CN109356046A - 格栅钢结构挡石墙及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在此提供一种格栅钢结构挡石墙及施工方法，地锚穿插在钢筋砼基础之中，其上端与埋入基础中的型钢格栅钢结构焊接固定。钢筋砼基础可采用桩基础、桩基连续墙复合基础或者桩基梳形墙复合基础；所述地锚可采用压力注浆锚杆、自进式锚杆，或其他能有效锚固装置，主要用于锚定桩基础和桩基连续墙复合基础；型钢格栅钢结构具有型钢立柱、型钢横梁、拦截网、型钢斜腿；型钢横梁和型钢立柱采用焊接或螺栓连接成格栅结构，拦截网锁定于格栅结构的迎坡面，型钢斜腿根据挡石墙拦截高度要求增设；本发明所述格栅钢结构挡石墙，其对岩体崩塌、滚石、爆破飞石等具有拦截阻挡作用，可以降低或消除受影响范围内建筑物的安全威胁。
Description
技术领域
本发明属于施工安全防护技术领域中一种阻挡飞石、滚石撞击的安全防护装置，用于高边坡开挖施工期间对房屋、道路等被保护建筑物的防护，具体来讲是一种格栅钢结构挡石墙，其对岩体崩塌、滚石、爆破飞石等具有拦截阻挡作用，可以降低或消除受影响范围内建筑物的安全威胁。
背景技术
在山区道路建造或地质灾害处治等遇高边坡开挖施工时，由于爆破或机械开挖扰动等原因容易造成岩体崩塌、岩石沿山坡向坡脚滚落等情况，在岩石爆破或滚落过程中也容易产生碎渣形成飞石，这些将可能对施工区域下方的建（构）筑物、道路、河道等需要保护的对象造成损害，并威胁到施工区附近及周边的人民群众生命财产安全。
因此，在这些地段进行高边坡施工前，往往采用控制爆破、拉槽开挖和及时进行坡面防护等方案降低岩体崩塌、滚石、飞石等发生的几率，除此之外，还应在开挖区域下方设置拦截设施。
目前对高边坡的主动型防护措施主要有锚喷砼、框架锚、柔性防护网等，这些防护结构主要用于工后坡面的永久性防护。被动型防护措施主要有拦石槽、挡石墙、被动防护网等，但拦石槽的设置往往受地形条件限制而不能敷设；挡石墙常用于永久性防护，用于临时性防护时成本高，也不便于工后拆除；被动防护网可用于永久性和临时性防护，但其拦截能力偏弱，不能抵抗冲击能较大的岩石崩塌或较大块体的滚石。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种格栅钢结构挡石墙及其施工方法，适用于高边坡施工期间对开挖所产生的岩体崩塌、滚石、飞石等的拦截。
本发明是这样实现的，构造一种格栅钢结构挡石墙，其特征在于：格栅钢结构挡石墙由钢筋砼基础、地锚、型钢格栅钢结构三部分组成；地锚穿插在钢筋砼基础之中，其上端与埋入基础中的型钢格栅钢结构焊接固定。
根据本发明所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：所述钢筋砼基础采用桩基础、桩基连续墙复合基础或者桩基梳形墙复合基础；
1）桩基础：在基岩裸露的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基础，桩基在基岩的埋置深度不小于3.0m；
2）桩基连续墙复合基础：在覆盖层厚度不超过3.0m的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基连续墙复合基础，桩基在基岩的埋置深度不宜小于3.0m；
3）桩基梳型墙复合基础：在覆盖层厚度超过3.0m的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基梳形墙复合基础，桩基按嵌入基岩3.0m深度或总桩长不小于8.0m控制；桩基上方具有梳型墙（11），梳型墙的梳齿端部下方具有枕梁（12）；
所述钢筋砼基础中砼不宜低于C30强度等级；桩基直径不宜小于型钢立柱（2）最大截面尺寸的1.8倍，且沿立柱环向设四肢箍筋（3）以分散受力；采用复合基础时，连续墙和梳形墙高度不宜小于1.2m，埋地深度不宜小于高度的2/3，位于桩间的墙体厚度不宜小于1.0m，墙与桩的钢筋连续设置；
梳形墙（11）的梳齿部分长度不小于2.0m，宽度不小于1.0m，距梳齿端部0.20m位置下设一道长度宽出梳齿两侧各30cm、截面尺寸为b×h=60×50cm的钢筋砼枕梁（12）作为墙基，增强基础抗变形能力。
