的作用后，可以通过大范围的活动、形变来抵消过强的冲击力。当部分多边形模块2损坏要拆卸时，同理可挤压卡栓25，使其与卡扣24分离，以进行拆卸。这种连接方式方便快捷，可应对较大冲击力引起的形变。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

沟槽式连接件6由呈上下正对布置、之间留有间距的上板件7与下板件8可拆卸地相连构成，上板件7的上延伸臂9与下板件8相对应的下延伸臂10紧固相连，构成连接段，连接段末端倒圆角，以上延伸臂9与下延伸臂10之间的空间形成沟槽15。

上板件7的上延伸臂9沿着臂宽方向呈对称布置两列加固齿构件，每列加固齿构件的多个加固齿11均是沿着臂长方向间隔布置；下板件8的下延伸臂10上对应于各加固齿11设有相适配的插槽12；上延伸臂9与下延伸臂10之间是以各加固齿11嵌插于正下方的各插槽12中以及依靠臂端的螺栓组件相螺接实现紧固相连，连接段是以两列加固齿构件之间的空间形成沟槽15。其中，螺栓组件为设置在下板件8的下延伸臂10臂端上的内螺纹圆柱销13，以及自上板件7的上延伸臂9臂端的螺纹孔向下螺纹穿设于内螺纹圆柱销13中的紧固螺栓14。

框式连接件16的槽型部件17呈一边缺口的矩形框状结构，框内空间形成开口槽，相对的两边内壁呈对称开设插孔19；条形部件18两端部分别通过弹簧21连接弹性插头20，弹性插头20的外形尺寸与插孔19相适配，依靠弹簧能沿条形部件18的长度方向向外弹出或朝内压入，从而实现条形部件18与槽型部件17之间的手工可拆卸。

弹簧扣式连接件22中，在底座23内设置弹簧片等弹性部件28，与卡栓25相连，利用弹簧片实现卡栓25的弹性运动。

多边形模块2的多边形外框3与模块网面4、沟槽式连接件6的上板件7与下板件8、框型连接件的槽型部件17、条形部件18与弹性插头20，均是采用高强度耐腐蚀材质制成。

本实施例中，以六边形模块为例进行举例说明：

将模块网面4制成外形尺寸适配的六边形后，将其边界连接在六边形边框上，得到六边形模块。模块化多边形防护装置的安装分为两步进行：

第一步、工厂流水线部分组装。在六边形模块生产完成后，利用工厂的机械化流水线将六边形模块与连接件组装一部分形成带状，如图10所示。其中，连接件可选择上述三种结构形式中的一种或多种。模块化带26的大小可根据运输工具的运载能力设定取最大限度，以减小后期现场的施工量；

第二步、工地现场二次拼装。出厂的模块化带26运到施工工地，按照上述三种结构形式连接件的安装方式，利用各连接件对模块化带26进行组装延伸，模块化多边形边坡防护装置的形状及大小，根据地形的不同进行选择，如图11所示。按照现有的主动式防护网打锚杆1的标准，每隔相应的距离打锚杆1，以固定六边形模块连成的防护装置。在需固定的节点5位置利用锚杆1替代原本对应的连接件。在进行本步骤施工组装时，并不需要像现有技术的整网一样全面覆盖岩体，可以根据实地的情况灵活施工铺设。

当定期检修发现一部分的多边形模块2的模块网面4损坏时，拆下所在节点5处相应多边形模块2的连接件，移走损坏部分的多边形模块2，再换上新的多边形模块2，按照对应结构形式连接件的安装方式，对所在节点5进行组装，即完成多边形模块2的更换。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。