专利名称：用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于边坡加固的挡墙，尤其涉及一种用于中、小型边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙。
背景技术：
目前，国内用于支护公路边坡的结构为普通型钢筋石笼挡墙。国外也将普通型钢筋石笼挡墙结构用于防侵蚀或防冲刷保护等方面。鉴于这种挡墙结构的许多优点，美国及欧洲的有些国家已较普遍地将之用于困难地带(如山区)下中、小型边坡的支护，并已发展了相应的设计手册和专业生产商。
如图3所示的普通型钢筋石笼，其施工主要分为两步先用钢筋和钢丝按一定规格制成一个呈长方体状的钢筋笼，再在笼内装满就地取材的碎石(或砾石)。然后，将各钢筋石笼按需要成排成层地堆砌为挡墙。为了使石笼与待加固边坡紧密接触，在挡墙与边坡面之间填满碎石(或砾石)。在具体设计和施工过程中，有时会根据实际需要在挡墙底部浇注混凝土基座来增强挡墙的抗剪和抗翻转能力。尽管普通型钢筋石笼挡墙的施工具有可就地取材、易于施工、利于排水等优点，然而，现有的设计和施工仍存在许多不足之处整体强度较低。因为，普通型钢筋石笼挡墙是由多个钢筋石笼的简单堆砌而成，其完整性是靠石笼之间的摩擦力来维持的。在外力作用下各石笼之间很容易产生相对滑动、转动等相对位移，严重者可使钢筋石笼解体。
抗锈蚀性差。因为，普通型钢筋石笼的钢筋和钢丝直接接触到空气和水，极易被锈蚀。如果钢筋和钢丝锈蚀严重，普通型钢筋石笼则将面临解体的危险，从而大大降低这种挡墙的强度及被加固边坡的稳定性。
排水性能有限。因为，普通型钢筋石笼挡墙的排水能力不能满足边坡的排水要求，边坡内部的地下水处于自渗状态，这将有可能威胁到边坡的稳定性。
此外，普通型钢筋石笼挡墙难于实现对边坡和挡墙的状态进行监测。并且因为施工过程中清除或覆盖了被加固边坡坡面上原有的植被，普通型钢筋石笼挡墙又无法恢复植被，不利于环保。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提出了一种具有高整体强度、强防锈蚀性、有效排水、易于绿化、易于监测等优点的钢筋石笼挡墙。
为达到上述目的，本发明的一种用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，包括成排成层地堆砌成台阶状的钢筋石笼，在横向钢筋石笼层间浇注有混凝土层，所述钢筋石笼框架的竖向钢筋长于笼体的高度，其末端插入所述钢筋石笼层间的混凝土层内部；在钢筋石笼侧面空隙间浇注有砂浆层；以及还包括有排水系统。
所述钢筋石笼框架的竖向钢筋两端为弯勾状。
所述混凝土层由钢筋网和混凝土浇注而成。
所述的排水系统包括所述的钢筋石笼侧面下方有沿边坡倾向方向的纵向排水管；
在每层所述钢筋石笼侧面设有沿边坡走向方向连通两相邻钢筋石笼的横向排水管；以及在边坡内设有与所述钢筋石笼内部的碎石相通的排水孔。
在所述钢筋石笼挡墙各台阶上设有沿边坡走向方向的集水槽，并设置滴水管。
在所述钢筋石笼挡墙各台阶上还设有土槽，用于栽种植物，以求达到对挡墙进行绿化的目的。可利用集水槽、引水管和滴水管进行浇灌。
在钢筋混凝土层内埋设有延伸至边坡钻孔内伸长计，监测边坡变形，相应的变形数据可使用手持式带侧托的百分表来获得。在钢筋混凝土层或砂浆层内埋设传感器对挡墙承受的荷载或内部的应力、应变等进行监测。