根据本发明所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：所述地锚可采用压力注浆锚杆、自进式锚杆，或其他能有效锚固装置，主要用于锚固稳定桩基础和桩基连续墙复合基础；
采用压力注浆锚杆作为地锚时，水泥浆强度不宜低于M30等级，锚筋用φ25mm以上规格的热轧带肋钢筋制作，组成锚杆（4）的钢筋根数根据受力需要选用1～2根，1根锚筋时在锚孔内居中心布置，2根锚筋时其形心居锚孔中心，采用一字型断面平行于挡石墙布置，锚杆埋地长不小于7.0m，嵌岩深度不小于5.0m，锚杆顶高出立柱下端不小于0.5m；锚杆采用钻机成孔，锚孔孔径不宜小于4倍锚筋直径。
根据本发明所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：所述型钢格栅钢结构具有型钢立柱（2）、型钢横梁（6）、拦截网（7）；型钢横梁（6）和型钢立柱（2）采用焊接或螺栓连接成格栅结构；型钢立柱（2）间距宜控制在2.5m～5.0m之间，型钢立柱（2）在混凝土中的埋置深度应不小于3.0m；型钢横梁（6）间距宜控制在0.5m～1.0m之间；拦截网（7）由钢丝绳网（7A）和钢丝网（7B）组成，钢丝绳网（7A）贴于格栅结构迎坡面并用φ12mm钢丝绳锁定于纵横梁交接处，钢丝网（7B）贴于钢丝绳网（7A）迎坡面并用铁丝绑扎定位。
根据本发明所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：型钢格栅钢结构还包括有型钢斜腿（5），型钢斜腿（5）上端与型钢立柱（2）连接，下端支撑于地面砼浅基础（8）；所述型钢斜腿（5）可选用工字钢、H型钢或圆钢、钢管等作为型钢斜腿，采用工字钢时宜控制在20#-28#之间，采用HW型钢时宜不小于150mm×150mm，采用HM型钢时宜不小于200mm×150mm，采用圆钢时直径不宜小于80mm，采用钢管时直径不宜小于200×6.0mm。
根据本发明所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：
所述型钢立柱（2）选用工字钢或H型钢作为型钢立柱，采用工字钢时不宜低于50c，采用HM型钢时不宜小于450mm×300mm，采用HW型钢时不宜小于400mm×300mm；
所述型钢横梁（6）选用工字钢或槽钢作为型钢横梁，采用工字钢时宜控制在16#～18#之间，采用槽钢时宜控制在18#～20#，横梁间距宜控制在0.5m～1.0m之间；
所述拦截网（7）由直径不小于8mm的钢丝绳网和直径不小于2.2mm的钢丝网复合而成，其中，钢丝绳网网眼尺寸宜控制在120mm～150mm之间，钢丝网网孔宜为50mm×50mm。
一种格栅钢结构挡石墙施工方法，其特征在于：按照如下方式进行；
A，用人工开挖或旋挖钻机成孔，导管法或串筒灌注；复合基础的墙体在挖槽形成基坑后，与同高度范围内桩基安装钢筋并一次性支模和整体浇筑砼；
B，锚杆在桩基开挖完成后钢筋笼安装前施工，待砂浆达到80%设计强度等级后将锚杆出露段与型钢迎坡侧倒角焊接，焊接长度不小于10倍钢筋直径；
C，型钢立柱在锚杆施工完成后基础砼施工前安装并与锚杆焊接成整体；
D，横梁和立柱采用焊接或螺栓连接成格栅结构；
E，钢丝绳网贴于格栅结构迎坡面并用φ12mm钢丝绳锁定于纵横梁交接处，钢丝网贴于钢丝绳网迎坡面并用铁丝绑扎定位。
本发明具有如下优点：本发明装置实施后有以下良好效果：设于山坡或高边坡坡脚的格栅钢结构挡石墙，在抵御崩塌岩体、滚石、飞石等物体的冲击力和单侧推力时，依靠格栅钢结构自有较强的弹塑性变形能力消减冲击能量和抵抗物体压力，格栅钢结构生根于钢筋砼基础并向其传递荷载，依靠基础和地锚的抗滑、抗倾覆和抗拔等抗力综合作用抵抗荷载。挂设于格栅钢结构上的由钢丝绳网、钢丝网复合形成的柔性拦截网可以起到增加拦截密度，强力吸收并向格栅钢结构分散传递崩塌岩体、滚石、飞石等物体的冲击能量。该装置充分利用了柔性拦截网的吸能、消能、散能功能，利用格栅钢结构的高强拦截性能和弹塑性变形消能，利用钢筋砼基础和地锚的抗滑、抗倾覆和抗拔能力，组合形成了一种综合抵抗能力强大的整体性安全防护装置，有利于减少崩塌岩石、滚石、飞石等对周边被保护物的撞击和伤害几率，降低安全风险，从而降低施工安全风险。另外，该装置中的钢结构部分绝大多数钢材可以方便回收和再次得到利用，经济效益较为明显。
