边坡组合加固结构及边坡加固施工方法与流程

1.本发明涉及边坡防护技术领域，具体涉及一种边坡组合加固结构及边坡加固施工方法。


背景技术：

2.在山区中修建公路或铁路等工程时，由于地势起伏较大，路基经常采用高挖低填方式处理，即将高于路面设计标高的部分山体开挖掉，并回填至低于路面设计标高的山谷之上，从而形成具有一定宽度的路基面，以满足工程需要。此种施工方法造成了许多填方路基边坡工程，其稳定对道路工程的施工和运营安全极为重要。为此，通常对填方路基边坡采取一定的支护措施。
3.目前针对路基填方护坡的措施主要有抗滑键、挡土墙、抗滑桩及其组合结构。传统的挡土墙、抗滑桩或联合锚固等支护结构完全依靠结构自身的力学性能对整个边坡岩土体进行支护，由于整个坡体体积较大，造成施加在支护结构上的荷载巨大，从而设计出的挡土墙或抗滑桩结构尺寸较大，导致工程造价高。
4.抗滑键是下部嵌入于稳定基岩，上部埋入待加固填方坡体中的一种支护结构。抗滑键是专门针对填方边坡的潜在滑动面进行支护，而对其他较为稳定的区域不支护或弱支护，因而设计出的抗滑键结构相比传统挡土墙或抗滑桩结构更为轻便，工程造价更低。特别是针对山区填方路基边坡工程，在原始基岩与填方的交界面上采用抗滑键进行支护更为适用。
5.但是，传统的抗滑键呈整体的柱状结构，受力不合理，材料得不到发挥，且容易发生倾覆，导致边坡防护失效。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对传统的抗滑键结构受力不合理，且容易发生倾覆的问题，提供一种边坡组合加固结构及边坡加固施工方法。
7.一种边坡组合加固结构，包括：
8.抗滑键，用于部分嵌入基岩内，所述抗滑键包括用于受拉的腹板和用于受压的翼缘板，所述翼缘板具有朝向坡顶的翼缘板内面及朝向坡底的翼缘板外面，所述腹板与所述翼缘板的翼缘板内面连接，且所述腹板沿边坡的深度方向延伸，所述翼缘板至少超出所述腹板一侧；及
9.抗拔件，用于嵌固于基岩内，所述抗拔件与所述腹板连接。
10.在其中一个实施例中，所述腹板远离所述翼缘板内面的表面为倾斜面，所述倾斜面沿边坡深度方向与所述翼缘板内面的距离逐渐增加。
11.在其中一个实施例中，所述腹板与所述翼缘板外面相垂直，所述翼缘板超出所述腹板的相对两侧。
12.在其中一个实施例中，所述翼缘板内面与所述翼缘板外面的距离，从所述翼缘板
的边缘到所述腹板的方向逐渐增加。
13.在其中一个实施例中，所述腹板内设有第一纵向钢筋，所述翼缘板内设有构造钢筋，所述第一纵向钢筋和所述构造钢筋通过第一箍筋连接。
14.在其中一个实施例中，所述抗拔件为抗拔桩、锚杆或预应力锚索。
15.在其中一个实施例中，所述抗拔件为抗拔桩，所述抗拔桩内设有第二纵向钢筋。
16.一种边坡加固施工方法，采用上述任意一项所述的边坡组合加固结构，包括以下步骤：
17.施作用于容纳抗拔件的钻孔，然后开挖容纳抗滑键的基槽；
18.架设抗滑键的模板，制作边坡组合加固结构的钢筋笼，吊装所述钢筋笼，使抗拔件的钢筋插入所述钻孔内，抗滑键的钢筋位于所述基槽及所述模板内；
19.浇筑混凝土，振捣密实，养护后进行拆模；
20.用已备好的填料进行分层填筑路基，并进行碾压和夯实。
21.在其中一个实施例中，所述制作边坡组合加固结构的钢筋笼的步骤具体为：
22.将钢筋折弯以得到第一纵向钢筋和第二纵向钢筋，将第一纵向钢筋与构造钢筋通过第一箍筋连接，将多个所述第二纵向钢筋通过第二箍筋连接；或
23.将第二纵向钢筋与第一纵向钢筋焊接连接，将第一纵向钢筋与构造钢筋通过第一箍筋连接，将多个所述第二纵向钢筋通过第二箍筋连接。
24.在其中一个实施例中，所述施作用于容纳抗拔件的钻孔，然后开挖容纳抗滑键的基槽的步骤之前还包括：
25.清理基岩表面的软弱土层、灌木、杂草和垃圾，根据施工图纸，测量定出抗拔件的中心点及抗滑键底部基槽的边界线。
26.上述边坡组合加固结构及边坡加固施工方法至少具有以下优点：
27.1、边坡组合加固结构的拉应力主要由腹板承受，压应力主要由翼缘板承受，而大部分混凝土处于翼缘板，因而充分发挥了混凝土的抗压性能，其材料得到充分发挥。
28.2、本发明边坡组合加固结构中，倾斜面与翼缘板内面的距离逐渐增加，腹板沿边坡深度方向截面增加增大，从而更好地匹配结构的内力，使结构受力更合理，材料得到充分发挥。
29.3、本发明边坡组合加固结构的安装抗拔件，从而在较经济的前提下，显著提高结构的抗倾覆能力。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
31.图1为一实施方式中边坡组合加固结构安装于边坡上的示意图；
32.图2为图1所示边坡组合加固结构安装于边坡的平切面示意图；
33.图3为图1中边坡组合加固结构的结构示意图；
34.图4为图3所示边坡组合加固结构内部钢筋的构造图；
35.图5为图3中抗滑键的剖视图；
36.图6为图3中抗拔件的剖视图；
37.图7为一实施方式中边坡加固施工方法的流程图。
38.附图标记：
39.10
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边坡组合加固结构，11
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抗滑键，112
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腹板，1122
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倾斜面，114
