CN115262566B - 高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台及其施工方法，利用水上边坡现有的冲沟作为开挖过程中的溜渣通道，在水上边坡的底部水面以上通过局部开挖和修建钢结构平台形成一个集渣平台，所述集渣平台设置在水上边坡的坡底部且纵向总长度覆盖多个溜渣通道；所述水上钢结构平台通过支撑体系依靠水上边坡的局部开挖平台，并向水上边坡的外侧悬挑，水上钢结构平台悬挑部分的下部支撑体系底部深入水下边坡并固定；所述水上钢结构平台的外侧设置防护结构。本发明解决了高陡、强卸荷边坡坡面施工道路修建难度大、安全隐患大以及边坡开挖过程中坡面挂渣掉落引起的阻塞河道、污染水体的问题。

Description

高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台及其施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台及其施工方法。

背景技术

边坡开挖需要修建出渣道路，一般情况下根据天然边坡的地形、地质条件和永久边坡的开挖体型，规划多条通道通向开挖工作面。但是这种传统的施工方案存在以下问题：①在自然边坡上修建出渣通道一般需要地质条件相对较好，临时道路的稳定性满足重载车辆通行安全要求，且临时道路修建过程不会引起大范围自然边坡的稳定问题，否则不仅存在施工安全风险，相应的工程治理工程量和投资也将称为制约施工方案成立的重要因素；②在自然边坡上修建出渣通道的施工方案，边坡外侧的岩土体在爆破过程中将产生一定的渣土外溢的问题，导致边坡挂渣和水土流失。边坡外侧渣土的拦挡难度较大。当遇到高陡、强卸荷水上边坡开挖时，上述的矛盾将更加突出，尤其是开挖边坡位于河道岸坡或者水库库岸时，外侧边坡的挂渣问题可能直接导致土体侵入河道、水库，导致环境保护问题。

我国的西部地区，高陡、强卸荷边坡较为常见，对于一些植被稀少甚至基岩裸露的边坡，利用开挖区内天然的冲沟作为溜渣通道，设计一种水面以上平台集渣的方案对于降低该类地区的施工成本、降低施工安全、减少对环境的不利影响具有积极和重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台。本发明解决了高陡、强卸荷边坡坡面施工道路修建难度大、安全隐患大以及边坡开挖过程中坡面挂渣掉落引起的阻塞河道、污染水体的问题。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，其特征在于：利用水上边坡现有的冲沟作为开挖过程中的溜渣通道，在水上边坡的底部水面以上通过局部开挖和修建钢结构平台形成一个集渣平台，所述集渣平台设置在水上边坡的坡底部且纵向总长度覆盖多个溜渣通道；所述水上钢结构平台通过支撑体系依靠水上边坡的局部开挖平台，并向水上边坡的外侧悬挑，水上钢结构平台悬挑部分的下部支撑体系底部深入水下边坡并固定；所述水上钢结构平台的外侧设置防护结构。

进一步的：所述水上钢结构平台沿纵向分为若干相对独立的单元，每个独立单元均由钢板、工字钢组成，钢板位于工字钢上部表面。

进一步的：所述支撑体系包括连系梁，所述连系梁处于水上钢结构平台的下方，连系梁与水上钢结构平台之间设置多个减震装置，所述连系梁顶面间隔设置多个安装槽，安装槽内设置多对减震器安装孔，减震器安装孔的底部开设限位孔；所述减震装置设置在安装槽内。

进一步的：所述减震装置包括支撑刚体和高强弹簧部件，支撑刚体的底部设置高强弹簧部件连接部，高强弹簧部件连接部的尺寸与安装孔的孔径相匹配，强弹簧部件连接部的底部设置活动杆，活动杆的尺寸与限位孔的尺寸相匹配；所述高强弹簧部件设置在安装孔内，并处于强弹簧部件连接部与安装孔孔底之间。

进一步的：所述水上钢结构平台悬挑部分下方连系梁的底部连接桩柱，桩柱的底部深入水下边坡并固定，桩柱由钢管内置钢筋后浇筑混凝土形成钢管混凝土柱。

进一步的：所述支撑刚体设置在安装槽内，支撑刚体的两端通过活动卡扣与连系梁的侧壁相连接。

进一步的：所述集渣平台横向总宽度考虑溜渣过程中可能存在的大石翻滚、停滞所需要的必要空间，纵向总长度向多个溜渣通道两侧延伸至开挖爆破、渣体倒运过程中经非规划溜渣通道形成的挂渣的拦截。

