CN105040712B - 一种软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构及其施工方法 - Google Patents
一种软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构及其施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构及其施工方法，挡墙设置于边坡坡底，自密实混凝土设置于破碎带中；边坡锚索贯穿软岩层，底端延伸至硬岩层中；边坡表面设置横向框格梁和纵向框格梁，纵、横向框格梁内设置镀锌网，镀锌网上填有种植土，并种有植被。施工方法是：先在挡墙垫层上设置并加固挡墙；然后钻孔清洗破碎带，在孔内回灌填充材料；然后在边坡浇注横向框格梁和纵向框格梁，在纵、横向框格梁之间铺设镀锌网；然后穿插边坡锚索，并将边坡锚索的端部用锚头固定；最后铺设种植土、种植植被。该边坡防护结构具有加固效果显著，岩质自身强度高，混凝土及锚索用量少等特点，具有较好的技术经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种岩质边坡防护结构及施工方法，特别涉及一种软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构及施工方法。
背景技术
在山区修建高速公路，不可避免会遇到大量复合岩层边坡。目前国内针对岩质边坡，主要采用的施工方法为喷浆或喷射混凝土防护，该施工方法为坡面表层防护，对软弱岩互层式复合岩质边坡并不适用，且该边坡防护方法需要大面积喷浆或喷射混凝土，施工周期长，施工成本高；在岩层风化破碎严重、节理发育，破碎岩层较厚的情况下，目前采用喷锚防护的方法，首先采用锚杆锚固至硬质岩层，对边坡进行深层锚固，减少破碎层对边坡稳定的影响，边坡表面则仍然采用大面积喷浆或喷射混凝土，该方法锚固强度直接影响边坡防护效果，且仍未解决水泥浆或混凝土用量大的问题。
为适应加强岩质边坡的防护效果，减少山区公路施工安全隐患，国内关于边坡防护结构研究从未停止，关于边坡防护结构及施工方法的专利也不断的产生。如一种边坡防护结构(授权公告号CN 20131133541)，在坡顶设置排水沟，减少雨季时大量雨水冲刷造成岩体滑落，并在坡面采用钢筋铁丝网锚固，对边坡表层进行防护，然而该方法不能对岩层中的破碎块及软弱层进行处理，岩层易出现滑移-拉裂破坏；又如公路柔性边坡防护结构(授权公告号CN 203977436 u)，采用锚杆对边坡进行深层锚固，表面采用铺设镀锌网的方式进行防护，然而该方法仍未对岩层破碎带进行处理，易出现滑移-拉裂破坏，表面大面积铺设镀锌网，镀锌网搭接处施工要求高。
综上所述，现有边坡防护结构各自进行了不同程度深层锚固、浅层防护措施，一定程度上减少了边坡滑移-拉裂破坏、块体滑移破坏、滑移-拉裂-剪切破坏等，但仍存可改善之处，主要体现在对边坡软弱岩层及破碎带的处理方法不够完善，表面防护施工难度大等。
鉴于此，目前亟需发明一种施工速度快，边坡防护加固效果明显，能有效减少岩层软岩层及破碎带对边坡稳定性的影响的软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构及施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种边坡稳定性强、施工速度快、“基脚挡墙、深层锚固、表层防护”相结合的软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构及施工方法。
为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
一种软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构，主要由挡墙、边坡锚索、自密实混凝土和纵向、横向框格梁组成；
其中，挡墙设置于边坡坡底，挡墙的底部设置有挡墙垫层；回填自密实混凝土设置于软岩层的破碎带中；边坡锚索贯穿软岩层，底端延伸至硬岩层中；边坡表面设置横向框格梁和纵向框格梁，纵向、横向框格梁内设置镀锌网，镀锌网上填有种植土，并种有植被。
位于破碎带的边坡锚索的部分设置多层加筋网；加筋网与边坡锚索外周套接的锚索连接套通过“V”形弹性钢片固定。
所述挡墙通过间隔布置的挡墙斜向锚索和挡墙竖向锚索与硬岩层锚固。
