CN108330993A - 一种防落石柔性生态土堤及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防落石柔性生态土堤。本发明的生态土堤采用逐层填筑土工格栅加筋土体形成土堤主体，上下两层土工格栅加筋土体的土工格栅之间相互连接，结构稳定，而且在土工格栅加筋土体两侧码砌土工包袋，土工包袋能够在一定程度上吸收落石的冲击力，减弱落石对土堤的危害，并采用框架梁和预应力锚索将土堤与地基形成整体结构，改善土堤抗冲击能力；本发明采用逐层填筑的方法进行施工，每层土工格栅加筋土体结构相同，方便施工，而且土工格栅的两端直接返包到土工包袋上并压入土堤内，不会产生环境污染，预应力锚索和框架梁能够起到固定整体结构的作用，施工工艺简单，能够缩短施工周期，降低施工成本。

Description

一种防落石柔性生态土堤及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种生态土堤，特别是一种防落石柔性生态土堤及其施工方法。

背景技术

随着交通技术的发展，我国的交通网络也越来越发达，很多道路需要通过山区，途径的线路边坡状况也十分复杂。山区中有些岩质边坡由于长期的风化作用或开山修路时受到爆破振动影响等不稳定因素极易产生落石，而落石在下落过程中的运动状态很复杂，具有不确定性的特点，严重威胁着道路的运营安全，因此在边坡工程中设置防落石结构是必要的。

目前边坡工程中防落石的主要措施是对边坡进行柔性网防护，常见的有主动防护网和被动防护网两种形式。主动防护网防治落石是通过柔性网主动覆盖在岩质边坡上，对边坡危岩进行加固，以起到防止边坡岩体风化剥落的作用。被动防护网防治落石是通过柔性网对边坡剥落的岩体进行拦截，起到缓冲吸能的作用。这两种边坡防落石的方法都可以在一定程度上防治落石，但是无论是主动防护网还是被动防护网，其设置方式都是暴露在自然环境中，易受到各种外界因素的作用，如雨水、日晒等环境的影响，严重降低了柔性防护网结构的耐久性，使其防护性能受损。另外，柔性防护网从施工安全以及生态环保等方面考虑也存在一定的缺陷。

为了避免岩质边坡不稳定岩石的崩塌下落，对道路的运营安全造成危害，同时为了改善原有的柔性防护网防治落石在使用性能方面的缺陷，故提出一种具有优良性能的柔性加筋生态防落石结构，具有重要的实际应用价值。

综上所述，现有技术具有施工复杂，施工时易对不稳定边坡造成扰动，结构耐久性差，清理落石不便，与自然不协调等缺点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种防落石柔性生态土堤及其施工方法。本发明具有结构稳定，在土工格栅加筋土体两侧码砌土工包袋，土工包袋能够在一定程度上吸收落石的冲击力，减弱落石对土堤的危害，并采用框架梁和预应力锚索将土堤与地基形成整体结构，提高土堤抗冲击能力，同时本发明还具有施工方便，不会产生环境污染，施工工艺简单，能够缩短施工周期，降低施工成本的特点。

本发明的技术方案：一种防落石柔性生态土堤，包括有逐层填筑的土工格栅加筋土体，顶层的土工格栅加筋土体顶部设置有框架梁和竖向贯穿土工格栅加筋土体的预应力锚索，预应力锚索呈矩形阵列分布，预应力锚索的下端插入地基内；土工格栅加筋土体包括铺设在底部的土工格栅，土工格栅中间填充有压实土体，土工格栅两端向上返包有土工包袋，返包部分的土工格栅与上层土工格栅加筋土体的土工格栅通过横截面呈椭圆形的连接棒连接，所述返包部分的土工格栅端部通过U形钉将其与上层土工格栅一起固定在压实土体上。

前述的防落石柔性生态土堤中，所述土工包袋沿土工格栅加筋土体长度方向连续层叠码砌，靠近山体侧A的土工包袋码砌2-3排，靠近道路侧B的土工包袋码砌一排，土工包袋错缝码砌。