进一步的：所述防护结构包括设置在水上钢结构平台外侧边缘的拦挡墙和被动防护网。

高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台的施工方法，采用上述所述的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

S1、根据地形地质条件和边坡开挖体型，利用天然冲沟设置溜渣通道，在溜渣通道下方、水面以上规划集渣平台布置范围；

S2、对设计开挖区进行开挖和边坡支护；

S3、在桩柱布置点位，预先钻设固结灌浆孔，孔深深入设计桩柱的底面以下不小于0.5m，进行固结灌浆，以提高岩体的完整性，降低大孔径桩柱安装孔的钻设过程中的塌孔损坏等问题；

S4、采用大孔径钻机钻设桩柱安装孔，孔径大于桩柱直径；

S5、桩柱的钢管内置钢筋网，钢筋网与管壁固定，下放钢管，管底至孔口以下0.5～1m深度处临时固定；

S6、混凝土浇筑导管从钢管内下放至孔底，采用水下混凝土浇筑工艺浇筑混凝土至钻孔孔口；

S7、下放钢管至孔底，利用钢管自重挤压孔内混凝土，必要时可以在钢管顶部设置激振器，辅助钢管下沉；

S8、继续水下混凝土浇筑，至钢管孔口，形成桩柱；浇筑过程中采用附着式振捣器对管内混凝土进行振捣。

S9、安装桩柱顶部预制连系梁，开挖区浇筑连系梁；

S10、依次安装减震装置、铺设上部工字钢及钢板，并对相应构件进行焊接或螺栓连接固定；

S11、集渣平台外侧边缘设置拦挡墙和被动防护网。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明在边坡的水面以上修建集渣平台，利用开挖区自然边坡的天然冲沟进行溜渣集渣，避免在自然坡面修建临时施工便道，降低施工道路的安全风险。

本发明采用水上边坡的集渣平台，避免山体开挖过程中挂渣、溜渣对下放水体的污染，有利于保护环境，实现工程建设与环境保护的协调。

本发明采用水上边坡的集渣平台，同时可以解决现场由于其他原因(如边坡太陡、不允许破坏植被进行修路)导致的施工临时道路无法达到工作面的而无法进行边坡开挖及出渣的问题，为工程建设提供更多的技术支撑。

附图说明

图1为本发明开挖集渣平台平面布置图。

图2为本发明开挖集渣平台典型剖面图。

图3为本发明连系梁的平面图(不含减震器)。

图4为本发明连系梁的纵剖面图A-A(含减震器)。

图5为本发明连系梁的横剖面图B-B(含减震器)。

图6为本发明连系梁的横剖面图C-C。

附图标记：1、水上边坡；2、水下边坡；3、边坡支护；4、局部开挖平台；5、桩柱安装孔；6、桩柱；7、连系梁；8、减震装置；9、钢结构平台；10、拦挡墙和被动防护网；11、开挖平台的边坡；71、安装槽；72、限位孔；73、安装孔；81、支撑刚体；82、强弹簧部件；83、活动卡扣螺母；84、强弹簧部件连接部；85、活动杆；86、活动卡扣。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1至6所示，高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，利用水上边坡1现有的冲沟作为开挖过程中的溜渣通道，在水上边坡1的底部水面以上通过局部开挖和修建钢结构平台9形成一个集渣平台，所述集渣平台设置在水上边坡1的坡底部且纵向总长度覆盖多个溜渣通道；所述水上钢结构平台9通过支撑体系依靠水上边坡1的局部开挖平台4，并向水上边坡1的外侧悬挑，水上钢结构平台9悬挑部分的下部支撑体系底部深入水下边坡2并固定；所述水上钢结构平台9的外侧设置防护结构。

高陡的水上边坡具有天然的沟壑(现有的冲沟)，本发明位于高陡水上边坡，集渣平台悬挑后即可有足够水深作为水运码头，并且平台将来可结合远景规划进一步改造，作为旅游服务设施，而不会被废弃有碍观瞻。

局部开挖平台4的范围及宽度根据平台修建区内地形地质条件，并与水上平台修建难易程度进行对比分析后决定，其余部分由水上钢结构平台9形成。局部开挖平台4形成的开挖平台的边坡11根据边坡开挖高度、坡度和边坡的地形地质条件采取相应的锚固措施，包括锚索、锚杆、喷混凝土以及贴坡混凝土等，保证开挖平台区在整个施工期间安全稳定。

