一种装配式自适应边坡坡面防护结构及其施工方法

1.本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种装配式自适应边坡坡面防护结构及其施工方法。


背景技术：

2.目前传统的治理滑坡方法包括坡面排水、减载反压、抗滑桩、挡墙、锚固等。由于构建排水设施成本较低，所以成为首选的滑坡稳定治理方法，但是对于一些大型公路、铁路、引水工程边坡，排水的作用往往是微乎其微的。
3.于是，挡土墙、抗滑桩、锚索等与地面锚固有关的结构被大规模的应用。水利与引水工程边坡往往由于考虑到支护方式对边坡扰动与生态原因，大多采用格构锚固技术，或格构锚固技术搭配抗滑桩或者挡墙，其具有结构轻、地形适应性强、便于施工、扰动小、环境友好等优点。
4.但常见的边坡防护方式容易引发边坡失稳﹑地基不均匀变形、建筑物变形、岩体崩塌、滑坡、泥石流等工程病害及地质灾害。锚杆是锚固工程中的一种重要手段，其已经广泛用于边坡工程、基坑工程等多锚杆支护具有施工快速、设备轻巧、技术简单、费用低廉等优点，所以在各类工程领域中备受青睐。土是一种松散介质，在受到外力作用时，土的塑性变形很大，而在实际工程中是不允许有较大位移的，这是锚杆技术存在的一个重要问题。


技术实现要素：

5.本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种装配式自适应边坡坡面防护结构及其施工方法。
6.本发明的技术方案是：一种装配式自适应边坡坡面防护结构，包括倾斜的边坡土体，所述边坡土体的坡脚位置铺有下部防护组合件，边坡土体的坡顶位置铺有上部防护组合件，所述边坡土体中部设置有中部防护组合件，所述中部防护组合件与下部防护组合件、上部防护组合件之间设置有横坡面的沉降缝，所述中部防护组合件、下部防护组合件、上部防护组合件均由防护单元组成。
7.更进一步的，所述防护单元包括砌体骨架，所述砌体骨架中设置有对边坡进行防护的片石结构，所述砌体骨架、片石结构之间设置有进行固定的黏土。
8.更进一步的，所述防护单元为四角状，防护单元的两个对角顺坡面方向，防护单元的另外两个对角横坡面方向。
9.更进一步的，所述砌体骨架包括组成四边的预制横梁和在顶点处对相邻边进行固定的预制连接件。
10.更进一步的，所述预制连接件的侧壁处形成卡扣槽，所述卡扣槽对预制横梁的一端进行固定，所述预制连接件中设置有锚杆孔，所述预制连接件、预制横梁拼装形成防护空间，通过锚杆孔将砌体骨架固定在边坡上。
11.更进一步的，所述片石结构设置在防护空间中，所述片石结构包括方形片石、ⅰ号
片石、ⅱ号片石，所述方形片石、ⅰ号片石、ⅱ号片石拼装后与防护空间相适应。
12.更进一步的，所述ⅰ号片石、ⅱ号片石为直角梯形状，所述ⅰ号片石、ⅱ号片石的两个斜边对拼，所述方形片石与ⅰ号片石、ⅱ号片石的梯顶相邻。
13.更进一步的，所述ⅰ号片石、ⅱ号片石之间形成ⅰ号黏土缝，所述ⅰ号黏土缝顺坡面方向。
14.所述预制连接件的锚杆孔中设置有锚杆连接件，所述锚杆连接件固定在边坡土体中。
15.一种装配式自适应边坡坡面防护结构的施工方法，包括以下步骤：
ⅰ
.在工厂中加工预制连接件、预制横梁
ⅱ
.开挖节点基础槽、预制横梁基础槽首先，进行边坡清理，保持坡面平整；然后，确定预制连接件、预制横梁的安放位置；最后，开挖节点基础槽、预制横梁基础槽；
ⅲ
.在坡面上定位并施工沉降缝
ⅳ
.在节点基础槽处进行钻孔、清孔，安装锚固基础，不注浆；
ⅴ
.在预制横梁基础槽位置吊装预制横梁，并对预制横梁对正找平；
ⅵ
.安装砌体骨架首先，在节点基础槽位置进行预制连接件的吊装安放；然后，将预制连接件与预制横梁之间进行搭接；再后，将锚杆从预制连接件穿过并拧紧，调整预制连接件和预制横梁，保证结构平整，完成砌体骨架的安装；
ⅶ
.吊装片石结构在预制连接件和预制横梁中吊装安放装配式干砌的片石结构，对正找平；
ⅷ
.张拉锚杆，完成施工在预制连接件上方安装承压台板，安装锚头，对锚杆进行张拉，最后进行封锚。
16.本发明的有益效果如下：本发明采用分体榫卯插接结构，单个格构重量轻，施工过程中便于摆放和铺设，进而便于施工，在无法实现机械化施工的条件下，效果尤其显著，局部损坏后易维修，既保留了现有整体预制装配式大体积生态防护的大体优势，又克服了整体预制式大体积生态防护结构重量大的缺点，特别适用于建设中不方便机械化施工的工程。
