CN211285635U - 黄土边坡的加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种黄土边坡的加固结构，包括土工模袋混凝土骨架及螺旋定位桩。土工模袋混凝土骨架用于铺设于黄土边坡的坡面上。螺旋定位桩用于埋设于黄土边坡的内部，螺旋定位桩与土工模袋混凝土骨架相连。上述的黄土边坡的加固结构，螺旋定位桩与锚杆相比，无需钻孔灌浆，在扭矩电动马达作用下直接旋入到黄土边坡内，施工流程质量易保证，且施工完成后直接受荷；土工膜袋混凝骨架与浆砌片石护坡方式相比，整体性好，耐久性好，地形适应能力强，施工速度快，省工省时。此外，螺旋定位桩与土工模袋混凝土骨架相结合，能保证黄土边坡较强的稳固性。可见，能保证黄土边坡在短时间内被加固且产生效果，省工省时，降低成本。

Description

黄土边坡的加固结构

技术领域

本实用新型涉及黄土边坡的加固技术领域，特别是涉及一种黄土边坡的加固结构。

背景技术

随着西部大开发，大量工程需要在黄土地区进行，不可避免将遇到黄土边坡的加固治理问题。黄土边坡的稳定性主要受到黄土强度的影响，因而，黄土强度变化直接影响边坡稳定性。然而黄土对水特别敏感，一方面土体中含水量增大，其抗剪强度就随之降低；另一方面，由于黄土湿陷性，碳酸盐胶结体易溶于水，黄土结构破坏在自重和附加应力作用下下沉。其中黄土受水影响导致边坡面主要变形表现为边坡剥落、边坡冲刷、边坡坍塌三种类型，传统支护方式分别采用：浆砌片石护脚防护，坡面变陡；浆砌片石窗孔式护墙骨架护坡；坡脚增设重力式挡土墙；对于存在稳定性问题的边坡采用锚杆框架梁进行加固。对于锚杆框架梁，锚杆施工需要钻孔灌浆，坡面采用框架梁需要支模浇筑混凝土，施工工艺复杂，工期较长。

实用新型内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种黄土边坡的加固结构，它能够保证黄土边坡在短时间内被加固且产生效果，省工省时，能降低成本。

其技术方案如下：一种黄土边坡的加固结构，包括：土工模袋混凝土骨架，所述土工模袋混凝土骨架用于铺设于黄土边坡的坡面上；及螺旋定位桩，所述螺旋定位桩用于埋设于所述黄土边坡的内部，所述螺旋定位桩与所述土工模袋混凝土骨架相连。

上述的黄土边坡的加固结构，螺旋定位桩与锚杆相比，无需钻孔灌浆，在扭矩电动马达作用下直接旋入到黄土边坡内，施工流程与施工质量易保证，施工人员要求少，且施工完成后直接受荷；土工膜袋混凝骨架与浆砌片石护坡方式相比，具有整体性好，耐久性好，地形适应能力强，施工速度快，省工省时。此外，螺旋定位桩与土工模袋混凝土骨架相结合，能保证黄土边坡较强的稳固性。另外，黄土边坡还能进行生态绿化处理，防止坡面水土流失。可见，上述的黄土边坡的加固结构能够保证黄土边坡在短时间内被加固且产生效果，省工省时，能降低成本。

在其中一个实施例中，所述的黄土边坡的加固结构还包括辅助定位板，所述辅助定位板铺设于所述土工模袋混凝土骨架上，所述螺旋定位桩的端部贯穿所述土工模袋混凝土骨架后与所述辅助定位板相连。

在其中一个实施例中，所述螺旋定位桩为螺旋钢桩，所述辅助定位板为钢板；所述螺旋定位桩为两个以上，所述辅助定位板为两个以上，所述辅助定位板与所述螺旋定位桩一一相应设置。

在其中一个实施例中，所述螺旋定位桩与所述辅助定位板均设有两排，其中一排所述螺旋定位桩与另一排所述螺旋定位桩相互错开设置；所述螺旋定位桩的桩头设置于所述土工模袋混凝土骨架的结点处。

在其中一个实施例中，其中一排所述螺旋定位桩布置于所述黄土边坡的2/5的坡高至1/2的坡高之间的部位，另一排所述螺旋定位桩布置于所述黄土边坡的1/4的坡高至2/5的坡高之间的部位。

在其中一个实施例中，所述辅助定位板连接有与所述螺旋定位桩的桩头相适配的套管，所述套管与所述螺旋定位桩的桩头套接连接；所述辅助定位板与所述螺旋定位桩的桩头外灌封有混凝土浆料。