由此，本发明相对于其他边坡加固措施来说，具有如下明显的优点(1)施工简单方便，造价低廉，钢筋笼的编织可以在待施工挡墙附近进行集中制作，钢筋石笼内的石块可就地取材钢。钢筋石笼的规则堆砌、石笼间连通管的布设、石笼侧面间的砂浆充填、石笼层间钢筋网的布置及混凝土层的浇注等步骤的施工非常简便而不需要高技术的工作量。
(2)整体强度高，各层钢筋石笼间和钢筋石笼两侧空隙间的钢筋混凝土层或砂浆层，各钢筋石笼框架的竖向钢筋两端的预埋件都插入上下钢筋混凝土层内，钢筋石笼两侧空隙间充填砂浆，使这种挡墙结构有很高的整体强度和一定的可变形能力，减少钢筋石笼解体的可能性，从而有利于边坡的稳定。
(3)抗锈蚀性优，各层钢筋石笼间和钢筋石笼两侧空隙间的钢筋混凝土层或砂浆层还能有效地防止钢筋和钢丝由于暴露于水和空气而被锈蚀。
(4)排水性能强，钢筋石笼中装满具有高度透水性的碎石或砾石，钢筋石笼侧面设有沿边坡倾向方向连通相邻钢筋石笼的横向排水管，和每层钢筋石笼内设有沿边坡走向方向的纵向排水管。根据设计的需要，还可在边坡内部布设与石笼内的块石间隙相通的排水孔。上述结构使钢筋石笼挡墙的具有多条排水通道，实现高效排水。
(5)易于监测，在钢筋混凝土层内埋设有延伸至边坡钻孔内伸长计监测边坡变形，在钢筋混凝土层或砂浆层内埋设传感器对挡墙承受的荷载或内部的应力、应变等进行监测。
(6)利于环保，整个钢筋石笼挡墙不需要任何木材、不污染环境并且可在挡墙台阶上的土槽内栽种适合生长的植物。
图1是本发明所述用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙的结构和加固原理示意图；图2是本发明所述用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙中钢筋笼的结构示意图；图3是普通型钢筋石笼挡墙的结构和加固原理示意图。
具体实施例方式
如图1所示的一种钢筋石笼挡墙是本发明的一个具体实施例，图2是钢筋笼的机构示意图。首先挖除挡墙基座所在部位的松散表层至设计深度，浇注混凝土构建基座混凝土层13。基座混凝土层13可分段或分层浇注，其分段的尺寸以摆放钢筋笼时人员不致踩到刚刚浇注的混凝土为宜。必要时，可在混凝土内添加缓凝剂来延缓混凝土的初凝，以便为钢筋笼的摆放及钢筋笼底面能浸入混凝土浆提供可操作的条件。浇注完每段混凝土后，即可将未封口的钢筋笼成排地摆放到设计的位置，将底层钢筋石笼竖向钢筋末端5插入混凝土浆，并保证钢筋笼底面上的钢筋和钢丝被混凝土浆包裹以形成防锈蚀的保护层。钢筋末端5呈弯勾状，底层钢筋石笼框架的竖向钢筋下端预埋件长度大于底层钢筋石笼框架的竖向钢筋上端预埋件和其他层钢筋石笼框架的竖向钢筋两端预埋件的长度。在摆放钢筋笼时，两个相邻钢筋笼间应留4cm左右空隙用于充填砂浆形成砂浆层6。将纵向排水管10通过钢筋石笼侧面下部的网眼18沿边坡倾向方向连通相邻的钢筋石笼，纵向排水管10应插入钢筋笼内一定距离以防止砂浆堵管。在边坡1内设有与所述钢筋石笼内部的碎石相通的排水孔16。在钢筋石笼侧面设沿边坡走向方向的横向排水管7。纵向排水管10和横向排水管7的直径应由当地的水文条件和钢筋石笼侧面的网眼18的尺寸来定，以尽量不为此编织专门的预留孔为宜。当浇注的混凝土层达到一定强度后，向未封口的钢筋笼内装填就地取材的碎石(或砾石)。所有靠近被加固的边坡1一侧的空隙都充填满碎石(或砾石)。所装填的石块应具有一定的级配，以便能使笼内的石块紧密接触，靠近边坡一侧的剩余空间，由于空间较小而未摆放钢筋笼要用级配较好的碎石来充填。用钢丝17编织成钢筋石笼的顶面，将所有装满石块的钢筋笼封口。将钢筋石笼侧面间的空隙用充填砂浆，并尽量使砂浆密实，以形成砂浆层6来保护钢筋石笼侧面的钢筋和钢丝不被锈蚀。在砂浆层6内埋设用于监测挡墙负载和内部应力或应变的传感器15。至此，已经完成了底层钢筋石笼的铺设工作。在底层钢筋石笼外设置沿边坡倾向方向的集水槽11和栽种植物底的土槽12。外排钢筋石笼侧面的纵向排水管10通向集水槽11。在距底层钢筋石笼外土槽12一定距离，设置排水沟14。
