CN101736707A

CN101736707A - 新型耗能减震栏石结构

Info

Publication number: CN101736707A
Application number: CN200910216778A
Authority: CN
Inventors: 何思明; 罗渝; 李新坡
Original assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Current assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-06-16

Abstract

一种新型耗能减震栏石结构，属用于滚石灾害防治的构筑物。包括挡石墙，挡石墙为片石混凝土挡石墙，该挡石墙顶部预埋有钢轨栅栏，挡石墙内部设置有预应力锚索，挡石墙的迎坡面依次设置有起缓冲作用的泡沫塑料层和砂砾石填土层。它具有轻型经济、安全、施工简单的特点。

Description

新型耗能减震栏石结构

技术领域

本发明涉及地质灾害防治技术，特别适合于滚石灾害防治结构抗滚石冲击的一种经济、有效的防护新结构。

背景技术

滚石在我国山区，特别是西部山区公路沿线随处可见，分布范围极广，它发生突然、频率高，防不胜防，对其危害范围内的各种公路构筑物如：公路路面、桥梁、隧道进出口、明洞、棚洞等；人类活动如：行驶车辆、过往人群等构成了严重的威胁，已成为继滑坡、崩塌、泥石流灾害之后的又一大地质灾害。

总体而言，滚石灾害的防治方法可分为两大类：主动防护和被动防护。主动防护旨在采取措施阻止潜在滚石的失稳，而被动防护则指允许滚石的发生，但避免滚石造成危害。

如果滚石的物源区范围较大，潜在滚石数量较多或者斜坡条件复杂甚至无法接近时，在中途对滚石进行拦截也许是一种有效的防护措施。但前提是要对滚石的运动路径、弹跳高度、运移距离、速度、散落范围等运动特征有足够的认识，因为这些参数及数据是滚石防护设施的选址和结构设计的依据。滚石的拦截措施主要包括截石沟、拦石网、挡石墙、拦石栅栏、明洞或防滚石棚等。

截石沟：当滚石的物源区与防护区域之间的坡面上有平台或缓坡时，可以在平台或缓坡的合适位置开挖截石沟来拦截滚石。坡面或坡脚处沿边坡走向方向的自然沟稍加修改也可用于滚石的拦截。为防止高速运动的滚石从截石沟内弹跳至防护区域而造成滚石灾害，可在截石沟内设置一些缓冲材料，如碎石、碎屑、土等。另外，还可以在截石沟的外侧增设挡石墙、拦网、栅栏等，以增加其拦截能力。需要注意的是，开挖截石沟有时会对坡体的稳定性带来不利影响。

拦石网：拦石网能够通过自身的位移、变形、振动等方式有效的消散滚石冲击该***时所携带的能量。目前应用较为广泛的拦石网主要由金属网片、支撑网片用的钢绳和钢柱、将钢柱和坡体连接在一起的铰支、连接钢柱上端和上方坡体的拉锚绳、必要时在拉锚绳上设置的缓冲器件等组成。将根据支撑方式的不同，可将拦石网分为立柱式拦网和支杆式拦网。对于坡角不大的边坡，可以将拦石网设置为立柱式。当陡坡近乎直立且防护区域较狭窄时(比如呈线状延伸的道路)，可以支杆式方式在陡崖上设置拦石网。对于滚石运动路径较为明确的沟谷地段，可以将拦石网的钢丝网片悬挂于水平钢绳上，同时将钢绳两端锚固在沟谷两侧的稳定基岩上以拦截滚石。

挡石墙：挡石墙具有拦截滚石和堆存滚石的作用。挡石墙可以截获直径达1，5～2m以滑动或滚动方式运动的滚石，同时还可以存储一定数量的滚石，减少其清理次数。为了最大限度的发挥挡石墙拦截滚石的作用以及便于施工和运输，挡石墙一般修建于坡脚靠近防护区域处。可用于拦截滚石的挡石墙有多种，如钢筋混凝土挡墙、石笼挡墙、浆砌石挡墙等。石笼挡墙价格便宜且具有一定的柔性，在山区的困难地带有较广泛的应用，但整体强度较低且金属丝易于锈蚀是其主要缺点。为此，张路青等发展了一种层状网式钢筋石笼挡墙，并申请了相应的发明专利。新型的钢筋石笼挡墙不仅保持了原有石笼挡墙的主要优点，还增加了整体强度高、金属丝不易锈蚀、易于绿化和监测等多方面的优点。

拦石栅栏：拦石栅栏因具有设计简单、施工方便等优点而成为我国铁路***防护滚石的主要手段之一。拦石栅栏一般由浆砌片石或混凝土作基础，用木材或钢材(如废旧钢轨、型钢等)作立柱和横杆。按其材料不同，拦石栅栏可分为金属栅栏(如钢轨栅栏)和木栅栏。钢轨栅栏克服了挡石墙圬工量大、工程费用高的缺点。由于钢轨栅栏是一种刚性结构，冲击能量较大的滚石有时能将栅栏击穿。由于取材方便等原因，原木栅栏在山区应用较多。然而，原木栅栏的强度较低且容易腐烂，致使其很难达到长期有效的防护要求。另外，大量使用原木也与环保法规相悖，建议不提倡使用。

