CN106758895A - 一种防治公路高边坡病害的棚洞结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防治公路高边坡病害的棚洞结构及其施工方法，所述的棚洞结构包括曲板、托梁、斜柱、系梁、路面结构层、棚洞基础、防水层、水泥砂浆保护层和回填层。本发明适用于各种公路高边坡病害的预防与处治；而且可以不用模筑衬砌，采用预制拼装技术，设置了结构支座和活动铰链；施工作业时间短、施工风险低、结构耐久安全、节能环保，运营后的灾变体可作为洞顶回填体，不用多次清理灾变体，并可有效缓冲灾变体冲击，确保公路高边坡病害防治质量，并能改善司乘人员的视觉和心理，提高行车舒适性和安全性，提高高边坡路段的运营安全和质量。

Description

一种防治公路高边坡病害的棚洞结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种可快速拼装的防治公路高边坡病害的棚洞结构及其施工方法。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，社会的不断进步，人们对公路工程相关的要求也越来越高。如今，人们不仅追求公路行车的安全性、舒适性，还追求沿途环境及设施的视觉美感和艺术效应，以及对司乘人员心里的影响作用，而且对环保和节能也提出了更高的要求。以前建设公路工程，由于各种原因，修筑了大量高边坡路段。严重扰动了山体，砍伐了大量植被，打破了原有的平衡状态、造成了自然环境恶化。特别是在沿河傍山公路、陡峭山腰公路等交通咽喉路段，一旦发生高边坡灾害，原道路无法通行，又没有绕行条件，严重阻碍救灾力量及时到达灾区，致使错过黄金救援时间，造成人民重大生命财产损失，社会影响较大。如汶川地震及玉树地震等部分咽喉路段发生高边坡灾变，阻断道路达几十小时，甚至更久，造成极大的损失。

随着时间的推移，许多早年修筑的公路高边坡结构，原有坡面加固措施逐渐失效，坡面岩体风化日益严重，坡面稳定性变差，在降雨、地震等作用下，易诱发滑坡、崩塌、落石、泥石流等自然灾害，严重影响行车安全。如今，很多高边坡结构已进入病害多发期，现有的高边坡病害处治措施，大都是采用挖除灾变体，重新支护坡面的方法。这种处治方法工程量较大，用时较长，坡面防护结构仍面临风化失稳的风险，并且挖除灾变体时再次扰动了山体，施工风险较大，破坏了原有植被，与现在的节能环保理念相左，缺点明显。如今在新建公路偏压路段有采用棚洞结构通过的工程实例，用以减少开挖保护环境，并保障公路运营安全。该棚洞结构一般为现浇模筑结构，施工时直接浇筑成整体框架，结构刚度较大，易引起结构应力集中，结构耐久性和安全性稍差。现浇模筑棚洞结构施工时间较长，在高边坡下施工风险较高。在防治高边坡病害中采用模筑棚洞结构缺点明显。

那么就需要寻求一种施工用时较少，结构耐久性较好及安全系数较高，对山体扰动小，施工风险小，节能环保，改善司乘人员的视觉和心理，运营后的灾变体可作为洞顶回填体，不用多次清理灾变体，并能确保公路高边坡病害处治质量的施工技术方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种可以快速拼装的防治公路高边坡病害的棚洞结构及其施工方法。本发明适用于各种公路高边坡病害的预防与处治；而且可以不用模筑衬砌，采用预制拼装技术，设置了结构支座和活动铰链，用以使曲板结构有限转动，以消减高边坡灾变引起的棚洞结构应力集中现象；施工作业时间短、施工风险低、结构耐久安全、节能环保，运营后的灾变体可作为洞顶回填体，不用多次清理灾变体，可确保公路高边坡病害防治质量，并能改善司乘人员的视觉和心理，提高行车舒适性和安全性，提高高边坡路段的运营安全和质量。