所述纵向框格梁与横向框格梁交错设置，边坡锚索顶端与纵向框格梁与横向框格梁交错处用锚头锚固。
所述镀锌网四周与纵向、横向框格梁底部钢筋焊接。
软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构的施工方法，其包括以下步骤：
1)挡墙的施工：将预制的挡墙垫层吊装至边坡底部基坑内，然后将预制的挡墙吊装至挡墙垫层上，用混凝土浇筑挡墙垫层和挡墙连接处的空隙，待连接处混凝土强度达到要求后间隔地向挡墙内安装挡墙斜向锚索和挡墙竖向锚索加固；
2)钻孔：根据岩层勘察结果，在设计位置钻边坡锚索孔，并在岩层中存在破碎带的区域采用跟管钻冲洗主孔至破碎带，若设计冲洗主孔与锚索孔位置一致，该冲洗主孔也用作边坡锚索孔；在冲洗主孔两侧钻辅助孔；
3)破碎带冲洗：采用“双管法”进行冲洗，将双重管伸入冲洗主孔，自孔口至孔底进行冲洗，再从孔底自下而上冲洗，完成一次冲洗循环；在第一次冲洗完成后进行充水浸泡，再进行反复冲洗；
4)自密实混凝土的回填：对于无边坡锚索穿越的冲洗后的破碎带，回填自密实混凝土至填满冲洗主孔；自密实混凝土(4)至同时填满冲洗主孔和辅助孔。
5)框格梁及镀锌网：首先绑扎框格梁钢筋，然后在框格梁钢筋内铺设镀锌网，然后将镀锌网四周与框格梁钢筋焊接或钢丝绑扎，最后支设模板，浇筑混凝土，形成横向框格梁和纵向框格梁，浇筑时横向框格梁和纵向框格梁交错部位预留边坡锚索孔；
6)锚索安装：对于不穿越破碎带的边坡锚索，人工将边坡锚索平顺***边坡锚索孔，然后压入水泥浆，形成回灌压浆体；对于穿越破碎带的边坡锚索，安装边坡锚索后经冲洗主孔向破碎带压入自密实混凝土；
对于穿越破碎带的边坡锚索，需先在破碎带深度位置套上锚索连接套，并在锚索连接套外焊接弹性钢片，弹性钢片四周焊接加筋网。
7)锚索张拉及封锚：对边坡锚索施加预应力，用锚头将边坡锚索固定在横向框格梁和纵向框格梁交叉处；
8)坡面种植：在镀锌网上铺设种植土并种植植被。
本发明具有以下的特点和有益效果：
(1)锚索施工前，先对岩质边坡进行勘测，并对岩层中的破碎带钻孔冲洗，回填自密实混凝土，增强岩层自身强度，防止破碎带发生剪切破坏。
(2)边坡锚索穿越破碎块部分设置有多层加筋网，增强了边坡锚索的锚固强度。
(3)镀锌网四周与框格梁钢筋底部焊接或绑扎连接，整个边坡表面防护结构连接成为一个整体，解决了大面积铺设镀锌网搭接施工难度大的问题，防护效果好。
(4)边坡底部的挡墙为预制混凝土挡墙，并采用杯口法施工方法进行施工，施工速度快，避免挡墙施工时边坡倒塌，挡墙用挡墙竖向锚索和挡墙斜向锚索锚固，挡墙整体不易滑动和倒塌。
附图说明
图1是本发明软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构剖面图；
图2是本发明软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构正面图；
图3是本发明加筋网与边坡锚索连接详图；
图4是本发明框架梁钢筋与镀锌网连接图；
图5是本发明软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构施工流程图。
图中：1-硬岩层，2-软岩层，3-破碎带，4-自密实混凝土，5-冲洗主孔，6-辅助孔，7-边坡锚索，8-回灌压浆体，9-加筋网，10-锚头，11-挡墙，12-挡墙斜向锚索，13-挡墙垫层，14-纵向框格梁，15-横向框格梁，16-镀锌网，17-植被，18-锚索连接套，19-弹性钢片，20-框格梁钢筋，21-挡墙竖向锚索。
具体实施方式
本实施方式框格梁的浇筑施工工艺、自密实混凝土配置工艺、锚索水泥浆配置工艺等本实施例中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。
图1是本发明软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构剖面图；图2是本发明软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构正面图。参照图1、图2所示，本发明软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构主要包括挡墙11、边坡锚索7、纵向框格梁14、横向框格梁15和镀锌网16。其中，挡墙11设置于边坡坡底，挡墙11底部设置有挡墙垫层13，在挡墙内部的竖直方向和斜向分别向软岩层2***挡墙竖向锚索21和挡墙斜向锚索12实施与硬岩层1的锚固；自密实混凝土4设置于软岩层2中的破碎带中；边坡表面设置横向框格梁15和纵向框格梁14，框格梁内设置镀锌网16，镀锌网16上填有种植土，并种有植被17，边坡锚索7贯穿软岩层2，底端延伸至硬岩层1中，顶端伸出横向框格梁15和纵向框格梁14的交错处，并用锚头锚固连接。