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翼缘板，1142
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翼缘板内面，1144
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翼缘板外面，12
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抗拔件，13
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第一纵向钢筋，14
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构造钢筋，15
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第一箍筋，16
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第二纵向钢筋，17
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第二箍筋，20
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基岩，30
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填方边坡，40
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基岩表面，50
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马道。
具体实施方式
40.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此发明不受下面公开的具体实施的限制。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
42.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
43.请参阅图1至图3，一实施方式中边坡组合加固结构10，主要适用于路基填方护坡中。该边坡组合加固结构10在平切面上可以采用梅花形多排布置，其排数、间隔可以根据实际工程具体设置。具体地，该边坡组合加固结构10包括抗滑键11及抗拔件12。
44.抗滑键11用于部分嵌入基岩20内，抗滑键11嵌岩区以上部分埋置于上覆填方边坡30中。一实施方式中，抗滑键11底部嵌入基岩20深度不小于200mm。抗滑键11包括用于受拉的腹板112及用于受压的翼缘板114，翼缘板114具有朝向坡顶的翼缘板内面1142和朝向坡底的翼缘板外面1144，腹板112与翼缘板内面1142连接，且腹板112沿边坡的深度方向延伸，翼缘板114至少超出腹板112的一侧，以实现承受边坡组合加固结构内部压力。
45.本实施方式中，抗滑键11为倒t型截面形式，避免了过多的混凝土参与受拉工作，而将更多的混凝土置于受压区，因而相比传统的矩形或梯形截面更能够充分发挥混凝土的受压性能，其截面布置形式非常合理。
46.一实施方式中，腹板112远离翼缘板内面1142的表面为倾斜面1122，倾斜面1122沿边坡深度方向与翼缘板内面1142的距离逐渐增加。抗滑键11采用变截面形式，即从下往上倒t型截面逐渐减小，根据悬臂梁的受力特点，这种变截面形式受力十分合理，能够充分利用材料的性能。
47.一实施方式中，腹板112与翼缘板外面1144相垂直，翼缘板114超出腹板112相对的两侧。腹板112与翼缘板外面1144垂直，可以保证腹板112的受拉能力。翼缘板114超出腹板112相对的两侧，翼缘板114两侧均受压，可以保证整个加固结构在边坡的稳定。
48.进一步地，翼缘板内面1142与翼缘板外面1144的距离，从翼缘板114的边缘到腹板112的方向逐渐增加，即翼缘板114两边薄，与腹板112连接的部分厚度较厚。这与翼缘板114实际所受的内力相匹配，即翼缘板114边缘内力值稍小于翼缘板114中间部位，因而通过这
种变厚度的方式，使得混凝土用量与实际内力大小相匹配，因此，综合起来节省了材料用量，降低了工程造价。
49.请一并参阅图4及图5，为了保证抗滑键11的在边坡中强度满足需求，一实施方式中，在上覆填方边坡30的下滑力作用下，腹板112内设有第一纵向钢筋13，翼缘板114内受压仅需配置构造钢筋14，第一纵向钢筋13和构造钢筋14通过第一箍筋15连接在一起。其中，第一纵向钢筋13的配筋率大于构造钢筋14，以保证第一纵向钢筋13的抗拉能力满足边坡组合加固结构的承载要求。第一箍筋15通过绑扎或焊接连接第一纵向钢筋13和构造钢筋14。
50.请一并参阅图6，抗拔件12用于嵌固于基岩20内，抗拔件12的顶部与腹板112连接，抗拔件12用于防止整个加固结构倾覆。抗拔件12可以为抗拔桩、锚杆或预应力锚索。本实施方式中，抗拔件12为抗拔桩，抗拔桩内设有第二纵向钢筋16，多个第二纵向钢筋16通过第二箍筋17连接在一起。第二纵向钢筋16和抗滑键11的第一纵向钢筋13连接，以满足抗拉承载力要求。
51.具体地，第二纵向钢筋16可以为第一纵向钢筋13折弯形成，第二纵向钢筋16与第一纵向钢筋13也可以单独设置，两者焊接在一起。第二箍筋17通过绑扎或者焊接将多个第二纵向钢筋16连接为整体。