在已施工好的一层钢筋石笼上铺设钢筋网4，并将钢筋网4与下层钢筋石笼顶面间留出一定的间隙。随后，向钢筋网4上浇注4cm～6cm的混凝土，相应的分段施工应有利于上一层钢筋笼的摆放。当每段混凝土施工完毕后，下层钢筋石笼竖向钢筋的上端预埋件5将被埋入混凝土浆中。将混凝土捣实以便与钢筋网4形成钢筋混凝土层3将下层钢筋石笼顶面上的钢筋和钢丝包裹起来，形成防锈蚀的保护层。在钢筋混凝土层3内埋设用于监测挡墙负载和内部应力或应变的传感器15，在钢筋混凝土层3内埋设有延伸至被固定的边坡1内的伸长计2，监测边坡变形。在摆放钢筋笼时，除按上述要求进行外，还应将相邻两层钢筋石笼应尽量交错布置，上层外排钢筋笼与下层外排钢筋石笼有一定距离形成台阶。在挡墙台阶面上加抹表面砂浆层9，防止挡墙临空面的锈蚀，同时固定土槽12，用来栽种植物。此外，在挡墙台阶面上也设置沿边坡倾向方向的集水槽11，在台阶面外延间隔设置滴水管8和相应的连通集水槽11与滴水管8的引水槽。
采用上述办法，构建各钢筋石笼层直至工程设计高度。顶层钢筋石笼上表面铺设钢筋网4，浇注混凝土，形成钢筋混凝土层3，在钢筋混凝土层3或砂浆层6内埋设用于监测挡墙负载和内部应力或应变的传感器15，埋设延伸至被固定的边坡1内的伸长计2，监测边坡变形。在钢筋混凝土层3外延间隔设置滴水管8。
本发明所述的钢筋石笼挡墙除了具有就地取材、施工方便、成本低廉、可适性强等优点外，与普通型钢筋石笼挡墙相比还具有以下优点1、较强的边坡加固功能钢筋石笼层间的钢筋混凝土层、插入钢筋混凝土层内的钢筋石笼竖向钢筋的预埋件和石笼间的砂浆等可将各石笼紧密地连结成一个整体，致使相应的整体强度很高。而且，该钢筋石笼挡墙仍属于一种柔性结构。由于这种柔性结构存在一定的可变形能力，故可适当地降低边坡变形引起的且直接作用在挡墙上的荷载。这种具有一定可变形能力且整体强度较大的挡墙结构可大大减少钢筋石笼解体的可能性，从而有利于边坡的稳定。
2、高效的防锈蚀能力所有石笼的钢筋和钢丝都被混凝土或砂浆保护层包裹起来，致使这种新型钢筋石笼挡墙具有高效的防锈蚀能力。只有这样，组成挡墙的钢筋和钢丝才能长期保持其应有的强度，并可满足边坡加固的基本要求。
3、可实现高效排水虽然普通型钢筋石笼挡墙本身已经具有良好的排水功能，但在排水条件上毕竟还比不上没有挡墙的原边坡。当边坡地下水的排放成为影响边坡稳定的关键因素时，改善相应的排水条件显然是很重要的。针对这一情况，在设计新型钢筋石笼挡墙时可根据实际需要在边坡内打专门的排水孔，其孔口石笼内碎石(或砾石)相通。这样，由边坡排水孔、笼内碎石(或砾石)之间的空隙、沿边坡倾向方向连通钢筋石笼的排水管，以及挡墙台阶面上的集水槽、引水槽和滴水管，共同构成挡墙的排水系统，可使该挡墙结构具有高效的排水功能。
4、易于实现对挡墙的绿化在挡墙台阶面上固定的土槽重栽种适合当地环境生长的植物，可恢复挡墙施工时破坏了原有的植被。该挡墙所具有的高效加固功能足以保证土槽的长期稳定，利用土槽进行绿化的同时可避免植物生长对挡墙的不良影响。土槽内植物生长所需的用水主要为雨水，以及从边坡内部渗出并流经边坡排水孔、钢筋石笼中的碎石、排水管、集水槽并由滴水管流出的水。
