CN117905091A - 一种高速公路边坡防护系统、方法及其结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及边坡防护技术领域，公开了一种高速公路边坡防护系统、方法及其结构，其系统包括边坡，边坡设于高速公路的桥台的外侧，边坡的倾斜角度在30°‑45°之间，在边坡上开有棋格状的沟槽；锚固组件，锚固组件包括锚杆、钢筋笼、拉杆螺杆和锥形连接架，锥形连接架为四棱锥型结构，在锥形连接架内设有水平盘，锚杆由水平盘朝向边坡内进行锚固。本发明引入锥形连接架结构，锥形连接架四侧连接钢筋笼，形成立体的锚固骨架，再由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态，通过锚固料将锚杆固定在地下岩土或混凝土中，有效抓取边坡土层和岩层，减少边坡防护中锚索失效的问题。

Description

一种高速公路边坡防护系统、方法及其结构

技术领域

本发明涉及边坡防护领域，更具体地说，它涉及一种高速公路边坡防护系统、方法及其结构。

背景技术

格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。

格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。

传统的格构梁防护结构，对于岩石效果较好，对于土质坡，时间长了雨水掏刷会造成锚固结构脱空，造成边坡防护措施失效，时间长了锚索会松弛，达不到需要的锚固力，锚索作为钢铁件的裸露也会降低结构的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种高速公路边坡防护系统、方法及其结构，解决相关技术中对于土质坡中锚固结构被冲刷掏空，造成边坡防护措施失效的技术问题。

本发明提供了一种高速公路边坡防护系统，包括：

边坡，边坡设于高速公路的桥台的外侧，边坡的倾斜角度在30°-45°之间，在边坡上开有棋格状的沟槽；

锚固组件，锚固组件包括连接组件、锥形连接架以及4个分设于锥形连接架四面的钢筋笼；连接组件包括锚杆和插杆，锥形连接架为四棱锥型结构，在锥形连接架内设有水平盘，锚杆设于水平盘上并由水平盘朝向边坡内进行延伸锚固，插杆垂直安装于水平盘上，所述插杆的底端呈圆锥状；

框格梁模板，框格梁模板包括立板、支撑角和支撑螺杆，立板插设于沟槽的槽壁内，支撑角抵靠连接在沟槽的外边缘处和立板之间，支撑角为直角三角形结构，支撑角的其中一个直角侧边连接在立板的外壁上，支撑角的另一个直角侧边设在沟槽外边缘处的地面上，支撑螺杆连接在立板和钢筋笼之间；

排护桩，排护桩包括排水沟箱、护桩和防护网，护桩垂直安装于排水沟箱的一侧外壁上，防护网呈倾斜状设置，防护网的顶端安装于护桩上，防护网的底端安装于边坡的底端地面上，排水沟箱安装于高速公路的桥台上；

挂网，其覆盖于边坡之上，挂网分为一级挂网和二级挂网，所述一级挂网覆盖于边坡上，二级挂网铺设于一级挂网上方。

所述锥形连接架的四侧端面均安装有支架，钢筋笼的端部栓接于支架内。

在边坡的坡底开有放置槽，排水沟箱排布于放置槽的槽底内。

一级挂网为菱形网格，其网目0.5m×0.5m，二级挂网为棋格形网格，其网目0.1m×0.1m。

一种高速公路边坡防护方法，通过所述的高速公路边坡防护系统对边坡进行，包括以下步骤：

S1：排护桩搭建：在边坡的底端开挖出放置槽，在槽底放置一体成型的排水沟箱，并安装上护桩和防护网；

S2：搭设脚手架：在边坡的顶端搭设脚手架，在脚手架上搭建操作平台；

S3：锚固组件搭建：在边坡上开设呈棋格状分布的沟槽，在沟槽与沟槽的各交点处进行钻孔形成锚孔，并安装锥形连接架，锥形连接架的尖端朝向锚孔插设，再将水平盘安装于锥形连接架内，水平盘上固定的锚杆插入边坡内进行固定，在沟槽的槽底内先采用5cm水泥砂浆调平做格构梁基础，接着将钢筋笼铺设在格构梁基础上，再利用支架安装于锥形连接架的外侧壁上；

S4：框格梁模板搭建：立板搭建于沟槽的槽壁内，再通过支撑角安装在立板的外侧壁上，支撑角的底端连接在地面上，支撑螺杆连接在立板和钢筋笼之间，维持钢筋笼悬空处于沟槽内；

