CN109811776B - 一种装配式格构框架梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有装配式格构框架梁的高陡生态护坡，属于护坡植被绿化技术领域。针对目前的护坡在高坡度的陡坡上绿化效果不好的问题，提出了一种装配式格构框架梁，装配式格构框架梁由预制的横梁、竖梁、锚杆和生态挡土板拼装而成，横梁、竖梁和生态挡土板能够形成一个具有维持土壤、防止雨水冲刷等功能的格构框架梁，不仅保障边坡稳定性，而且提高了边坡生态护坡的耐久性，同时可以避免高陡边坡直接浇筑混凝土施工不便的问题，也可以防止直接浇筑混凝土对植被的破坏。

Description

一种装配式格构框架梁

技术领域

本发明属于护坡植被绿化技术领域。

背景技术

随着经济建设高速发展，环保意识的增强，科学发展观的贯彻，要求公共基础设施建设中须融入环保理念。由于工程建设中形成大量高陡裸露边坡，植被生存环境被破坏，尤其在雨水冲刷情况下水土流失严重，甚至会产生滑坡、泥石流等地质灾害，危及公共安全，造成人民生命财产的威胁，因此对高陡边坡生态防护提出更高环保和稳定性要求。目前边坡防护工程有：挡土墙工程、格构工程、土钉墙工程。当前使用的生态护坡技术主要有：铺草皮护坡、植生带护坡、液压喷播植草护坡、三维植被网护坡、香根草篱护坡、土工格室植草护坡、蔓植物护坡、层基材喷射植被护坡、植被混凝土护坡。

上述的技术应用广泛但是仍然存在以下缺陷和不足：

1、目前挡土墙结构和土钉墙结构等边坡支护结构无法有效实现边坡生态绿化，满足环保要求。传统格构工程虽然可以绿化，但是仅限于坡率缓于1:1.5。

2、土壤和水分是植物生长的必要条件，对于较陡的岩质边坡，通过采用传统的柔性防护挂网喷播种植虽然当时绿化效果显著，但是由于常年的雨水冲刷、大风大雪造成土壤流失，致使植物赖以生存的基质遭到严重破坏，边坡生态绿化效果耐久性甚微。目前客土喷播的边坡复绿技术,容易受重力和雨水影响时,喷上去的基材容易被冲刷掉,喷播厚度达不到要求,造成一定喷播基材浪费和水土流失,而且边坡立地条件差，植被难以成活,不利于整体的复绿和景观效果。

3、基材喷射绿化以及构筑飘板植生槽生态保护边坡方法，对于边坡的稳定性难以保障，施工时较难掌控基材喷射厚度，基材喷射厚度较大影响边坡稳定性且增加工程造价，过薄不利于植被生长，而且生态绿化耐久性较低。

4、由于边坡高陡，施工场地狭小，属于高空作业，混凝土的垂直运输是施工难点，在高陡边坡情况下现有的边坡防护中采用格构梁不宜施工，且抗雨水冲刷能力有限，植被存活率低，维护成本较高。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足而提供一种装配式格构框架梁，装配式格构框架梁由横梁1、竖梁2、锚杆3和生态挡土板4组成；所述的横梁1和竖梁2内部设有钢筋笼，通过混凝土浇筑预制而成，钢筋笼的主筋延伸于横梁和纵梁之外，安装时横梁1和竖梁2之间通过延伸出的主筋连接，再通过混凝土浇筑固定为一体，若干横梁和竖梁沿坡面设置，并拼接形成格构式框架梁；所述的锚杆3安装在横梁1和竖梁2之间的连接处，用于将护坡固定与坡面上，锚杆3的长度一般是坡高1～1.2倍。

横梁1和竖梁2通常主筋预留20cm钢筋弯钩用于连接。

横梁1的纵截面为四边形，该四边形的第一顶角α与坡度角θ角度相同，第二顶角β和第四顶角δ为直角；坡度范围1:0.4～1.5；

竖梁2的纵截面为五边形，相对的顶角α’与δ’为直角；B边长与横梁1的纵截面下底边长度相等，D边长与生态挡土板4高度相同，E边长度与横梁1的纵截面上底边长度相差一个生态挡土板4的厚度；

生态挡土板4安装在竖梁2的前方，生态挡土板4和竖梁2之间通过预制时预埋的角钢片焊接的方式连接，生态挡土板4下方以固定方式竖立于横梁1的前部边缘处，优选地，横梁1前部边缘处设有定位插槽，生态挡土板4下方设有与其相配合的凸起结构，以提高固定稳定性；

