一种膨胀土挖方边坡的刚柔性组合支护结构及施工方法技术

本发明专利技术提供一种膨胀土挖方边坡的刚柔性组合支护结构及施工方法，采用本发明专利技术方法施工得到的刚柔性组合支护结构能够减少支护结构所受的膨胀力，适应膨胀土挖方边坡的胀缩变形，改善现有锚杆框架梁支护结构所受膨胀力太大，无法较好协调膨胀土边坡胀缩变形的情况。无法较好协调膨胀土边坡胀缩变形的情况。无法较好协调膨胀土边坡胀缩变形的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀土挖方边坡的刚柔性组合支护结构及施工方法


[0001]本专利技术具体涉及一种膨胀土挖方边坡的刚柔性组合支护结构及施工方法。

技术介绍

[0002]锚杆框架梁是将锚杆穿入坡体内，坡面设置钢筋混凝土框架梁体系，锚杆与框架梁连接形成整体作为挖方边坡的刚性支护结构。
[0003]膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩的变形特性，同时膨胀土吸水膨胀后将产生膨胀力。
[0004]对于膨胀土地区的挖方边坡，锚杆框架梁支护结构中，框架梁作为刚性结构将承受较大的膨胀力，发生较大的变形，强行克服膨胀土的不利影响将造成工程造价的显著提高；同时在膨胀土吸水膨胀和失水收缩的循环往复过程中，土地可能向框架中心挤压，收缩后又造成框架梁结构脱空，若处理不当膨胀土边坡坡面将产生不均匀的胀缩变形，膨胀土边坡将出现失稳的情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种膨胀土挖方边坡的刚柔性组合支护结构及施工方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种膨胀土挖方边坡刚柔性组合支护结构的施工方法，包括以下步骤：
[0008](1)对挖方边坡进行开挖，刷坡至设计坡率；
[0009](2)在坡体内施工全长粘结型锚杆；
[0010](3)在坡面施工钢筋混凝土框架梁；
[0011](4)在框架梁四周植入带钩弹簧膨胀螺栓，在框格内坡面插入弹簧锚杆；
[0012](5)在框格内铺设生态袋；
[0013](6)生态袋上方盖镀锌钢丝网，张紧，与带钩弹簧膨胀螺栓以及弹簧锚杆勾连；
[0014]步骤(2)与(3)的顺序能够互换。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述设计坡率为1:1～1:2。
[0016]进一步地，步骤(4)中，带钩弹簧膨胀螺栓、弹簧锚杆的总数量n采用以下方法计算得到：
[0017](4.1)获取膨胀土的物理力学参数，包括抗剪强度指标、膨胀力、自由膨胀率、有荷载作用下的膨胀率、大气影响深度、急剧影响深度；
[0018](4.2)采用以下公式计算膨胀土的自由膨胀位移S0，其中膨胀率取自由膨胀率：
[0019]S0＝ψ
e
δ
ep
H(1
‑
1)
[0020]式中：ψ
e
——膨胀变形量计算经验系数；
[0021]δ
ep
——自由膨胀率；
[0022]H——计算厚度，取大气影响深度；
[0023](4.3)作出膨胀力p与位移S的关系曲线，将膨胀土膨胀力与位移之间的关系简化为线性关系，获得膨胀力与位移的简化关系式：
[0024]p＝
‑
mS+p0(1
‑
2)
[0025]其中，横截距为计算自由膨胀位移S0，纵截距为实测膨胀力；
[0026](4.4)确定边坡的控制位移S
k
，计算出控制膨胀力p
k
：
[0027]p
k
＝
‑
mS
k
+p0(1
‑
3)
[0028](4.5)计算每个框格布设的带钩弹簧膨胀螺栓、弹簧锚杆的数量n：
[0029][0030]式中：A——单框格面积；k——弹簧刚度。
[0031]进一步地，步骤(2)中，所述全长粘结型锚杆的杆体材料为钢筋，整体长度为10～15m，所述全长粘结型锚杆固定在坡体内，所述全长粘结型锚杆固定后与水平面的夹角为15～35
°
。
[0032]进一步地，步骤(3)中，所述钢筋混凝土框架梁包括多个连续的框格。
[0033]进一步地，步骤(4)中，所述弹簧锚杆插入坡体内长度为2.5～5m，所述弹簧锚杆的布置间距不小于1m，所述弹簧锚杆垂直于坡体表面布置。
[0034]进一步地，步骤(4)中，所述弹簧锚杆包括弹簧锚杆本体，所述弹簧锚杆本体的上端由下而上依次设有第一弹簧锚杆端板和第二弹簧锚杆端板，第一弹簧锚杆端板和第二弹簧锚杆端板之间设有第一弹簧，第二弹簧锚杆端板的上表面连接有第一弯钩。
[0035]进一步地，步骤(4)中，所述弹簧锚杆还包括第一限位杆，所述第一限位杆设置在第一弹簧锚杆端板和第二弹簧锚杆端板的侧部，所述第一限位杆由下而上穿过第一弹簧锚杆端板，其末端和第二弹簧锚杆端板固定连接，所述第一限位杆的下端设有第一限位块，所述第一弹簧锚杆端板能够沿所述第一限位杆活动。
