CN116623686A - 一种膨胀土边坡支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种膨胀土边坡支护结构及施工方法，包括：支护板，支护板固定在开挖成阶梯状的膨胀土边坡上并贴合；锚固杆，锚固杆包括穿过支护板并插入膨胀土边坡内的外杆，外杆上设置有加固组件；外杆加压注入加固剂渗入膨胀土边坡内；回填土层，回填土层覆盖在支护板的顶端，回填土层的顶端设置成倾斜面；回填土层上设置有用于防止积水的排水组件，回填土层上种植固土植物；挡板，挡板设置在膨胀土边坡的底端，支护板和回填土层均与挡板的侧壁抵接，排水组件穿过挡板。本发明的支护结构施工方便、施工效率高，大大减少了使用的工期，同时将锚固、阻水、植物防渗等有机的结合，大大降低了施工的难度，减少了支护的成本，适于大面积的推广应用。

Description

一种膨胀土边坡支护结构及施工方法

技术领域

本发明属于边坡支护技术领域，尤其涉及一种膨胀土边坡支护结构及施工方法。

背景技术

膨胀土是指浸水后体积剧烈膨胀，失水后体积显著收缩的黏性土，在我国分布广泛，多以残积或残坡积成因为主；由于膨胀土的特性，使得膨胀土边坡极易发生坍塌、滑坡等灾害，严重影响经过的道路的安全性。

目前，用于处理膨胀土边坡的结构和形式较多，如换填土、膨胀土改良、满铺浆砌片石护坡、坡脚挡土墙、放缓坡比后绿化边坡、加筋土护坡、防雨水渗漏等措施和方法；但从工程实际情况调查发现，换填土或改良土将使工程造价增加，而且工期较长；满铺浆砌片石不但造价高、不环保，而且通过一段时间使用后会出现边坡片石起拱开裂，时间一长边坡出现滑塌；单独使用坡脚挡土墙结构不能有效处理膨胀土边坡，加筋土挡墙护坡造价太高。

因此，本申请设计了一种膨胀土边坡支护结构及施工方法来解决上述的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种膨胀土边坡支护结构及施工方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种膨胀土边坡支护结构，包括：

支护板，所述支护板固定在开挖成阶梯状的膨胀土边坡上，所述支护板与所述膨胀土边坡表面贴合；

锚固杆，所述锚固杆包括穿过所述支护板并插入膨胀土边坡内的外杆，所述外杆上设置有加固组件；所述外杆加压注入加固剂渗入膨胀土边坡内；

回填土层，所述回填土层覆盖在所述支护板的顶端，所述回填土层的顶端设置成倾斜面；所述回填土层上设置有用于防止积水的排水组件，所述回填土层上种植固土植物；

挡板，所述挡板设置在所述膨胀土边坡的底端，所述支护板和所述回填土层均与所述挡板的侧壁抵接，所述排水组件穿过所述挡板。

优选的，所述加固组件包括贯穿开设在所述外杆侧壁的加固孔，所述加固孔内设置有加固杆，所述加固杆的一端伸入外杆内腔并固接有弧形设置的接触头；所述外杆内插接有内杆，所述内杆的外壁与所述接触头抵接，所述外杆插入的过程中将加固杆的尖端推出加固孔并插入膨胀土内。

优选的，所述加固杆沿伸出方向贯穿开设有延伸孔，所述延伸孔内密封滑接有中空的延伸杆；所述延伸杆内腔进口处固接有承压板；延伸杆远离内杆的一端伸出所述延伸孔并固接有刺头。

优选的，所述延伸杆上开设有若干进液孔，所述进液孔的底端开设有容纳腔，所述容纳腔底端固接有承压弹簧，所述承压弹簧的顶端固接有圆台形的承压块，所述承压块堵住所述进液孔的出口；所述容纳腔的底端贯穿开设有若干出液孔，所述出液孔的出口与所述延伸杆的内腔连通。

优选的，所述延伸杆的外壁贯穿开设有若干渗出孔，加固液加压后由所述渗出孔渗出，对所述膨胀土边坡土质改良。

优选的，所述支护板包括若干水平设置的第一板和若干纵向设置的第二板，所述第一板通过所述锚固杆水平贴合在所述膨胀土边坡的台阶水平面上，所述第二板通过所述锚固杆纵向贴合在所述膨胀土边坡的台阶立面上；所述第一板和所述第二板的接触面成斜角拼合设置。

