CN109487804B - 红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系及施工方法 - Google Patents
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Abstract
红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系及施工方法，以大幅度降低施工过程对边坡的扰动，克服施工过程边坡易发生垮塌的技术难题。加固防护体系包括：混凝土天沟，设置于路堑边坡坡顶线外侧一定距离的山体上，防止堑顶外山坡地表水冲刷路堑边坡；预加固微型桩，纵横向间隔布设于路堑边坡坡顶山体上，从山体表面垂直地面打入，穿过覆盖土层，且锚固于红层软岩内一定深度，防止覆盖土层在路堑边坡开挖过程中产生滑塌；混凝土镶边，设置于各级红层软岩坡面坡顶位置；拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁和低预应力弱扰动锚杆，在分级开挖形成的红层软岩坡面上纵横向间隔布设，低预应力弱扰动锚杆通过钻孔以一定钻孔角度打入山体内，内端一定长度锚固于红层软岩内，外端与对应的拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁固定连接，使红层软岩坡面岩土层处于受压状态，提高路堑边坡的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及铁路、公路工程的路堑边坡加固防护系统及实施方法，特别适用于红层软岩地区的铁路、公路的路堑边坡工程。
背景技术
红层是指中生代到新生代初期主要在热带或亚热带干旱环境下沉积的陆相红色砂岩、砾岩和页岩所组成的红色地层。在我国，红层软岩是一种分布极广的地层，具有膨胀性、遇水易崩解等工程特性，在铁路、公路的工程建设过程中，红层软岩边坡的加固防护问题一直困扰着建设者们，常规的加固防护措施对红层软岩路堑边坡的扰动太大，往往在加固措施还未起到加固效果时，边坡就已经发生变形、溜坍，甚至大规模垮塌，本发明提出的低扰动加固防护方法，可以大幅度降低施工过程对边坡的扰动，对红层软岩路堑边坡的加固防护起到很好的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系，以大幅度降低施工过程对边坡的扰动，克服施工过程边坡易发生垮塌的技术难题。
本发明解决上述技术所采用的的技术方案如下：
本发明的红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系，其特征是包括：混凝土天沟，设置于路堑边坡坡顶线外侧一定距离的山体上，防止堑顶外山坡地表水冲刷路堑边坡；预加固微型桩，纵横向间隔布设于路堑边坡坡顶山体上，从山体表面垂直地面打入，穿过覆盖土层，且锚固于红层软岩内一定深度，防止覆盖土层在路堑边坡开挖过程中产生滑塌；混凝土镶边，设置于各级红层软岩坡面坡顶位置；拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁和低预应力弱扰动锚杆，在分级开挖形成的红层软岩坡面上纵横向间隔布设，低预应力弱扰动锚杆通过钻孔以一定钻孔角度打入山体内，内端一定长度锚固于红层软岩内，外端与对应的拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁固定连接，使红层软岩坡面岩土层处于受压状态，提高路堑边坡的稳定性；
所述红层软岩坡面为退台式结构，相邻两级红层软岩坡面之间形成边坡平台，边坡平台上沿线路方向拉通设置混凝土平台截水沟，将上级红层软岩坡面的地表水截流，防止冲刷下一级红层软岩坡面；于最下一级红层软岩坡面的坡脚位置设置沿线路方向延伸的混凝土护脚，作为拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁的基础；
所述拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁为由相交叉的纵梁、横梁构成的十字型结构；
所述预加固微型桩呈矩形或者梅花型布设；
所述钻孔角度为15～25°。
本发明所要解决的另一技术问题是提供上述一种红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系的施工方法，该方法包括以下步骤：
①在路堑边坡坡顶线外侧一定距离的山体上纵向开槽，槽内浇筑混凝土形成混凝土天沟；
②于路堑边坡坡顶山体上竖向钻孔穿过覆盖土层进入红层软岩一定深度，钻孔内施做预加固微型桩；
③待微型桩达到设计强度后，分层分级开挖红层软岩坡面，并施工混凝土镶边；
④开挖到一层拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁高程后，及时施工低预应力弱扰动锚杆钻孔；
⑤对低预应力弱扰动锚杆的锚固段进行注浆，并安装拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁，待低预应力弱扰动锚杆锚固段注浆体强度达到设计强度80%后，按照设计张拉力的0.75~0.9倍进行张拉并锁定锚杆，使已开挖红层软岩坡面岩土层处于受压状态；
