CN113235626A - 一种中-强膨胀岩土边坡防护结构及施工方法 - Google Patents

一种中-强膨胀岩土边坡防护结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供中‑强膨胀岩土边坡防护结构，包括沿边坡倾斜并间隔设置的若干条渗沟带，所述渗沟带沿边坡斜面具有至少一级支撑渗沟；于每级所述支撑渗沟的底部、并与所述渗沟带垂直的方向上设有基础，于每级所述支撑渗沟的上部、并与所述渗沟带垂直的方向上设有镶边；由渗沟带、镶边和基础围合而成的坡面内铺设空心块；于所述渗沟带顶部上方、并与所述渗沟带垂直的方向上还设有排水天沟，于所述渗沟带底部下方、并与所述渗沟带垂直的方向上还设有侧沟。本发明的结构具有安全可靠、施工工艺简单、施工速度快的特点。

Description

一种中-强膨胀岩土边坡防护结构及施工方法
技术领域
本发明涉及岩土边坡工程，尤其涉及中-强膨胀岩土边坡防护结构及施工方法。
背景技术
膨胀岩土是具有反复胀缩、强度较低、裂隙多等特点的特殊岩土，工程性质较差，开挖后易产生裂隙，遇水后强度急剧降低，极易产生溜塌、滑坡等灾害。根据《铁路路基设计规范》，膨胀土路堑边坡设计应遵循缓坡率、宽平台、加固坡脚和适宜的坡面防护相结合的原则，强膨胀岩土路堑边坡通常采用锚杆框架内空心砖客土植生防护、支撑渗沟加截水骨架内植物防护和柔性护坡。
路堑一般采用机械开挖，开挖完成后施做支挡或防护工程，由于锚杆框架或截水骨架护坡施工周期长，施工过程中尚未防护的路堑边坡极易产生浅层溜塌破坏。
空心块护坡单独使用时，边坡高度一般不大于5m，坡率不陡于1:1.25。与锚杆框架或者截水骨架护坡相比，空心块护坡施工工艺简单，施工速度快，但其对边坡稳定性的增强效果较弱。
发明内容
本发明针对中～强膨胀岩土路堑边坡的特点，开发出一种具有预加固功能、造价低、绿化效果好、方便施工的防护结构，尤其适合使用者采用常规设备进行施工，具有安全可靠、施工工艺简单、施工速度快的特点。
由于中-强膨胀岩土路堑边坡坡率缓于1:1.5，可采用空心块客土绿化坡面+支撑渗沟排水增强浅层稳定性+预加固桩稳固坡脚的技术方案。
具体的，本发明中-强膨胀岩土边坡防护结构：
包括沿边坡倾斜并间隔设置的若干条渗沟带，所述渗沟带沿边坡斜面具有至少一级支撑渗沟；于每级所述支撑渗沟的底部、并与所述渗沟带垂直的方向上设有基础，于每级所述支撑渗沟的上部、并与所述渗沟带垂直的方向上设有镶边；由渗沟带、镶边和基础围合而成的坡面内铺设空心块；于所述渗沟带顶部上方、并与所述渗沟带垂直的方向上还设有排水天沟，于所述渗沟带底部下方、并与所述渗沟带垂直的方向上还设有侧沟；至少除边坡最下方的所述支撑渗沟具有如下结构：顶部封闭层和底部防水层，顶部封闭层和底部防水层之间两侧设置反滤层，顶部封闭层、底部防水层和两侧的反滤层围合成沿边坡倾斜的排水通道，每级支撑渗沟的顶部封闭层的底部设有与排水通道连通的泄水孔；于边坡最下方的所述支撑渗沟下方、并与所述渗沟带垂直的方向上间隔设有若干预加固桩。
其中，所述支撑渗沟的顶部封闭层包括倾斜段和平缓段，倾斜段较长且基本与坡面平行，平缓段为每级支撑渗沟上部的一小段过渡段，镶边设置于倾斜段和平缓段的交界处。
所述支撑渗沟的底部防水层在每级支撑渗沟的截面上形成阶梯状。
所述支撑渗沟的顶部封闭层和底部防水层均为素混凝土，反滤层为常规袋装沙石，排水通道内填充有常规碎石或片石。
相邻两条渗沟带的支撑渗沟中心间距6～12m，宽度不小于1.0m，深度不小于1.5m。
其中，所述边坡最下方的所述支撑渗沟仅设置顶部封闭层。
其中，所述预加固桩为埋入式钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩间距3～6m；所述预加固桩位于边坡最下方的所述支撑渗沟的镶边下方，预加固桩桩顶低于坡面0.5m-1m。
其中，所述预加固桩以上的整体边坡坡率缓于1：1.5；每级支撑渗沟所在的边坡高度不超过6m；支撑渗沟的平缓段的排水坡度不小于5％。
其中，所述排水天沟为现浇钢筋混凝土结构。
其中，所述镶边和基础上均设置截水缘。
本发明结构的施工顺序如下：