附图说明
图1是本专利中桩基础+普通型格栅钢结构立面图；
图2是图1的侧面示意图；
图3是图2的A处放大示意图；
图4是图1中Ⅰ-Ⅰ剖面图；
图5是图1中Ⅱ-Ⅱ剖面图；
图6是本专利中钢丝绳网+钢丝网示意图；
图7是桩基连续墙复合基础结构立面图；
图8是图7的侧面示意图；
图9是图7中Ⅰ-Ⅰ断面图；
图10是图7中Ⅱ-Ⅱ断面图；
图11是桩基梳形墙复合基础结构立面图；
图12是图11的侧面示意图；
图13是图11中Ⅰ-Ⅰ剖面图；
图14是加强型格栅钢结构侧面图；
图15-图16是图14中型钢斜腿应用的平面示意图；
图17是桩基钢筋笼和沿立柱环向设置四肢箍筋的立面示意图；
图18是桩基钢筋笼和沿立柱环向设置四肢箍筋的平面示意图；
图19是桩基环形箍筋示意图；
图20-21是四肢箍筋示意图；
图22是本专利施工流程示意图。
其中：桩基础1，型钢立柱2，四肢箍筋3，锚杆4，型钢斜腿5，型钢横梁6，拦截网7，钢丝绳网7A，钢丝网7B，浅基础8，锚筋9，连续墙10，梳形墙11，枕梁12，主筋13，环形箍筋14。
具体实施方式
下面将结合附图1-图22对本发明进行详细说明，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。
本发明通过改进在此提供一种坡地格栅钢结构挡石墙及其施工方法，适用于高边坡施工期间对开挖所产生的岩体崩塌、滚石、飞石等的拦截。
按照如下方式实施：
（1）钢筋砼基础，根据地基条件采用桩基础、桩基连续墙复合基础和桩基梳形墙复合基础；
1）桩基础：在基岩裸露的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基础，桩基在基岩的埋置深度不小于3.0m。
2）桩基连续墙复合基础：在覆盖层厚度不超过3.0m的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基连续墙复合基础，桩基在基岩的埋置深度不宜小于3.0m。
3）桩基梳型墙复合基础：在覆盖层厚度超过3.0m的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基梳形墙复合基础，桩基按嵌入基岩3.0m深度或总桩长不小于8.0m控制。
基础应采用钢筋砼结构，砼不宜低于C30强度等级。桩基直径不宜小于型钢立柱最大截面尺寸的1.8倍，且沿立柱环向设四肢箍筋以分散受力。采用复合基础时，连续墙和梳形墙高度不宜小于1.2m，埋地深度不宜小于高度的2/3，位于桩间的墙体厚度不宜小于1.0m，墙与桩的钢筋连续设置。梳形墙的梳齿部分长度不小于2.0m，宽度不小于1.0m，距梳齿端部0.20m位置下设一道长度宽出梳齿两侧各30cm、截面尺寸为b×h=60×50cm的钢筋砼枕梁作为墙基，增强基础抗变形能力。
（2）地锚：地锚可采用压力注浆锚杆、自进式锚杆，或其他能有效锚固装置，主要用于桩基础和桩基连续墙复合基础。采用压力注浆锚杆作为地锚时，水泥浆强度不宜低于M30等级，锚筋用φ25mm以上规格的热轧带肋钢筋制作，组成锚杆的钢筋根数根据受力需要选用1～2根，1根锚筋时在锚孔内居中心布置，2根锚筋时其形心居锚孔中心，采用一字型断面平行于挡石墙布置，锚杆埋地长不小于7.0m，嵌岩深度不小于5.0m，锚杆顶高出立柱下端不小于0.5m。锚杆采用钻机成孔，锚孔孔径不宜小于4倍锚筋直径。
（3）型钢格栅钢结构：格栅钢结构分为普通型和加强型，其中普通型格栅钢结构仅采用直立格栅，适宜拦截高度在8.0m以内；其中加强型格栅钢结构则在直立格栅的背坡面增加一组型钢斜腿，斜腿上端与立柱连接，下端支撑于地面砼浅基础，加强型适宜拦截高度8.0m～12.0m。格栅钢结构应选用具有较强弹性和刚度的型钢构造而成，结构各部位型钢材料的选用和结构尺寸根据其需承担的设计荷载采用有限元法计算确定，其中：
