膨胀土路堑边坡支护结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种膨胀土路堑边坡支护结构，尤其是一种膨胀土地区的公路、铁路路堑边坡防护领域。它包括刚性支撑系统、柔性防护系统和防排水系统三部分，所述刚性支撑系统是它包括设置在膨胀土路堑边坡跛脚挡土墙及挡墙基础；所述柔性支护系统它包括设置在膨胀土路堑边坡上的框格梁、锚杆、铺设在坡面上的柔性网状土工格栅和种植在坡面上的植被；所述防排水系统它包括设置在坡顶的截水沟或排水沟、挡土墙后的透水层、排水沟和排水沟下的排水渗沟。坡面采用柔性支护体系进行防护，相对于坡面满铺浆砌片石结构的刚性支护方法，工程造价要低20%以上，工期要缩短许多；可以有效释放膨胀土遇雨水膨胀时产生的膨胀力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
膨胀土路堑边坡支护结构
本技术涉及一种膨胀土路堑边坡支护结构，尤其是一种膨胀土地区的公路、铁路路堑边坡防护领域。
技术介绍
膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成的，是一种具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土，也是典型的非饱和土。它在世界范围内分布是很广泛的，其中在我国主要分布在湖北、陕西、云南、广西、河南等20多个省和自治区，多以残积或残坡积成因为主。膨胀土给人类的工程活动带来危害，其因吸水和失水反复胀缩变形而引发的强度衰减特性对工程设施存在长期潜在的破坏作用。我国公路、铁路受其危害的情况非常严重，穿越膨胀土的公路、铁路竟有“逢堑必崩，无堤不塌”之说。20世纪90年代以来，我国开始大规模兴建高等级公路，新修公路经过膨胀土地区，路堑开挖的侧向卸荷效应引发土体向开挖临空面膨胀变形，雨季吸水膨胀，旱季失水开裂而产生浅层坍塌破坏非常普遍，膨胀土路堤填方以及构造物基础处理不当等都会对工程的安全构成了严重的威胁。因而，膨胀土路堑边坡稳定与防护已成为工程实践中普遍感到棘手而又无法回避的问题。通过文献检索，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。上述一些处理方法没有根据膨胀土边坡破坏机理、滑坡的特征以及膨胀土工程特性来进行处理，或处理方法造价过高、工期过长。因此，探寻一种既考虑膨胀土工程特性，处理方法上又经济、绿色环保的防护方法是摆在广大技术人员面前的一大难题。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、现场施工方便、工程造价低廉、绿色环保、符合膨胀土工程特性的膨胀土路堑边坡支护结构及其施工方法。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:一种膨胀土路堑边坡支护结构，它包括刚性支撑系统、柔性防护系统和防排水系统三部分:所述刚性支撑系统是它包括设置在膨胀土路堑边坡跛脚挡土墙及挡墙基础；所述柔性支护系统它包括设置在膨胀土路堑边坡上的框格梁、锚杆、铺设在坡面上的柔性网状土工格栅和种植在坡面上的植被；所述防排水系统它包括设置在坡顶的截水沟或排水沟、挡土墙后的透水层、排水沟和排水沟下的排水渗沟。上述挡土墙基底标高的位置须超过该区域膨胀土体大气影响深度0.5m以上，且基底的天然承载力须大于200kpa，挡土墙采用片石混凝土，混凝土的强度须不小于C20。所述锚杆其锚固深度须超过该区域膨胀土体大气影响深度Im以上，锚杆直径为不小于16_的螺纹钢筋。所述框格梁的节点间的距离为2.5-3.5m，框格梁由钢筋混凝土构成，混凝土强度标号为C20。所述柔性网状土工格栅采用网格尺寸为20cm*20cm或30cm*30cm的双向土工格栅，每片土工格栅采用U形卡槽进行连接固定，将所有土工格栅连成一个整体，使其与框格锚梁共同组成柔性支护结构。所述截水沟或排水沟的沟底铺设一层防水土工布I。所述挡土墙的墙顶设置倒梯形的沟槽，沟槽尺寸为深30-40cm，上宽40-50cm，下宽30-40cm，在沟槽回填种植土，并种植迎春花灌木，起到绿化坡脚挡土墙的目的。在所述挡土墙深处埋设泄水管，泄水管在靠挡土墙的一端用透水土工布包裹，泄水管的另一端接至排水渗沟。在所述排水渗沟，用防水土工布III铺设在其膨胀土体表面，排水渗沟中间埋设软式排水管，软式排水管用透水土工布包裹。