S1：清理场地、施工堑顶排水天沟；
S2：采用机械开挖方式施工最上方一级的边坡及支撑渗沟沟槽；
S3：施工最上方一级支撑渗沟的底部防水层、反滤层及排水通道内的填充；
S4：采用现场浇注的方式施工最上方一级支撑渗沟的顶部封闭层、基础和镶边；
S5：施工最上方一级支撑渗沟所在边坡的平台客土、铺空心块；
S6：重复S2～S5，依次逐级向下施工每级支撑渗沟及其所在的边坡，直至完成第二级支撑渗沟及其所在的边坡；
S7：施工预加固桩；
S8：重复S2～S5，施工第一级支撑渗沟及其所在的边坡，当第一级支撑渗沟结构不同时，可选择性省略防水层、反滤层及排水通道内的施工步骤；
S9：进行坡面绿化。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
由于使用上述方案，使用者可以使用常规设备进行快速施工，具有安全可靠、施工效率高、施工难度小的特点；且本发明结构简单，环境友好，具有推广价值，尤其适合用于边坡高度大于6m且边坡分级高度为3～6m的中～强膨胀岩土路堑边坡防护。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种具体实施方式的平面图；
图2是图1在A-A方向的断面图；
图3是图1在B-B方向的断面图；
图4是支撑渗沟的断面结构图；
图5是图3中基础和镶边部分的放大图；
图6是支撑渗沟的中水流方向示意图(其中箭头表示水流方向)；
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体附图对本发明进行详细描述。以下描述中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
如图1-3所示，本发明中-强膨胀岩土边坡防护结构，包括沿边坡倾斜并间隔设置的若干条渗沟带2，所述渗沟带2沿边坡斜面具有至少一级支撑渗沟21(沿边坡自下而上依次可以分为第一级支撑渗沟、第二级支撑渗沟、第三级支撑渗沟、……、第N级支撑渗沟……；图2-3中为具有三级支撑渗沟的示例)；于每级所述支撑渗沟21的底部、并与所述渗沟带2垂直的方向上设有基础6，于每级所述支撑渗沟21的上部、并与所述渗沟带2垂直的方向上设有镶边5；由渗沟带2、镶边5和基础6围合而成的坡面内铺设空心块4；于所述渗沟带2顶部上方、并与所述渗沟带2垂直的方向上还设有排水天沟1，于所述渗沟带2底部下方、并与所述渗沟带2垂直的方向上还设有侧沟8；至少除边坡最下方的所述支撑渗沟21具有如图4的结构(即第二级及以上的支撑渗沟具有这样的结构，第一级支撑渗沟可以具有与之相同的结构，也可以如本例中所示不具有与第二级及以上的支撑渗沟相同的结构)：顶部封闭层211和底部防水层214，顶部封闭层211和底部防水层214之间两侧设置反滤层213，顶部封闭层211、底部防水层214和两侧的反滤层213围合成沿边坡倾斜的排水通道212，每级支撑渗沟21的顶部封闭层211的底部设有与排水通道212连通的泄水孔215；于边坡最下方的所述支撑渗沟21(即第一级支撑渗沟)下方、并与所述渗沟带2垂直的方向上间隔设有若干预加固桩3。
本发明的上述结构中，通过渗沟带2、镶边5和基础6形成护坡骨架结构，中央铺设空心块进行护坡，第一方面能够形成空心块客土绿化坡面，第二方面渗沟带2及其支撑渗沟等结构设计能够实现迅速排水，第三方面镶边5和基础6兼做对空心块的铺设进行稳固固定，增强了空心块对边坡的稳定效果，第四方面预加固桩3进一步稳固坡脚，第五方面能够逐级快速铺设空心块4并灌注预加固桩3，从而共同形成了特别适用于中～强膨胀岩土路堑边坡的防护结构整体方案。其中，具体的，空心块4客土绿化可保证坡面绿化效果及坡面的长期绿植稳定；镶边5和基础6所在位置两面临空，在地形上是拐点，容易受大气风化和水流冲刷的冲刷作用，因此设置镶边5和基础6可加强防护，同时还可以作为空心块4的基础，保持空心块4稳定；支撑渗沟21及空心块4的护坡结构施工简单，施工速度快，可快速封闭中～强膨胀岩土坡面，减少坡面暴露时间，降低施工期间发生浅层溜塌的概率；埋入式钻孔灌注预加固桩3施工速度快，既可以起到预加固和稳固坡脚的目的，又无需考虑面板连接和凿桩头的问题。