5、易于实现对边坡或挡墙的监测在施工过程中可在边坡内打专门的钻孔，以便将伸长计埋设在钻孔和石笼层间的混凝土层内。这样，由获得的变形监测数据可帮助判断边坡或挡墙的稳定性。由埋设在钢筋混凝土层内或砂浆层内的传感器获得挡墙所承受的荷载及其内部的应力或应变等监测数据。
权利要求
1.一种用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，包括成排成层地堆砌成台阶状的钢筋石笼，其特征在于在横向钢筋石笼层间浇注有混凝土层，所述钢筋石笼框架的竖向钢筋长于笼体的高度，其末端插入所述钢筋石笼层间的混凝土层内部；在钢筋石笼侧面空隙间浇注有砂浆层；以及还包括有排水系统。
2.如权利要求1所述的用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，其特征在于所述钢筋石笼框架的竖向钢筋两端为弯勾状。
3.如权利要求1所述的用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，其特征在于所述混凝土层由钢筋网和混凝土浇注而成。
4.如权利要求1所述的用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，其特征在于所述的排水系统包括所述的钢筋石笼侧面下方有沿边坡倾向方向的纵向排水管；在每层所述钢筋石笼侧面设有沿边坡走向方向连通两相邻钢筋石笼的横向排水管；以及在边坡内设有与所述钢筋石笼内部的碎石相通的排水孔。
5.如权利要求1所述的用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，其特征在于在所述钢筋石笼挡墙各台阶上设有沿边坡走向方向的集水槽，并设置滴水管。
6.如权利要求1所述的用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，其特征在于在所述钢筋石笼挡墙各台阶上还设有用于栽种植物的土槽。
7.如权利要求1所述的用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，其特征在于在所述混凝土层内埋设有监测边坡变形的伸长计。
8.如权利要求1所述的用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，其特征在于在所述混凝土层或所述砂浆层埋设有监测挡墙负荷传感器。
全文摘要
本发明是一种用于边坡加固的层状网式钢筋石笼挡墙，包括成排成层地堆砌成台阶状的钢筋石笼，在横向钢筋石笼层间浇注有混凝土层，所述钢筋石笼框架的竖向钢筋长于笼体的高度，其末端插入所述钢筋石笼层间的混凝土层内部；在钢筋石笼侧面空隙间浇注有砂浆层；以及还包括有排水系统。该钢筋石笼挡墙具有高整体强度、强防锈蚀性、有效排水、易于绿化、易于监测等优点。
文档编号E02D17/20GK1512011SQ0215970
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者张路青, 杨志法, 祝介旺, 刘 英, 尚彦军, 许兵 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所