前述的防落石柔性生态土堤中，所述土工格栅为HDPE单向拉伸塑料土工格栅。

前述的防落石柔性生态土堤中，所述土工包袋内填充有种植土和草籽的混合物。

前述的防落石柔性生态土堤的施工方法，包括如下步骤：

S1：铺设土工格栅并在其两侧码砌土工包袋；

S2：在两侧码砌的土工包袋之间填土，并压实形成压实土体；

S3：返包土工格栅，并将土工格栅两端与上一层土工格栅通过连接棒连接，再通过U型钉固定于压实土体上；

S4：依照步骤S1-S3逐层填筑土工格栅加筋土体至设计标高；

S5：预应力锚索施工；

S6：框架梁施工，对应力锚索进行预应力张拉并锁定，完成防落石柔性生态土堤的建筑。

前述的防落石柔性生态土堤的施工方法中，所述步骤S1过程为：地基处理、铺设第一层土工格栅和码砌土工包袋，土工格栅的拉伸方向与土堤的延伸方向垂直，土工格栅拉伸方向的长度为该层土工格栅加筋土体宽度和两端返包长度之和，土工包袋沿土堤坡面边缘位置交错层叠码砌，靠近山体侧A码放2-3排土工包袋，靠近道路侧B码放一排土工包袋，码砌好的土工包袋利用夯机夯实。

前述的防落石柔性生态土堤的施工方法中，所述步骤S2中两侧土工包袋之间填土并碾压至压实度满足设计要求，两侧土工包袋之间填土形成压实土体，压实土体顶面与土工包袋顶面平齐。

前述的防落石柔性生态土堤的施工方法中，所述步骤S3过程为：将铺设的土工格栅两端的预留部分反向包裹土工包袋，并将土工格栅两端与上层土工格栅通过连接棒连接，并将其通过U型钉固定在压实土体上。

前述的防落石柔性生态土堤的施工方法中，所述步骤S5过程为：测位钻孔、插预应力锚索并清孔、注浆，预应力锚索在土堤内呈矩形阵列分布，在土堤顶面指定位置利用钻孔设备向下钻孔至地基面以下3-5 m，钻孔完毕后向孔内插入预应力锚索，并利用注浆泵和注浆管向孔内灌注水泥浆，在注浆之前向孔内注入清水进行清孔作业，注浆完成后待水泥浆硬化至设计强度。

前述的防落石柔性生态土堤的施工方法中，所述步骤S6过程为：在土堤顶面施工框架梁，框架梁采用混凝土砌体，混凝土砌体呈矩形网状结构，预应力锚索的索头砌筑在矩形网状结构框架梁的交点处，待框架梁达到设计强度后对预应力锚索进行预应力张拉并锁定。

与现有技术相比，本发明通过土工格栅对土体进行返包，使土体由散粒结构变为一个整体，使土堤更加安全稳定；另外土堤结构设置于边坡坡脚外，当落石下落时，撞击土堤，由于返包土堤为柔性加筋结构，可以更大程度的吸收落石所积累的能量，避免落石对道路产生危害；通过土堤中沿竖向打入网状分布的预应力锚索，使加筋土堤与地基很好的联结在一起，可以更加稳定地抵抗落石撞击土堤时产生的冲击力，同时可以极大提高结构的安全性、稳定性以及土堤的抗倾覆能力；通过防落石土堤中铺设的土工格栅是由HDPE高分子材料制成，具有强度高，耐久性好等优点，使得结构受外界环境的影响明显小于柔性防护网结构，保证结构具有足够长的使用寿命及防护功能。

本发明还产生的有益效果在于：本发明中的防落石柔性生态土堤设置在边坡坡脚外侧，在施工时不会涉及到边坡范围，因此可以保持原有边坡上不稳定岩石的状态，使其不受施工扰动，而且，比柔性防护网更能够增加行人的心理安全感，具有施工便捷，施工时对不稳定边坡扰动小，便于清理落石，结构耐久性好，生态环保，美化环境优点。

本发明实现边坡工程的全寿命周期防护，避免了常规边坡防护中柔性网老化后更换以及防护网更换施工对道路安全运营的影响，可降低工程成本20%左右，且生态效果显著。

综上所述，本发明具有结构稳定，在土工格栅加筋土体两侧码砌土工包袋，土工包袋能够在一定程度上吸收落石的冲击力，减弱落石对土堤的危害，并采用框架梁和预应力锚索将土堤与地基形成整体结构，提高土堤抗冲击能力，同时本发明还具有施工方便，不会产生环境污染，施工工艺简单，能够缩短施工周期，降低施工成本，且施工时对不稳定边坡扰动小，便于清理落石，结构耐久性好，生态环保，美化环境有益效果。