[0036]进一步地，步骤(4)中，所述带钩弹簧膨胀螺栓包括丝杆，所述丝杆外设有套管，所述套管上连接有垫片、弹簧垫圈和螺母，所述丝杆的下端由上而下依次设有第一带钩弹簧膨胀螺栓端板和第二带钩弹簧膨胀螺栓端板，所述第一带钩弹簧膨胀螺栓端板和第二带钩弹簧膨胀螺栓端板之间设置第二弹簧，所述第二带钩弹簧膨胀螺栓端板的外表面连接第二弯钩。
[0037]进一步地，步骤(4)中，所述带钩弹簧膨胀螺栓埋设在框格四周的钢筋混凝土框架梁上，所述带钩弹簧膨胀螺栓之间的间距为0.5～1m。
[0038]本专利技术的有益效果是：
[0039](1)本专利技术通过全长粘结型锚杆将钢筋混凝土框架梁固定在膨胀土挖方边坡的坡面上，全长粘结型锚杆打入边坡坡体内，构成膨胀土挖方边坡的刚性支护结构，刚性支护结构可以确保边坡的整体稳定性；同时，采用镀锌钢丝网覆盖在生态袋表面，通过弹簧锚杆打入挖方边坡的坡体内进行固定，并通过带钩弹簧膨胀螺栓与钢筋混凝土框架梁进行固定，由于镀锌钢丝网、弹簧锚杆和带钩弹簧膨胀螺栓都具有一定的弹性，它们组成的柔性支护体系可以适应膨胀土的胀缩变形及产生的膨胀力。
[0040](2)采用本专利技术方法施工得到的刚柔性组合支护结构能够减少支护结构所受的膨胀力，适应膨胀土挖方边坡的胀缩变形，改善现有锚杆框架梁支护结构所受膨胀力太大，无
法较好协调膨胀土边坡胀缩变形的情况。本专利技术中，当膨胀土吸水膨胀时，框格内生态袋以及生态袋外侧的镀锌钢丝外可以向外发生变形，适应膨胀土的膨胀变形，吸收膨胀力产生的膨胀势能，同时在膨胀土发生变形后，膨胀力将显著减小，进而显著减小锚杆框架梁刚性结构上所受的膨胀力。当膨胀土失水收缩时，柔性支护体系释放能量，将镀锌钢丝网、生态袋回压，防止出现膨胀土边坡与坡面防护脱开，裂隙从地表贯通的情况，进而防止坡面雨水渗入深层导致边坡失稳。
[0041](3)本专利技术充分结合了膨胀土的特点，通过刚性和柔性支护结构的组合，能够适应膨胀土挖方边坡的胀缩变形，从根本上解决了膨胀土挖方边坡在干湿循环作用下出现失稳的情况。同时施工简便，造价低，应用前景广阔。
附图说明
[0042]图1是本专利技术的实施例1的弹簧锚杆的结构示意图。
[0043]图2是本专利技术的实施例2的带钩弹簧膨胀螺栓的结构示意图。
[0044]图3是本专利技术的实施例3的整体立面布置结构示意图。
[0045]图4是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀土挖方边坡刚柔性组合支护结构的施工方法，其特征是，包括以下步骤：(1)对挖方边坡进行开挖，刷坡至设计坡率；(2)在坡体内施工全长粘结型锚杆；(3)在坡面施工钢筋混凝土框架梁；(4)在框架梁四周植入带钩弹簧膨胀螺栓，在框架梁框格内坡面插入弹簧锚杆；(5)在框格内铺设生态袋；(6)生态袋上方盖镀锌钢丝网，张紧，分别与带钩弹簧膨胀螺栓以及弹簧锚杆勾连；步骤(2)与(3)的顺序能够互换。2.根据权利要求1所述的一种膨胀土挖方边坡刚柔性组合支护结构的施工方法，其特征是，步骤(1)中，所述设计坡率为1:1～1:2。3.根据权利要求1所述的一种膨胀土挖方边坡刚柔性组合支护结构的施工方法，其特征是，步骤(4)中，每个框格布设的带钩弹簧膨胀螺栓、弹簧锚杆的总数量n采用以下方法计算得到：(4.1)获取膨胀土的物理力学参数，包括抗剪强度指标、膨胀力、自由膨胀率、有荷载作用下的膨胀率、大气影响深度、急剧影响深度；(4.2)采用以下公式计算膨胀土的自由膨胀位移S0，其中膨胀率取自由膨胀率：式中：ψ
e
——膨胀变形量计算经验系数；δ
ep
——自由膨胀率；H——计算厚度，取大气影响深度；(4.3)作出膨胀力p与位移S的关系曲线，将膨胀土膨胀力与位移之间的关系简化为线性关系，获得膨胀力与位移的简化关系式：p＝
‑
mS+p0(1
‑
2)其中，横截距为计算自由膨胀位移S0，纵截距为实测膨胀力；(4.4)确定边坡的控制位移S
k
，计算出控制膨胀力p
k
：p
k
＝
‑
mS
k
+p0(1
‑
3)(4.5)计算每个框格布设的带钩弹簧膨胀螺栓、弹簧锚杆的总数量n：式中：A——单框格面积；k——弹簧刚度。4.根据权利要求1所述的一种膨胀土挖方边坡刚柔性组合支护结构的施工方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫东，吴江斌，罗岚，
申请(专利权)人：华东建筑设计研究院有限公司上海地下空间与工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：