横梁1、竖梁2和生态挡土板4之间即可合围出能够盛放土壤的格构式框架梁结构；直接使三者之间连接的缝隙作为排水孔，无须设置排水孔。

所述的格构式框架梁中，横梁1和竖梁2各自的间距，以及锚杆3的布置参照《建筑边坡工程技术规范GB50330-2013》设计，优选地，竖梁2横向间距1.5米，横梁1竖向间距0.75米；竖梁2宽度为0.3米，横梁1的高度h为0.34米；

格构式框架梁沿纵向每隔15米～20米设置一道伸缩缝，伸缩缝宽优选0.02米。

生态挡土板4采用钢筋混凝土结构，板厚0.08～0.1米，板高0.1～0.4米，长度1.7～3.8米，生态挡土板4间设有伸缩缝，优选宽度为0.04米；

竖梁底部伸入土层0.5米左右，以下换填1米厚砂砾垫层。横梁与地面接触处也换填砂砾垫层，防止冻涨变形。

由于高陡边坡坡率较高，日常养护困难，在工厂预制时，所有横梁1顶预留一个凹槽便于养护人员攀爬固定。

冬春的寒风、高山地区强劲的大风对于高陡边坡植被造成极大的危害，致使其枝梢干枯，直立乔木的迎风面芽和纸条干枯。通过设置生态挡土板不同位置的高度可以有效解决植被防风问题，随着边坡高度的下降，生态挡土板高度逐步递减。每排生态挡土板顶高度的设置与边坡率保持一致。为了景观要求生态挡土板的高度可以在保持同坡率一致情况下，调节高度设置成波浪起伏的样式，与周围自然景观协调一致。

施工方法：

1.清理边坡，将边坡修平整清楚杂物，满足工程需要的条件下尽量不破坏周围生态环境。

2.对于岩石高陡边坡利用客土喷播技术为原边坡建立一层客土层，为植被提供良好的生长环境，满足乔木、灌木、花草植物的生长需求，从而减少后期养护管理。其中喷播厚度由边坡岩质情况和植物组合情况决定。高陡边坡客土厚度为55～120mm。北方地区一般应在春秋季节施工，南方地区不限施工时间，秋季施工要保证植被冬季生长。

3.锚杆施工，装配式格构框架拼装、现场接头混凝土和交接处混凝土。

4.安装生态挡土板，并将预制土壤有机机质和植物种子放入格构槽中均匀铺上，轻轻击实。

5.养护。施工完成后，喷洒浇水，少量多次，早晚为宜。及时、适量追肥，防治病虫害。

本发明的有益效果：

1、本发明中所使用的横梁、竖梁和生态挡土板均为预制件，可以避免高陡边坡直接浇筑混凝土施工不便的问题，而且现场浇筑混凝土中水泥呈碱性，对植被的种子生根发芽是有害的。避免边坡现场浇筑混凝土对边坡土壤影响。

2、本发明所设计的格构式框架梁能够很好的保持的边坡上的土壤，具有抗雨水冲刷的能力，种植后的植被耐久性好；

3、本发明设计的格构梁相比客土喷播的方法，对于土壤和植物种类没有特殊要求，使用当地现有的植物和土壤即可，满足乔木、灌木、花草植物的生长需求。

4、生态挡土板与锚杆式挡墙横梁连接时设置一定的微变形柔性结构，释放板后土压力，当边坡由于地基不均匀沉降时出现变形时，装配整体式锚杆格构梁可以整体变形，不会出现大面积滑坡现象，生态挡土板能进行自适应微调，达到新的平衡。整体结构不会遭到破坏。抗变形，抗变形、抗沉降、抗地震、防倾斜性能较好。

附图说明

图1带有装配式格构框架梁的高陡生态护坡结构拼装示意主视图；

图2实施例1带有装配式格构框架梁的高陡生态护坡结构拼装侧视图；

图3横梁纵截面图；

图4竖梁纵截面图。

具体实施方式

下面以延吉市某小区高陡边坡进行生态绿化的防护为例，具体方案如下：

1.支护设计方案

格构式框架梁采用钢筋混凝土结构，竖梁横向间距1.5米，横梁竖向间距0.75米。竖梁高度采用变截面，竖梁宽度为0.3米。横梁高度采用等截面，横梁高度为0.34米；

格构式框架梁沿纵向每隔15米～20米设置一道伸缩缝，伸缩缝宽0.02米。

挡板采用钢筋混凝土结构，板厚0.1米，板高0.4米，挡板1长度为2.96米，挡板2长度为3.71米，挡板3长度为2.21米，挡板4长度为3.51米，挡板5长度为1.745米，挡板6长度为3.575米，挡板7长度为2.075米。挡板间伸缩缝宽度为0.04米。