图4是本发明框架梁钢筋与镀锌网连接图，参照图4所示，在横向框格梁15和纵向框格梁14内均布置框格梁钢筋20，框格梁钢筋20采用热轧带肋钢筋，镀锌网16四周与框格梁钢筋20绑扎。横向框格梁高500mm～600mm，宽600mm～700mm，纵向框格梁高700mm～800mm，宽750mm～850mm。然后支设框格梁模板，采用C30混凝土浇筑横向框格梁15和纵向框格梁14，其中横向框格梁15和纵向框格梁14交错部位中心预留边坡锚索孔。
图3是本发明加筋网与边坡锚索连接详图。参照图3所示，待框格梁混凝土强度达到要求后，从横向框格梁15和纵向框格梁14交错部位中心预留边坡锚索孔位置穿插边坡锚索7，边坡锚索7采用高强度低松弛无粘结预应力钢绞线拧成，若边坡锚索7需要贯穿原破碎带3，则在破碎带深度部分在边坡锚索段套入金属制成的锚索连接套18，锚索连接套18四周焊接“V”型的弹性钢片19，弹性钢片19采用65MN弹簧钢带制成，抗拉强度为900MPa，屈服强度600MPa，伸长率15％，热处理硬度50HRC，初始开口角度为90度，弹性钢片19另一端焊接加筋网9，加筋网9采用直径2.0mm～4.0mm的优质低碳钢丝编织而成，钢丝的抗拉强度不少于380Mpa。在边坡锚索7***预留孔的过程，加筋网9在周围岩层的压力下保持收紧状态，此时弹性钢片19的角度小于90度，在破碎带3内，因为空间开阔，弹性钢片19的角度张大，加筋网9保持张开状态。
图5是本发明软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构施工流程图。
参照图5所示，(1)挡墙的施工：挡墙11施工时，先将预制好的挡墙垫层13吊装至开挖好的基坑内，挡墙垫层13厚度20～25cm，在预制挡墙11位置设置杯口形状的高3cm～5cm、宽50cm～60cm连接槽，连接槽中间预设挡墙竖向锚索21***孔；挡墙垫层13施工完成后将C30混凝土预制而成的挡墙11吊装至挡墙垫层上，挡墙11厚度为45cm～50cm，挡墙11上预留斜线锚索孔和竖向锚索孔，然后在连接槽、挡墙11和挡墙垫层13两侧的空隙内填充C30混凝土，待填充的混凝土达到强度后，沿预留的斜向锚索孔和竖向锚索孔钻孔至硬岩层1，并安装挡墙斜向锚索12和挡墙竖向锚索21，在锚索内注浆施加预应力后，用锚头10封锚。
(2)边坡高压冲击成孔及回填自密实混凝土：采用跟管钻进技术钻边坡锚索孔、冲洗主孔5、辅助孔6，破碎带3。冲洗主孔5采用跟管钻进成，孔径为320mm，空间距1m，排距1m；辅助孔6布置在冲洗主孔5两侧，孔径135mm，孔间距1m，排距0.25m。然后将双重管伸入冲洗主孔5自孔口至孔底进行冲洗，再从孔底自下而上冲洗，完成一次冲洗循环；在第一次冲洗完成后进行充水浸泡，再进行反复冲洗，反复冲洗次数以3次为宜。冲洗使边坡内破碎带处的软弱物质脱离岩体面，与冲洗液在压力作用下一起返出或冲出冲洗主孔5外，喷射介质为水和压缩空气，其中高压水喷射压力为35Mpa～40Mpa，风压为1Mpa～1.5Mpa；若该破碎带3内不设边坡锚索7，则回填自密实混凝土4，自密实混凝土4配合比(kg/m3)为：水：水泥：粉煤灰：砂：石：减水剂：引气剂＝170：412：103：876：809：3.091：0.0258，自密实混凝土含气量控制在2.0％～4.0％。
(3)框格梁的施工：首先绑扎框格梁钢筋20，框格梁钢筋20主筋采用热轧带肋钢筋，钢筋绑扎完成后，根据框格梁间隔尺寸裁剪镀锌网16，并将镀锌网16四周与框格梁钢筋20钢丝绑扎连接，然后支设框格梁模板，采用C30混凝土浇筑横向框格梁15和纵向框格梁14，横向框格梁15高500mm～600mm，宽600mm～700mm，纵向框格梁高700mm～800mm，宽750mm～850mm。横向框格梁15和纵向框格梁14交错部位预留边坡锚索孔。