附图说明

图1是防落石柔性生态土堤断面结构示意图；

图2是土工格栅返包土工包袋结构示意图；

图3是框架梁和预应力锚索分布结构示意图。

附图中的标记为：1、土工格栅加筋土体，2、预应力锚索，3、土工格栅，4、土工包袋，5、坡面生态防护层，6、连接棒，7、U形钉，8、框架梁，9、压实土体，A、山体侧，B、道路侧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种防落石柔性生态土堤，构成如图1-3所示，包括有逐层填筑的土工格栅加筋土体1，顶层的土工格栅加筋土体1顶部设置有框架梁8和竖向贯穿土工格栅加筋土体1的预应力锚索2，预应力锚索2呈矩形阵列分布，预应力锚索2的下端插入地基内；土工格栅加筋土体1包括铺设在底部的土工格栅3，土工格栅3中间填充有压实土体9，土工格栅3两端向上返包有土工包袋4，返包部分的土工格栅3与上层土工格栅加筋土体1的土工格栅3通过横截面呈椭圆形的连接棒6连接，所述返包部分的土工格栅3端部通过U形钉7将其与上层土工格栅3一起固定在压实土体9上。

所述土工包袋4沿土工格栅加筋土体1长度方向连续层叠码砌，靠近山体侧A的土工包袋4码砌2-3排，靠近道路侧B的土工包袋4码砌一排，土工包袋4错缝码砌。

所述土工格栅3为HDPE单向拉伸塑料土工格栅。

所述土工包袋4内填充有种植土和草籽的混合物。

一种的防落石柔性生态土堤的施工方法，包括如下步骤：

S1：铺设土工格栅3并在其两侧码砌土工包袋4，过程为：地基处理、铺设第一层土工格栅3和码砌土工包袋4，土工格栅3的拉伸方向与土堤的延伸方向垂直，土工格栅3拉伸方向的长度为该层土工格栅加筋土体1宽度和两端返包长度之和，土工包袋4沿土堤坡面边缘位置交错层叠码砌，靠近山体侧A码放2-3排土工包袋4，靠近道路侧B码放一排土工包袋4，码砌好的土工包袋4利用夯机夯实；

S2：在两侧码砌的土工包袋4之间填土，并压实形成压实土体9，将两侧土工包袋4之间填土并碾压至压实度满足设计要求，两侧土工包袋4之间填土形成压实土体9，压实土体9顶面与土工包袋4顶面平齐；

S3：返包土工格栅3，并将土工格栅3两端与上一层土工格栅3通过连接棒6连接，再通过U型钉7固定于压实土体9上，过程为：将铺设的土工格栅3两端的预留部分反向包裹土工包袋4，并将土工格栅3两端与上层土工格栅3通过连接棒6连接，并将其通过U型钉7固定在压实土体9上；

S4：依照步骤S1-S3逐层填筑土工格栅加筋土体1至设计标高；

S5：预应力锚索2施工，包括测位钻孔、插预应力锚索2并清孔、注浆，预应力锚索2在土堤内呈矩形阵列分布，过程为：在土堤顶面指定位置利用钻孔设备向下钻孔至地基面以下3-5 m，钻孔完毕后向孔内插入预应力锚索2，并利用注浆泵和注浆管向孔内灌注水泥浆，在注浆之前向孔内注入清水进行清孔作业，注浆完成后待水泥浆硬化至设计强度；

S6：框架梁8施工，对应力锚索2进行预应力张拉并锁定，过程为：在土堤顶面施工框架梁8，框架梁8采用混凝土砌体，混凝土砌体呈矩形网状结构，预应力锚索2的索头砌筑在矩形网状结构框架梁8的交点处，待框架梁8达到设计强度后对预应力锚索2进行预应力张拉并锁定完成防落石柔性生态土堤的建筑。