在其中一个实施例中，所述螺旋定位桩与所述黄土边坡的坡面之间的夹角为60度至120度；所述螺旋定位桩伸入到所述黄土边坡的潜在滑面以内的土层区域。

在其中一个实施例中，所述螺旋定位桩为拼接式桩体；所述螺旋定位桩包括两个以上定位轴、螺旋叶片、套筒以及连接件；两个以上所述定位轴依次相连，相邻所述定位轴之间通过所述套筒相连，所述套筒通过连接件与所述定位轴之间固定相连，所述螺旋叶片绕设于所述定位轴的外侧壁上。

在其中一个实施例中，所述土工模袋混凝土骨架包括土工模袋，及填充于所述土工模袋内的混凝土浆料。

在其中一个实施例中，所述土工模袋属于土工合成材料，包括上下两层织物，沿所述土工模袋的纵横两个方向每隔25cm～30cm距离均设有7cm～10cm的尼龙绳，所述尼龙绳用于将上下两层织物连接在一起；所述土工模袋混凝土骨架上采用植草防护。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的黄土边坡的加固结构处于黄土边坡上的其中一视角结构图；

图2为本实用新型一实施例所述的黄土边坡的加固结构处于黄土边坡上的另一视角结构图；

图3为本实用新型一实施例所述的黄土边坡的加固结构中螺旋定位桩的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例所述的黄土边坡的加固结构中土工模袋混凝土骨架的结构示意图。

附图标记：

10、土工模袋混凝土骨架，11、混凝土横梁，12、混凝土纵梁，20、螺旋定位桩，21、定位轴，22、螺旋叶片，23、套筒，24、连接件，30、黄土边坡，31、潜在滑面，40、辅助定位板。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在一个实施例中，请参阅图1及图2，一种黄土边坡的加固结构，包括土工模袋混凝土骨架10及螺旋定位桩20。所述土工模袋混凝土骨架10用于铺设于黄土边坡30的坡面上。所述螺旋定位桩20用于埋设于所述黄土边坡30的内部，所述螺旋定位桩20与所述土工模袋混凝土骨架10相连。

上述的黄土边坡的加固结构，螺旋定位桩20与锚杆相比，无需钻孔灌浆，在扭矩电动马达作用下直接旋入到黄土边坡30内，施工流程与施工质量易保证，施工人员要求少，且施工完成后直接受荷；土工膜袋混凝骨架与浆砌片石护坡方式相比，具有整体性好，耐久性好，地形适应能力强，施工速度快，省工省时。此外，螺旋定位桩20与土工模袋混凝土骨架10相结合，能保证黄土边坡30较强的稳固性。另外，黄土边坡30还能进行生态绿化处理，防止坡面水土流失。可见，上述的黄土边坡的加固结构能够保证黄土边坡30在短时间内被加固且产生效果，省工省时，能降低成本。

进一步地，所述的黄土边坡的加固结构还包括辅助定位板40。所述辅助定位板40铺设于所述土工模袋混凝土骨架10上。所述螺旋定位桩20的端部贯穿所述土工模袋混凝土骨架10后与所述辅助定位板40相连。如此，土工模袋混凝土骨架10在辅助定位板40的压迫作用下，土工模袋混凝土稳固地铺设于黄土边坡30的坡面上，能保证黄土边坡30较强的稳固性。

具体而言，请参阅图1及图4，土工模袋混凝土骨架10包括若干个混凝土横梁11与若干个混凝土纵梁12。混凝土横梁11与混凝土纵梁12交错布置，形成网格状骨架结构。

在一个实施例中，请再参阅图1及图2，所述螺旋定位桩20为螺旋钢桩，所述辅助定位板40为钢板。所述螺旋定位桩20为两个以上，所述辅助定位板40为两个以上，所述辅助定位板40与所述螺旋定位桩20一一相应设置。

在一个实施例中，请再参阅图1及图2，所述螺旋定位桩20与所述辅助定位板40均设有两排，其中一排所述螺旋定位桩20与另一排所述螺旋定位桩20相互错开设置。所述螺旋定位桩20的桩头设置于所述土工模袋混凝土骨架10的结点处。如此，能较为合理地发挥出螺旋定位桩20的固定作用，实现黄土边坡30较强的稳固效果。此外，相邻螺旋定位桩20在横向上间距为1m～2m，纵向上间距为1m～1.5m，使得螺旋定位柱在边坡上的布置方式与土工模袋混凝土骨架10相适应。