其中，所述支撑渗沟21的顶部封闭层211包括倾斜段2111和平缓段2112，倾斜段2111较长且基本与坡面平行，平缓段2112为每级支撑渗沟21上部的一小段过渡段，承担分级和衔接作用，镶边5优选设置于倾斜段2111和平缓段2112的交界处。所述支撑渗沟21的底部防水层214在每级支撑渗沟的截面上形成阶梯状，便于施工和排水。所述支撑渗沟21的顶部封闭层211和底部防水层214均为素混凝土，反滤层213为常规袋装沙石，排水通道212内可填充有常规碎石或片石，在快速排水的同时还可以对坡面起到支撑作用。支撑渗沟21周围的土里面的水可以通过反滤层213渗到排水通道212里面(图6)，然后顺着台阶流到每级支撑渗沟底部，经由泄水孔215流到顶部封闭层211构成的坡面上来，再经由渗沟带2相互连续的顶部封闭层211快速向下排出。相互连续的顶部封闭层211为快速排水通道，同时能够保证外部雨水不会直接渗到排水通道212里面。相邻两条渗沟带2的支撑渗沟21中心间距6～12m，宽度不小于1.0m，深度不小于1.5m，适合采用机械挖槽。
其中，所述边坡最下方的所述支撑渗沟21(即第一级支撑渗沟)可以仅设置顶部封闭层211。
其中，所述预加固桩3为埋入式钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩间距3～6m。所述预加固桩3优选的位于边坡最下方的所述支撑渗沟21的镶边5下方，预加固桩3桩顶优选的低于坡面0.5m-1m。
其中，所述预加固桩3以上的整体边坡坡率缓于1：1.5；每级支撑渗沟21所在的边坡高度不超过6m，以3m-6m为佳；支撑渗沟21的平缓段2112的排水坡度不小于5％。优化各级坡度尺寸，最大限度提高中-强膨胀岩土边坡适用斜率的同时，保证迅速排水。
其中，所述排水天沟1为现浇钢筋混凝土结构，可以保证路堑以外地表水不进入路堑范围内，并在施工过程中兼做临时排水系统。
其中，所述镶边5和基础6上均设置截水缘7(图5)，用于将每级边坡坡面上的水汇入该级支撑渗沟21上。
本发明结构的施工顺序如下：
(1)清理场地、施工堑顶排水天沟；
(2)采用机械开挖方式施工最上方一级的边坡及支撑渗沟沟槽；
(3)施工最上方一级支撑渗沟的底部防水层214、反滤层213及排水通道212内的填充；
(4)采用现场浇注的方式施工最上方一级支撑渗沟的顶部封闭层211、基础6和镶边5；
(5)施工最上方一级支撑渗沟所在边坡的平台客土、铺空心块；
(6)重复(2)～(5)，依次逐级向下施工每级支撑渗沟及其所在的边坡，直至完成第二级支撑渗沟及其所在的边坡；
(7)施工预加固桩3；
(8)重复(2)～(5)，施工第一级支撑渗沟及其所在的边坡，当第一级支撑渗沟结构不同时，可选择性省略防水层214、反滤层213及排水通道212内的施工步骤；
(9)进行坡面绿化。
在一个具体的实施例中，地层由上至下依次为中～强膨胀土、中～强膨胀岩全风化层、中～强膨胀岩强风化层。最上方一级支撑渗沟外2m设置的排水天沟为现浇钢筋混凝土结构，厚0.15m；路堑边坡坡率为1:2.0，第2、3级边坡设支撑渗沟，间距6m，宽1.5m，深2.0m；第1级边坡坡顶下设钻孔灌注桩加固，桩径1.2m，桩间距3m，桩顶低于坡面0.5～1.0m；坡面满铺六边形空心块，空心块边长20cm，高10cm，厚5cm。每级边坡坡脚设带截水缘的基础6，每级边坡坡顶设带截水缘的镶边5；支撑渗沟顶部封闭层211兼做竖向排水沟，坡面雨水通过截水缘汇入竖向排水沟，地下水通过支撑渗沟泄水孔215汇入竖向排水沟。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，包括沿边坡倾斜并间隔设置的若干条渗沟带(2)，所述渗沟带(2)沿边坡斜面具有至少一级支撑渗沟(21)；
于每级所述支撑渗沟(21)的底部、并与所述渗沟带(2)垂直的方向上设有基础(6)，于每级所述支撑渗沟(21)的上部、并与所述渗沟带(2)垂直的方向上设有镶边(5)；由渗沟带(2)、镶边(5)和基础(6)围合而成的坡面内铺设空心块(4)；于所述渗沟带(2)顶部上方、并与所述渗沟带(2)垂直的方向上还设有排水天沟(1)，于所述渗沟带(2)底部下方、并与所述渗沟带(2)垂直的方向上还设有侧沟(8)；
