一种防排水相结合的膨胀土高挖方边坡支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及膨胀土边坡支护技术领域，尤其涉及一种防排水相结合的膨胀土高挖方边坡支护技术。


背景技术：

2.膨胀土是自然地质过程中形成的具有吸水膨胀软化、失水收缩开裂，并能反复胀缩变形的高塑性黏土，具有明显的反复胀缩性、崩解性、多裂隙性、易风化性等不良工程特性。膨胀土问题已经成为工程建设中的一个世界性难题，其中引起的边坡失稳问题尤为突出。随着我国工程建设的迅猛发展，每年用于整治膨胀土灾害的投资数额巨大。
3.浸水及失水均可能引起膨胀土边坡的病害，因此膨胀土边坡防护需要同时从防止冲刷以及保持坡体内含水率稳定两方面考虑，确保边坡稳定。如果膨胀土边坡内含水率发生剧烈变化，即使采取了放缓坡或其他支护措施，边坡仍然可能产生失稳破坏。因此，膨胀土边坡的支护需根据膨胀土的含水率进行综合处理，特别是对于膨胀土高挖方边坡，原有地下水位可能位于坡体中部，导致坡体自身的膨胀土含水率差异较大。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是，针对膨胀土边坡的工程特性，提供一种防排水相结合的膨胀土高挖方边坡支护结构，能根据膨胀土饱和情况的不同采取针对性的处置措施，避免膨胀土边坡的含水量剧烈变化，同时能一定程度上适应膨胀土挖法边坡的胀缩变形，从根本上改善膨胀土高挖方边坡的失稳问题。
5.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
6.一种防排水相结合的膨胀土高挖方边坡支护结构，作为上级边坡支撑，所述支护结构设置在坡底、坡面和坡顶，所述支护结构包括通过锚杆固定在坡面上的框架梁，所述锚杆杆体材料为钢筋、钢管，长度10～15m，与水平面的夹角为15～35
°
，框架梁包括多个连续的框格，所述框架梁为钢筋混凝土结构，矩形布置，框架间距(即框格宽度)为2.5～4m。所述框格内铺设生态袋，所述生态袋内填充种植土，并在种植土中拌和草籽，生态袋采用叠铺或平铺的形式放置于框架内。所述生态袋表面覆盖两布一膜，所述框格内设有长软式透水管和/或短软式透水管，所述框格下方设置支撑渗沟。
7.所述坡底设有坡脚挡墙，所述坡脚挡墙可以采用重力式挡墙、桩板式挡墙等形式。所述坡脚挡墙内布置有排水孔，所述坡脚挡墙的前部设置坡脚边沟，所述坡脚挡墙后方设置反滤层，所述反滤层采用碎石，厚度0.5～1m，反滤层下部设置封底层，采用粘性土等非膨胀不透水土。所述反滤层下方设置封底层，所述坡脚挡墙与坡面的底部之间的马道上设有封顶层，所述封顶层采用混凝土、浆砌片石等材质，厚度200～300mm。所述封顶层上设有平台排水沟，所述封顶层下方铺设两布一膜。
8.所述坡顶设置坡顶截水沟，所述坡顶截水沟与坡面的顶部之间铺设耕植土封闭，所述耕植土厚度为300～500mm。所述耕植土和坡顶截水沟下方铺设两布一膜。
9.进一步地，所述边坡为一级或多级，所述边坡的单级坡率为1:1～1:2。
10.进一步地，所述长软式透水管和所述短软式透水管的直径为80～110mm，与水平面之间呈5-15
°
倾角由内而外向下倾斜，优选为10
°
，从而形成排水角度，管体外包两层透水土工布。
11.进一步地，所述长软式透水管长为10～15m，所述短软式透水管长度3～5m。
12.进一步地，所述两布一膜为两层透水土工布中间夹一层防渗土工膜。
13.进一步地，位于边坡开挖前地下水位线以下的支护结构布设支撑渗沟和短软式透水管，所述短软式透水管接入支撑渗沟内。
14.进一步地，所述支撑渗沟采用碎石，所述支撑渗沟包括浅支撑渗沟及深支撑渗沟，所述支撑渗沟的宽度为1～2m，所述浅支撑渗沟深度为0.5～1m，优选为0.5m，布置间距与框架间距相同；所述深支撑渗沟的深度为膨胀土极具影响深度，布置间距为10～12m。
15.进一步地，位于边坡开挖前地下水位线以上的支护结构布设两布一膜和长软式透水管，所述长软式透水管的外端穿出坡面。
16.进一步地，所述排水孔为多个，所述排水孔的直径为80～110mm，多个排水孔在所述坡脚挡墙的截面内呈梅花形布置，所述排水孔之间的水平及竖向间距为2～3m，所述排水孔的向外排水坡度为5-8％，优选为5％。
17.进一步地，所述坡脚边沟、平台排水沟、坡顶截水沟采用浆砌片石、混凝土材质，其中平台排水沟采用上翻式。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
19.(1)本实用新型采用坡脚挡墙及锚杆框架梁组成的支护结构体系来有效确保边坡的整体稳定性。对于上级放坡部分，根据边坡开挖前的地下水位线分情况进行针对性处置。对于边坡开挖前地下水位线以下部分，设置支撑渗沟及短软式透水管，主要防止外部水体冲刷并保持坡体内含水率稳定；对于边坡开挖前地下水位线以上部分，设置两布一膜及长软式透水管，主要防止降雨入渗，及时排出深部渗水，防止膨胀土雨水膨胀以及强度降低。
20.(2)本实用新型充分结合了膨胀土的特点，从作用机理上最大限度保持膨胀土挖方边坡的含水率稳定，解决了膨胀土挖方边坡在干湿循环作用下出现失稳的情况。同时施工简便，造价低，应用前景广阔。