竖梁底部伸入土层0.5米左右，以下换填1米厚砂砾垫层。横梁与地面接触处也换填砂砾垫层，防止冻涨变形。

2.建筑材料

1)锚杆

锚杆成孔孔直径为130mm，采用HRB400级直径Φ20、Φ25普通钢筋。

2)框架梁和挡板

混凝土的设计强度等级为C30。钢筋采用HPB300钢筋和HRB400钢筋。

3)注浆材料

注浆材料采用水泥砂浆，水泥砂浆强度为M30。可掺入提高注浆固结体早期强度或微膨胀的外加剂，其掺入量宜按室内试验确定。

3.边坡支护施工技术要求

①格构式锚杆挡土墙施工顺序：

1)应按设计要求开挖工作面，整修边坡；

2)在坡面上设置锚杆位置标记；

3)钻孔安设锚杆、注浆；

4)绑扎竖梁、横梁钢筋，浇筑混凝土；

5)安装挡板；

6)回填腐殖土，植草绿化。

②锚杆施工

锚杆成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记和编号。孔距允许误差±50mm，孔深允许误差±50mm，孔径允许误差±5mm，成孔倾角偏差不大于±5％。成孔后应做好成孔记录，按锚杆编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、事故处理等。

检查孔深、孔径、锚筋长度合格后，及时插入锚筋至距孔底250-500mm处，锚杆钢筋置入孔中前，锚筋沿长度方向每隔2m用

钢筋焊一个三角形托架，使锚杆居于锚孔中心，支架沿钉长的间距约为2m左右。锚杆置入孔中后采用高压(1Mpa)方法注浆填孔，水泥浆水灰比宜为0.45-0.50，压力注浆时应在钻孔口部设置止浆塞，注满后保持压力3-5min。

本发明通过采用格构式锚杆挡墙边坡支护方案，在格构式锚杆挡墙横梁上设置挡土生态板，格构梁与挡土板间回填腐殖土，腐殖土上种植绿色植被，从而提高植物出苗率、边坡绿化效果持续稳定。

生态挡土板通过设置人性化攀登结构，有利于工作人员在高陡边坡养护绿化工作，当野生动物不慎从坡顶花落时可以有效缓冲实现动物自救功能，从而实现人与自然高度和谐的环境。

锚杆数量布置方案根据场地工程地质及水文地质情况，结合高陡边坡稳定性计算，选择合适的锚杆长度直径横向间距和竖向间距。所有锚杆端部与装配式竖梁预留孔钢筋弯钩连接，最后形成网格后一同浇筑形成稳定性整体。

装配式格构梁框架中的横梁和竖梁采用工厂化标准预制，缩短施工周期，质量有保证且不易受气候和现场浇筑质量影响，工厂预制时，横梁和竖梁应预留20cm钢筋弯钩同现浇交接端部现浇结合。竖向梁预留锚固孔与锚杆布置方案相对应，便于后期装配施工成整体。工厂预制施工较传统的现浇混凝土量节省成本3成以上，由于现场浇筑混凝土中水泥呈碱性，对植被的种子生根发芽是有害的。避免边坡现场浇筑混凝土对边坡土壤影响。

将装配式格构梁应用于高陡边坡生态绿化方法，包括如下具体步骤：

1.准备格构梁槽内种植有机土壤，选择就近腐殖土，内含泥炭土、保水剂和缓效肥料，从而保持土壤的有机物质和肥效。有机质中加入结合剂，促使土壤与边坡岩面有机结合。腐殖土、泥炭土、保水剂、结合剂和缓效肥料配合比为6:1:1:1:1进行混合，结合场地气候条件适当调节为一种或多种混合物。秋季施工时特别增加植被越冬返青的缓效肥料。配置土壤遵循保水、通气、保肥原则。

2.边坡种植植物品种采用当地的乡土类植物作为先锋植物，且植物的选择应该适合四季，不同季节具有不同的形态，需结合当地气候和边坡周围植物种类选择不同的植物种类、生物量。