本发明通过逐层填筑的土工格栅加筋土体1，顶层的土工格栅加筋土体1顶部设置有框架梁8和竖向贯穿土工格栅加筋土体1的预应力锚索2，预应力锚索2呈矩形阵列分布，预应力锚索2的下端插入地基内中，并对预应力锚索2索头用框架梁8连接后分别进行张拉锁定，实现柔性加筋生态土堤顶部矩形阵列分布预应力锚索2主动锚固土堤，矩形阵列分布的预应力锚索2可提高柔性加筋土堤的整体稳定性和抗倾覆能力，增强落石冲击的防御能力；土工格栅加筋土体1包括铺设在底部的土工格栅3，土工格栅3中间填充有压实土体9，土工格栅3两端向上返包有土工包袋4，返包部分的土工格栅3与上层土工格栅加筋土体1的土工格栅3通过横截面呈椭圆形的连接棒6连接，且连接棒6横断面为椭圆形是为了保证土工格栅3的连接强度达到最大，土工格栅3之间的连接效果好，并在返包部分的土工格栅3端部通过U形钉7将其与上层土工格栅3固定在压实土体9上，通过土工格栅3返包多层叠放式土工包袋4结构的柔性特性来吸收落石下落冲击能量，并起到拦截落石的作用。

本发明中通过土工包袋4沿土工格栅加筋土体长度方向连续层叠码砌，靠近山体一侧的土工包袋4码砌2-3排，靠近道路侧的土工包袋4码砌一排，土工包袋4错缝码砌，土工包袋4内填充有种植土和草籽的混合物，土工包袋4种植土中掺加一定比例配合的草籽、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、染色剂及水的混合料，施工完成后将土工包袋4刺破，即可形成坡面生态防护层，如果坡面生态防护层5采用铺设草皮的方式，则需要将草皮放置在柔性生态加筋土堤表面，用返包回折的土工格栅3固定。若采用插播的方式，则需要将含根易成活、耐贫瘠的植物插入土工包袋4即可。

本发明中的土堤结构中通过土工格栅3对土体进行返包，使土体由散粒结构变为一个整体，使土堤更加安全稳定。另外土堤结构设置于边坡坡脚外，当落石下落时，撞击土堤，由于返包土堤为柔性加筋结构，可以更大程度的吸收落石所积累的能量，避免落石对道路产生危害；土堤中沿竖向打入网状分布的预应力锚索2，使加筋土堤与地基很好的联结在一起，可以更加稳定地抵抗落石撞击土堤时产生的冲击力，同时可以极大提高结构的安全性、稳定性以及土堤的抗倾覆能力；防落石土堤中铺设的土工格栅3是由HDPE高分子材料制成，具有强度高，耐久性好等优点，使得结构受外界环境的影响明显小于柔性防护网结构，保证结构具有足够长的使用寿命及防护功能。

本发明中的防落石柔性生态土堤设置在边坡坡脚外侧，在施工时不会涉及到边坡范围，因此可以保持原有边坡上不稳定岩石的状态，使其不受施工扰动，而且，比柔性防护网更能够增加行人的心理安全感，具有施工便捷，施工时对不稳定边坡扰动小，便于清理落石，结构耐久性好，生态环保，美化环境等优点。

总之，本发明中的柔性加筋生态土堤结构包括由多层土工格栅3水平铺设，两侧反包不对称宽度土工包袋4而成的柔性加筋土堤，柔性加筋土堤顶部设置竖向预应力锚索2，柔性加筋土堤表面进行坡面生态防护5。柔性加筋生态土堤采用土工格栅3两侧返包不对称宽度土工包袋4而成的整体式自稳结构，靠近山体侧A采用多排叠放式土工包袋4，道路侧B采用单排土工包袋4，通过土工格栅3返包多排叠放式土工包袋4结构的柔性特性来吸收落石下落冲击能量，并起到拦截落石的作用；土堤顶部网状分布竖直打入柔性加筋土堤及地基中的预应力锚索2，可提高柔性加筋土堤的整体稳定性和抗倾覆能力，增强落石冲击的防御能力,通过坡面生态防护层5，可起到生态环保，美化环境的作用。本发明具有极大限度吸收山体落石下落时积累的能量、有效拦截落石、清理落石便捷、工程造价低优点。

Claims (10)