附图说明
21.图1是本实用新型的立面图。
22.图2是本实用新型的剖面图。
23.图中标号：坡底100，坡面200，坡顶300，坡体400，框架梁1，框格101，锚杆2，生态袋3，两布一膜4，长软式透水管5，短软式透水管6，浅支撑渗沟7，深支撑渗沟8，坡脚挡墙9，排水孔10，坡脚边沟11，反滤层12，封底层13，马道14，封顶层15，平台排水沟16，坡顶截水沟17，耕植土18。
具体实施方式
24.为了使本领域技术人员更好地理解和实现本实用新型的技术方案，以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述，应当理解的是，实施例只是对本实用新型的一
种或多种实施方式的具体阐述，不应视为对本实用新型的限定。
25.如图1-2所示，本实用新型提供一种防排水相结合的膨胀土高挖方边坡支护结构，其设置在上级边坡的坡底100、坡面200和坡顶300上，所述上级边坡为一级或多级，所述边坡的单级坡率为1:1～1:2。
26.所述支护结构包括通过锚杆2固定在坡面上的框架梁1，所述锚杆1的杆体材料为钢筋和/或钢管，其长度10～15m，埋入坡体400后与水平面的夹角为15～35
°
，框架梁1包括多个连续的框格101，所述框架梁1为钢筋混凝土结构，成矩形布置，框架间距(即框格101的宽度)为2.5～4m。
27.所述框格101内铺设生态袋3，所述生态袋3内填充种植土，并在种植土中拌和草籽，生态袋3采用叠铺或平铺的形式放置于框架内。
28.所述生态袋3表面覆盖两布一膜4，所述两布一膜4的构造为为两层透水土工布中间夹一层防渗土工膜。
29.所述框格101内设有长软式透水管5和/或短软式透水管6，所述框格下方设置支撑渗沟。所述长软式透水管和所述短软式透水管的直径为80～110mm，与水平面之间呈10
°
倾角由内而外向下倾斜，形成排水角度，管体外包两层透水土工布。所述长软式透水管长为10～15m，所述短软式透水管长度3～5m。所述支撑渗沟采用碎石，所述支撑渗沟包括浅支撑渗沟7及深支撑渗沟8，两种支撑渗沟的宽度都为1～2m，所述浅支撑渗沟7的深度为0.5m，布置间距与框架间距相同；所述深支撑渗沟8的深度为膨胀土极具影响深度，布置间距为10～12m。
30.框架梁1及生态袋3下方的装置布设分为地下水位线以上及地下水位线以下部分，边坡开挖前地下水位线以下部分布设支撑渗沟及短软式透水管6，短软式透水管6接入支撑渗沟内；边坡开挖前地下水位线以下部分布设两布一膜4及长软式透水管5，长软式透水管5穿出坡面(生态袋及两布一膜4表面)。
31.所述坡底100设有坡脚挡墙9，所述坡脚挡墙9可以采用重力式挡墙、桩板式挡墙等形式。所述坡脚挡墙9内布置有排水孔10，所述排水孔10为多个，所述排水孔10的直径为80～110mm，多个排水孔10在所述坡脚挡墙9的截面内呈梅花形布置，所述排水孔10之间的水平及竖向间距为2～3m，所述排水孔10的向外排水坡度为5％。
32.所述坡脚挡墙9的前部设置坡脚边沟11，所述坡脚挡墙9后方设置反滤层12，所述反滤层12采用碎石，厚度0.5～1m，反滤层12下部设置封底层13，封底层13采用粘性土等非膨胀不透水土。所述坡脚挡墙9与坡面200的底部之间的马道14上设有封顶层15，所述封顶层15采用混凝土、浆砌片石等材质，厚度200～300mm。所述封顶层15上设有平台排水沟16，所述封顶层15下方铺设两布一膜4。
33.所述坡顶300设置坡顶截水沟17，所述坡顶截水沟17与坡面200的顶部之间铺设耕植土18封闭，所述耕植土厚度为300～500mm。所述耕植土18和坡顶截水沟17下方铺设两布一膜。
34.所述坡脚边沟11、平台排水沟16和坡顶截水沟17军采用浆砌片石、混凝土材质，其中平台排水沟16采用上翻式。
35.本实用新型的施工步骤为：(1)坡顶300设置坡顶截水沟17，开挖铺设两布一膜4，两布一膜上4覆耕植土18。(2)对挖方边坡上级进行逐级开挖，刷坡至设计坡率。(3)在坡体
内施工锚杆2，边坡开挖前地下水位以下部分施工支撑渗沟和短软式透水管6，边坡开挖前地下水位以上部分施工长软式透水管5，并铺设两布一膜4。(4)在坡面施工钢筋混凝土框架梁1。(5)在框格101内铺设生态袋3。(6)施工坡脚挡墙9，以及坡脚挡墙后的反滤层12和封底层13。(7)施工平台封顶层15和平台排水沟16。(8)施工坡脚边沟11。
36.在本实用新型施工完成后，坡脚挡墙9与上级锚杆框架1梁作为主要支挡措施，确保边坡的整体稳定性。框架梁1的框格101内铺设的生态袋3作为坡面防护，防止边坡冲刷。短软式透水管6、长软式透水管5、支撑渗沟、坡脚边沟11、平台排水沟16、坡顶截水沟17组成的排水体系可以有效疏排坡体内及坡面汇水。两布一膜4、封顶层15、坡顶耕植土18组成的防水体系可以防止降雨入渗。防水体系与排水体系共同发挥作用，可以最大限度控制膨胀土边坡含水率的剧烈变化，防止膨胀土边坡出现较大的胀缩变形，保持坡体稳定，同时框格内的生态袋在起到坡面防护作用的同时，也可以适应一定的变形。
37.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。