1）型钢立柱：宜选用工字钢或H型钢作为型钢立柱，采用工字钢时不宜低于50c，采用HM型钢时不宜小于450mm×300mm，采用HW型钢时不宜小于400mm×300mm，立柱间距宜控制在2.5m～5.0m之间。立柱在混凝土中的埋置深度应不小于3.0m。
2) 型钢横梁：宜选用工字钢或槽钢作为型钢横梁，采用工字钢时宜控制在16#～18#之间，采用槽钢时宜控制在18#～20#，横梁间距宜控制在0.5m～1.0m之间。
3）型钢斜腿：可选用工字钢、H型钢或圆钢、钢管等作为型钢斜腿，采用工字钢时宜控制在20#-28#之间，采用HW型钢时宜不小于150mm×150mm，采用HM型钢时宜不小于200mm×150mm，采用圆钢时直径不宜小于80mm，采用钢管时直径不宜小于200×6.0mm。
（4）拦截网：拦截网由直径不小于8mm的钢丝绳网和直径不小于2.2mm的钢丝网复合而成，其中，钢丝绳网网眼尺寸宜控制在120mm～150mm之间，钢丝网网孔宜为50mm×50mm。钢丝绳网贴于格栅结构迎坡面并用φ12mm钢丝绳锁定于纵横梁交接处，钢丝网贴于钢丝绳网迎坡面并用铁丝绑扎定位。
本发明具有如下改进及优点：
其1，所述钢筋砼基础分为桩基础、桩基连续墙复合基础和桩基梳形墙复合基础，根据不同的覆盖层厚度选用，在挡石墙抵抗崩塌岩体、滚石、飞石等冲击所产生的抗滑力、抗倾覆力时，分别采用桩基础、桩基复合基础具有逐级加强的作用。
其2，所述沿立柱环向设置四肢箍筋可以在挡石墙受到冲击时分散基础受力，降低基础应力，避免应力集中，提高基础的抗冲击破坏能力。
其3，所述地锚系指在桩基础下方增设锚杆，可以提高挡石墙受到冲击或单侧堆载时所产生的抗滑力、抗拔力和抗倾覆能力。
其4，采用型钢格栅作为承担崩塌岩体、滚石、飞石等冲击荷载的墙体主要结构，充分利用了格栅钢结构的高强度和受到冲击后的弹塑性综合变形消能作用，达到安全有效拦截冲击物的目的。
综上所述本发明装置实施后有以下良好效果：设于山坡或高边坡坡脚的格栅钢结构挡石墙，在抵御崩塌岩体、滚石、飞石等物体的冲击力和单侧推力时，依靠格栅钢结构自有较强的弹塑性变形能力消减冲击能量和抵抗物体压力，格栅钢结构生根于钢筋砼基础并向其传递荷载，依靠基础和地锚的抗滑、抗倾覆和抗拔等抗力综合作用抵抗荷载。挂设于格栅钢结构上的由钢丝绳网、钢丝网复合形成的柔性拦截网可以起到增加拦截密度，强力吸收并向格栅钢结构分散传递崩塌岩体、滚石、飞石等物体的冲击能量。该装置充分利用了柔性拦截网的吸能、消能、散能功能，利用格栅钢结构的高强拦截性能和弹塑性变形消能，利用钢筋砼基础和地锚的抗滑、抗倾覆和抗拔能力，组合形成了一种综合抵抗能力强大的整体性安全防护装置，有利于减少崩塌岩石、滚石、飞石等对周边被保护物的撞击和伤害几率，降低安全风险，从而降低施工安全风险。另外，该装置中的钢结构部分绝大多数钢材可以方便回收和再次得到利用，经济效益较为明显。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种格栅钢结构挡石墙，其特征在于：格栅钢结构挡石墙由钢筋砼基础、地锚、型钢格栅钢结构三部分组成；地锚穿插在钢筋砼基础之中，其上端与埋入基础中的型钢格栅钢结构焊接固定。
2.根据权利要求1所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：所述钢筋砼基础采用桩基础、桩基连续墙复合基础或者桩基梳形墙复合基础；
1）桩基础：在基岩裸露的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基础，桩基在基岩的埋置深度不小于3.0m；
2）桩基连续墙复合基础：在覆盖层厚度不超过3.0m的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基连续墙复合基础，桩基在基岩的埋置深度不宜小于3.0m；桩基上方具有连续墙（10）；
3）桩基梳型墙复合基础：在覆盖层厚度超过3.0m的地面设置格栅钢结构挡石墙时，可以采用钢筋砼桩基梳形墙复合基础，桩基按嵌入基岩3.0m深度或总桩长不小于8.0m控制；桩基上方具有梳型墙（11），梳型墙的梳齿端部下方具有枕梁（12）；