进一步地，其中一排所述螺旋定位桩20布置于所述黄土边坡30的2/5的坡高至1/2的坡高之间的部位，另一排所述螺旋定位桩20布置于所述黄土边坡30的1/4的坡高至2/5的坡高之间的部位。具体而言，另一排所述螺旋定位桩20布置于所述黄土边坡30的1/3的坡高的部位处。如此，对黄土边坡30的坡脚部位起到较好的固定作用，使坡脚土体抵抗剪切变形能力增加。

在一个实施例中，所述辅助定位板40连接有与所述螺旋定位桩20的桩头相适配的套管，所述套管与所述螺旋定位桩20的桩头套接连接。所述辅助定位板40与所述螺旋定位桩20的桩头外灌封有混凝土浆料。此外，套管与螺旋定位桩20的桩头具体采用高强螺栓固定连接。如此，能保证螺旋定位桩20与辅助定位板40之间结合的牢固性。此外，具体而言，辅助定位板40为方形板，辅助定位板40的边长为30cm～40cm。

在一个实施例中，请再参阅图1及图2，所述螺旋定位桩20与所述黄土边坡30的坡面之间的夹角为60度至120度。具体而言，螺旋定位桩20与黄土边坡30的坡面之间的夹角为90度。如此，螺旋定位桩20能提供较强的锚固力。所述螺旋定位桩20伸入到所述黄土边坡30的潜在滑面31以内的土层区域。如此，在黄土边坡30发生变形时，位于潜在滑面31内的螺旋定位桩20能提供锚固力约束边坡变形。

在一个实施例中，请再参阅图1至图3，所述螺旋定位桩20为拼接式桩体。具体而言，所述螺旋定位桩20包括两个以上定位轴21、螺旋叶片22、套筒23以及连接件24。两个以上所述定位轴21依次相连，相邻所述定位轴21之间通过所述套筒23相连，所述套筒23通过连接件24与所述定位轴21之间固定相连，所述螺旋叶片22绕设于所述定位轴21的外侧壁上。具体而言，螺旋定位桩20的螺旋叶片22全部埋设于潜在滑面31的以下部位，如此位于潜在滑面31内的螺旋定位桩20能提供锚固力约束边坡变形。

在一个实施例中，所述定位轴21的直径具体为38mm～89mm；所述定位轴21为圆形定位轴21或方形定位轴21，采用圆形定位轴21时，多为无缝钢管，壁厚为其直径的0.1倍；采用方形定位轴21时多为实心钢杆。

螺旋叶片22的直径具体为120mm～270mm，厚度为6mm～12mm，旋转角度为360°，螺距为36mm～80mm；螺旋叶片22与定位轴21之间具体采用焊接方式连接。

套筒23具体为钢材，与定位轴21、螺旋叶片22的材料一致，套筒23设有1～3个预留螺栓孔，预留螺栓孔直径为16mm～22mm；连接件24具体为高强螺栓，高强螺栓强度等级不低于8.8级，材料为45#钢材，受力状态为承压型。其中，套筒23、定位轴21及螺旋叶片22，采用钢材屈服强度不应低于235MPa，可选用20#钢，外表面可镀锌防腐层，保证螺旋定位桩20在设计使用年限正常使用。此外，套筒23与定位轴21之间还具体通过焊接相连，以保证定位轴21之间连接的稳固性。

在一个实施例中，所述土工模袋混凝土骨架10包括土工模袋，及填充于所述土工模袋内的混凝土浆料。

其中，所述土工模袋属于土工合成材料，包括上下两层织物，沿所述土工模袋的纵横两个方向每隔25cm～30cm距离均设有7cm～10cm的尼龙绳，所述尼龙绳用于将上下两层织物连接在一起，控制灌注成形的厚度。

此外，所述混凝土浆料平均厚度为200mm，强度为C20，充填压力宜为0.2MPa～0.3MPa；混凝土浆料量要大，约占总量的23％，模袋混凝土的砂率在40％左右，最大粒径选择5mm～10mm为宜，掺用一定量的粉煤灰，掺入混凝土高效减水剂或泵送剂。

土工膜袋中充填混凝土浆料。模袋混凝土砂率是根据施工流动性和混凝土拌合物填充土工模袋的难易程度来决定。由于混凝土流动性大，砂率对混凝土拌合物的和易性影响较大，砂率不当，容易产生泌水和石子离析。按一般大流动性混凝土的砂率，虽然能满足泵送施工的需要，但填充土工模袋会出现困难。砂率不仅要满足泵送的要求，还要满足填充土工模袋的要求。因此模袋混凝土的水泥浆量要大，一般占混凝土总量的23％左右。