S5：锚固注浆：向锚孔内注入水灰比0.4-0.5的水泥净浆；

S6：格构梁搭建：利用C25混凝土浇筑至沟槽内，C25混凝土覆盖在钢筋笼上后成型格构梁，其中钢筋笼在格构梁内作为其骨架结构；

S7：模板拆除：将框格梁模板的立板拆除，由于立板通过支撑螺杆的两端螺母固定的，拆卸螺母后即可拆卸立板，再向立板拔出后所形成的空间灌注C25混凝土，使其与格构梁成型相连接；

S8：挂网：将一级挂网通过支撑螺杆进行挂接，再将二级挂网覆盖在一级挂网的外侧上。

在步骤S3中锚固组件搭建还包括以下步骤：

S3-1：沟槽与沟槽的交点处的锚孔向边坡的垂直向进行深挖，锥形连接架插设于锚孔内；

S3-2：在钢筋笼的底端外壁上安装上锚杆，在沟槽槽底内的格构梁基础上水平铺设钢筋笼，钢筋笼在格构梁基础上悬空设置；

S3-3：钢筋笼的一端与锥形连接架的外侧壁之间通过支架相连接，在钢筋笼的末端之间安装上斜拉的拉杆螺杆。

在步骤S4中框格梁模板搭建还包括以下步骤：

S4-1：通过支撑螺杆穿过立板，将支撑角抵靠在立板的外侧壁上；

S4-2：钢筋笼的下表面到沟槽的槽底和钢筋笼侧壁到立板的内侧壁之间的距离大致相同。

一种高速公路边坡防护结构，包括格构梁、挂网和边坡底防护组件，边坡底防护组件包括排水沟渠和高速护栏，格构梁铺设在边坡上，排水沟渠铺设在放置槽内。

本发明的有益效果在于：本边坡防护中引入锥形连接架结构，锥形连接架结构四侧连接钢筋笼，形成一个立体的锚固骨架，再由锚杆或挂网提供的锚固力的作用下处于稳定状态，可以通过锚固组件将锚杆固定在地下岩土或混凝土中，起到支护和加固的作用，有效抓取边坡土层和岩层，减少传统边坡防护中的锚索失效的情况。

附图说明

图1是本发明提出的一种高速公路边坡防护系统的结构示意图；

图2是本发明的图1中框格梁模板和锚固组件的连接结构示意图；

图3是本发明的图2中锚固组件的结构示意图；

图4是本发明的图3中钢筋笼和锥形连接架的连接结构示意图；

图5是本发明的图4中水平盘的结构示意图；

图6是本发明提出的一种高速公路边坡防护结构的结构示意图；

图7是本发明提出的一种高速公路边坡防护结构中挂网结构示意图；

图8是本发明提出的一种高速公路边坡防护方法的流程图。

图中：100、边坡；110、沟槽；200、框格梁模板；210、立板；220、支撑角；230、支撑螺杆；300、锚固组件；310、钢筋笼；311、第一钢筋箍；312、第一连接钢筋；313、支架；320、锥形连接架；321、第二钢筋箍；322、第二连接钢筋；330、连接组件；331、水平盘；331a、卡槽；331b、通孔；332、锚杆；333、插杆；340、拉杆螺杆；400、挂网；410、一级挂网；420、二级挂网；500、排护桩；510、排水沟箱；520、护桩；530、防护网；600、格构梁；700、边坡底防护组件；710、排水沟渠；720、高速护栏。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

参阅图1-图7所示，一种高速公路边坡防护系统，包括：

边坡100，边坡100设于高速公路的桥台的外侧，边坡100的倾斜角度在30°-45°之间，在边坡100上开有棋格状的沟槽110；

锚固组件300，锚固组件300包括连接组件330、锥形连接架320以及4个分设于锥形连接架320四面的钢筋笼310；连接组件330包括锚杆332和插杆333，锥形连接架320为四棱锥型结构，在锥形连接架320内设有水平盘331，锚杆332设于水平盘331上并由水平盘331朝向边坡内进行延伸锚固，插杆333垂直安装于水平盘331上，所述插杆333的底端呈圆锥状。

锥形连接架320的四侧端面均安装有支架313，钢筋笼310的端部栓接于支架313内，具体的，支架313为框体结构，框体结构的四角处均设有拉杆，拉杆是起牵引作用的杆形构件，通过拉杆两端的紧固件固定，使锥形连接架320和钢筋笼310的端部之间固定连接。

需要补充说明的是，在杆件两端设有紧固件，沿杆件轴线作用一对大小相等、方向相反的外力，杆件将发生轴向伸长(或缩短)的变形，这种变形称为轴向拉伸(或压缩)，产生轴向拉伸或压缩的杆件称为拉杆；