一种膨胀土路堑边坡支护结构的施工方法:(I)按坡比进行膨胀土路堑开挖，预留30-50cm回填种植土的厚度；(2)根据当地膨胀土区域建筑技术规范，确定膨胀土大气影响深度；(3)开挖挡土墙基底标高至超过膨胀土大气影响深度至少Im的位置，在墙背后的边坡开挖面上铺设一层防水土工布II，然后浇筑挡墙混凝土 ；(4)在浇筑挡墙混凝土时，须在挡墙里埋设泄水管，泄水管采用PVC管，坡度3%，泄水管靠墙背一端需用透水土工布包裹，以免淤泥堵塞，待挡土墙拆模后，在墙后回填透水砂石乐20-30cm,并压实；(5)在坡面上按框格梁节点距离2.5-3.5m进行梁槽开挖，梁槽尺寸为宽20cm、深30cm的矩形断面，梁槽开挖好后，铺设柔性网状土工格栅，然后放置钢筋笼，浇筑混凝土，在浇筑混凝土之前，须在框格梁节点处预留锚杆孔；(6)当框格梁的混凝土达到设计强度后，在预留的锚杆孔处垂直钻孔，孔深须大于膨胀土大气影响深度Im以上，然后往孔里灌注水泥砂浆，将锚杆插入孔内，并在锚杆端头用锚垫板和螺母固定，然后浇筑混凝土将锚头封住；(7)在边坡顶开挖截水沟或排水沟至设计位置标高，然后铺设一层防水土工布I，在防水土工布I上砌筑截水沟或排水沟；(8)往坡面上回填30_50cm厚的种植土,在种植土上种植植被:草、灌木和乔木。在坡脚设置重力式挡土墙(挡土墙基底标高须设置在超过膨胀土大气影响深度0.5m以上)，作为刚性支撑主要是防止膨胀土从坡脚开始滑塌，通过牵引向坡顶方向发展；在坡面设置菱形框格梁和一层网状土工格栅，利用锚杆将其固定在坡面上(锚杆须锚至超过膨胀土大气影响深度至少Im以上)，然后回填种植土，种植适合该区域生长的植被，形成柔性支护系统，该系统允许坡体发生变形，消除膨胀土遇水膨胀土时产生的膨胀力，达到以柔制刚的作用。在坡顶、挡土墙背、路堑边沟设置综合防排水装置，能够及时排走坡面雨水和坡体内滞留积水，加上坡面植被绿化的蒸发、保水和防冲刷等作用，从而使坡体膨胀土含水量保持在一个相对平衡的状态，维持边坡长期稳定。工作原理:1.刚性支撑系统。主要由挡土墙组成，挡土墙采用重力式挡墙，墙顶宽50_80cm，墙身埋置深度须超过膨胀土大气影响深度0.5m以上，墙基底下土体的天然承载力须大于200kpa,墙身材料采用片石混凝土，混凝土强度采用C20。墙身后回填碎石透水层，碎石透水层厚20-30cm，碎石透水层回填深度应不低于膨胀土大气影响深度，在回填碎石透水层前，须在挡墙开挖的边坡坡面铺设一层防水土工布，挡墙每隔1-1.5m须埋设PVC排水管，以排除挡墙碎石透水层中的滞留水。2.柔性支护系统。柔性支护系统主要由框格梁、锚杆、网状土工格栅、坡面植被组成。首先将膨胀土边坡按照坡比1:1.75-1:2进行开挖，注意刷坡要比设计的多50cm，因为要预留铺设种植土。然后按照设计的要求开挖菱形框格梁槽，菱形框格梁的间距可为2.5-3.5m，格梁的尺寸为深30cm、宽20cm，格梁采用钢筋混凝土，强度可以设计为C20，钢筋采用直径为12-14cm，钢筋间距10-15cm，钢筋连接可以用铁丝绑扎。在格梁槽开挖好后，用网状土工格栅网沿着整个坡面铺设一层网状土工格栅，格梁槽中也要铺设，土工格栅采用U形扣进行连接，土工格栅可以采用网孔尺寸为20-30cm的双向土工格栅。在浇筑格梁混凝土时，格梁节点处须预留锚杆孔，可以采用PVC管，直径5cm，PVC管应该垂直坡面预埋。锚杆采用直径16cm的螺纹钢筋，锚杆长度须大于膨胀土大气影响深度I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀土路堑边坡支护结构，它包括刚性支撑系统、柔性防护系统和防排水系统三部分，其特征在于：所述刚性支撑系统是它包括设置在膨胀土路堑边坡跛脚挡土墙（1）及挡墙基础；所述柔性支护系统它包括设置在膨胀土路堑边坡上的框格梁（2）、锚杆（3）、铺设在坡面上的柔性网状土工格栅（4）和种植在坡面上的植被（5）；所述防排水系统它包括设置在坡顶的截水沟或排水沟（7）、挡土墙后的透水层（8）、排水沟（14）和排水沟（14）下的排水渗沟（12）。

【技术特征摘要】
1.一种膨胀土路堑边坡支护结构，它包括刚性支撑系统、柔性防护系统和防排水系统三部分，其特征在于: 所述刚性支撑系统是它包括设置在膨胀土路堑边坡跛脚挡土墙(I)及挡墙基础； 所述柔性支护系统它包括设置在膨胀土路堑边坡上的框格梁(2)、锚杆(3)、铺设在坡面上的柔性网状土工格栅(4)和种植在坡面上的植被(5)； 所述防排水系统它包括设置在坡顶的截水沟或排水沟(7)、挡土墙后的透水层(8)、排水沟(14)和排水沟(14)下的排水渗沟(12)。2.根据权利要求1所述的膨胀土路堑边坡支护结构，其特征在于:上述挡土墙(I)基底标高的位置须超过该区域膨胀土体大气影响深度0.5m以上，且基底的天然承载力须大于200kpa，挡土墙(I)采用片石混凝土，混凝土的强度须不小于C20。3.根据权利要求1所述的膨胀土路堑边坡支护结构，其特征在于:所述锚杆(3)其锚固深度须超过该区域膨胀土体大气影响深度Im以上，锚杆直径为不小于16_的螺纹钢筋。4.根据权利要求1所述的膨胀土路堑边坡支护结构，其特征在于:所述框格梁(2)的节点间的距离为2.5-3.5m，框格梁(2)由钢筋混凝土构成，混...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿，张红宇，刘优平，徐斌，吴文清，方华，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：实用新型
国别省市：