CN109024632A - 一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法。该方法通过在PC构件厂预制一种田字形钢筋混凝土格构梁，然后以所述预制格构梁为基本拼装单元在边坡施工现场随开挖或填筑分段逐层安全拼装，既能应用于挖方边坡的加固治理又能应用于填方边坡的加固治理；既能由坡顶面向下拼装又能由坡脚线向上拼装；安装拼接到位后浇捣相邻预制格构梁之间预留空间的混凝土形成后浇叠合纵横梁。因此本发明有利于实现格构梁边坡加固快速安全装配整体施工，是一种值得推广的预制格构梁结构及装配整体施工方法。

Description

一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体地说，特别涉及一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法。

背景技术

格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土格构进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构技术一般与周边环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植花草可以达到极其美观的效果。这种技术山区高速公路中高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。

格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或岩土压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给坡体稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。

目前我国在边坡工程加固治理中主要采用浆砌块石和现浇钢筋混凝土格构，远远落后于建筑业发达的日本及欧美发达国家。浆砌块石由于其提供的抗滑阻力较小，一般适用于规模较小的低矮平缓边坡的防冲刷治理；现浇钢筋混凝土格构由于能提供较大的抗滑阻力，整体性较好且能与预应力锚索很好地协同受力因此在国内各种类型不同高度的边坡加固中广泛应用，特别是在以开挖和填筑为主的路堑边坡和路堤填筑边坡加固治理中应用广泛。

鉴于目前国内常用的浆砌块石格构和现浇钢筋混凝土格构存在以下缺点：①需要较长时间的养护，不利于边坡的及早稳定，不能用于边坡抢险工程；②现场施工需要较多的模板和施工人员，不利于实现快速安装的建筑工业化；③一般情况下施工现场条件恶劣，在斜坡上设置模板、浇捣混凝土容易出现模板下滑、移位和混凝土漏浆影响支护结构质量的不利状况时有发生；④目前常用的格构形式通常是在整个坡面开挖或填筑完成后才在坡面上设置，一般不能随坡体开挖或填筑分段分层逐步施工，边坡加固施工时安全问题显著；⑤现场混凝土的振捣对边坡扰动较大，甚至会诱发大规模滑坡等地质灾害的发生。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种边坡加固的预制格构梁结构，包括：外框横梁和外框纵梁；所述外框横梁和所述外框纵梁首尾正交连接形成预制格构梁结构外框；所述预制格构梁结构外框形状为正方形或长方形；

所述外框纵梁内侧连接有内框横梁，所述外框横梁内侧连接有内框纵梁；所述内框横梁与所述内框纵梁正交；

所述外框横梁和所述外框纵梁外侧边设置有环形钢筋；所述外框横梁、外框纵梁、内框横梁和内框纵梁范围内设置有双层双向受力主筋。

进一步的，所述内框横梁和所述内框纵梁交汇处中心设置有用于预应力锚索外锚段穿过的预留锚孔。

进一步的，所述环形钢筋在对边外框梁侧面交错布置，同一侧面外露环形钢筋间距约为20cm左右，外露于外框梁侧面长度约为15cm左右。

进一步的，所述双层双向受力主筋外露于外框横梁和外框横梁外侧边，外露长度约为10cm左右，以便现场施工时两相邻预制格构梁侧边的钢筋连接，相邻侧边外露双层双向受力主筋连接方式可以采用焊接或螺纹套管机械连接。

进一步的，所述外框横梁和外框纵梁在预制格构梁结构厚度范围内均匀设置上、下两根外露至外框梁侧面一定长度的受力主筋，所述内框横梁和内框纵梁范围内均匀设置上、下四根外露于外框梁侧面一定长度的受力主筋。