需要补充说明的是，锚固组件300起到一个连接纵横钢筋笼的作用，同时其锚固组件还能向垂直于边坡的坡面进行延伸锚固，格构梁与边坡的力传导延伸至更深的土层或岩层内；

相邻两个钢筋笼310的端部之间通过拉杆螺杆340相连接，钢筋笼310端部的底端与锚杆332连接；

需要补充说明的是，钢筋笼310包括第一钢筋箍311和第一连接钢筋312，若干个第一钢筋箍311平行设置，第一钢筋箍311呈矩形结构，第一连接钢筋312垂直连接在第一钢筋箍311的内侧壁上；

需要补充说明的是，锥形连接架320包括第二钢筋箍321和第二连接钢筋322，第二钢筋箍321也为矩形结构，若干个第二钢筋箍321为相似结构，若干个第二钢筋箍321等比例平行连接在第二连接钢筋322的外侧壁上，且沿着从边坡外向边坡内的方向，第二钢筋箍321的尺寸逐渐减小；

需要补充说明的是，水平盘331的外侧环形开有卡槽331a，卡槽331a容第二连接钢筋322嵌入，水平盘331盘面上环形开有通孔331b，锚杆332通过通孔331b垂直安装于水平盘331上；

框格梁模板200，框格梁模板200包括立板210、支撑角220和支撑螺杆230，立板210用于插设于沟槽110的槽壁内，支撑角220抵靠连接在沟槽110的外边缘处和立板210之间，支撑角220为直角三角形结构，支撑角220的其中一个直角侧边连接在立板210的外壁上，支撑角220的另一个直角侧边设在沟槽110外边缘处的地面上，支撑螺杆230连接在立板210和钢筋笼310之间；

排护桩500，排护桩500包括排水沟箱510、护桩520和防护网530，护桩520垂直安装于排水沟箱510的一侧外壁上，防护网530呈倾斜状设置，防护网530的顶端安装于护桩520上，防护网530的底端安装于边坡100的底端地面上，排水沟箱510安装于高速公路的桥台上；

排水沟箱510为竖截面为U型的一体成型的箱体结构，排水沟箱510用于建设边坡期间的临时排水；

挂网400，其覆盖于边坡100之上，挂网400分为一级挂网410和二级挂网420，所述一级挂网410覆盖于边坡100上，二级挂网420铺设于一级挂网410上方。

在边坡100的坡底开有放置槽，排水沟箱510排布于放置槽的槽底内。

一级挂网410为菱形网格，其网目0.5m×0.5m，二级挂网420为棋格形网格，其网目0.1m×0.1m。

参阅图1-图8所示，一种高速公路边坡防护方法，通过边坡防护系统对边坡100进行，包括以下步骤：

S1：排护桩500搭建：在边坡的底端开挖出放置槽，在槽底放置一体成型的排水沟箱510，并安装上护桩520和防护网530；

S2：搭设脚手架：在边坡100的顶端搭设脚手架，在脚手架上搭建操作平台；

利用50mm脚手架杆搭设平台，平台用错杆与坡面固定，钻机用三脚支架提升到平台上；

S3：锚固组件300搭建：在边坡100上开设呈棋格状分布的沟槽110，在沟槽110与沟槽110的各交点处进行钻孔形成锚孔，并安装锥形连接架320，锥形连接架320的尖端朝向锚孔插设，再将水平盘331安装于锥形连接架320内，水平盘331上固定的锚杆332插入边坡100内进行固定，在沟槽110的槽底内先采用5cm水泥砂浆调平做格构梁基础，接着将钢筋笼310铺设在格构梁基础上，再利用支架313安装于锥形连接架320的外侧壁上；

需要补充说明的是，根据钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚杆332孔径、锚杆332深度，以及施工场地条件等来选择钻孔设备，锚杆332钻机钻孔成孔，在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用根管钻进技术；

钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保错杆施工不至于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的黏结性能；

锚孔的钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值，孔口偏差≤±50mm，孔深允许偏差为±200mm，为确保锚杆332孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上；

钻孔孔壁不得有沉渣及水体黏滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2-0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的黏结强度；

在步骤S3中锚固组件300搭建还包括以下步骤：

S3-1：沟槽110与沟槽110的交点处的锚孔向边坡的垂直向进行深挖，锥形连接架320插设于锚孔内；

S3-2：在钢筋笼310的底端外壁上安装上锚杆332，锚杆332上设有卡扣，卡扣扣设在钢筋笼310上，在沟槽110槽底内的格构梁基础上水平铺设钢筋笼310，钢筋笼310在格构梁基础上悬空设置，即在调平后的沟槽110上架设钢筋笼310相对于沟槽110的槽底是悬空的，悬空架设钢筋笼310是为了灌注混凝土后，钢筋笼310可以位于格构梁的中部位置；