明洞或防滚石棚：在滚石经常出现的地段，有效的遮挡建筑物之一就是明洞。按照结构形式的不同，明洞可分为拱形明洞、板式棚洞和悬壁式棚洞等三种常见形式。三种形式的明洞都利用了坡体或山体作为靠山墙或以之为支撑。拱形明洞的两边墙共同承受分别由拱顶和坡体方向传来的垂直压力和水平推力，而板式棚洞主要由内边墙承受上述荷载。悬壁式棚洞由于场地的限制而只有内侧边墙。当无法借助于坡体作为承重墙时，可以构筑独立于坡体的防滚石棚，这也是将防滚石棚区别于明洞的原因之一。在很多困难的山区地段，经常会见到一些利用原木搭建而成的防滚石棚，但大量使用原木与环保法规不符。

发明内容

本发明的目的是提供一种经济、安全、轻型的新型耗能减震栏石结构。

本发明的目的是这样实现的：一种新型耗能减震栏石结构，包括挡石墙，挡石墙为片石混凝土挡石墙，该挡石墙顶部预埋有钢轨栅栏，挡石墙内部设置有预应力锚索，挡石墙的迎坡面依次设置有起缓冲作用的泡沫塑料层和砂砾石填土层。

上述片石混凝土挡石墙内有预埋聚氯乙烯管；预应力锚索设置于于预埋聚氯乙烯管内。

上述片石混凝土挡石墙的断面为直角梯形，该挡石墙的迎坡面为竖直面，砂砾石填土层的迎坡面为斜面。

本发明旨在解决传统刚性拦石墙抗滚石冲击能力弱，基础埋设深、施工量大，投资偏高等问题，提高拦石墙的抗冲击能力，增加其抗倾覆弯矩和墙体抗剪断强度；钢轨栅栏用于拦截小直径的飞石；墙后双层缓冲垫层结构通过自身的变形吸收滚石冲击能量，减少滚石对拦石墙的冲击力。

本发明由四部分组成：1、C15片石混凝土拦石墙；2、设置在拦石墙内的预应力锚索结构；3、设置在拦石墙顶部的钢轨栅栏结构；4、设置在拦石墙后侧的双层缓冲垫层结构：内层为EPS材料、外侧为砂砾石填土。

本发明的有益效果是：

1、本发明是一种综合滚石拦截***：其中拦石墙主要对大直径滚石进行拦截、钢轨栅栏对小直径滚石进行拦截。

2、新型预应力锚索拦石墙通过施加在拦石墙上的预应力荷载可以大幅度提高结构的抗冲击能力，减少拦石墙的圬工量、减少基础埋深。增加拦石墙的抗倾覆弯矩和墙体本身的抗剪断强度。

3、设置在拦石墙后部的双层缓冲垫层材料能通过自身的变形吸收滚石的冲击能量，减少滚石的冲击力。

4、本发明结构，施工简单、工艺成熟。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1示出，在滚石灾害多发区，在基础设施(公路、铁路、房屋等)内侧合适位置，设置C15片石混凝土拦石墙1；在拦石墙内设置预应力锚索2；在拦石墙顶部预埋钢轨栅栏3；在拦石墙后侧(即逆坡面)设置双层的缓冲垫层结构：内层为泡沫塑料层4、外侧为砂砾石填土层5。片石混凝土挡石墙1内有预埋聚氯乙烯管6；预应力锚索2设置于于预埋聚氯乙烯管内。锚头2a设置在聚氯乙烯管顶部。片石混凝土挡石墙1的断面为直角梯形，该挡石墙的迎坡面为竖直面，砂砾石填土层的迎坡面为斜面。图2示出，滚石7沿坡面而下，撞击本挡石结构的情形。

拦石墙通过预应力锚索施加预应力荷载大幅提高拦石墙的抗冲击能力，增加抗倾覆弯矩和墙体抗剪断强度；钢轨栅栏用于拦截小直径的飞石；墙后双层缓冲垫层结构通过自身的变形吸收滚石冲击能量，减少滚石对拦石墙的冲击力。泡沫塑料为聚胺酯泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料或聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料为以聚苯乙烯树脂为基础的泡沫塑料，发泡后的体积可达原来体积的40～60倍，闭孔结构，吸水性特别低、抗压强度高、导热性低、结构强度好。通过多种分结构(拦石墙、预应力锚固、钢轨栅栏、缓冲垫层)的优化组合，提高滚石防护结构体系抗冲击能力，降低工程投资的目的。

施例：在滚石多发区，为保护基础设施(交通干线、水利水电设置、工业与民用建筑)的安全，避免滚石灾害的发生，通常在基础设施靠山侧设置(C15)片石混凝土拦石墙1，并在拦石墙内预埋PVC管和钢轨栅栏，待墙身混凝土达到70％强度后，通过预埋PVC管施工预应力锚索2(包括钻孔、下索、灌注水泥砂浆、张拉锁定)；在拦石墙后侧设置双层的缓冲垫层结构(包括内层泡沫塑料层4、砂砾石填土层5)。

Claims

1.一种新型耗能减震栏石结构，包括，挡石墙，其特征是：所述挡石墙为片石混凝土挡石墙(1)，该挡石墙顶部预埋有钢轨栅栏(3)，挡石墙内部设置有预应力锚索(2)，挡石墙的迎坡面依次设置有起缓冲作用的泡沫塑料层(4)和砂砾石填土层(5)。

2.根据权利要求1所述新型耗能减震栏石结构，其特征是：所述片石混凝土挡石墙(1)内有预埋聚氯乙烯管(6)；所述预应力锚索(2)设置于于预埋聚氯乙烯管内。

3.根据权利要求2所述新型耗能减震栏石结构，其特征是：所述片石混凝土挡石墙(1)的断面为直角梯形，该挡石墙的迎坡面为竖直面，砂砾石填土层的迎坡面为斜面。