3.格构式框架横梁与竖梁在工厂预制，尺寸根据现场工程地质水文边坡稳定性计算制作，横竖梁两端预留弯钩钢筋，竖梁中间段预留孔穿插钢筋与边坡锚杆形成整体，横梁靠近生态挡土板处预留攀登凹槽，其中横梁中部留置生态挡土板安防槽口，便于生态挡土板安装。竖梁预留浅口槽用于排水。

4.预制生态挡土板，根据格构槽横梁长度定制尺寸，高度更具所处边坡高度，且满足高出有机土壤10cm为宜，生态挡土板内预埋聚四氟乙烯泄水孔篦子氯，通过挡土板盖口放置碎石，生态板侧向开孔水流引入竖梁浅口槽中。生态板可以通过高度变化形成波浪起伏造型，生态板同时可以张贴标语等满足景观需求。

5.清理边坡，将边坡修平整清楚杂物，满足工程需要的条件下尽量不破坏周围生态环境。

6.对于岩石高陡边坡利用客土喷播技术为原边坡建立一层客土层，为植被提供良好的生长环境，满足乔木、灌木、花草植物的生长需求，从而减少后期养护管理,提高植物耐久性。其中喷播厚度由边坡岩质情况和植物组合情况决定。高陡边坡客土厚度为55～120mm。北方地区一般应在春秋季节施工，南方地区不限施工时间，秋季施工要保证植被冬季生长。

7.锚杆施工，装配式格构框架拼装、现场接头混凝土和交接处混凝土。

8.安装生态挡土板，并将预制土壤有机机质和植物种子放入格构槽中均匀铺上，轻轻击实。

9.养护。施工完成后，喷洒浇水，少量多次，早晚为宜。及时、适量追肥，防治病虫害。

Claims (7)

1.一种装配式格构框架梁，由横梁（1）、竖梁（2）和锚杆（3）组成，其特征在于，所述的装配式格构框架梁还包括生态挡土板（4）；所述的横梁（1）和竖梁（2）内部设有钢筋笼，通过混凝土浇筑预制而成，钢筋笼的主筋延伸于横梁和竖梁之外，安装时横梁（1）和竖梁（2）之间通过延伸出的主筋连接，再通过混凝土浇筑固定为一体，若干横梁和竖梁沿坡面设置，并拼接形成格构式框架梁；所述的锚杆（3）安装在横梁（1）和竖梁（2）之间的连接处，用于将护坡固定于坡面上，锚杆（3）的长度是坡高1~1.2倍；生态挡土板（4）安装在竖梁（2）的前方，生态挡土板（4）和竖梁（2）之间通过预制时预埋的角钢片焊接的方式连接，生态挡土板（4）下方以固定方式竖立于横梁（1）的前部边缘处；横梁（1）的纵截面为四边形，该四边形的第一顶角α与坡度角θ角度相同，第二顶角β和第四顶角δ为直角；坡度角θ的坡度范围1:0.4~1.5；

竖梁（2）的纵截面为五边形，相对的顶角α’与δ’为直角；B边长与横梁（1）的纵截面下底边长度相等，D边长与生态挡土板（4）高度相同，E边长度与横梁（1）的纵截面上底边长度相差一个生态挡土板（4）的厚度；

横梁（1）、竖梁（2）和生态挡土板（4）之间即可合围出能够盛放土壤的格构式框架梁结构。

2.根据权利要求1所述的装配式格构框架梁，其特征在于，横梁（1）和竖梁（2）通常主筋预留20cm钢筋弯钩用于连接。

3.根据权利要求1所述的装配式格构框架梁，其特征在于，横梁（1）前部边缘处设有定位插槽，生态挡土板（4）下方设有与其相配合的凸起结构，以提高固定稳定性。

4.根据权利要求1所述的装配式格构框架梁，其特征在于，竖梁（2）横向间距1.5米，横梁（1）竖向间距0.75米；竖梁（2）宽度为0.3米，横梁（1）的高度h为0.34米。

5.根据权利要求1所述的装配式格构框架梁，其特征在于，格构式框架梁沿纵向每隔15米~20米设置一道伸缩缝，伸缩缝宽为0.02米。

6.根据权利要求1所述的装配式格构框架梁，其特征在于，生态挡土板（4）采用钢筋混凝土结构，板厚0.08~0.1米，板高0.1~0.4米，长度1.7~3.8米，生态挡土板（4）间设有伸缩缝，宽度为0.04米。

7.根据权利要求1所述的装配式格构框架梁，其特征在于，竖梁底部伸入土层0.5米，以下换填1米厚砂砾垫层。

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