所述集渣平台上的拦渣可采用水面出渣或隧洞出渣的方式进行运输出渣。

所述水上钢结构平台9沿纵向分为若干相对独立的单元，每个独立单元均由钢板、工字钢组成，钢板位于工字钢上部表面，形成具有相应支撑强度与刚度的整体。在溜渣的过程中，由于若干个单元相对独立，使用过程中便于维护。同时可以结合周边渣体外运通道的规划，使每个独立单元分别对应其中一条溜渣通道，并可出渣通道直接连通，不会相互影响(即其中一个损坏时，其他的单元还可以正常运作)。

所述支撑体系包括连系梁7，悬挑部分的连系梁7采用预制，局部开挖平台4的连系梁7可采用现浇、预制，所述连系梁7处于水上钢结构平台9的下方，连系梁7与水上钢结构平台9之间设置多个减震装置8，减震装置8和钢结构平台9底部的工字钢可通过螺栓、焊接等连接，所述连系梁7顶面间隔设置多个安装槽71，安装槽71内设置多对减震器安装孔73，减震器安装孔73的底部开设限位孔72；所述减震装置8设置在安装槽71内。

所述减震装置8包括支撑刚体81和高强弹簧部件82，支撑刚体81的底部设置高强弹簧部件连接部84，支撑刚体81和高强弹簧部件连接部84一体设置，高强弹簧部件连接部84的尺寸与安装孔73的孔径相匹配，高强弹簧部件连接部84的底部设置活动杆85，活动杆85的尺寸与限位孔72的尺寸相匹配；所述高强弹簧部件82设置在安装孔73内，并处于强弹簧部件连接部84与安装孔73孔底之间。

所述水上钢结构平台9悬挑部分下方连系梁7的底部连接桩柱6，桩柱6的底部深入水下边坡2并固定，桩柱6由钢管内置钢筋后浇筑混凝土形成钢管混凝土柱。

所述支撑刚体81设置在安装槽71内，支撑刚体81的两端通过活动卡扣86与连系梁7的侧壁相连接。支撑刚体81两侧预留竖向长条形孔口，孔口的宽度小于活动卡扣螺母83的头部。支撑刚体81安置于安装槽71后，安装两侧活动卡扣86。

所述集渣平台横向总宽度考虑溜渣过程中可能存在的大石翻滚、停滞所需要的必要空间，建议在15m以上，纵向总长度向多个溜渣通道两侧延伸至开挖爆破、渣体倒运过程中经非规划溜渣通道形成的挂渣的拦截。

所述防护结构包括设置在水上钢结构平台9外侧边缘的拦挡墙和被动防护网10。

高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台的施工方法，采用上述所述的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，所述施工方法包括如下步骤：

S1、根据地形地质条件和边坡开挖体型，利用天然冲沟设置溜渣通道，在溜渣通道下方、水面以上规划集渣平台布置范围；

S2、对设计开挖区进行开挖和边坡支护3；

S3、在桩柱6布置点位，预先钻设固结灌浆孔，孔深深入设计桩柱6的底面以下不小于0.5m，进行固结灌浆，以提高岩体的完整性，降低大孔径桩柱安装孔5的钻设过程中的塌孔损坏等问题；

S4、采用大孔径钻机钻设桩柱安装孔5，孔径大于桩柱6直径；

S5、桩柱6的钢管内置钢筋网，钢筋网与管壁固定，下放钢管，管底至孔口以下0.5～1m深度处临时固定；

S6、混凝土浇筑导管从钢管内下放至孔底，采用水下混凝土浇筑工艺浇筑混凝土至钻孔孔口；

S7、下放钢管至孔底，利用钢管自重挤压孔内混凝土，必要时可以在钢管顶部设置激振器，辅助钢管下沉；

S8、继续水下混凝土浇筑，至钢管孔口，形成桩柱6；浇筑过程中采用附着式振捣器对管内混凝土进行振捣。

S9、安装桩柱6顶部预制连系梁7，开挖区浇筑连系梁7；

S10、依次安装减震装置8、铺设上部工字钢及钢板，并对相应构件进行焊接或螺栓连接固定；

S11、集渣平台外侧边缘设置拦挡墙和被动防护网10。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台及其施工方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，其特征在于：利用水上边坡（1）现有的冲沟作为开挖过程中的溜渣通道，在水上边坡（1）的底部水面以上通过局部开挖和修建水上钢结构平台（9）形成一个集渣平台，所述集渣平台设置在水上边坡（1）的坡底部且纵向总长度覆盖多个溜渣通道；所述水上钢结构平台（9）通过支撑体系依靠水上边坡（1）的局部开挖平台（4），并向水上边坡（1）的外侧悬挑，水上钢结构平台（9）悬挑部分的下部支撑体系底部深入水下边坡（2）并固定；所述水上钢结构平台（9）的外侧设置防护结构；