充填混凝土砂率选择过程中，大的砂率会使混凝土强度下降，所以选择砂率时要考查混凝土强度。其中，模袋混凝土砂率在40％左右。石子最大粒径根据土工膜袋厚度决定，若能充填采用200mm厚混凝土的土工膜袋，最大粒径选择5mm～10mm为宜，石子过大不宜充灌土工模袋。

进一步地，混凝土拌合物中掺入粉煤灰。混凝土拌合物需要较多的胶凝材料，全部用水泥造成浪费，掺用一定量的粉煤灰。既可以增加混凝土拌合物的流动性，同时还可以替代一部分水泥，节约成本，一般采用超量取代法。此外，混凝土拌合物中掺入混凝土高效减水剂或泵送剂。掺入外加剂(混凝土高效减水剂或泵送剂)后可减少用水量，节约部分水泥，同时增加和易性。

土工模袋混凝土骨架10上采用植草防护，能有效改良土层，使土层抗剪强度提高，同时植物能分散径流作用，使边坡减小冲刷。

在一个实施例中，一种黄土边坡的加固施工方法，包括如下步骤：

将螺旋定位桩20旋入固定于黄土边坡30的坡面以内；

在黄土边坡30的坡面上制造土工模袋混凝土骨架10，并使得所述螺旋定位桩20与所述土工模袋混凝土骨架10相连。

上述的黄土边坡的加固施工方法，与黄土边坡的加固结构的有益效果相同，在此不进行赘述。

下面对本实施例所述的黄土边坡的加固方法进行详细阐述：

步骤S10、螺旋定位桩20施工

施工准备：场地平整，螺旋定位桩20施工前，清除地上、地下一切障碍物，若地表较软可填筑0.5～1.0m厚的砂砾土或砂垫层防止施工机械失稳的措施；测量放线，根据设计的施工图和坐标网点测放桩位；确定桩位，在施工轴线上确定桩位，编上桩号，依据基准点进行测量各桩位地面高程。桩位应严格按照图纸设计测设，偏差不得大于50mm。

旋入螺旋定位桩20，扭矩电动马达就位。将螺旋定位桩20安装至扭矩电动马达钻头，并对准桩位，用角尺测量好角度，将螺旋定位桩20旋至该桩顶离地面以上20cm时停止旋转，预留该桩头进行拼接。

根据需要拼接另一个螺旋定位桩20，并继续将螺旋定位桩20旋入土中。旋入过程要求与前一个螺旋定位桩20的操作相同。其中，要求螺旋定位桩20每旋入2m用角尺复核控制角度。不断重复该步骤，直至该螺旋定位桩20的长度达到设计桩长。

扭矩电动马达移位，上一根拼接式螺旋定位桩20施工完毕后，扭矩电动马达移位至下一根桩的位置进行施工。

步骤S20、土工膜袋混凝土骨架施工

整坡及土工模袋铺设，边坡整理，将原始坡面上的树根、杂草、垃圾、废渣等障碍物清干净。检铺设土工模袋时必须预留横向收缩量，起圈厚度在15cm～25cm，横向收缩量控制在20cm左右，上端部应留有坡长4％左右的收缩余量。其中，土工模袋与边坡上已有土工模袋混凝土骨架10的搭接宽度控制在30cm，以保证新铺土工模袋垂直于坡轴线不发生偏斜。

为了防止土工模袋顺坡下滑，在坡顶处，土工模袋上缘适当设置定位桩，定位桩宜设在坡顶，距离土工模袋上缘1m～1.5m处。定位桩间距设为1.5m，每块土工模袋不少于4根，在土工模袋的小单元分界面打设一个定位桩，用尼龙绳将穿入土工模袋穿管孔中的钢管系牢,另一端通过拉紧装置与定位桩相连。

进一步地，保证土工模袋铺设得拉紧和平整，需要对土工模袋卷模处理，首先在其上下缘管套中穿入钢管，将土工模袋卷在钢管上，为了土工模袋铺放就位准确，卷模袋要从土工模袋的内、外坡脚端向坡顶卷起。

步骤S30、复合土工混凝土配合比设计，首先准备材料：水泥，32.5级普通硅酸盐水泥；细骨料，砂，细度模数2.4～2.8；粗骨料，碎石，卵石最佳，粒径5mm～10mm；外加剂：高效减水剂/泵送剂；粉煤灰：Ⅱ级。