17.本发明现场施工主要以拼装的方式，各预制的拼接块及施工质量易检测，质量可控，施工工艺紧凑，湿作业面少，而且，采用此种施工方法，施工现场可大大减少固体垃圾、粉尘污水及噪音等污染，对施工现场环境影响小，具有文明施工和环境保护等优点，可推广性佳。
附图说明
18.图1为本发明的立体图；图2为本发明的立体剖面图；图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的平面示意图；图5为本发明中砌体骨架的固定示意图；图6为本发明中承压台板的固定立体图；图7为本发明的方法流程图；其中，1
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砌体骨架
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预制连接件3
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预制横梁
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片石结构5
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黏土
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锚杆孔7
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卡扣槽
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锚杆9
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膨胀头
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10 承压台板11 边坡土体
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12 台座13 锚杆外螺纹
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14 防水层15 锚固体
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16 沉降缝41 方形片石
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42
ꢀⅰ
号片石43
ꢀⅱ
号片石
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44 条形片石51
ꢀⅰ
号黏土缝
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52
ꢀⅱ
号黏土缝53
ꢀⅲ
号黏土缝。
具体实施方式
19.以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：如图1至图7所示，一种装配式自适应边坡坡面防护结构，包括倾斜的边坡土体11，所述边坡土体11的坡脚位置铺有下部防护组合件，边坡土体11的坡顶位置铺有上部防护组合件，所述边坡土体11中部设置有中部防护组合件，所述中部防护组合件与下部防护组合件、上部防护组合件之间设置有横坡面的沉降缝16，所述中部防护组合件、下部防护组合件、上部防护组合件均由防护单元组成。
20.所述防护单元包括砌体骨架1，所述砌体骨架1中设置有对边坡进行防护的片石结构4，所述砌体骨架1、片石结构4之间设置有进行固定的黏土5。
21.所述防护单元为四角状，防护单元的两个对角顺坡面方向，防护单元的另外两个对角横坡面方向。
22.所述砌体骨架1包括组成四边的预制横梁3和在顶点处对相邻边进行固定的预制连接件2。
23.所述预制连接件2的侧壁处形成卡扣槽7，所述卡扣槽7对预制横梁3的一端进行固定，所述预制连接件2中设置有锚杆孔6，所述预制连接件2、预制横梁3拼装形成防护空间，通过锚杆孔6将砌体骨架1固定在边坡上。
24.所述片石结构4设置在防护空间中，所述片石结构4包括方形片石41、ⅰ号片石42、ⅱ号片石43，所述方形片石41、ⅰ号片石42、ⅱ号片石43拼装后与防护空间相适应。
