CN112176952A - 一种洞顶土质高边坡锚索支护系统及施工方法 - Google Patents

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余雪松
赵瑞存
崔伟杰
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Abstract

本发明公开了一种洞顶土质高边坡锚索支护系统及施工方法，本方案既能提高土质边坡稳定，又能保护结构安全，从而扩大锚索支护系统在洞顶高土质边坡的应用范围的。所述支护系统的结构包括预应力锚索、钢筋混凝土的框格梁和钢筋混凝土的锚墩，所述的框格梁包括等间距布置的横梁和纵梁，所述锚墩间隔设置在横梁和纵梁的交叉节点上，所述的预应力锚索的一端固定于锚墩，预应力锚索的另一端插入土质高边坡的基岩。所述施工方法步骤包括在土质高边坡开挖面上进行槽挖处理，开挖等间距布置的纵向凹槽，开挖等间距布置的横向凹槽，在横梁和纵梁的相交的节点处进行预应力锚索施工，设有预应力锚索的框格梁节点处布置钢筋混凝土锚墩。

Description

一种洞顶土质高边坡锚索支护系统及施工方法
技术领域
本发明属于水利水电技术领域，具体涉及一种洞顶土质高边坡框格梁预应力锚索支护系统的特殊布置及其施工方法，尤其适用于洞顶为高陡土质边坡的水利水电工程。
背景技术
在水利水电工程及边坡施工过程中，经常存在洞顶高边坡覆盖层及全强风化层较厚且分布不均的情况。通常采用的支护形式有两种。一种是减缓开挖坡比并增设框格梁支护。此种支护形式的优点在于结构简单，施工方便，但是占用的空间较大，且在下暴雨或坡顶道路增加荷载时，高陡边坡容易出现蠕变，从而导致边坡失稳；另一种是增设锚索框格梁支护系统的形式，此种支护结构采用对锚索施加预应力，将潜在土体与稳定岩体紧密连为一体，既增加土体的抗滑力同时又通过对坡面上框格梁将各个锚索有效的连成一个整体，形成由表及里的加固体系，从而达到防止整体边坡失稳的目的。
锚索框格梁系统中锚索通常布置在等间排距的框格梁节点位置，在实际的施工过程中，考虑到锚索孔不能打穿洞室，对于洞轴线上方位置锚索需要进行水平向角度偏转，偏转的锚索与相邻锚索间会产生交叉碰撞的情况，影响整体支护体系的强度，降低土质高边坡的稳定性。鉴于对洞顶土质高边坡框格梁锚索系统的保护措施还缺乏系统深入的研究，故对洞顶高边坡锚索支护系统进行特殊设计具有实际工程意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提出既能提高土质边坡稳定，又能保护结构安全，从而扩大锚索支护系统在洞顶高土质边坡的应用范围的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统及施工方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统，包括预应力锚索、钢筋混凝土的框格梁和钢筋混凝土的锚墩，所述的框格梁包括等间距布置的横梁和纵梁，所述锚墩间隔设置在横梁和纵梁的交叉节点上，所述的预应力锚索的一端固定于锚墩，预应力锚索的另一端插入土质高边坡的基岩。
作为优选，在框格梁内布置护坡植被。
本发明的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将土质边坡以规定坡比开挖平顺，对于超挖较多的部位进行混凝土回填；
步骤2，采用打排水孔、系统锚杆或锚筋桩的方式对土质边坡进行临时支护；
步骤3，在土质高边坡开挖面上进行槽挖处理，开挖等间距布置的纵向凹槽，所述纵向凹槽内浇筑钢筋混凝土，并预留用于预应力锚索施工的孔位，完成纵梁的浇筑施工；
步骤4，开挖等间距布置的横向凹槽，在横向凹槽内浇筑钢筋混凝土，在洞顶正上方位置内插一排横梁，横梁与纵梁之间位置预留用于预应力锚索施工的孔位；
步骤5，在横梁和纵梁的相交的节点处进行预应力锚索施工，并且相邻的预应力锚索之间间隔一个横梁和纵梁的相交的节点，保证预应力锚索锚固端打入基岩一定深度，并在孔口预留一定长度的钢绞线以便后续张拉，位于洞顶上方的预应力锚索进行水平向角度偏转，偏转角度控制在45°以内，保证孔斜率误差不大于2％；
步骤6，在设有预应力锚索的框格梁节点处布置钢筋混凝土锚墩，锚墩头的大小根据承载力大小及受力面积来确定。
作为优选，所述步骤4中，洞顶上方相邻横梁之间内插一排横梁，横梁节点施工预应力锚索，保证相邻锚索之间不会发生交叉碰撞。
作为优选，所述步骤5中，位于洞顶上方的预应力锚索进行角度偏转，保证锚索不会打穿洞室。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)采用大吨位的预应力锚索锚固于边坡体内稳定的岩体中,并通过施加预应力，抵抗边坡土体深层变形和破坏。(2)贴于坡面的钢筋混凝土框架对边坡体表层岩土起框箍作用，限制表层岩土的变形和破坏。(3)坡面恢复植被后，可阻止坡面水土的流失。(4)洞顶土坡的锚索进行错位布置后，确保锚索之间不会发生交叉碰撞，提高了整体锚索支护体系的安全性及稳定性。结构简单，施工方便。
附图说明
图1为本发明的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统的洞顶上方锚索框格梁系统正视图。
图2为本发明的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统的洞轴线方向锚索支护体系剖面图。
图3为本发明的预应力锚索的一种三维侧视图。
图中标注：1、预应力锚索；2、锚杆；3、框格梁；301、横梁；302、纵梁；4、护坡植被；5、排水孔；6、锚墩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
如图1、图2、图3所示，本发明的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统，包括预应力锚索1、钢筋混凝土的框格梁3和钢筋混凝土的锚墩6，所述的框格梁3包括等间距布置的横梁301和纵梁302，所述锚墩间隔设置在横梁和纵梁的交叉节点上，所述的预应力锚索的一端固定于锚墩，预应力锚索的另一端插入土质高边坡的基岩。在框格梁内布置护坡植被4。
本发明同时提供一种洞顶土质高边坡锚索支护系统施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将土质边坡以规定坡比开挖平顺，对于超挖较多的部位进行混凝土回填。
步骤2，采用打排水孔5、系统锚杆2或锚筋桩的方式对土质边坡进行临时支护。
步骤3，在土质高边坡开挖面上进行槽挖处理，开挖等间距布置的纵向凹槽，所述纵向凹槽内浇筑钢筋混凝土，并预留用于预应力锚索施工的孔位，完成纵梁的浇筑施工。
步骤4，开挖等间距布置的横向凹槽，在横向凹槽内浇筑钢筋混凝土，在洞顶正上方位置内插一排横梁，横梁与纵梁之间位置预留用于预应力锚索施工的孔位。
优选的，所述步骤4中，洞顶上方相邻横梁之间内插一排横梁，横梁节点施工预应力锚索，保证相邻锚索之间不会发生交叉碰撞。
步骤5，在横梁和纵梁的相交的节点处进行预应力锚索施工，并且相邻的预应力锚索之间间隔一个横梁和纵梁的相交的节点，保证预应力锚索锚固端打入基岩一定深度，并在孔口预留一定长度的钢绞线以便后续张拉，位于洞顶上方的预应力锚索进行水平向角度偏转，偏转角度控制在45°以内，保证孔斜率误差不大于2％。
优选的，所述步骤5中，位于洞顶上方的预应力锚索进行角度偏转，保证锚索不会打穿洞室。
步骤6，在设有预应力锚索的框格梁节点处布置钢筋混凝土锚墩，锚墩头的大小根据承载力大小及受力面积来确定。
本申请所设计的洞顶高土质边坡支护系统，通过对洞顶混凝土框格梁范围内锚索孔位交错布置，有效解决了洞顶高边坡覆盖层及全强风化层较厚且分布不均，无法进行有效支护的问题，通过将固定于地表的锚索、锚杆与框格梁相连接的方法，有效增加不利结构面与支护系统的接触面积，提升了支护部位稳定性，同时为了避免与其他锚索发生交叉碰撞，对支护部位的锚索沿轴线两侧偏转一定角度，具有较高的可靠性及实用性。