混凝土设计强度C20，坍落度控制在180mm～220mm；根据施工面积，各材料明细如下：

步骤S40、充灌混凝土浆料。充灌前应用水冲湿土工模袋布,以防止土工模袋布吸水引起混凝土坍落度变小而影响混凝土流动性。灌注速度控制在8m³/h～12m³/h，出口压力为0.2MPa～0.3MPa。充灌混凝土采取自下而上逐排口、逐仓充灌的顺序，每排充灌时从土工模袋搭接的一侧向另一侧逐口充灌，即土工模袋交替充灌，便于掌握模袋坡肩位置、减小土工模袋承受的压力以及避免土工模袋横向收缩造成该侧向位移，从而保证了拼缝严密。充灌时操作人员应把稳充灌袖口，并不断踩塌充实，气体要充分排出，使充灌中的模袋混凝土紧贴坡面。

步骤S50、封顶、封边及顶部处理。充灌完模袋后进行连接处和封顶、封边处理。边界处理,要做好护坡横向边界土工膜和模袋的嵌固。护坡边界纵向的处理,要保证各段护坡的良好连接使其稳定。封顶、封边混凝土边线要顺直，顶部要平整。

步骤S60、清理现场，充灌完成后,将现场清理好,将充灌用的用品、用具移至下一施工单元。

步骤S70、养护砼充灌结束后及时用水对模袋砼表面的残渣垃圾等进行清洗，以确保表面清洁美观。模袋砼充灌结束24小时以内禁止人员踩踏和压放重物，并适时洒水养护。

步骤S80、植被施工。坡面处理，适当平整坡面，剪或烙开防渗土工膜，可直接在坡上植土，松土厚度10cm左右；播种和覆盖，草种宜拌适宜细砂，撒种应力求均匀，播种后压实坡面，再覆盖土工织物，固定在坡面上。待播种后及时洒水养护，坡土干燥时应连续数天浇水，以保持土中适宜的水分为度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种黄土边坡的加固结构，其特征在于，包括：

土工模袋混凝土骨架，所述土工模袋混凝土骨架用于铺设于黄土边坡的坡面上；及

螺旋定位桩，所述螺旋定位桩用于埋设于所述黄土边坡的内部，所述螺旋定位桩与所述土工模袋混凝土骨架相连；

辅助定位板，所述辅助定位板铺设于所述土工模袋混凝土骨架上，所述螺旋定位桩的端部贯穿所述土工模袋混凝土骨架后与所述辅助定位板相连；所述螺旋定位桩的桩头设置于所述土工模袋混凝土骨架的结点处。

2.根据权利要求1所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，所述螺旋定位桩为螺旋钢桩，所述辅助定位板为钢板。

3.根据权利要求2所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，所述螺旋定位桩为两个以上，所述辅助定位板为两个以上，所述辅助定位板与所述螺旋定位桩一一相应设置。

4.根据权利要求2所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，所述螺旋定位桩与所述辅助定位板均设有两排，其中一排所述螺旋定位桩与另一排所述螺旋定位桩相互错开设置。

5.根据权利要求4所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，其中一排所述螺旋定位桩布置于所述黄土边坡的2/5的坡高至1/2的坡高之间的部位，另一排所述螺旋定位桩布置于所述黄土边坡的1/4的坡高至2/5的坡高之间的部位。

6.根据权利要求1所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，所述辅助定位板连接有与所述螺旋定位桩的桩头相适配的套管，所述套管与所述螺旋定位桩的桩头套接连接；所述辅助定位板与所述螺旋定位桩的桩头外灌封有混凝土浆料。

7.根据权利要求1所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，所述螺旋定位桩与所述黄土边坡的坡面之间的夹角为60度至120度；所述螺旋定位桩伸入到所述黄土边坡的潜在滑面以内的土层区域。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，所述螺旋定位桩为拼接式桩体；所述螺旋定位桩包括两个以上定位轴、螺旋叶片、套筒以及连接件；两个以上所述定位轴依次相连，相邻所述定位轴之间通过所述套筒相连，所述套筒通过连接件与所述定位轴之间固定相连，所述螺旋叶片绕设于所述定位轴的外侧壁上。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的黄土边坡的加固结构，其特征在于，所述土工模袋混凝土骨架包括土工模袋，及填充于所述土工模袋内的混凝土浆料。

10.根据权利要求9所述的黄土边坡的加固结构，所述土工模袋属于土工合成材料，包括上下两层织物，沿所述土工模袋的纵横两个方向每隔25cm～30cm距离均设有7cm～10cm的尼龙绳，所述尼龙绳用于将上下两层织物连接在一起；所述土工模袋混凝土骨架上采用植草防护。

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