CN108179911A - 一种崩塌防治工程自适应支撑结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种崩塌防治工程自适应支撑结构及方法，该结构包括第一钢垫板、支撑柱、第二钢垫板和自适应顶撑，所述的第一钢垫板安置在危岩体凹腔的底部，所述的支撑柱坐落于第一钢垫板上，在支撑柱的顶部固定有第二钢垫板，所述的自适应顶撑固定于第二钢垫板上，自适应顶撑的顶部接触危岩体凹腔顶部。本发明为崩塌防治工程，提出了一套合理有效的方法。其具有施工简便、施工周期短、对危岩体扰动小、施工范围灵活多变，又能达到永久治理的效果，保障了灾害影响范围内人们的生命、财产安全。

Description

一种崩塌防治工程自适应支撑结构及方法

技术领域

本发明属于地质灾害崩塌防治工程技术领域，涉及一种崩塌防治工程自适应支撑结构及方法。

背景技术

危岩崩塌是我国西部山区常见的地质灾害，具有分布广、规模大、突发性强、难预测性等特点。尤其我国川东地区广泛发育白垩系砂泥岩、侏罗系地层。因砂、泥岩强弱差异风化导致危岩体凹腔的形成。据国土资源部地质灾害最新统计数据，川东地区发育10万余个危岩体灾害点；威胁9万户80余万人；威胁财产高达200亿元。仅重庆市万州区的太白岩存在危岩体就有200余个、天生城又300余个，直接经济损失近数亿元。同样川东地区的广元市旺苍县，旺苍县发育危岩体灾害点2500处；威胁人口约13000余人，直接经济损失近30180万元。崩塌灾害严重影响交通、建构筑物、威胁人员生命财产等，崩塌灾害工作任重道远。

目前，常规支撑柱工程是：浆砌块石结构凹腔封填；混泥土砂浆凹腔封填；钢管混凝土结构凹腔封填。传统的方法具有以下几点的不足：

1)实际中，很多支撑柱位置是当地居民上下山的必经之路。由于常规支撑柱结构庞大、占地面积较广，设计者为了保留交通通道，往往支撑柱设计位置过于靠近岩壁，没有支顶于岩体重心外侧，还有进一步倾倒或坠落的可能。

2)由于上部岩体稳定性较差，在常规支撑柱平整基础时对危岩体进行扰动过大，对凹腔内施工人员危害极大。进而导致常规支撑柱施工偏于草率，支撑柱没有紧贴上部危岩体，而是过后采用水泥砂浆表面摸浆，内部为空。

3)常规支撑柱基础不够深，由于植被根系发育、动力等因素基础容易失稳。

针对常规支撑柱存在的问题，提出一种由分段式钢管高压注浆、利用植筋技术、采用液压千斤顶和高压混凝土泵等手段相结合的自适应、可调试支撑柱产品，其具有重要实用价值，并对地质灾害减灾科学研究有积极推动作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种崩塌防治工程自适应、可调试的支撑柱结构及方法，该方法降低施工期间对凹腔内部的扰动、缩短施工时间，保障施工人员的安全；由于具有扰动小、施工快的特点，能胜任崩塌灾害快速治理；又具有防火、防腐蚀，和防扰动的特点，能达到永久治理的效果。

本发明具体通过以下技术方案实现：

本发明一种崩塌防治工程自适应、可调试的支结构，通过安装自适应不同角度的顶撑，减少平整凹腔顶部时给危岩体带来的扰动；安装自锁螺纹伸缩控制的支撑柱，实现其长短的可调试性，解决传统支撑柱工程没有紧贴上部危岩体的问题。

具体的，本发明一种崩塌防治工程自适应支撑结构，包括第一钢垫板、支撑柱、第二钢垫板和自适应顶撑，所述的第一钢垫板安置在危岩体凹腔的底部，所述的支撑柱坐落于第一钢垫板上，在支撑柱的顶部固定有第二钢垫板，所述的自适应顶撑固定于第二钢垫板上，自适应顶撑的顶部接触危岩体凹腔顶部。