(4)锚索安装：若边坡锚索7穿过破碎带3，可将冲洗主孔5用作锚索孔，在破碎带3段的边坡锚索7上套上锚索连接套18，然后焊接弹性钢片19和加筋网9，将边坡锚索7穿入冲洗主孔5内，向冲洗主孔5内压入自密实混凝土4；若边坡锚索7不穿过破碎带3，沿横向框格梁15和纵向框格梁14交错部位预留的边坡锚索孔钻孔，钻孔深度较边坡锚索7深30cm～40cm，将边坡锚索7穿入锚索孔，然后向锚索孔内灌入回灌压浆体8，回灌压浆体8选用普通硅酸盐525#，水灰比为0.38～0.48，外加10％UEA-Z型复合膨胀剂和0.6％的高效早强减水剂，浆体强度不小于40MPa。待自密实混凝土4或回灌压浆体8达到强度后，张拉边坡锚索7施加预应力，采用锚头10将边坡锚索7固定。
(5)种植植被：在镀锌网16上铺设种植土，并种植植被17。
Claims (3)
1.软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构的施工方法，所述的软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构，主要由挡墙(11)、边坡锚索(7)、自密实混凝土(4)和纵向、横向框格梁组成；其中，挡墙(11)设置于边坡坡底，挡墙的底部设置有挡墙垫层(13)；回填自密实混凝土(4)设置于软岩层(2)的破碎带中；边坡锚索(7)贯穿软岩层(2)，底端延伸至硬岩层(1)中；边坡表面设置横向框格梁(15)和纵向框格梁(14)，纵向、横向框格梁内设置镀锌网(16)，镀锌网上填有种植土，并种有植被(17)；
位于破碎带(3)的边坡锚索(7)的部分设置多层加筋网(9)；加筋网(9)与边坡锚索(7)外周套接的锚索连接套(18)通过“V”形弹性钢片(19)固定；
所述挡墙(11)通过间隔布置的挡墙斜向锚索(12)和挡墙竖向锚索(21)与硬岩层(1)锚固；
所述纵向框格梁(14)与横向框格梁(15)交错设置，边坡锚索(7)顶端与纵向框格梁(14)与横向框格梁(15)交错处用锚头(10)锚固；
所述镀锌网(16)四周与纵向、横向框格梁底部钢筋焊接；
其特征在于包括以下步骤：
1)挡墙的施工：将预制的挡墙垫层(13)吊装至边坡底部基坑内，然后将预制的挡墙(11)吊装至挡墙垫层(13)上，用混凝土浇筑挡墙垫层(13)和挡墙(11)连接处的空隙，待连接处混凝土强度达到要求后间隔地向挡墙(11)内安装挡墙斜向锚索(12)和挡墙竖向锚索(21)加固；
2)钻孔：根据岩层勘察结果，在设计位置钻边坡锚索孔，并在岩层中存在破碎带(3)的区域采用跟管钻冲洗主孔(5)至破碎带，若设计冲洗主孔(5)与锚索孔位置一致，该冲洗主孔(5)也用作边坡锚索孔；
3)破碎带冲洗：采用“双管法”进行冲洗，将双重管伸入冲洗主孔(5)，自孔口至孔底进行冲洗，再从孔底自下而上冲洗，完成一次冲洗循环；在第一次冲洗完成后进行充水浸泡，再进行反复冲洗；
4)自密实混凝土的回填：对于无边坡锚索(7)穿越的冲洗后的破碎带(3)，回填自密实混凝土(4)至填满冲洗主孔；
5)框格梁及镀锌网：首先绑扎框格梁钢筋(20)，然后在框格梁钢筋内铺设镀锌网(16)，然后将镀锌网四周与框格梁钢筋焊接或钢丝绑扎，最后支设模板，浇筑混凝土，形成横向框格梁(15)和纵向框格梁(14)，浇筑时横向框格梁(15)和纵向框格梁(14)交错部位预留边坡锚索孔；
6)锚索安装：对于不穿越破碎带(3)的边坡锚索(7)，人工将边坡锚索(7)平顺***边坡锚索孔，然后压入水泥浆，形成回灌压浆体(8)；对于穿越破碎带(3)的边坡锚索(7)，安装边坡锚索后经冲洗主孔(5)向破碎带(3)压入自密实混凝土(4)；
7)锚索张拉及封锚：对边坡锚索(7)施加预应力，用锚头(10)将边坡锚索(7)固定在横向框格梁和纵向框格梁交叉处；
8)坡面种植：在镀锌网(16)上铺设种植土并种植植被。
2.根据权利要求1所述的软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构的施工方法，其特征在于步骤6)中，对于穿越破碎带的边坡锚索，需先在破碎带深度位置套上锚索连接套(18)，并在锚索连接套外焊接弹性钢片(19)，弹性钢片(19)四周焊接加筋网(9)。
3.根据权利要求1所述的软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构的施工方法，其特征在于步骤2)中在冲洗主孔两侧钻辅助孔(6)；步骤4)中自密实混凝土(4)至同时填满冲洗主孔和辅助孔。
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