另一方面，提供了一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法，包括：

步骤一：开挖边坡第一层岩土体并修整边坡坡面；

步骤二：预应力锚索的安装；

步骤三：第一层预制格构梁就位与连接；

步骤四：第一道预应力锚索的张拉与锁定；

步骤五：循环上述步骤完成下一层边坡岩土体开挖、坡面整平、预应力锚索安装、预制格构梁就位连接、预应力锚索的张拉锁定等施工步骤直至边坡下部最后一层预制格构梁的安装工作，将边坡最下面一层预制格构梁设置在坡脚线以下稳固的基础之上；

步骤六：安装相邻预制格构梁之间预留空间内的扣合钢筋，扣合钢筋与外框纵横梁侧面外露的环形钢筋绑扎后浇捣混凝土完成边坡后浇纵横叠合梁，并完成该分段应力锚索外锚段的封锚。

进一步的，所述开挖边坡第一层岩土体并修整坡面步骤具体为：

根据挡土结构伸缩缝或变形缝设置的需要从坡顶向下开挖一个分层岩土体至一定深度，一次开挖形成的边坡坡面长度应略大于预制格构梁纵向尺寸，为预制格构梁安装提供必要的空间，并及时修整边坡坡面。

其中，所述预制格构梁可以直接设置在修整后相对平整的边坡坡面上，必要时可以在坡面上预定纵横梁位置垂直坡面向下挖槽将预制格构梁设置于坡面一定深度的槽内。

进一步的，所述预应力锚索安装步骤具体为：

根据施工图预定孔位、预定角度用钻机干钻成孔，高压风枪清孔后安装预应力锚索注浆待强。

进一步的，所述第一层预制格构梁就位连接步骤具体为：

用起吊设备将同一层若干预制格构梁吊放至预定位置，同一层相邻两预制构件纵向侧边留出一定空间，其宽度取决于环形钢筋的扣合长度和外框纵梁侧面外露受力主筋的长度及连接方式，将同一层相邻预制构件外框纵梁侧边外露受力主筋进行连接，连接方式可以采用焊接或螺纹套管机械连接。

进一步的，所述第一道预应力锚索张拉与锁定步骤具体为：

用液压千斤顶分级逐步张拉穿过一个格构梁中心预留锚孔的预应力锚索至预定值后锁定，并完成同一层其他预应力锚索的张拉与锁定，张拉锁定后同一层所有预制格构梁应基本保持在同一平面上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法，有以下优点：①所述预制格构外形紧凑简洁、在PC工厂里批量生产，效率高、质量有保证、节能减排，降低环境污染；②所述预制格构梁为一封闭整体结构，整体性比较好，方便构件的大批量生产、堆放、搬运和吊装，结构构件抗裂性好；③施工现场安装工序简单便于操作，所述预制构件安装到位后可立即对预应力锚索张拉、锁定，有利于边坡及早稳定；④所述结构自重较轻配合小型调运设备可以减少劳动力，交叉作业方便，加快安装进度，施工基本不受天气的影响；⑤现场节省大量施工模板和劳动力、安装精度高，施工质量有保证；⑥现场通过装配整体快速拼装，整个边坡(或一个分段边坡)范围内的所有预制构件拼装完成后再后浇钢筋混凝土纵横梁，结构上安全可靠，配合预应力锚索能适用于各种类型、各种规模和不同高度的挖方边坡或填方边坡的加固治理，适用性广泛，特别适用于对时间有紧迫要求的抢险救灾边坡治理工程；⑦预应力锚索张拉锁定前，相邻格构梁之间处于柔性连接或未连接状态，因此能适应一定程度的坡面不平整度；⑧完工后的格构梁区格内植草和栽种小型灌木有利于与周边环境相协调，有利于环境保护。

因此本发明能够在各种类型、各种规模和不同高度的挖方边坡和填方边坡工程加固治理中减少能耗、降低环境污染、节省大笔资金、缩短工期，特别适用于对时间有紧迫要求的抢险救灾边坡治理工程，是一种值得推广应用的预制格构梁结构和装配整体施工方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的一种边坡加固的预制格构梁结构三视图；