本发明是这样实现的：

一种防治公路高边坡病害的棚洞结构，包括曲板、托梁、斜柱、系梁、路面结构层、棚洞基础、防水层、水泥砂浆保护层和回填层；

在曲板的底部预埋有球形铰链上半部分钢构件；在曲板与托梁接触处设置曲板挡块，并且预埋有支座安装钢板；在曲板的顶面端部设有土石挡块；在曲板的外侧依次铺设防水层、水泥砂浆保护层和回填层；

所述的棚洞基础包括靠近山体侧的条形基础和远离山体侧的桩基础；所述的条形基础预埋有球形铰链下半部分钢构件，与曲板底部预埋的球形铰链上半部分钢构件组成球形铰链，用于曲板有限转动，消减曲板应力集中现象；所述的桩基础支撑斜柱底部，斜柱的顶部支撑托梁；

所述的托梁采用L型结构，并且在内侧设有防撞橡胶块；所述的托梁预埋有支座安装钢板；在托梁上安装支座用于支撑曲板及减缓灾变体的冲击力，有效保护棚洞结构安全；

所述的系梁设在条形基础和桩基础之间；所述的路面结构层设在系梁上。

进一步说明，所述的曲板由钢筋混凝土制作而成，并且预留有纵向拼装螺栓安装孔，采用纵向拼装螺栓将相邻的曲板拼装成整体，可以提高棚洞结构的整体稳定性。

进一步说明，所述的曲板还预埋有橡胶止水带。橡胶止水带可使棚洞结构具有良好的防水能力。

进一步说明，所述的球形铰链的周围铺设有沥青麻丝。铺设沥青麻丝利于防水，并且使得曲板具备有限转动变形空间，有效降低灾变体引起的棚洞结构应力集中现象，提高棚洞结构的安全性和耐久性。

进一步说明，所述的斜柱、托梁、棚洞基础和系梁均分别采用钢筋混凝土浇筑而成；所述的防水层采用采用隧道通用PVC防水板+土工布制成。

进一步说明，所述的回填层包括土石回填层、碎石回填层和种植土回填层；并且在回填层和山体内铺设有梅花排水管。充分有效利用了灾变体，碎石回填层是起着主要的缓冲作用，回填时应保证其厚度（厚度一般为100cm～200cm，具体应根据边坡高度经计算确定）。

本发明中防治公路高边坡病害的棚洞结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，预制曲板；

绑扎钢筋，制作模板，浇筑混凝土预制曲板；在制作模板时预留纵向拼装螺栓安装孔和橡胶止水带；在曲板与托梁接触处设置曲板挡块，用于限制曲板水平位移，并且在预制曲板时，预埋支座安装钢板；在曲板底部设置球形铰链，用于曲板有限的转动，并限制曲板平动，即在预制曲板时，在曲板底部预埋球形铰链上半部分钢构件；在预制曲板时，在曲板的顶面端部预埋土石挡块钢筋，用于浇筑土石挡块；

步骤二，施工棚洞基础；

步骤二与步骤一平行作业，在预制曲板期间，进行棚洞基础施工，施工时应清除高边坡易塌落体，并设置并设置坡面喷锚支护及防落网，以保证施工安全；棚洞基础采用钢筋混凝土结构，靠近山体侧地质一般较好，采用条形基础，在远离山体侧地质一般较差，采用桩基础；条形基础施工时应预埋球形铰链下半部分钢构件，与预制曲板时预埋的球形铰链上半部分钢构件组成球形铰链；

步骤三，施工斜柱和托梁；

当步骤二中的桩基础达到设计强度后，开始进行斜柱和托梁的施工，斜柱和托梁采用钢筋混凝土结构；托梁采用L型结构，并且设置防撞橡胶块，限制曲板的水平位移的同时，防止结构直接碰撞破坏；在托梁施工时预埋支座安装钢板；