其中格构梁基础先采用5cm水泥砂浆调平，再进行钢筋制作安装，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2，且有焊接接头的截面之间的距离不得小于1m；

S3-3：钢筋笼310的一端与锥形连接架320的外侧壁之间通过支架313相连接，在钢筋笼310的末端之间安装上斜拉的拉杆螺杆340。

S4：框格梁模板200搭建：立板210搭建于沟槽110的槽壁内，再通过支撑角220安装在立板210的外侧壁上，支撑角220的底端连接在地面上，支撑螺杆230连接在立板210和钢筋笼310之间，维持钢筋笼310悬空于沟槽110内；

在步骤S4中框格梁模板200搭建还包括以下步骤：

S4-1：通过支撑螺杆230穿过立板210，将支撑角220抵靠在立板210的外侧壁上，即支撑螺杆230贯穿立板210，通过支撑螺杆230端部的螺母固定立板210；

S4-2：钢筋笼310的下表面到沟槽110槽底和钢筋笼310侧壁到立板210的内侧壁之间的距离大致相同。

S5：锚固注浆：向锚孔内注入水灰比0.4-0.5的水泥净浆；

S6：格构梁600搭建：利用C25混凝土浇筑至沟槽110内，C25混凝土覆盖在钢筋笼310上后成型格构梁600，其中钢筋笼310在格构梁600内起到骨架作用；

S7：模板拆除：将框格梁模板200的立板210拆除，由于立板210通过支撑螺杆230的两端螺母固定的，拆卸螺母后即可拆卸立板210，再向立板210拔出后所形成的空间灌注C25混凝土，使其与格构梁600成型相连接；

框格梁模板200的立板210进行分片施工，并在成型的格构梁600的表面上每10-15m设一道伸缩缝，缝宽2cm，以沥青麻絮填塞；

S8：挂网：将一级挂网410通过支撑螺杆230进行挂接，再将二级挂网420覆盖在一级挂网410的外侧上，挂网400是以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护斜坡或岩石上，以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及为岩崩塌，一级挂网410和二级挂网420配合可以固定绝大多数风化剥落物和岩崩塌物。

参阅图6所示，一种高速公路边坡防护结构，包括格构梁600、挂网400和边坡底防护组件700，边坡底防护组件700包括排水沟渠710和高速护栏720，格构梁600铺设在边坡100上，排水沟渠710铺设在放置槽内；

在格构梁600搭建后进行排水沟箱510的拆卸，并在放置槽内进行C25混凝土浇筑，使其成型排水沟渠710；

在边坡防护结构中，高速护栏720替换护桩520结构，高速护栏720用于对高速公路的两侧进行防护，即通过拆除护桩520，在护桩520位置安装高速护栏720；

还可以在边坡防护结构的外壁上喷洒草籽等，用于稳固格构梁600内的土壤。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (8)

1.一种高速公路边坡防护系统，其特征在于，包括：

边坡（100），边坡（100）设于高速公路的桥台的外侧，边坡（100）的倾斜角度在30°-45°之间，在边坡（100）上开有棋格状的沟槽（110）；

锚固组件（300），锚固组件（300）包括连接组件（330）、锥形连接架（320）以及4个分设于锥形连接架（320）四面的钢筋笼（310）；连接组件（330）包括锚杆（332）和插杆（333），锥形连接架（320）为四棱锥型结构，在锥形连接架（320）内设有水平盘（331），锚杆（332）设于水平盘（331）上并由水平盘（331）朝向边坡内进行延伸锚固，插杆（333）垂直安装于水平盘（331）上，所述插杆（333）的底端呈圆锥状；

框格梁模板（200），框格梁模板（200）包括立板（210）、支撑角（220）和支撑螺杆（230），立板（210）插设于沟槽（110）的槽壁内，支撑角（220）抵靠连接在沟槽（110）的外边缘处和立板（210）之间，支撑角（220）为直角三角形结构，支撑角（220）的其中一个直角侧边连接在立板（210）的外壁上，支撑角（220）的另一个直角侧边设在沟槽（110）外边缘处的地面上，支撑螺杆（230）连接在立板（210）和钢筋笼（310）之间；

排护桩（500），排护桩（500）包括排水沟箱（510）、护桩（520）和防护网（530），护桩（520）垂直安装于排水沟箱（510）的一侧外壁上，防护网（530）呈倾斜状设置，防护网（530）的顶端安装于护桩（520）上，防护网（530）的底端安装于边坡（100）的底端地面上，排水沟箱（510）安装于高速公路的桥台上；