Claims (5)

1.一种洞顶土质高边坡锚索支护系统，其特征是，包括预应力锚索、钢筋混凝土的框格梁和钢筋混凝土的锚墩，所述的框格梁包括等间距布置的横梁和纵梁，所述锚墩间隔设置在横梁和纵梁的交叉节点上，所述的预应力锚索的一端固定于锚墩，预应力锚索的另一端插入土质高边坡的基岩。
2.根据权利要求1所述的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统，其特征是，在框格梁内布置护坡植被。
3.一种洞顶土质高边坡锚索支护系统施工方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将土质边坡以规定坡比开挖平顺，对于超挖较多的部位进行混凝土回填；
步骤2，采用打排水孔、系统锚杆或锚筋桩的方式对土质边坡进行临时支护；
步骤3，在土质高边坡开挖面上进行槽挖处理，开挖等间距布置的纵向凹槽，所述纵向凹槽内浇筑钢筋混凝土，并预留用于预应力锚索施工的孔位，完成纵梁的浇筑施工；
步骤4，开挖等间距布置的横向凹槽，在横向凹槽内浇筑钢筋混凝土，在洞顶正上方位置内插一排横梁，横梁与纵梁之间位置预留用于预应力锚索施工的孔位；
步骤5，在横梁和纵梁的相交的节点处进行预应力锚索施工，并且相邻的预应力锚索之间间隔一个横梁和纵梁的相交的节点，保证预应力锚索锚固端打入基岩一定深度，并在孔口预留一定长度的钢绞线以便后续张拉，位于洞顶上方的预应力锚索进行水平向角度偏转，偏转角度控制在45°以内，保证孔斜率误差不大于2％；
步骤6，在设有预应力锚索的框格梁节点处布置钢筋混凝土锚墩，锚墩头的大小根据承载力大小及受力面积来确定。
4.根据权利要求3所述的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统施工方法，其特征是，所述步骤4中，洞顶上方相邻横梁之间内插一排横梁，横梁节点施工预应力锚索，保证相邻锚索之间不会发生交叉碰撞。
5.根据权利要求3所述的一种洞顶土质高边坡锚索支护系统施工方法，其特征是，所述步骤5中，位于洞顶上方的预应力锚索进行角度偏转，保证锚索不会打穿洞室。
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