图2是本发明实施例二的相邻两预制格构梁纵横向连接图(平面)；

图3是本发明实施例二的相邻两预制格构梁纵横向连接图(俯视)。

图4是本发明实施例二的一个分段边坡加固完成后的正立面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明提供了一种边坡加固的预制格构梁结构，参见附图1，包括：外框横梁1和外框纵梁2；所述外框横梁1和所述外框纵梁2首尾正交连接形成预制格构梁结构外框；所述预制格构梁结构外框形状为正方形或长方形；

所述外框纵梁2内侧连接有内框横梁3，所述外框横梁1内侧连接有内框纵梁4；所述内框横梁3与所述内框纵梁4正交；

所述外框横梁1和所述外框纵梁2外侧边设置有环形钢筋7；所述外框横梁1、外框纵梁2、内框横梁3和内框纵梁4范围内设置有双层双向受力主筋6。

本实施例中，本发明一种边坡加固的预制格构梁结构板面呈″田字形″，如附图1所示，所述预制格构梁结构为钢筋混凝土镂空实体框架梁单元。

具体地，所述预制格构梁结构可以是等厚度框架梁单元或非等厚度框架梁单元，非等厚度可以在梁单元的上、下板面一侧或两侧加厚外框梁或加厚内框梁。

具体地，所述预制格构受力主筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。

具体地，所述预制格构梁结构所用混凝土强度等级宜采用C40。

具体地，所述预制格构梁结构外框形状可以为正方形或长方形，其长边尺寸应控制在2m左右；

进一步的，所述内框横梁3和所述内框纵梁4交汇处中心设置有用于预应力锚索外锚段穿过的预留锚孔5。

具体地，预留锚孔的倾斜角度应根据具体边坡现场实际施做预应力锚索的倾角来确定，预留锚孔5的直径以不妨碍预应力锚索外锚段穿过为宜，一般控制在50mm左右。也可以在定型生产时将预留锚孔5做成一上板面小下板面大的″喇叭口″形状以适应不同预应力锚索倾角的需要。当具体某一边坡不需要设置预应力锚索时，所述预制格构梁可不设置所述预留锚孔5。

进一步的，所述环形钢筋7在对边外框梁侧面交错布置，同一侧面外露环形钢筋间距约为20cm，外露于外框梁侧面的长度约为15cm。

进一步的，所述双层双向受力主筋6外露于外框横梁1和外框横梁2外侧边，外露长度约为10cm，以便现场施工时相邻两预制格构梁侧边之间的钢筋连接，相邻侧边外露双向双层受力主筋6的连接方式可以采用焊接或螺纹套管机械连接。

进一步的，所述预制格构梁结构外框横梁1和外框纵梁2宽度控制在150mm左右，内框横梁3和内框纵梁4宽度控制在400mm左右，高度控制在400mm左右，截面尺寸也可根据具体边坡受力分析确定。

进一步的，所述外框横梁1和外框纵梁2在预制格构梁结构厚度范围内均匀设置上、下两根外露于外框梁侧面一定长度的受力主筋6，所述内框横梁3和内框纵梁4范围内均匀设置上、下四根外露于外框梁侧面一定长度的受力主筋6。

实施例二

另一方面，提供了一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法，本实施例中，一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法，以挖方边坡为例详细介绍其装配整体施工流程。在现场施工前应根据挡土结构设置伸缩缝或沉降缝等方面的需要将整个边坡预先划分为若干分段，然后按照预先划定的分段分层开挖支护。本实施例仅介绍一个分段边坡预制格构梁的装配整体安装流程，反复循化该流程即可实现整个边坡其他分段格构梁的安装过程。在一个分段格构梁装配施工过程中，预制格构梁随岩土开挖过程分层装配整体安装。