步骤四，安装支座；

采用桥梁通用支座（可弹性变形支座），并且每片曲板设置四个支座，支座安装在托梁上；

步骤五，吊装曲板；

当以上步骤中的棚洞结构各个构件均达到设计强度要求后，吊装曲板；吊装曲板前，应在条形基础的球形铰链下半部分钢构件周围铺设4cm～6cm厚的沥青麻丝；

步骤六，连接曲板；

曲板吊装完成后，在曲板保护下，通过预留的纵向拼装螺栓安装孔将各个预制段的曲板连成整体，提高棚洞结构的整体稳定性；

步骤七，施工系梁和路面结构；

曲板纵向连成整体后，在曲板的保护下，浇筑系梁和路面结构层，缩短棚洞结构施工暴露在高边坡灾害威胁下的施工时间，降低施工风险；

步骤八，施工防水层、回填层及挡块；

当系梁和路面结构层达到设计强度后，施工棚洞结构的防水层，防水层采用隧道通用PVC防水板+土工布，并且在防水层外侧浇筑15cm～25cm厚的水泥砂浆保护层；水泥砂浆保护层达到设计要求后，施工回填层及土石挡块，施工结束后持续进行后期保养维护。

本发明的优点：

1.本发明可以不用模筑衬砌，采用预制拼装技术，施工作业时间短、施工风险低、结构耐久安全、节能环保，运营后的灾变体可作为洞顶回填体，不用多次清理灾变体，降低运营成本，可确保公路高边坡病害防治质量，并能改善司乘人员的视觉和心理，提高行车舒适性和安全性，提高高边坡路段的运营安全和质量。

2.曲板结构吊装到位就具备较强的防护能力，可减少施工人员和施工器械直接暴露在空腔危险环境中作业的时间，施工风险低。

3.在曲板和托梁之间安装的支座，采用桥梁通用支座，每片预制曲板设置四个支座，高边坡灾变体塌落到棚洞结构上时，可有效减缓灾变体对曲板的冲击力，提高曲板的安全性和耐久性。

4.本发明中设置球形铰链，采用预埋不锈钢构件组成，分上下两部分，上部分预埋在预制曲板底部，下部分预埋在条形基础顶部，球形铰链以外部分采用沥青麻丝填充，利于防水和曲板变形，球形铰链可使得曲板具备有限的转动，有效降低灾变体引起的棚洞结构应力集中现象，提高棚洞结构的安全性和耐久性。

附图说明

图1是本发明一实施例的截断面结构示意图。

图2是本发明一实施例中曲板的截断面结构示意图。

附图标记：1-曲板，101-曲板挡块，102-橡胶止水带，103-纵向拼装螺栓安装孔，2-托梁，3-斜柱，4-桩基础，5-条形基础，6-系梁，7-路面结构层，8-支座，9-球形铰链，10-土石挡块，11-梅花排水管，12-土石回填层，13-碎石回填层，14-种植土回填层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图1、2所示，一种防治公路高边坡病害的棚洞结构，包括曲板1、托梁2、斜柱、3系梁6、路面结构层7、棚洞基础、防水层、水泥砂浆保护层和回填层；在曲板1的底部预埋有球形铰链上半部分钢构件；在曲板1与托梁2接触处设置曲板挡块101，并且预埋有支座安装钢板；在曲板1的顶面端部设有土石挡块10；在曲板1的外侧依次铺设防水层、水泥砂浆保护层和回填层；所述的棚洞基础包括靠近山体侧的条形基础5和远离山体侧的桩基础4；所述的条形基础5预埋有球形铰链下半部分钢构件，与曲板底部预埋的球形铰链上半部分钢构件组成球形铰链9；所述的桩基础4支撑斜柱3底部，斜柱3的顶部支撑托梁2；所述的托梁2采用L型结构，并且在内侧设有防撞橡胶块；所述的托梁2预埋有支座安装钢板；在托梁2上安装支座8用于支撑曲板1；所述的系梁6设在条形基础5和桩基础4之间；所述的路面结构层7设在系梁6上。

所述的曲板1由钢筋混凝土制作而成，并且预留有纵向拼装螺栓安装孔103，采用纵向拼装螺栓将相邻的曲板拼装成整体。所述的曲板1还预埋有橡胶止水带102。所述的球形铰链9的周围铺设有沥青麻丝。