优选的，所述第一板和所述第二板均包括若干依次搭接的拼合板；所述锚固杆分别贯穿所述拼合板并将所述拼合板固接在所述膨胀土边坡上；相互的拼合两所述拼合板的接触端分别设置有第一接头和第二接头，所述第一接头的顶端开设有螺栓槽，所述第二接头的底端嵌设固接有与所述螺栓槽对应设置的螺母，穿过所述螺栓槽的螺栓与所述螺母螺纹固接。

优选的，所述回填土层内设置有固土格，所述固土格底端与所述支护板固接；所述回填土层的顶端覆盖有用于固土的土工格栅；所述固土植物种植在所述土工格栅的空格内。

优选的，所述排水组件包括设置有所述回填土层表面的若干相互连通的水道，所述水道位于所述土工格栅下方；所述挡板上开设有若干出水孔，所述水道与所述出水孔连通。

一种膨胀土边坡支护结构施工方法，包括以下的施工步骤：

步骤一：膨胀土开挖，将需要加固的边坡表面挖成阶梯状的膨胀土边坡；

步骤二：铺设支护板，将支护板贴合在膨胀土边坡上并确保相对密封不透水；

步骤三：锚固杆施工，将锚固杆穿过支护板并插入膨胀土边坡内，然后展开加固组件，对支护板进行固定；

步骤四：加压注浆，通过高压注浆设备向锚固杆的外杆内腔高压注入加固剂，加固剂渗透到锚固杆外的膨胀土内，对膨胀土进行改性加固；

步骤五：施工挡板，在膨胀土边坡的最低点按照设计要求施工挡板；

步骤六：施工回填土层，将回填土层铺设在支护板上并夯实，回填土层的高度不高于挡板的顶端；

步骤七：施工排水组件，在回填土层上施工排水组件用于排水；

步骤八：种植固定植物，在回填土层上种植根系发达的固土植物，对回填土层进行生物固土。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明公开了一种膨胀土边坡支护结构和施工方法，支护板贴合覆盖在开挖成阶梯状的膨胀土边坡上，再通过锚固杆进行固定，减少深入膨胀土边坡内的降水，降低了膨胀土的膨胀和收缩导致的地质变动，提高了膨胀土边坡的稳定性，降低了坍塌以及滑坡等地质灾害的发生概率；锚固杆包括外杆和加固组件，可提高锚固杆与涂层的结合强度，提高支护板的稳定性；锚固杆高压注入加固剂，加固剂高压渗入膨胀土边坡内，对膨胀土的特性进行改良，提高膨胀土组分之间的黏合力，降低其膨胀和收缩的幅度，进而提高稳定性；支护板上铺设回填土层，将支护板覆盖，提高美观性，排水组件加速降雨时的排水，减少雨水的下渗，同时种植的固土植物提高对回填土层的结合性，减少回填土层的水土流失；挡板设置在膨胀土边坡的最低点，用于支撑和阻挡回填土层。

本发明的支护结构施工方便、施工效率高，大大减少了使用的工期，同时将锚固、阻水、植物防渗等有机的结合，大大降低了施工的难度，减少了支护的成本，适于大面积的推广应用。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明膨胀土边坡支护结构轴视图；

图2为本发明锚固杆结构示意图；

图3为本发明图2中A的局部放大图；

图4为本发明承压板结构示意图；

图5为本发明图4中B的局部放大图；

图6为本发明锚固杆轴视图；

图7为本发明支护板的侧视图；

图8为本发明图7中C的局部放大图；

图9为本发明拼合板的结构示意图；

图中：1、膨胀土边坡；2、支护板；3、锚固杆；4、回填土层；5、挡板；6、固土植物；21、第一板；22、第二板；23、拼合板；24、第一接头；25、第二接头；26、螺栓槽；27、螺母；28、螺栓孔；29、第一螺套；210、密封垫；31、外杆；32、加固孔；33、加固杆；34、接触头；35、内杆；36、延伸孔；37、延伸杆；38、承压板；39、刺头；310、进液孔；311、容纳腔；312、承压弹簧；313、承压块；314、出液孔；315、渗出孔；316、注浆通道；317、出浆孔；318、第二螺套；319、钻头；320、导土槽；41、土工格栅；42、固土格；43、水道；45、挤压垫；51、出水孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-9所示，本实施例提供一种膨胀土边坡支护结构，包括：