具体地，一个边坡分段分层预制格构梁具体装配整体施工步骤如下：

步骤一：开挖边坡第一层岩土体并修整坡面。从坡顶向下开挖一个分层岩土体至一定深度，一次开挖形成的边坡坡面长度应略大于预制格构梁纵向尺寸，为预制格构梁安装提供必要的空间，并及时修整边坡坡面。预制格构梁可以直接设置在修整后相对平整的边坡坡面上，必要时可以在坡面上预定纵横梁位置垂直坡面向下挖槽将预制格构梁设置于坡面一定深度的槽内；

步骤二：预应力锚索安装。根据施工图预定孔位、预定角度用钻机干钻成孔，高压风枪清孔后安装预应力锚索8注浆待强，锚索注浆待强期间注意不宜随意触碰预应力锚索外锚段；

步骤三：第一层预制格构梁就位连接。用起吊设备将同一层若干预制格构梁吊放至预定位置，同一层相邻两预制构件纵向侧边留出一定空间，其宽度取决于环形钢筋7的扣合长度和外框纵梁侧面外露受力主筋6的长度及连接方式，将同一层相邻预制构件外框纵梁侧边外露受力主筋6进行连接，连接方式可以采用焊接或螺纹套管9机械连接，注意吊放时预制格构梁安放位置应准确并将已经施做的预应力锚索8的外锚段穿过预制构件内框纵横梁交汇处的预留锚孔5；见图附2

步骤四：第一道预应力锚索张拉与锁定。用液压千斤顶分级逐步张拉穿过格构梁中心预留锚孔5的预应力锚索8外锚段至预定值后锁定，并完成同一层其他预应力锚索的张拉锁定，张拉锁定后同一层所有预制格构梁应基本保持在同一平面上。注意步骤三中相邻预制格构梁侧面受力主筋连接与本步骤预应力锚索张拉锁定可根据施工方便及安全的需要调整其先后施做顺序。

步骤五：循环上述步骤完成下一层边坡岩土体的开挖、坡面整平、预应力锚索安装、预制格构梁就位连接、预应力锚索的张拉锁定等施工步骤直至边坡下部最后一层预制格构梁的安装工作，将边坡最下部一层预制格构梁设置在坡脚线以下稳固的基础12之上。注意本步骤预制格构梁就位连接包括同层相邻两预制格构梁纵向侧边受力主筋6的连接和上、下层相邻两预制格构梁横向侧边受力主筋6的连接并在上、下两层相邻预制格构梁之间预留好后浇叠合横梁11的空间。见附图2和附图3

步骤六：安装相邻预制格构梁预留空间内的纵横向扣合钢筋10，扣合钢筋10与外框纵横梁侧面外露环形钢筋7绑扎后浇捣混凝土完成边坡后浇纵横叠合梁11，并完成该分段预应力锚索外锚段的封锚13。见附图3和附图4

本实施例中，基于施工方便及安全的考量上述步骤可以适当调整先后顺序，当上层预制格构梁安装在坡面施加锚索预应力后，其下方边坡岩土体开挖时应做好上层预制格构梁的临时稳定措施，防治下部悬空状态时上层预制格构梁沿坡面向下滑移。

具体地，本发明提供了一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法。该方法通过在PC构件厂预制一种田字形钢筋混凝土格构梁，然后以所述预制格构梁为基本拼装单元在边坡施工现场随开挖或填筑分段逐层安全拼装，既能应用于挖方边坡的加固治理又能应用于填方边坡的加固治理；既能由坡顶面向下拼装又能由坡脚线向上拼装；安装拼接到位后浇捣相邻预制格构梁之间预留空间内的混凝土形成后浇叠合纵横梁。因此本发明有利于实现预制格构梁边坡加固快速安全装配整体施工，是一种值得推广的预制格构梁结构及装配整体施工方法。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种边坡加固的预制格构梁结构，其特征在于，包括：外框横梁和外框纵梁；所述外框横梁和所述外框纵梁首尾正交连接形成预制格构梁结构外框；所述预制格构梁结构外框形状为正方形或长方形；