25.所述ⅰ号片石42、ⅱ号片石43为直角梯形状，所述ⅰ号片石42、ⅱ号片石43的两个斜边对拼，所述方形片石41与ⅰ号片石42、ⅱ号片石43的梯顶相邻。
26.所述ⅰ号片石42、ⅱ号片石43之间形成ⅰ号黏土缝51，所述ⅰ号黏土缝51顺坡面方
向。
27.所述预制连接件2的锚杆孔6中设置有锚杆连接件，所述锚杆连接件固定在边坡土体11中。
28.具体的，所述锚杆连接件包括锚固体15，所述锚固体15中设置有膨胀头9，所述膨胀头9处设置有锚杆8。
29.所述锚杆8的自由端从预制连接件2的锚杆孔6通过，所述锚杆8的外壁处形成锚杆外螺纹13。
30.所述预制连接件2的底部设置有防水层14。
31.所述锚杆8的自由端上设置有台座12和承压台板10，所述台座12位于承压台板10、预制连接件2之间。
32.具体的，所述方形片石41与ⅰ号片石42之间设置有ⅱ号黏土缝52，所述方形片石41与ⅱ号片石43之间设置有ⅲ号黏土缝53。
33.所述ⅰ号黏土缝51、ⅱ号黏土缝52、ⅲ号黏土缝53呈相连的人字形状，所述ⅰ号黏土缝51为坡顶坡脚方向，所述ⅱ号黏土缝52、ⅲ号黏土缝53与坡顶坡脚方向倾斜。
34.所述砌体骨架1为一个角朝向坡顶，一个角朝向坡脚布设，所述ⅰ号黏土缝51对准砌体骨架1中朝向坡顶的顶角。
35.所述方形片石41、ⅰ号片石42、ⅱ号片石43与砌体骨架1之间设置有黏土5。
36.优选的，连接砌体骨架1与方形片石41、ⅰ号片石42、ⅱ号片石43的黏土5中还设置有条形片石44。
37.优选的，边坡沿长度方向每隔约15m处设置一道沉降缝16。
38.所述黏土5和沉降缝16中均有绿色植物；1与方形片石41、ⅰ号片石42、ⅱ号片石43为装配式构造，按照设计好的方式在工厂预制好后在现场进行吊装安放；最终形成装配式自适应边坡坡面防护结构。
39.所述预制连接件2内预留锚杆孔6，卯眼为圆形。预制横梁3的混凝土强度不小于c20，预制连接件2呈井字形结构。
40.预制连接件2施工过程不注浆。所有结构连接成为一个整体，实现格构锚固的要求。
41.片石结构4中黏土含量为20%-25%，片石选用当地造价较低、抗冻性较好的岩石即可；为抵抗土体的冻涨性，将片石结构中心位置用岩石填充；在黏土和岩石交界位置，出现应力集中。在格构之间，梁受到两边片石结构的挤压，以及边坡内部土体冻胀产生的冻胀力。
42.沉降缝16的缝填塞用沥青麻絮包裹起来的草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料与水的混合物。
43.一种装配式自适应边坡坡面防护结构的施工方法，包括以下步骤：
ⅰ
.在工厂中加工预制连接件、预制横梁
ⅱ
.开挖节点基础槽、预制横梁基础槽首先，进行边坡清理，保持坡面平整；然后，确定预制连接件、预制横梁的安放位置；最后，开挖节点基础槽、预制横梁基础槽；
ⅲ
.在坡面上定位并施工沉降缝
ⅳ
.在节点基础槽处进行钻孔、清孔，安装锚固基础，不注浆；
ⅴ
.在预制横梁基础槽位置吊装预制横梁，并对预制横梁对正找平；
ⅵ
.安装砌体骨架首先，在节点基础槽位置进行预制连接件的吊装安放；然后，将预制连接件与预制横梁之间进行搭接；再后，将锚杆从预制连接件穿过并拧紧，调整预制连接件和预制横梁，保证结构平整，完成砌体骨架的安装；
ⅶ
.吊装片石结构在预制连接件和预制横梁中吊装安放装配式干砌的片石结构，对正找平；
ⅷ
.张拉锚杆，完成施工在预制连接件上方安装承压台板，安装锚头，对锚杆进行张拉，最后进行封锚。
44.更为具体的，一种装配式自适应边坡坡面防护结构的施工方法，包括以下步骤：
ⅰ
.根据边坡情况进行相应的计算和设计，完成预制连接件2和预制横梁3的布置与设计，根据设计进行预制连接件2和预制横梁3的生产。构件预制完成后按标准进行养护，达到标准后运送至施工现场。
45.若是替换已有边坡支护结构，还需注意预制横梁3的长度与已有的锚杆间距相匹配。
46.设计测量确定相应的锚固点与预制横梁3的位置，按照确定好的位置进行基槽开挖并对边坡再次平整。
47.若是替换已有边坡支护结构，需要对已有的边坡支护结构进行清理，并对边坡进行再次平整，使其满足新的结构要求。
48.ⅱ
.进行边坡现场清理，清理边坡表面浮土，同时填补坡面上的坑凹，使场地表面大体平整，无明显高度不平。
49.随后，根据工地要求，在坡面上按照尺寸挂线放样，然后沿放样的路线径向土体开挖而形成沟槽，该沟槽用于埋设各种拼接块的部分，以能够提供整体结构的稳定性。