所述的支撑柱为多节螺旋钢管组装形成，所述的螺旋钢管之间通过自锁螺纹连接固定。

所述的螺旋钢管靠近顶部的外壁在相应的位置焊接有短钢筋，用于千斤顶作用于螺旋钢管升降操作，以及制模后浇筑保护层厚度，所述的螺旋钢管的管壁上均匀设置有出浆孔。

所述的支撑柱底部与第一钢垫板通过焊接方式固定，所述的第一钢垫板通过植筋技术固定于危岩体凹腔底部。

所述的支撑柱底部设置有贯穿其管壁的注浆孔，用于高压注浆。

所述的第二钢垫板与支撑柱通过焊接固定，在自适应顶撑周边的第二钢垫板上设置有混凝土砂浆溢出孔。

所述的自适应顶撑包括底座和顶板，该底座通过螺栓固定于第二钢垫板上，所述的底座设置有球形凹槽，所述的顶板的中央处设置有球头，球头与底座的球形凹槽相匹配连接组成自适应顶撑。

所述的顶板通过植筋技术与危岩体凹腔的顶部固定。

本发明还提供了利用上述支撑结构防治危岩体崩塌的方法，具体包括以下步骤：

1)对危岩体凹腔底部进行平整，安装千斤顶、抱箍支架，并将第一钢垫板利用植筋技术固定于危岩体凹腔底部；

2)用千斤顶作用于螺旋钢管的焊接短钢筋，将螺旋钢管提升悬空并用环形抱箍固定；

3)在悬空螺旋钢管下方重复步骤(2)操作继续安装螺旋钢管，直至接近凹腔顶部，螺旋钢管之间通过自锁螺纹连接固定；

4)多个螺旋钢管连接形成支撑柱，在支撑柱的底部与第一钢垫板焊接固定，顶部焊接第二钢垫板，并在第二钢垫板的上部通过螺旋固定自适应顶撑；

5)利用植筋技术固定自适应顶撑的顶板，养护完成后拆除脚手架和千斤顶；

6)搭建预制钢模版支模，高压混凝土砂浆泵对支撑柱的预留注浆孔注浆；

7)拆除钢模版，支撑柱用塑料薄膜包裹养护。

本发明的有益效果为：

1、自适应、可调试支撑柱措施降低施工期间对凹腔内部的扰动、缩短施工时间，保障施工人员的安全。

2、本发明由于结构简单、占地面积较小、布置灵活的特点，既可以单根柱布置，也可以多根柱组合支撑布置。同时可以为当地居民保留出上下山必经之路的空间。

3、本发明扰动小、施工快的特点，自适应、可调试支撑柱措施能胜任崩塌灾害快速治理；又具有防火、防腐蚀，和防扰动的特点，自适应、可调试支撑柱能达到永久治理的效果。具有一定的市场转化应用场景。保障了灾害影响范围内人们的生命、财产安全。

总之，本发明具有上述优点，进而大大节约了占地空间，缩短工程抢险时间，并适用于全国各地的崩塌灾害防治工程使用，值得推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明自适应支撑结构防治危岩体崩塌的流程示意图；

图中：1、危岩体，2、钢筋，3、第一钢垫板，4、支撑柱，41、螺旋钢管，42、螺旋钢管n，5、短钢筋，6、第二钢垫板，7、自适应顶撑，71、底座，72、顶板，8、钢模版支模，9、注浆孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种崩塌防治工程自适应支撑结构，包括第一钢垫板3、支撑柱4、第二钢垫板6和自适应顶撑7，其中第一钢垫板3安置在危岩体1凹腔的底部，第一钢垫板3通过钢筋2植筋技术固定于危岩体1凹腔底部，支撑柱4坐落于第一钢垫板3上，支撑柱4底部与第一钢垫板3通过焊接方式固定，在支撑柱4的顶部固定有第二钢垫板6，第二钢垫板6与支撑柱4通过焊接固定，自适应顶撑7通过螺栓固定于第二钢垫板6上，自适应顶撑7的顶部接触危岩体1凹腔顶部，在自适应顶撑7周边的第二钢垫板6上设置有混凝土砂浆溢出孔。

支撑柱4靠近顶部的外壁在相应的位置焊接有短钢筋5，用于千斤顶作用于支撑柱4升降操作，以及制模后浇筑保护层厚度，支撑柱4的管壁上均匀设置有出浆孔。

自适应顶撑7包括底座71和顶板72，该底座71通过螺栓固定于第二钢垫板6上，底座71设置有球形凹槽，顶板72的中央处设置有球头，球头与底座71的球形凹槽相匹配连接组成自适应顶撑7，顶板72通过钢筋2植筋技术与危岩体1凹腔的顶部固定。