支护板2，支护板2固定在开挖成阶梯状的膨胀土边坡1上，支护板2与膨胀土边坡1表面贴合；

锚固杆3，锚固杆3包括穿过支护板2并插入膨胀土边坡1内的外杆31，外杆31上设置有加固组件；外杆31加压注入加固剂渗入膨胀土边坡1内；

回填土层4，回填土层4覆盖在支护板2的顶端，回填土层4的顶端设置成倾斜面；回填土层4上设置有用于防止积水的排水组件，回填土层4上种植固土植物6；

挡板5，挡板5设置在膨胀土边坡1的底端，支护板2和回填土层4均与挡板5的侧壁抵接，排水组件穿过挡板5。

本发明公开了一种膨胀土边坡1支护结构和施工方法，支护板2贴合覆盖在开挖成阶梯状的膨胀土边坡1上，再通过锚固杆3进行固定，减少深入膨胀土边坡1内的降水，降低了膨胀土的膨胀和收缩导致的地质变动，提高了膨胀土边坡1的稳定性，降低了坍塌以及滑坡等地质灾害的发生概率；锚固杆3包括外杆31和加固组件，可提高锚固杆3与涂层的结合强度，提高支护板2的稳定性；锚固杆3高压注入加固剂，加固剂高压渗入膨胀土边坡1内，对膨胀土的特性进行改良，提高膨胀土组分之间的黏合力，降低其膨胀和收缩的幅度，进而提高稳定性；支护板2上铺设回填土层4，将支护板2覆盖，提高美观性，排水组件加速降雨时的排水，减少雨水的下渗，同时种植的固土植物6提高对回填土层4的结合性，减少回填土层4的水土流失；挡板5设置在膨胀土边坡1的最低点，用于支撑和阻挡回填土层4。

进一步优化方案，加固组件包括贯穿开设在外杆31侧壁的加固孔32，加固孔32内设置有加固杆33，加固杆33的一端伸入外杆31内腔并固接有弧形设置的接触头34；外杆31内插接有内杆35，内杆35的外壁与接触头34抵接，外杆31插入的过程中将加固杆33的尖端推出加固孔32并插入膨胀土内。外杆31的内腔顶端固接有第二螺套318，内杆35通过外壁与第二螺套318适配的螺纹旋入外杆31内腔，内杆35的底端成尖锥形，与接触头34接触后，推动加固杆33沿加固孔32伸出，插入泥土内，增加了外杆31的抗拔能力和与外界的图层的结合能。

进一步的，外杆31的底端固接有钻头319，钻头319的外壁开设有倾斜设置的导土槽320，增加了钻头319的掘进能力，提高植入的效率。

进一步优化方案，加固杆33沿伸出方向贯穿开设有延伸孔36，延伸孔36内密封滑接有中空的延伸杆37；延伸杆37内腔进口处固接有承压板38；延伸杆37远离内杆35的一端伸出延伸孔36并固接有刺头39。当对外杆31内腔高压注浆时，高压的加固液作用在承压板38上，推动延伸杆37向远离外杆31的方向滑动，刺头39的设置增加了延伸杆37的穿刺能力。

进一步优化方案，延伸杆37上开设有若干进液孔310，进液孔310的底端开设有容纳腔311，容纳腔311底端固接有承压弹簧312，承压弹簧312的顶端固接有圆台形的承压块313，承压块313堵住进液孔310的出口；容纳腔311的底端贯穿开设有若干出液孔314，出液孔314的出口与延伸杆37的内腔连通。高压的加固液进入进液孔310内并作用到承压块313上，推动承压块313挤压承压弹簧312，使得加固液进入容纳腔311内，最后从出液孔314进入延伸杆37的内腔，方便在推动延伸杆37的同时为后续的高压渗出做准备。

进一步的，内杆35的外壁贯穿开设有出浆孔317，出浆孔317与内杆35内的注浆通道316连通，加固液进入注浆通道316后进入外杆31内腔，然后进入延伸杆37内。

进一步优化方案，延伸杆37的外壁贯穿开设有若干渗出孔315，加固液加压后由渗出孔315渗出，对膨胀土边坡1土质改良。进入延伸杆37内腔的高压加固液从渗出孔315高压射出，渗出到四周的膨胀土内，实现对膨胀土的改性，同时使锚固杆3与膨胀土结合更加紧密。

进一步的，本实施例的加固液为尿素水解细菌、氯化钙和尿素混合溶液。尿素水解菌尿利用尿素反应产生碳酸根离子并与提供的钙源反应，最后在土颗粒间生成碳酸钙胶结结构，从而对膨胀土进行加固。通过微生物注浆到膨胀土内进行诱导碳酸钙沉淀，提高膨胀土的结合性，采用微生物菌液注射法加固边坡可减少边坡的开挖和对环境的破坏。

进一步优化方案，支护板2包括若干水平设置的第一板21和若干纵向设置的第二板22，第一板21通过锚固杆3水平贴合在膨胀土边坡1的台阶水平面上，第二板22通过锚固杆3纵向贴合在膨胀土边坡1的台阶立面上；第一板21和第二板22的接触面成斜角拼合设置。第一板21和第二板22的拼合面设置成斜面，利用卯榫的原理，并在二者之间设置挤压垫45，提高密封性。