所述外框纵梁内侧连接有内框横梁，所述外框横梁内侧连接有内框纵梁；所述内框横梁与所述内框纵梁正交；

所述外框横梁和所述外框纵梁侧边设置有环形钢筋；所述外框横梁、外框纵梁、内框横梁和内框纵梁范围内设置有双层双向受力主筋。

2.如权利要求1所述的边坡加固的预制格构梁结构，其特征在于，所述内框横梁和所述内框纵梁交汇处中心设置有用于预应力锚索外锚段穿过的预留锚孔。

3.如权利要求2所述的边坡加固的预制格构梁结构，其特征在于，所述环形钢筋在对边外框梁侧面交错布置，同一侧面外露环形钢筋间距约为20cm左右，外露于外框梁侧面长度约为15cm左右。

4.如权利要求3所述的边坡加固的预制格构梁结构，其特征在于，所述双层双向受力主筋外露于外框纵梁和外框横梁侧边，外露长度约为10cm左右，以便现场施工时相邻两预制格构梁之间的钢筋连接，相邻侧边外露双层双向受力主筋的连接方式可以采用焊接或螺纹套管机械连接。

5.如权利要求4所述的边坡加固的预制格构梁结构，其特征在于，所述外框横梁和外框纵梁在预制格构梁结构厚度范围内均匀设置上、下两根外露至外框梁侧面一定长度的受力主筋，所述内框横梁和内框纵梁范围内均匀设置上、下四根外露于外框梁侧面一定长度的受力主筋。

6.一种边坡加固的预制格构梁结构及装配整体施工方法，其特征在于，包括：

步骤一：开挖边坡第一层岩土体并修整边坡坡面；

步骤二：预应力锚索的安装；

步骤三：第一层预制格构梁就位与连接；

步骤四：第一道预应力锚索张拉与锁定；

步骤五：循环上述步骤完成下一层边坡岩土体的开挖、坡面整平、预应力锚索安装、预制格构梁就位连接、预应力锚索张拉锁定等施工步骤直至边坡下部最后一层预制格构梁的安装工作，将边坡最下面一层预制格构梁设置在坡脚线以下稳固的基础之上；

步骤六：安装一个分段边坡加固范围内多层预制格构梁相邻外框纵横梁预留后浇纵横叠合梁空间内的扣合钢筋，扣合钢筋与外框纵横梁侧面外露环形钢筋绑扎后浇捣混凝土完成边坡一个分段后浇叠合纵横梁，并完成该分段预制格构梁预应力锚索外锚段的封锚。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述开挖边坡第一层岩土体并修整坡面步骤具体为：

根据挡土结构伸缩缝或变形缝设置的需要从坡顶向下开挖一个分层岩土体至一定深度，一次开挖形成的边坡坡面长度应略大于预制格构梁纵向尺寸，为预制格构梁安装提供必要的空间，并及时修整边坡坡面；

其中，所述预制格构梁可以直接设置在修整后相对平整的边坡坡面上，必要时可以在坡面上预定纵横梁位置垂直坡面向下挖槽将预制格构梁设置于坡面一定深度的槽内。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预应力锚索安装步骤具体为：

根据施工图预定孔位、预定角度用钻机干钻成孔，高压风枪清孔后安装预应力锚索注浆待强。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一层预制格构梁就位及连接步骤具体为：

用起吊设备将同一层若干预制格构梁吊放至预定位置，同一层相邻两预制构件纵向侧边留出一定空间，其宽度取决于环形钢筋的扣合长度和外框纵梁侧面外露受力主筋长度及连接方式，将同一层相邻预制构件外框纵梁侧边外露受力主筋进行连接，连接方式可以采用焊接或螺纹套管机械连接。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一道预应力锚索张拉与锁定步骤具体为：

用液压千斤顶分级逐步张拉穿过一个格构梁中心预留锚孔的预应力锚索外锚段至预定值后锁定，并完成同一层其他预应力锚索的张拉与锁定，张拉锁定后同一层所有预制格构梁应基本保持在同一平面上。