实施例2

如图2所示，一种崩塌防治工程自适应支撑结构，包括第一钢垫板3、支撑柱4、第二钢垫板6和自适应顶撑7，其中第一钢垫板3安置在危岩体1凹腔的底部，第一钢垫板3通过钢筋2植筋技术固定于危岩体1凹腔底部，支撑柱4坐落于第一钢垫板3上，支撑柱4为多节螺旋钢管41组装形成，螺旋钢管41之间通过自锁螺纹连接固定，支撑柱4底部与第一钢垫板3通过焊接方式固定，在支撑柱4的顶部固定有第二钢垫板6，第二钢垫板6与支撑柱4通过焊接固定，自适应顶撑7通过螺栓固定于第二钢垫板6上，自适应顶撑7的顶部接触危岩体1凹腔顶部，在自适应顶撑7周边的第二钢垫板6上设置有混凝土砂浆溢出孔。

螺旋钢管41靠近顶部的外壁在相应的位置焊接有短钢筋5，用于千斤顶作用于螺旋钢管41升降操作，以及制模后浇筑保护层厚度，所述的螺旋钢管41的管壁上均匀设置有出浆孔。支撑柱4底部设置有贯穿其管壁的注浆孔9，用于高压注浆。自适应顶撑7包括底座71和顶板72，该底座71通过螺栓固定于第二钢垫板6上，所述的底座71设置有球形凹槽，顶板72的中央处设置有球头，球头与底座71的球形凹槽相匹配连接组成自适应顶撑7，顶板72通过钢筋2植筋技术与危岩体1凹腔的顶部固定。

实施例3

如图3所示，利用本发明自适应支撑结构防治危岩体1崩塌的方法，具体包括以下步骤：

1)预制螺旋钢管41

为方便运输和二次搬运，螺旋钢管41长度为1.5m。在钢管高度1.2m处，焊接四根15cm长的短钢筋5，用于千斤顶作用于螺旋钢管41升降操作，以及制模后浇筑保护层厚度。螺旋钢管41管壁上预留出浆孔。

在其中一个螺旋钢管41顶部焊接第二钢垫板6，第二钢垫板6上有混凝土砂浆溢出孔。其余螺旋钢管41不设钢垫板。

2)预制自适应顶撑7

自适应顶撑7底座71采用螺栓固定在第二钢垫板6上，用底座71上卡槽固定自适应顶撑7顶板72的球头，用球头实现适应不同角度的顶撑。

3)对危岩体1凹腔内底部地面进行平整，用植筋技术固定第一钢垫板3。

4)安装千斤顶、抱箍支架：

在第一钢垫板3两侧安装两个同步液压千斤顶，行程为1.5m，千斤顶底部采用膨胀螺栓固定。用脚手架搭建抱箍支架，支架高度3m。

5)安装螺旋钢管41步骤：

①将焊接有第二钢垫板6的螺旋钢管41放置于第一钢垫板3上。

②用千斤顶作用于螺旋钢管41的短钢筋5，提升1.5m的高度，用环形抱箍固定住螺旋钢管41，使之成为悬空状态。

③在螺旋钢管41下方逆序安装未焊接有钢垫板的螺旋钢管41，螺旋钢管41和螺旋钢管41采用螺栓链接。

④重复步骤(2)和(3)的过程，直至自适应顶撑7接近凹腔顶部。

⑤自适应顶撑7接近顶部后，在若干螺旋钢管41形成的支撑柱4的底部需要安装适合的螺旋钢管n 42。螺旋钢管n 42的长度由实际情况现场决定。在螺旋钢管n 42底部预留高压注浆孔9。

6)支模、高压注浆程序：

①利用植筋技术固定自适应顶撑7的顶板72，养护完成后拆除脚手架和千斤顶。

②采用预制钢模版支模8。

③然后用高压混凝土砂浆泵，对螺旋钢管n42的注浆孔9注浆。注浆程序参照相关规范，确保保护层密实。

7)，拆模及养护：拆除钢模版，螺旋钢管41形成的支撑柱4用塑料薄膜包裹养护。

本发明新型支撑柱设计指标选取按国家现行有关标准，分别考虑天然工况、暴雨工况、地震工况，通过采用极限状态设计法，对极限状态进行验算。新型支撑柱强度设计指标的确定，宜根据钢管、混凝土检测所得的实际强度计算。新型支撑柱的抗压强度、挠度按照力学公式计算。