进一步优化方案，第一板21和第二板22均包括若干依次搭接的拼合板23；锚固杆3分别贯穿拼合板23并将拼合板23固接在膨胀土边坡1上；相互的拼合两拼合板23的接触端分别设置有第一接头24和第二接头25，第一接头24的顶端开设有螺栓槽26，第二接头25的底端嵌设固接有与螺栓槽26对应设置的螺母27，穿过螺栓槽26的螺栓与螺母27螺纹固接。螺栓槽26与螺母27之间开设有螺栓孔28，通过螺栓将第一接头24和第二接头25拼合固定，无需现场浇筑，施工效率高，第一接头24与第二接头25之间的密封垫210增加了密封性。

进一步优化方案，回填土层4内设置有固土格42，固土格42底端与支护板2固接；回填土层4的顶端覆盖有用于固土的土工格栅41；固土植物6种植在土工格栅41的空格内。固土格42栅作为骨架固定在支护板2上，起到支撑回填土层4的效果；土工格栅41覆盖在回填土层4上，减少了雨水的冲刷，结合在空格内的固土植物6，大大减少了雨水对回填土层4的冲刷。

进一步优化方案，排水组件包括设置有回填土层4表面的若干相互连通的水道43，水道43位于土工格栅41下方；挡板5上开设有若干出水孔51，水道43与出水孔51连通。水道43设置在土工格栅41下，快速汇集雨水并通过出水孔51排出，降低了雨水的存留时间，减少了雨水的下渗。

一种膨胀土边坡1支护结构施工方法，包括以下的施工步骤：

步骤一：膨胀土开挖，将需要加固的边坡表面挖成阶梯状的膨胀土边坡1；清理施工现场，并将需要支护的膨胀土开挖成阶梯状，方便后期的施工；

步骤二：铺设支护板2，将支护板2贴合在膨胀土边坡1上并确保相对密封不透水；通过螺栓组装拼合板23组成第一板21和第二板22，然后铺设在膨胀土边坡1的阶梯上，并进行临时固定；

步骤三：锚固杆3施工，将锚固杆3穿过支护板2并插入膨胀土边坡1内，然后展开加固组件，对支护板2进行固定；利用机械旋转外杆31，通过外杆31的螺纹和设置在拼合板23上的第一螺套29使得外杆31植入膨胀土内，然后再次旋转植入内杆35，使加固杆33伸出；

步骤四：加压注浆，通过高压注浆设备向锚固杆3的外杆31内腔高压注入加固剂，加固剂渗透到锚固杆3外的膨胀土内，对膨胀土进行改性加固；将内杆35的注浆通道316与注浆设备连接好，然后加压注入加固液，加固液先推动延伸杆37伸出，增加稳定性，然后从延伸杆37的渗出孔315渗出到膨胀土内；待加固液反应后，对膨胀土进行改良；

步骤五：施工挡板5，在膨胀土边坡1的最低点按照设计要求施工挡板5；施工挡板5，预留出流水孔，方便排水；

步骤六：施工回填土层4，将回填土层4铺设在支护板2上并夯实，回填土层4的高度不高于挡板5的顶端；安装固土格42，然后铺设回填土层4，并夯实回填土层4；

步骤七：施工排水组件，在回填土层4上施工排水组件用于排水；在回填土层4上施工水道43，使水道43的低端与出水孔51连通；最后在回填土层4上覆盖一层土工格栅41，并对土工格栅41进行固定；

步骤八：种植固定植物，在回填土层4上种植根系发达的固土植物6，对回填土层4进行生物固土；种植选定好的固土植物6，固土植物6优选根系发达的品种。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种膨胀土边坡支护结构，其特征在于，包括：

支护板(2)，所述支护板(2)固定在开挖成阶梯状的膨胀土边坡(1)上，所述支护板(2)与所述膨胀土边坡(1)表面贴合；

锚固杆(3)，所述锚固杆(3)包括穿过所述支护板(2)并插入膨胀土边坡(1)内的外杆(31)，所述外杆(31)上设置有加固组件；所述外杆(31)加压注入加固剂渗入膨胀土边坡(1)内；

回填土层(4)，所述回填土层(4)覆盖在所述支护板(2)的顶端，所述回填土层(4)的顶端设置成倾斜面；所述回填土层(4)上设置有用于防止积水的排水组件，所述回填土层(4)上种植固土植物(6)；