所述支撑体系包括连系梁（7），所述连系梁（7）处于水上钢结构平台（9）的下方，连系梁（7）与水上钢结构平台（9）之间设置多个减震装置（8），所述连系梁（7）顶面间隔设置多个安装槽（71），安装槽（71）内设置多对减震器安装孔（73），减震器安装孔（73）的底部开设限位孔（72）；所述减震装置（8）设置在安装槽（71）内；所述水上钢结构平台（9）悬挑部分下方连系梁（7）的底部连接桩柱（6），桩柱（6）的底部深入水下边坡（2）并固定，桩柱（6）由钢管内置钢筋后浇筑混凝土形成钢管混凝土柱；

所述减震装置（8）包括支撑刚体（81）和高强弹簧部件（82），支撑刚体（81）的底部设置高强弹簧部件连接部（84），高强弹簧部件连接部（84）的尺寸与减震器安装孔（73）的孔径相匹配，高强弹簧部件连接部（84）的底部设置活动杆（85），活动杆（85）的尺寸与限位孔（72）的尺寸相匹配；所述高强弹簧部件（82）设置在减震器安装孔（73）内，并处于高强弹簧部件连接部（84）与减震器安装孔（73）孔底之间。

2.根据权利要求1所述的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，其特征在于：所述水上钢结构平台（9）沿纵向分为若干相对独立的单元，每个独立单元均由钢板、工字钢组成，钢板位于工字钢上部表面。

3.根据权利要求1所述的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，其特征在于：所述支撑刚体（81）设置在安装槽（71）内，支撑刚体（81）的两端通过活动卡扣（86）与连系梁（7）的侧壁相连接。

4.根据权利要求1所述的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，其特征在于：所述集渣平台横向总宽度考虑溜渣过程中可能存在的大石翻滚、停滞所需要的必要空间，纵向总长度向多个溜渣通道两侧延伸至开挖爆破、渣体倒运过程中经非规划溜渣通道形成的挂渣的拦截。

5.根据权利要求1所述的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台，其特征在于：所述防护结构包括设置在水上钢结构平台（9）外侧边缘的拦挡墙和被动防护网（10）。

6.根据权利要求1所述的高陡、强卸荷水上边坡开挖集渣平台的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

S1、根据地形地质条件和边坡开挖体型，利用天然冲沟设置溜渣通道，在溜渣通道下方、水面以上规划集渣平台布置范围；

S2、对设计开挖区进行开挖和边坡支护（3）；

S3、在桩柱（6）布置点位，预先钻设固结灌浆孔，孔深深入设计桩柱（6）的底面以下不小于0.5m，进行固结灌浆，以提高岩体的完整性，降低大孔径桩柱安装孔（5）的钻设过程中的塌孔损坏等问题；

S4、采用大孔径钻机钻设桩柱安装孔（5），孔径大于桩柱（6）直径；

S5、桩柱（6）的钢管内置钢筋网，钢筋网与管壁固定，下放钢管，管底至孔口以下0.5~1m深度处临时固定；

S6、混凝土浇筑导管从钢管内下放至孔底，采用水下混凝土浇筑工艺浇筑混凝土至钻孔孔口；

S7、下放钢管至孔底，利用钢管自重挤压孔内混凝土，在钢管顶部设置激振器，辅助钢管下沉；

S8、继续水下混凝土浇筑，至钢管孔口，形成桩柱（6）；浇筑过程中采用附着式振捣器对管内混凝土进行振捣；

S9、安装桩柱（6）顶部预制连系梁（7），开挖区浇筑连系梁（7）；

S10、依次安装减震装置（8）、铺设上部工字钢及钢板，并对相应构件进行焊接或螺栓连接固定；

S11、集渣平台外侧边缘设置拦挡墙和被动防护网（10）。