所述钢筋砼基础中砼不宜低于C30强度等级；桩基直径不宜小于型钢立柱（2）最大截面尺寸的1.8倍，且沿立柱环向设四肢箍筋（3）以分散受力；采用复合基础时，连续墙和梳形墙高度不宜小于1.2m，埋地深度不宜小于高度的2/3，位于桩间的墙体厚度不宜小于1.0m，墙与桩的钢筋连续设置；
梳形墙的梳齿部分长度不小于2.0m，宽度不小于1.0m，距梳齿端部0.20m位置下设一道长度宽出梳齿两侧各30cm、截面尺寸为b×h=60×50cm的钢筋砼枕梁作为墙基，增强基础抗变形能力。
3.根据权利要求1所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：所述地锚可采用压力注浆锚杆、自进式锚杆，或其他能有效锚固装置，主要用于桩基础和桩基连续墙复合基础；
采用压力注浆锚杆作为地锚时，水泥浆强度不宜低于M30等级，锚筋用φ25mm以上规格的热轧带肋钢筋制作，组成锚杆（4）的钢筋根数根据受力需要选用1～2根，1根锚筋时在锚孔内居中心布置，2根锚筋时其形心居锚孔中心，采用一字型断面平行于挡石墙布置，锚杆埋地长不小于7.0m，嵌岩深度不小于5.0m，锚杆顶高出立柱下端不小于0.5m；锚杆采用钻机成孔，锚孔孔径不宜小于4倍锚筋直径。
4.根据权利要求1所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：所述型钢格栅钢结构具有型钢立柱（2）、型钢横梁（6）、拦截网（7）；型钢横梁（6）和型钢立柱（2）采用焊接或螺栓连接成格栅结构；型钢立柱（2）间距宜控制在2.5m～5.0m之间，型钢立柱（2）在混凝土中的埋置深度应不小于3.0m；型钢横梁（6）间距宜控制在0.5m～1.0m之间；拦截网（7）由钢丝绳网（7A）和钢丝网（7B）组成，钢丝绳网（7A）贴于格栅结构迎坡面并用φ12mm钢丝绳锁定于纵横梁交接处，钢丝网（7B）贴于钢丝绳网（7A）迎坡面并用铁丝绑扎定位。
5.根据权利要求4所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：型钢格栅钢结构还包括有型钢斜腿（5），型钢斜腿（5）上端与型钢立柱（2）连接，下端支撑于地面砼浅基础（8）；所述型钢斜腿（5）可选用工字钢、H型钢或圆钢、钢管等作为型钢斜腿，采用工字钢时宜控制在20#-28#之间，采用HW型钢时不宜小于150mm～150mm，采用HM型钢时宜不小于200mm～150mm，采用圆钢时直径不宜小于80mm，采用钢管时直径不宜小于200×6.0mm。
6.根据权利要求4所述格栅钢结构挡石墙，其特征在于：
所述型钢立柱（2）选用工字钢或H型钢作为型钢立柱，采用工字钢时不宜低于50c，采用HM型钢时不宜小于450mm×300mm，采用HW型钢时不宜小于400mm×300mm；
所述型钢横梁（6）选用工字钢或槽钢作为型钢横梁，采用工字钢时宜控制在16#～18#之间，采用槽钢时宜控制在18#～20#，横梁间距宜控制在0.5m～1.0m之间；
所述拦截网（7）由直径不小于8mm的钢丝绳网和直径不小于2.2mm的钢丝网复合而成，其中，钢丝绳网网眼尺寸宜控制在120mm～150mm之间，钢丝网网孔宜为50mm×50mm。
7.一种格栅钢结构挡石墙施工方法，其特征在于：按照如下方式进行；
A，用人工开挖或旋挖钻机成孔，导管法或串筒灌注；复合基础的墙体在挖槽形成基坑后，与同高度范围内桩基安装钢筋并一次性支模和整体浇筑砼；
B，锚杆在桩基开挖完成后钢筋笼安装前施工，待砂浆达到80%设计强度等级后将锚杆出露段与型钢迎坡侧倒角焊接，焊接长度不小于10倍钢筋直径；
C，型钢立柱在锚杆施工完成后安装并与锚杆焊接成整体；
D，横梁和立柱采用焊接或螺栓连接成格栅结构；
E，钢丝绳网贴于格栅结构迎坡面并用φ12mm钢丝绳锁定于纵横梁交接处，钢丝网贴于钢丝绳网迎坡面并用铁丝绑扎定位。
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