挂网（400），其覆盖于边坡（100）之上，挂网（400）分为一级挂网（410）和二级挂网（420），所述一级挂网（410）覆盖于边坡（100）上，二级挂网（420）铺设于一级挂网（410）上方。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路边坡防护系统，其特征在于，锥形连接架（320）的四侧端面均安装有支架（313），钢筋笼（310）的端部栓接于支架（313）内。

3.根据权利要求1所述的一种高速公路边坡防护系统，其特征在于，在边坡（100）的坡底开有放置槽，排水沟箱（510）排布于放置槽的槽底内。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路边坡防护系统，其特征在于，一级挂网（410）为菱形网格，其网目0.5m×0.5m，二级挂网（420）为棋格形网格，其网目0.1m×0.1m。

5.一种高速公路边坡防护方法，利用权利要求1-4任意一项所述的高速公路边坡防护系统对边坡（100）进行防护，其特征在于，包括以下步骤：

S1：排护桩（500）搭建：在边坡（100）的底端开挖出放置槽，在槽底放置一体成型的排水沟箱（510），并安装上护桩（520）和防护网（530）；

S2：搭设脚手架：在边坡（100）的顶端搭设脚手架，在脚手架上搭建操作平台；

S3：锚固组件（300）搭建：在边坡（100）上开设呈棋格状分布的沟槽（110），在沟槽（110）与沟槽（110）的各交点处进行钻孔形成锚孔，并安装锥形连接架（320），锥形连接架（320）的尖端朝向锚孔插设，再将水平盘（331）安装于锥形连接架（320）内，水平盘（331）上固定的锚杆（332）插入边坡（100）内进行固定，在沟槽（110）的槽底内先采用5cm水泥砂浆调平做格构梁基础，接着将钢筋笼（310）铺设在格构梁基础上，再利用支架（313）安装于锥形连接架（320）的外侧壁上；

S4：框格梁模板（200）搭建：立板（210）搭建于沟槽（110）的槽壁内，再通过支撑角（220）安装在立板（210）的外侧壁上，支撑角（220）的底端连接在地面上，支撑螺杆（230）连接在立板（210）和钢筋笼（310）之间，维持钢筋笼（310）悬空处于沟槽（110）内；

S5：锚固注浆：向锚孔内注入水灰比0.4-0.5的水泥净浆；

S6：格构梁（600）搭建：利用C25混凝土浇筑至沟槽（110）内，C25混凝土覆盖在钢筋笼（310）上后成型格构梁（600），其中钢筋笼（310）在格构梁（600）内作为其骨架结构；

S7：模板拆除：将框格梁模板（200）的立板（210）拆除，由于立板（210）通过支撑螺杆（230）的两端螺母固定的，拆卸螺母后即可拆卸立板（210），再向立板（210）拔出后所形成的空间灌注C25混凝土，使其与格构梁（600）成型相连接；

S8：挂网：将一级挂网（410）通过支撑螺杆（230）进行挂接，再将二级挂网（420）覆盖在一级挂网（410）的外侧上。

6.根据权利要求5所述的一种高速公路边坡防护方法，其特征在于，在步骤S3中锚固组件（300）搭建还包括以下步骤：

S3-1：沟槽（110）与沟槽（110）的交点处的锚孔向边坡（100）的垂直向进行深挖，锥形连接架（320）插设于锚孔内；

S3-2：在钢筋笼（310）的底端外壁上安装上锚杆（332），在沟槽（110）槽底内的格构梁基础上水平铺设钢筋笼（310），钢筋笼（310）在格构梁基础上悬空设置；

S3-3：钢筋笼（310）的一端与锥形连接架（320）的外侧壁之间通过支架（313）相连接，在钢筋笼（310）的末端之间安装上斜拉的拉杆螺杆（340）。

7.根据权利要求6所述的一种高速公路边坡防护方法，其特征在于，在步骤S4中框格梁模板（200）搭建还包括以下步骤：

S4-1：通过支撑螺杆（230）穿过立板（210），将支撑角（220）抵靠在立板（210）的外侧壁上；

S4-2：钢筋笼（310）的下表面到沟槽（110）的槽底和钢筋笼（310）侧壁到立板（210）的内侧壁之间的距离大致相同。

8.一种高速公路边坡防护结构，其特征在于，包括格构梁（600）、挂网（400）和边坡底防护组件（700），边坡底防护组件（700）包括排水沟渠（710）和高速护栏（720），格构梁（600）铺设在边坡（100）上，排水沟渠（710）铺设在放置槽内。