新型支撑柱混凝土强度的要求，新型支撑柱工程的实际的混凝土强度应为C30。

本发明的方法工艺降低施工期间对凹腔内部的扰动、缩短施工时间，保障施工人员的安全；本发明由于结构简单、占地面积较小、布置灵活的特点，既可以单根柱布置，也可以多根柱组合支撑布置；同时可以为当地居民保留出上下山必经之路的空间；能胜任崩塌灾害快速治理；又具有永久治理的效果。具有一定的市场转化应用场景，保障了灾害影响范围内人们的生命、财产安全。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种崩塌防治工程自适应支撑结构，包括第一钢垫板(3)、支撑柱(4)、第二钢垫板(6)和自适应顶撑(7)，其特征在于，所述的第一钢垫板(3)安置在危岩体(1)凹腔的底部，所述的支撑柱(4)坐落于第一钢垫板(3)上，在支撑柱(4)的顶部固定有第二钢垫板(6)，所述的自适应顶撑(7)固定于第二钢垫板(6)上，自适应顶撑(7)的顶部接触危岩体(1)凹腔顶部。

2.根据权利要求1所述的一种崩塌防治工程自适应支撑结构，其特征在于，所述的支撑柱(4)为多节螺旋钢管(41)组装形成，所述的螺旋钢管(41)之间通过自锁螺纹连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种崩塌防治工程自适应支撑结构，其特征在于，所述的螺旋钢管(41)靠近顶部的外壁在相应的位置焊接有短钢筋(5)，螺旋钢管(41)的管壁上均匀设置有出浆孔。

4.根据权利要求1所述的一种崩塌防治工程自适应支撑结构，其特征在于，所述的支撑柱(4)底部与第一钢垫板(3)通过焊接方式固定，所述的第一钢垫板(3)通过植筋技术固定于危岩体(1)凹腔底部。

5.根据权利要求1所述的一种崩塌防治工程自适应支撑结构，其特征在于，所述的支撑柱(4)底部设置有贯穿其管壁的注浆孔(9)，用于高压注浆。

6.根据权利要求1所述的一种崩塌防治工程自适应支撑结构，其特征在于，所述的第二钢垫板(6)与支撑柱(4)通过焊接固定，在自适应顶撑(7)周边的第二钢垫板(6)上设置有混凝土砂浆溢出孔。

7.根据权利要求1所述的一种崩塌防治工程自适应支撑结构，其特征在于，所述的自适应顶撑(7)包括底座(71)和顶板(72)，该底座(71)通过螺栓固定于第二钢垫板(6)上，所述的底座(71)设置有球形凹槽，所述的顶板(72)的中央处设置有球头，球头与底座(71)的球形凹槽相匹配连接组成自适应顶撑(7)。

8.权利要求1所述的自适应支撑结构防治危岩体崩塌的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对危岩体(1)凹腔底部进行平整，安装千斤顶、抱箍支架，并将第一钢垫板(3)利用植筋技术固定于危岩体(1)凹腔底部；

2)用千斤顶作用于螺旋钢管(41)的焊接短钢筋(5)，将螺旋钢管(41)提升悬空并用环形抱箍固定；

3)在悬空螺旋钢管(41)下方重复步骤(2)操作继续安装螺旋钢管(41)，直至接近凹腔顶部，螺旋钢管(41)之间通过自锁螺纹连接固定；

4)若干螺旋钢管(41)连接形成支撑柱(4)，在支撑柱(4)的底部与第一钢垫板(3)焊接固定，顶部焊接第二钢垫板(6)，并在第二钢垫板(6)的上部通过螺旋固定自适应顶撑(7)；

5)利用植筋技术固定自适应顶撑(7)的顶板(72)，养护完成后拆除脚手架和千斤顶；

6)搭建预制钢模版支模(8)，高压混凝土砂浆泵对支撑柱(4)的预留注浆孔(9)注浆；

7)拆除钢模版，支撑柱(4)用塑料薄膜包裹养护。