52.值得注意的是，本实施方式中的抗滑键11、抗拔件12的尺寸均需根据填方边坡30的高度和坡度、填方体物理力学性质、抗滑键11的平面布置形式和尺寸，通过验算来决定。
53.请参阅图7，本发明还提供一种边坡加固施工方法，为实现该施工方法，其采用边坡组合加固结构10。具体地，该施工方法包括以下步骤：
54.步骤s110：施作用于容纳抗拔件12的钻孔，然后开挖容纳抗滑键11的基槽。
55.具体地，采用机械钻孔方式施作抗拔件12的钻孔，然后开挖抗滑键11底部基槽，可采用机械开挖或人工开挖方式。开挖过程尽量减少对基岩20的扰动，并且做好排水降水措施，保持基底干燥施工。然后，抽出钻孔和基槽内多于积水，清理碎渣等。
56.一实施方式中，在上述步骤s110之前，该施工方法还包括：清理基岩表面40的软弱土层、灌木、杂草及垃圾等，然后根据施工图纸，通过测量定出抗拔件12的中心点及抗滑键11底部基槽的边界线。
57.本实施方式中，需要进行工地前期配置，配置安全帽、模板、钢管、脚手架、锚固拉杆、测量仪，保证人员配置齐全，钻孔机器、装载机、凿岩机、挖掘机、压路机、泵车等，提前联系好混凝土搅拌站，确定所需的混凝土强度，开挖完成，支模配筋完成就进行连续浇筑混凝土，以保证构件整体性。
58.步骤s120：架设抗滑键11的模板，制作边坡组合加固结构10的钢筋笼，吊装钢筋笼，使抗拔件12的钢筋插入钻孔内，抗滑键11的钢筋位于基槽及模板内。
59.具体地，边坡组合加固结构10施工的过程中，需要先安装、架设抗滑键11的模板，然后按照设计图纸制作边坡组合加固结构10的钢筋笼，钢筋笼制作完成后，将预制好的钢筋笼吊装至钻孔内模板内的设计位置。
60.一实施方式中，第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13可以为一体成型结构，可以保证第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13连接的强度，保证整个边坡组合加固结构10的强度和稳定性。可以理解的是，第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13也可以为分体结构，可以降低钢筋的需求，降低钢筋笼制作的难度。
61.其中，第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13的结构不同，边坡组合加固结构10的钢筋笼的制作过程不同。具体地，当第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13为一体成型结构时，将钢筋折弯，钢筋折弯后的两段分别为第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13，将第一纵向钢筋13与构造钢筋14通过第一箍筋15连接，将多个第二纵向钢筋16通过第二箍筋17连接，实现钢筋笼的制作。
62.当第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13为分体结构时，将第二纵向钢筋16和第一纵向钢筋13焊接连接，然后将第一纵向钢筋13与构造钢筋14通过第一箍筋15连接，将多个第二纵向钢筋16通过第二箍筋17连接，实现钢筋笼的制作。
63.步骤s130：浇筑混凝土，振捣密实，凝固养护后进行拆模。
64.具体地，向模板、基槽和钻孔内浇筑混凝土，然后振捣密实，养护3天后进行拆模，以制得边坡组合加固结构10。拆模后，注意检查边坡组合加固结构10的施工质量，包括外观检测、裂缝检测、混凝土强度检测和嵌固效果检测等。
65.步骤s140：用已备好的填料进行分层填筑路基，并进行碾压和夯实。
66.具体地，混凝土拆模并质量检测完成后，用已备好的填料进行分层填筑路基，并进行碾压和夯实，直至达到设计标高。
67.本实施方式中，组合加固结构在边坡上施作多排，多排边坡组合加固结构10依次施工，即按照上述步骤施工完第一排边坡组合加固结构10后，依次施作第二排，第三排
……
组合加固结构，并将填方边坡30依次分层填筑至路基顶面标高。
68.其中，填方边坡30坡面的坡度可根据填方具体情况验算设计得到。当填方高度超过5m时，填方边坡30可采用分级放坡，各级之间预留一定宽度马道50。为了防止降雨和地下水对填方边坡30稳定性的不利影响，增强边坡稳定性，可在填方坡体内部和坡表设置排水系统。
69.上述边坡组合加固结构10及边坡加固施工方法至少具有以下优点：
70.1、传统的抗滑键通常采用矩形或者梯形截面形式，造成较多的混凝土处于受拉区而参与受拉工作，因而无法充分发挥混凝土的抗压性能，其材料得不到充分发挥。本发明的抗滑键11采用倒t型截面，使得截面的拉应力主要由腹板112的第一纵向钢筋13承受，而大部分混凝土处于受压区，因而充分发挥了混凝土的抗压性能，其材料得到充分发挥。
71.2、传统的抗滑键的截面尺寸沿键身轴线方向恒定，本发明的加固结构采用沿边坡深度方向变截面形式，从而更好地匹配结构的内力，使结构受力更合理，材料得到充分发挥。
72.3、传统的抗滑键的键基嵌岩深度不足时易发生倾覆，若简单的加大嵌岩深度势必造成工程量的剧增，提高工程造价。本发明加固结构的通过加设抗拔件12，从而在较经济的前提下，显著提高结构的抗倾覆能力。
73.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。