所述的斜柱3、托梁2、棚洞基础和系梁6均分别采用钢筋混凝土浇筑而成；所述的防水层采用采用隧道通用PVC防水板+土工布制成。所述的回填层包括土石回填层12、碎石回填层13和种植土回填层14；并且在回填层和山体内铺设有梅花排水管11。

本实施例的防治公路高边坡病害的棚洞结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，预制曲板；

绑扎钢筋，制作模板，浇筑混凝土预制曲板；在制作模板时预留纵向拼装螺栓安装孔和橡胶止水带；在曲板与托梁接触处设置曲板挡块，用于限制曲板水平位移，并且在预制曲板时，预埋支座安装钢板；在曲板底部设置球形铰链，用于曲板有限的转动，并限制曲板平动，即在预制曲板时，在曲板底部预埋球形铰链上半部分钢构件；在预制曲板时，在曲板的顶面端部预埋土石挡块钢筋，用于浇筑土石挡块；

步骤二，施工棚洞基础；

步骤二与步骤一平行作业，在预制曲板期间，进行棚洞基础施工，施工时应清除高边坡易塌落体，并设置并设置坡面喷锚支护及防落网，以保证施工安全；棚洞基础采用钢筋混凝土结构，靠近山体侧地质一般较好，采用条形基础，在远离山体侧地质一般较差，采用桩基础；条形基础施工时应预埋球形铰链下半部分钢构件，与预制曲板时预埋的球形铰链上半部分钢构件组成球形铰链；

步骤三，施工斜柱和托梁；

当步骤二中的桩基础达到设计强度后，开始进行斜柱和托梁的施工，斜柱和托梁采用钢筋混凝土结构；托梁采用L型结构，并且设置防撞橡胶块，限制曲板的水平位移的同时，防止结构直接碰撞破坏；在托梁施工时预埋支座安装钢板；

步骤四，安装支座；

采用桥梁通用支座，并且每片曲板设置四个支座，支座安装在托梁上；

步骤五，吊装曲板；

当以上步骤中的棚洞结构各个构件均达到设计强度要求后，吊装曲板；吊装曲板前，应在条形基础的球形铰链下半部分钢构件周围铺设4cm～6cm厚的沥青麻丝；

步骤六，连接曲板；

曲板吊装完成后，在曲板保护下，通过预留的纵向拼装螺栓安装孔将各个预制段的曲板连成整体，提高棚洞结构的整体稳定性；

步骤七，施工系梁和路面结构；

曲板纵向连成整体后，在曲板的保护下，浇筑系梁和路面结构层；

步骤八，施工防水层、回填层及挡块；

当系梁和路面结构层达到设计强度后，施工棚洞结构的防水层，防水层采用隧道通用PVC防水板+土工布，并且在防水层外侧浇筑15cm～25cm厚的水泥砂浆保护层；水泥砂浆保护层达到设计要求后，施工回填层及土石挡块，施工结束后持续进行后期维护。

Claims (7)

1.一种防治公路高边坡病害的棚洞结构，其特征在于：包括曲板、托梁、斜柱、系梁、路面结构层、棚洞基础、防水层、水泥砂浆保护层和回填层；

在曲板的底部预埋有球形铰链上半部分钢构件；在曲板与托梁接触处设置曲板挡块，并且预埋有支座安装钢板；在曲板的顶面端部设有土石挡块；在曲板的外侧依次铺设防水层、水泥砂浆保护层和回填层；

所述的棚洞基础包括靠近山体侧的条形基础和远离山体侧的桩基础；所述的条形基础预埋有球形铰链下半部分钢构件，与曲板底部预埋的球形铰链上半部分钢构件组成球形铰链，用于曲板有限转动，消减曲板应力集中现象；所述的桩基础支撑斜柱底部，斜柱的顶部支撑托梁；