50.沟槽在挖完成后，先对沟槽底部超挖的部分采用砂浆回填并整平，回填平整厚度大约为5-10cm。
51.在放样开槽后，便可进行各种砌体骨架中预制连接件2、预制横梁3的拼装，即在沟槽内，按需进行拼装。
52.具体的，在拼装过程中，优选自边坡底部向顶部进行拼装。
53.拼装过程中，其中一个砌体骨架上的预制连接件2、预制横梁3与另一个砌体骨架上的预制连接件2、预制横梁3对准进行装配；并且，在第一砌体骨架和第二砌体骨架上涂覆有黏土，以提高两个拼装块的牢固性。
54.拼装后的两个砌体骨架相接触的面以及与坡面相接触的面保持紧密贴合。
55.在拼装完成后，各拼砌体骨架采用黏土粘结，并对各拼接块与沟槽两侧的缝隙采用黏土填充而进行勾缝，勾缝过程中，黏土要充分并且饱满，以使缝隙能够被填充。
56.最后，在完成勾缝后，便及时对整体结构进行养护，如湿润降温，防治黏土在变化过程中产生缝隙，或者对产生的缝隙及时进行修补，防治各种拼接块产生位移偏差而影响
整体的工程质量。在养护到达施工要求期限后，并验收合格后，便完成了对该边坡防护结构的施工。
57.在放样开槽步骤中，开挖形成的沟槽的宽度不大于相应预制连接件2、预制横梁3的宽度，以能够实现各种拼接块在沟槽内的顺利拼接以防止拼装产生的缝隙。
58.同时，沟槽的深度不大于相应的预制连接件2、预制横梁3预埋厚度5cm，以防止拼接块完全被埋没在沟槽内。
59.ⅲ
.进行伸缩缝的施工，沿边坡沿长度方向每隔约15m处设置一道沉降缝16，缝宽2-3cm,深13-15cm，缝填塞用沥青麻絮包裹起来的草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料与水的混合物。
60.ⅳ
.按照设计好的锚杆位置进行钻孔和锚杆布设，锚杆搭设前，清理坡面，将松动的浮石、浮土逐一清理干净，尽量使坡面平整；补点放样后采用风钻或电钻进行打孔，钻孔方向与坡面成垂直角，孔钻完要用风管将孔吹洗干净；将锚杆按垂直坡面方向安装到孔内，不注浆。
61.锚杆安装完毕后，在相应位置安放预制连接件2，使锚杆穿过预制连接件2的锚固通道，对其进行固定。
62.在预制连接件2周围吊放相应的预制横梁3，是预制横梁的榫头接入预制连接件2的卯眼，实现预制横梁与预制连接件2的定位。
63.ⅴ
.重复上述步骤，在每个相应的预制连接件2和预制横梁3的位置都进行预制连接件2和预制横梁3的安装，实现边坡支护结构的骨架搭接，同时保证整体结构的平衡。
64.具体地，在路堤边坡上进行防护结构施工时，由于通常采用沿边坡的坡度方向，自上而下开始施工。因为，具体施工过程中，还需要现在边坡的地步开挖沟槽，并对沟槽的地步进行填平，然后在沟槽内设置脚墙拼接块，并通过将各脚墙拼接块相互拼接而形成脚墙。脚墙施工完成后，在进行后续的平整坡面、放样开槽、拼装、勾缝和养护施工。
65.ⅵ
.在预制连接件2与预制横梁3连接处进行支模，上部拉线，保证浇筑完成后的预制横梁3与节点表面平齐，浇筑混凝土，边浇筑边振捣，保证工程质量。
66.浇筑完成后进行混凝土养护，待达到要求后拆模。
67.ⅶ
.在预制节点和预制横梁3固定好的位置吊装安放干砌片石，对正找平。
68.装配式干砌片石结构为工厂预制结构，当黏土含量为20%-25%时，结构稳定性较强。
69.具体地，在路堤边坡上进行防护结构施工时，先进行最底部砌体骨架的铺设，通过在预制连接件2打入锚杆进行加固；通过吊装去的后续的砌体骨架，直至砌体骨架铺设完成；通过吊装装配式干砌片石结构到相应的位置；在砌体结构下方与坡脚紧密结合，按照相应的设计留出流水缝隙和伸缩缝即可。
70.ⅷ
.对锚杆进行张拉，并在此支模注浆封锚，实现最终的边坡支护结构。
71.本发明采用分体榫卯插接结构，单个格构重量轻，施工过程中便于摆放和铺设，进而便于施工，在无法实现机械化施工的条件下，效果尤其显著，局部损坏后易维修，既保留了现有整体预制装配式大体积生态防护的大体优势，又克服了整体预制式大体积生态防护结构重量大的缺点，特别适用于建设中不方便机械化施工的工程。
72.本发明现场施工主要以拼装的方式，各预制的拼接块及施工质量易检测，质量可
控，施工工艺紧凑，湿作业面少，而且，采用此种施工方法，施工现场可大大减少固体垃圾、粉尘污水及噪音等污染，对施工现场环境影响小，具有文明施工和环境保护等优点，可推广性佳。