⑥继续开挖至下一层拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁高程，重复步骤③~⑤，直至该级红层软岩坡面加固防护结构完成施工；
⑦于边坡平台上施工混凝土平台截水沟；
⑧继续开挖下一级红层软岩坡面，重复步骤③~⑦施工；
⑨施工至最下一级红层软岩坡面底部时，施工混凝土护脚。
本发明的有益效果是，在红层软岩坡面开挖之前对坡顶覆盖土层进行微型桩预加固，大幅度地降低了红层软岩坡面开挖过程中的覆盖土层溜坍；采用分层开挖分层加固的工序，较传统分级开挖支护更加及时；采用低预应力弱扰动锚杆和拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁相结合的措施对红层软岩坡面进行加固防护，不仅减少钻孔对边坡的扰动，还通过及时施加的预应力，使边坡岩体处于受压状态，有效抑制边坡的开挖卸荷效应，同时通过往下倾斜一定角度打入的锚杆，对下一层边坡的开挖，起到预加固的作用，从而大幅度的降低红层软岩的施工期间垮塌的风险。
本发明的加固防护体系和施工方法具有易于施工和安全可靠的特点，有效解决了施工过程边坡易发生垮塌的技术难题，应用前景广泛，极具推广价值。
附图说明
本说明书包括如下两幅附图：
图1是本发明红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系的断面图；
图2是本发明红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系的正面图；
图中示出标记及所对应的名称：混凝土天沟1、预加固微型桩2、混凝土镶边3、拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4、低预应力弱扰动锚杆5、混凝土平台截水沟6、混凝土护脚7、路堑边坡10、红层软岩坡面11、山体S、覆盖土层A、红层软岩B、钻孔角度α。
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。
参照图1和图2，红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系包括：混凝土天沟1，设置于路堑边坡10坡顶线外侧一定距离的山体S上，防止堑顶外山坡地表水冲刷路堑边坡10；预加固微型桩2，纵横向间隔布设于路堑边坡10坡顶山体S上，从山体S表面垂直地面打入，穿过覆盖土层A，且锚固于红层软岩B内一定深度，防止覆盖土层A在路堑边坡10开挖过程中产生滑塌；混凝土镶边3，设置于各级红层软岩坡面11坡顶位置；拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4和低预应力弱扰动锚杆5，在分级开挖形成的红层软岩坡面11上纵横向间隔布设，低预应力弱扰动锚杆5通过钻孔以一定钻孔角度α打入山体S内，内端一定长度锚固于红层软岩B内，外端与对应的拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4固定连接，使红层软岩坡面11岩土层处于受压状态，提高路堑边坡10的稳定性。
参照图1，本发明在红层软岩坡面11开挖之前对覆盖土层A通过预加固微型桩2进行加固，大幅度地降低了红层软岩坡面11开挖过程中的覆盖土层溜坍。对红层软岩坡面11采用分层开挖分层加固的工序，较传统分级开挖支护更加及时。采用低预应力弱扰动锚杆5和拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4相结合的措施对红层软岩坡面11进行加固防护，不仅减少钻孔对边坡的扰动，还通过及时施加的预应力有效抑制边坡的开挖卸荷效应，大幅度的降低红层软岩的施工期间垮塌的风险，有效解决了施工过程边坡易发生垮塌的技术难题，具有易于施工和安全可靠的特点。
参照图1和图2，所述红层软岩坡面11为退台式坡面，相邻两级红层软岩坡面11之间形成边坡平台，边坡平台上沿线路方向拉通设置混凝土平台截水沟6，将上级红层软岩坡面11的地表水截流，防止冲刷下一级红层软岩坡面11。于最下一级红层软岩坡面11的坡脚位置设置沿线路方向延伸的混凝土护脚7，作为拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4的基础。
参照图2，所述拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4为由相交叉的纵梁、横梁构成的十字型结构。所述预加固微型桩2呈矩形或者梅花型布设。所述钻孔角度α通常为15～25°。
参照图1和图2，所述红层软岩坡面11分级高度通常为8～10m，每级红层软岩坡面11的高度通常为2~4m。
参照图1和图2，本发明红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系的施工方法，包括如下步骤：
①在路堑边坡10坡顶线外侧一定距离的山体S上纵向开槽，槽内浇筑混凝土形成混凝土天沟1；
②于路堑边坡10坡顶山体S上竖向钻孔穿过覆盖土层A进入红层软岩B一定深度，钻孔内施做预加固微型桩2；
③待微型桩达到设计强度后，分层分级开挖红层软岩坡面11，并施工混凝土镶边3；
④开挖到一层拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4高程后，及时施工低预应力弱扰动锚杆5钻孔；