所述的托梁采用L型结构，并且在内侧设有防撞橡胶块；所述的托梁预埋有支座安装钢板；在托梁上安装支座用于支撑曲板及减缓灾变体的冲击力，有效保护棚洞结构安全；

所述的系梁设在条形基础和桩基础之间；所述的路面结构层设在系梁上。

2.根据权利要求1所述的防治公路高边坡病害的棚洞结构，其特征在于：所述的曲板由钢筋混凝土制作而成，并且预留有纵向拼装螺栓安装孔，采用纵向拼装螺栓将相邻的曲板拼装成整体。

3.根据权利要求1或2所述的防治公路高边坡病害的棚洞结构，其特征在于：所述的曲板还预埋有橡胶止水带。

4.根据权利要求1所述的防治公路高边坡病害的棚洞结构，其特征在于：所述的球形铰链的周围铺设有沥青麻丝。

5.根据权利要求1所述的防治公路高边坡病害的棚洞结构，其特征在于：所述的斜柱、托梁、棚洞基础和系梁均分别采用钢筋混凝土浇筑而成；所述的防水层采用采用隧道通用PVC防水板+土工布制成。

6.根据权利要求1所述的防治公路高边坡病害的棚洞结构，其特征在于：所述的回填层包括土石回填层、碎石回填层和种植土回填层；并且在回填层和山体内铺设有梅花排水管。

7.一种防治公路高边坡病害的棚洞结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，预制曲板；

绑扎钢筋，制作模板，浇筑混凝土预制曲板；在制作模板时预留纵向拼装螺栓安装孔和橡胶止水带；在曲板与托梁接触处设置曲板挡块，用于限制曲板水平位移，并且在预制曲板时，预埋支座安装钢板；在曲板底部设置球形铰链，用于曲板有限的转动，并限制曲板平动，即在预制曲板时，在曲板底部预埋球形铰链上半部分钢构件；在预制曲板时，在曲板的顶面端部预埋土石挡块钢筋，用于浇筑土石挡块；

步骤二，施工棚洞基础；

步骤二与步骤一平行作业，在预制曲板期间，进行棚洞基础施工，施工时应清除高边坡易塌落体，并设置坡面喷锚支护及防落网，以保证施工安全；棚洞基础采用钢筋混凝土结构，靠近山体侧地质一般较好，采用条形基础，在远离山体侧地质一般较差，采用桩基础；条形基础施工时应预埋球形铰链下半部分钢构件，与预制曲板时预埋的球形铰链上半部分钢构件组成球形铰链；

步骤三，施工斜柱和托梁；

当步骤二中的桩基础达到设计强度后，开始进行斜柱和托梁的施工，斜柱和托梁采用钢筋混凝土结构；托梁采用L型结构，并且设置防撞橡胶块，限制曲板的水平位移的同时，防止结构直接碰撞破坏；在托梁施工时预埋支座安装钢板；

步骤四，安装支座；

采用桥梁通用支座，并且每片曲板设置四个支座，支座安装在托梁上；

步骤五，吊装曲板；

当以上步骤中的棚洞结构各个构件均达到设计强度要求后，吊装曲板；吊装曲板前，应在条形基础的球形铰链下半部分钢构件周围铺设4cm～6cm厚的沥青麻丝；

步骤六，连接曲板；

曲板吊装完成后，在曲板保护下，通过预留的纵向拼装螺栓安装孔将各个预制段的曲板连成整体，提高棚洞结构的整体稳定性；

步骤七，施工系梁和路面结构；

曲板纵向连成整体后，在曲板的保护下，浇筑系梁和路面结构层；

步骤八，施工防水层、回填层及挡块；

当系梁和路面结构层达到设计强度后，施工棚洞结构的防水层，防水层采用隧道通用PVC防水板+土工布，并且在防水层外侧浇筑15cm～25cm厚的水泥砂浆保护层；水泥砂浆保护层达到设计要求后，施工回填层及土石挡块，施工结束后持续进行后期保养维护。