至少除边坡最下方的所述支撑渗沟(21)具有如下结构：顶部封闭层(211)和底部防水层(214)，顶部封闭层(211)和底部防水层(214)之间两侧设置反滤层(213)，顶部封闭层(211)、底部防水层(214)和两侧的反滤层(213)围合成沿边坡倾斜的排水通道(212)，每级支撑渗沟(21)的顶部封闭层(211)的底部设有与排水通道(212)连通的泄水孔(215)；于边坡最下方的所述支撑渗沟(21)下方、并与所述渗沟带(2)垂直的方向上间隔设有若干预加固桩(3)。
2.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，所述支撑渗沟(21)的顶部封闭层(211)包括倾斜段(2111)和平缓段(2112)，倾斜段(2111)较长且基本与坡面平行，平缓段(2112)为每级支撑渗沟(21)上部的一小段过渡段，镶边(5)设置于倾斜段(2111)和平缓段(2112)的交界处。
3.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，所述支撑渗沟(21)的底部防水层(214)在每级支撑渗沟的截面上形成阶梯状。
4.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，所述支撑渗沟(21)的顶部封闭层(211)和底部防水层(214)均为素混凝土，反滤层(213)为常规袋装沙石，排水通道(212)内填充有常规碎石或片石；所述排水天沟(1)为现浇钢筋混凝土结构。
5.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，相邻两条渗沟带(2)的支撑渗沟(21)中心间距6～12m，宽度不小于1.0m，深度不小于1.5m。
6.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，所述边坡最下方的所述支撑渗沟(21)仅设置顶部封闭层(211)。
7.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，所述预加固桩(3)为埋入式钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩间距3～6m；所述预加固桩(3)位于边坡最下方的所述支撑渗沟(21)的镶边(5)下方，预加固桩(3)桩顶低于坡面0.5m-1m。
8.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，所述预加固桩(3)以上的整体边坡坡率缓于1：1.5；每级支撑渗沟(21)所在的边坡高度不超过6m；支撑渗沟(21)的平缓段(2112)的排水坡度不小于5％。
9.根据权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构，其特征在于，所述镶边(5)和基础(6)上均设置截水缘(7)。
10.权利要求1所述的中-强膨胀岩土边坡防护结构的施工方法：
S1：清理场地、施工堑顶排水天沟；
S2：采用机械开挖方式施工最上方一级的边坡及支撑渗沟沟槽；
S3：施工最上方一级支撑渗沟的底部防水层(214)、反滤层(213)及排水通道(212)内的填充；
S4：采用现场浇注的方式施工最上方一级支撑渗沟的顶部封闭层(211)、基础(6)和镶边(5)；
S5：施工最上方一级支撑渗沟所在边坡的平台客土、铺空心块；
S6：重复S2～S5，依次逐级向下施工每级支撑渗沟及其所在的边坡，直至完成第二级支撑渗沟及其所在的边坡；
S7：施工预加固桩(3)；
S8：重复S2～S5，施工第一级支撑渗沟及其所在的边坡，当第一级支撑渗沟结构不同时，可选择性省略防水层(214)、反滤层(213)及排水通道(212)内的施工步骤；
S9：进行坡面绿化。
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