1.一种防落石柔性生态土堤，其特征在于：包括有逐层填筑的土工格栅加筋土体（1），顶层的土工格栅加筋土体（1）顶部设置有框架梁（8）和竖向贯穿土工格栅加筋土体（1）的预应力锚索（2），预应力锚索（2）呈矩形阵列分布，预应力锚索（2）的下端插入地基内；土工格栅加筋土体（1）包括铺设在底部的土工格栅（3），土工格栅（3）中间填充有压实土体（9），土工格栅（3）两端向上返包有土工包袋（4），返包部分的土工格栅（3）与上层土工格栅加筋土体（1）的土工格栅（3）通过横截面呈椭圆形的连接棒（6）连接，所述返包部分的土工格栅（3）端部通过U形钉（7）将其与上层土工格栅（3）一起固定在压实土体（9）上。

2.根据权利要求1所述的防落石柔性生态土堤，其特征在于：所述土工包袋（4）沿土工格栅加筋土体（1）长度方向连续层叠码砌，靠近山体侧A的土工包袋（4）码砌2-3排，靠近道路侧B的土工包袋（4）码砌一排，土工包袋（4）错缝码砌。

3.根据权利要求2所述的防落石柔性生态土堤，其特征在于：所述土工格栅（3）为HDPE单向拉伸塑料土工格栅。

4.根据权利要求2所述的防落石柔性生态土堤，其特征在于：所述土工包袋（4）内填充有种植土和草籽的混合物。

5.一种如权利要求1-4所述的防落石柔性生态土堤的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：铺设土工格栅（3）并在其两侧码砌土工包袋（4）；

S2：在两侧码砌的土工包袋（4）之间填土，并压实形成压实土体（9）；

S3：返包土工格栅（3），并将土工格栅（3）两端与上一层土工格栅（3）通过连接棒（6）连接，再通过U型钉（7）固定于压实土体（9）上；

S4：依照步骤S1-S3逐层填筑土工格栅加筋土体（1）至设计标高；

S5：预应力锚索（2）施工；

S6：框架梁（8）施工，对应力锚索（2）进行预应力张拉并锁定，完成防落石柔性生态土堤的建筑。

6.根据权利要求5所述的防落石柔性生态土堤的施工方法，其特征在于：所述步骤S1过程为：地基处理、铺设第一层土工格栅（3）和码砌土工包袋（4），土工格栅（3）的拉伸方向与土堤的延伸方向垂直，土工格栅（3）拉伸方向的长度为该层土工格栅加筋土体（1）宽度和两端返包长度之和，土工包袋（4）沿土堤坡面边缘位置交错层叠码砌，靠近山体侧A码放2-3排土工包袋（4），靠近道路侧B码放一排土工包袋（4），码砌好的土工包袋（4）利用夯机夯实。

7.根据权利要求5所述的防落石柔性生态土堤的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中两侧土工包袋（4）之间填土并碾压至压实度满足设计要求，两侧土工包袋（4）之间填土形成压实土体（9），压实土体（9）顶面与土工包袋（4）顶面平齐。

8.根据权利要求5所述的防落石柔性生态土堤的施工方法，其特征在于：所述步骤S3过程为：将铺设的土工格栅（3）两端的预留部分反向包裹土工包袋（4），并将土工格栅（3）两端与上层土工格栅（3）通过连接棒（6）连接，并将其通过U型钉（7）固定在压实土体（9）上。

9.根据权利要求5所述的防落石柔性生态土堤的施工方法，其特征在于：所述步骤S5过程为：测位钻孔、插预应力锚索（2）并清孔、注浆，预应力锚索（2）在土堤内呈矩形阵列分布，在土堤顶面指定位置利用钻孔设备向下钻孔至地基面以下3-5 m，钻孔完毕后向孔内插入预应力锚索（2），并利用注浆泵和注浆管向孔内灌注水泥浆，在注浆之前向孔内注入清水进行清孔作业，注浆完成后待水泥浆硬化至设计强度。

10.根据权利要求5所述的防落石柔性生态土堤的施工方法，其特征在于：所述步骤S6过程为：在土堤顶面施工框架梁（8），框架梁（8）采用混凝土砌体，混凝土砌体呈矩形网状结构，预应力锚索（2）的索头砌筑在矩形网状结构框架梁（8）的交点处，待框架梁（8）达到设计强度后对预应力锚索（2）进行预应力张拉并锁定。