挡板(5)，所述挡板(5)设置在所述膨胀土边坡(1)的底端，所述支护板(2)和所述回填土层(4)均与所述挡板(5)的侧壁抵接，所述排水组件穿过所述挡板(5)。

2.根据权利要求1所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述加固组件包括贯穿开设在所述外杆(31)侧壁的加固孔(32)，所述加固孔(32)内设置有加固杆(33)，所述加固杆(33)的一端伸入外杆(31)内腔并固接有弧形设置的接触头(34)；所述外杆(31)内插接有内杆(35)，所述内杆(35)的外壁与所述接触头(34)抵接，所述外杆(31)插入的过程中将加固杆(33)的尖端推出加固孔(32)并插入膨胀土内。

3.根据权利要求2所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述加固杆(33)沿伸出方向贯穿开设有延伸孔(36)，所述延伸孔(36)内密封滑接有中空的延伸杆(37)；所述延伸杆(37)内腔进口处固接有承压板(38)；延伸杆(37)远离内杆(35)的一端伸出所述延伸孔(36)并固接有刺头(39)。

4.根据权利要求3所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述延伸杆(37)上开设有若干进液孔(310)，所述进液孔(310)的底端开设有容纳腔(311)，所述容纳腔(311)底端固接有承压弹簧(312)，所述承压弹簧(312)的顶端固接有圆台形的承压块(313)，所述承压块(313)堵住所述进液孔(310)的出口；所述容纳腔(311)的底端贯穿开设有若干出液孔(314)，所述出液孔(314)的出口与所述延伸杆(37)的内腔连通。

5.根据权利要求3所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述延伸杆(37)的外壁贯穿开设有若干渗出孔(315)，加固液加压后由所述渗出孔(315)渗出，对所述膨胀土边坡(1)土质改良。

6.根据权利要求1所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述支护板(2)包括若干水平设置的第一板(21)和若干纵向设置的第二板(22)，所述第一板(21)通过所述锚固杆(3)水平贴合在所述膨胀土边坡(1)的台阶水平面上，所述第二板(22)通过所述锚固杆(3)纵向贴合在所述膨胀土边坡(1)的台阶立面上；所述第一板(21)和所述第二板(22)的接触面成斜角拼合设置。

7.根据权利要求6所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述第一板(21)和所述第二板(22)均包括若干依次搭接的拼合板(23)；所述锚固杆(3)分别贯穿所述拼合板(23)并将所述拼合板(23)固接在所述膨胀土边坡(1)上；相互的拼合两所述拼合板(23)的接触端分别设置有第一接头(24)和第二接头(25)，所述第一接头(24)的顶端开设有螺栓槽(26)，所述第二接头(25)的底端嵌设固接有与所述螺栓槽(26)对应设置的螺母(27)，穿过所述螺栓槽(26)的螺栓与所述螺母(27)螺纹固接。

8.根据权利要求1所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述回填土层(4)内设置有固土格(42)，所述固土格(42)底端与所述支护板(2)固接；所述回填土层(4)的顶端覆盖有用于固土的土工格栅(41)；所述固土植物(6)种植在所述土工格栅(41)的空格内。

9.根据权利要求8所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于：所述排水组件包括设置有所述回填土层(4)表面的若干相互连通的水道(43)，所述水道(43)位于所述土工格栅(41)下方；所述挡板(5)上开设有若干出水孔(51)，所述水道(43)与所述出水孔(51)连通。

10.一种膨胀土边坡支护结构施工方法，根据权利要求1-9任意一项所述的膨胀土边坡支护结构，其特征在于包括以下的施工步骤：

步骤一：膨胀土开挖，将需要加固的边坡表面挖成阶梯状的膨胀土边坡(1)；

步骤二：铺设支护板(2)，将支护板(2)贴合在膨胀土边坡(1)上并确保相对密封不透水；

步骤三：锚固杆(3)施工，将锚固杆(3)穿过支护板(2)并插入膨胀土边坡(1)内，然后展开加固组件，对支护板(2)进行固定；

步骤四：加压注浆，通过高压注浆设备向锚固杆(3)的外杆(31)内腔高压注入加固剂，加固剂渗透到锚固杆(3)外的膨胀土内，对膨胀土进行改性加固；

步骤五：施工挡板(5)，在膨胀土边坡(1)的最低点按照设计要求施工挡板(5)；

步骤六：施工回填土层(4)，将回填土层(4)铺设在支护板(2)上并夯实，回填土层(4)的高度不高于挡板(5)的顶端；

步骤七：施工排水组件，在回填土层(4)上施工排水组件用于排水；

步骤八：种植固定植物，在回填土层(4)上种植根系发达的固土植物(6)，对回填土层(4)进行生物固土。