⑤对低预应力弱扰动锚杆5的锚固段进行注浆，并安装拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4，待低预应力弱扰动锚杆5锚固段注浆体强度达到设计强度80%后，按照设计张拉力的0.75 ~0.9倍进行张拉并锁定锚杆，使已开挖红层软岩坡面11岩土层处于受压状态；
⑥继续开挖至下一层拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁4高程，重复步骤③~⑤，直至该级红层软岩坡面11加固防护结构完成施工；
⑦于边坡平台上施工混凝土平台截水沟6；
⑧继续开挖下一级红层软岩坡面11，重复步骤③~⑦施工；
⑨施工至最下一级红层软岩坡面11底部时，施工混凝土护脚7。
所述步骤④中，钻孔采用风钻钻进，当岩体破碎时在钻进过程中向孔壁喷射固化剂，减少钻孔对边坡的扰动。
所述步骤⑤中，低预应力弱扰动锚杆5一般采用钢花管内插螺纹钢筋后注浆制作。
以上所述只是用图解说明本发明红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系及施工方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (4)
1.红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系，其特征是包括：混凝土天沟（1），设置于路堑边坡（10）坡顶线外侧一定距离的山体（S）上，防止堑顶外山坡地表水冲刷路堑边坡（10）；预加固微型桩（2），纵横向间隔布设于路堑边坡（10）坡顶山体（S）上，从山体（S）表面垂直地面打入，穿过覆盖土层（A），且锚固于红层软岩（B）内一定深度，防止覆盖土层（A）在路堑边坡（10）开挖过程中产生滑塌；混凝土镶边（3），设置于各级红层软岩坡面（11）坡顶位置；拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁（4）和低预应力弱扰动锚杆（5），在分级开挖形成的红层软岩坡面（11）上纵横向间隔布设，低预应力弱扰动锚杆（5）通过钻孔以一定钻孔角度（α）打入山体（S）内，内端一定长度锚固于红层软岩（B）内，外端与对应的拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁（4）固定连接，使红层软岩坡面（11）岩土层处于受压状态，提高路堑边坡（10）的稳定性；
所述红层软岩坡面（11）为退台式坡面，相邻两级红层软岩坡面（11）之间形成边坡平台，边坡平台上沿线路方向拉通设置混凝土平台截水沟（6），将上级红层软岩坡面（11）的地表水截流，防止冲刷下一级红层软岩坡面（11）；于最下一级红层软岩坡面（11）的坡脚位置设置沿线路方向延伸的混凝土护脚（7），作为拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁（4）的基础；
所述拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁（4）为由相交叉的纵梁、横梁构成的十字型结构；
所述预加固微型桩（2）呈矩形或者梅花型布设；
所述钻孔角度（α）为15～25°。
2.如权利要求1所述的一种红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系的施工方法，包括如下步骤：
①在路堑边坡（10）坡顶线外侧一定距离的山体（S）上纵向开槽，槽内浇筑混凝土形成混凝土天沟（1）；
②于路堑边坡（10）坡顶山体（S）上竖向钻孔穿过覆盖土层（A）进入红层软岩（B）一定深度，钻孔内施做预加固微型桩（2）；
③待微型桩达到设计强度后，分层分级开挖红层软岩坡面（11），并施工混凝土镶边（3）；
④开挖到一层拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁（4）高程后，及时施工低预应力弱扰动锚杆（5）钻孔；
⑤对低预应力弱扰动锚杆（5）的锚固段进行注浆，并安装拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁（4），待低预应力弱扰动锚杆（5）锚固段注浆体强度达到设计强度80%后，按照设计张拉力的0.75 ~0.9倍进行张拉并锁定锚杆，使已开挖红层软岩坡面（11）岩土层处于受压状态；
⑥继续开挖至下一层拼装式钢筋混凝土锚杆框架梁（4）高程，重复步骤③~⑤，直至该级红层软岩坡面（11）加固防护结构完成施工；
⑦于边坡平台上施工混凝土平台截水沟（6）；
⑧继续开挖下一级红层软岩坡面（11），重复步骤③~⑦施工；
⑨施工至最下一级红层软岩坡面（11）底部时，施工混凝土护脚（7）。
3.如权利要求2所述的红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系的施工方法，其特征是：所述步骤④中，钻孔采用风钻钻进，当岩体破碎时在钻进过程中向孔壁喷射固化剂，减少钻孔对边坡的扰动。
4.如权利要求2所述的红层软岩路堑边坡低扰动加固防护体系的施工方法，其特征是：所述步骤⑤中，低预应力弱扰动锚杆（5）采用钢花管内插螺纹钢筋后注浆制作。
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