一种膨胀土路堑边坡加固结构的制作方法

本实用新型涉及边坡工程领域，更具体涉及一种膨胀土路堑边坡加固结构。

背景技术：

主要由强亲水矿物蒙脱石和伊利石组成，是一种具有吸水膨胀软化崩解、失水收缩开裂的特殊土，由于其反复胀缩变形特性，容易造成边坡失稳、地基变形等工程病害；膨胀土在华北、东北、西南、华中、华南等全国各地均有广泛的分布，在工程建设过程中，带来了严重的危害及大量的经济损失，对于膨胀土地区的边坡工程常常是“挖方必滑，填方必坍”，膨胀土的这种破坏作用还具有反复性和长期性的特点，人们经常将膨胀土边坡称为“工程的癌症”。目前对于膨胀土地区的边坡工程，多采用骨架护坡、砌体满铺护坡等防护措施，由于这些防护仅仅是在坡面上砌筑，受膨胀土胀缩变形影响容易出现混凝土开裂，影响护坡的长期稳定性，甚至导致边坡在使用寿命周期内发生失稳破坏。

一种层状膨胀土边坡防护结构(cn206873464u)提出了一种膨胀土边坡的表面防护层结构，在边坡工程表面设置三层防护层结构，每层防护层结构均由防护石子层、石子防护网和膨胀土层构成，该专利中各防护层之间存在多个界面，影响了边坡的稳定性，称为制约其工程应用的关键。一种膨胀土路堑边坡加筋式换填综合结构(cn208293588u)提出了一种膨胀土路堑边坡加筋式换填综合结构，于边坡分上下两部分扩挖形成边坡台阶，两部分边坡台阶之间设置平台，在边坡台阶外侧填筑渗水性a组填料形成护坡结构，对应两部分边坡台阶形成两部分坡面，两部分坡面之间设置平台及截水沟，该专利中表层的渗水性a组填料会加剧表水渗入坡体引发膨胀土胀缩变形，此外a组填料与膨胀土原土之间的界面滑动变形影响边坡稳定性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供了一种膨胀土路堑边坡加固结构，解决了膨胀土边坡容易变形破坏、工程风险高等技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种膨胀土路堑边坡加固结构，包括设置在边坡坡面上的坡面防冲刷部，还包括设置在边坡坡面上且横向分布的多个加固纵梁，各个加固纵梁的底部为锯齿状，加固纵梁位于边坡的顶部的部分与坡顶锚体连接，坡顶锚固件锚固在坡顶内且与坡顶锚体连接，加固纵梁位于坡脚的部分与加固纵梁基础连接。

如上所述的边坡为多级，最上级的边坡的坡顶的过渡处横向设置有坡顶横向封闭层，相邻级的边坡的过渡处横向设置有边坡平台横向封闭层，最下级的边坡的坡底设置有坡脚横向封闭层，

相邻级坡面的同一纵向方向的加固纵梁之间通过边坡锚体平台连接，

坡顶锚体与最上级的边坡的坡面上的加固纵梁连接，加固纵梁基础与最下级的边坡的坡面上的加固纵梁连接，坡中锚固件锚固在相邻级的边坡的过渡处，坡中锚固件与边坡锚体平台连接。

如上所述的坡顶横向封闭层与横向对应的各个坡顶锚体连接，

边坡平台横向封闭层与横向对应的各个边坡锚体平台连接，

坡脚横向封闭层与横向对应的各个加固纵梁基础连接。

如上所述的最上级的边坡的坡顶横向设置有坡顶排水沟，

边坡平台横向封闭层上横向设置有边坡平台排水沟，

坡脚横向封闭层的远离边坡侧横向设置有坡底排水沟。

如上所述的各级边坡的底部均设置有坡体排水孔。

如上所述的坡体排水孔为排水钢管，排水钢管的管壁开设有圆孔，排水钢管伸出边坡的外端包裹无纺布。

如上所述的坡面防冲刷部包括铺设在坡面上的种植土、种植在种植土上的绿色植物、以及覆盖在种植土和绿色植物上的坡面防护网。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本实用新型采用坡顶锚固件、加固纵梁与加固纵梁基础相结合的加固防护结构，避免了常规膨胀土边坡坡脚设置挡墙或抗滑桩大刚度支挡体系，既保证了膨胀土边坡坡面防护体系的有效受力，又提高了膨胀土边坡的稳定性，并节约了大量的支挡工程混凝土，受力合理、费用较为经济。

2、本实用新型的在施工过程中设置了系统的排水体系及坡面防冲刷部，保证了临时坡面的稳定性，在施工完成后，设置了坡体内部排水体系及绿色防护体系，保证了永久边坡的稳定性。从膨胀土边坡的全寿命周期的角度，综合保证了边坡的安全稳定。

3、综上所述，本实用新型具有工程费用低、安全可靠、绿色环保、施工方便、质量可靠的优点，可适用于膨胀土地区各类项目的挖方、填方膨胀土边坡工程。

附图说明

图1为一种膨胀土路堑边坡加固结构(边坡正面图)的结构示意图；

图2为图1中a-a断面的结构示意图；

图3为图1中b-b断面的结构示意图；

图4为图1中c-c断面的结构示意图；

图中，加固部：1-1—加固纵梁，1-2—坡顶锚固件，1-3—坡顶锚体，1-4—边坡锚体平台，1-6—加固纵梁基础，1-7-坡中锚固件。

地表排水部：2-1—坡顶排水沟，2-2—坡底排水沟，2-3—坡顶横向封闭层，2-4—边坡平台横向封闭层，2-5—边坡平台排水沟，2-6—坡脚横向封闭层。

坡体排水部：3-1—坡体排水孔。

坡面防冲刷部：4-1—绿色植物，4-2—种植土，4-3—坡面防护网。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种膨胀土路堑边坡加固结构，包括加固部、地表排水部、坡体排水部、坡面防冲刷部。

加固部，可保证边坡稳定性，一方面受加固部支挡作用影响，加固部后方的土体将不会发生变形和破坏，另一方面受土拱效应影响，横向相邻的加固纵梁1-1之间的膨胀土边坡坡体稳定性也会显著增强，并且随着横向相邻的加固纵梁1-1的间距的减小、边坡稳定性逐渐增强。

加固部包括加固纵梁1-1、坡顶锚固件1-2、坡顶锚体1-3、边坡锚体平台1-4、加固纵梁基础1-6和坡中锚固件1-7。

加固纵梁1-1沿着边坡坡面纵向设置，加固纵梁1-1横向间距可为3～8m，一般常用的间距为4～5m。

边坡为多级时，例如二级边坡时，采用如图2所示的形式，即由坡顶向坡脚依次为：坡顶锚固件1-2、坡顶锚体1-3、加固纵梁1-1、坡中锚固件1-7+边坡锚体平台1-4+边坡平台排水沟2-5、加固纵梁1-1、加固纵梁基础1-6。

当只有一级边坡时，由坡顶向坡脚依次为：坡顶锚固件1-2、坡顶锚体1-3、加固纵梁1-1、加固纵梁基础1-6；其余级数的边坡，加固部设置形式以此类推。

加固纵梁1-1，为加固部的主体部分，作用是：①支挡加固纵梁1-1后方的土体，②由土拱效应保证加固纵梁1-1之间的土体稳定。所述的加固纵梁1-1，一般为矩形截面的梁体结构，纵向卧倒设置在边坡坡面，加固纵梁1-1的宽度一般为0.5～1.0m，厚度一般为0.6～1.2m，斜长与边坡长度一致。加固纵梁1-1采用钢筋混凝土结构。如图2所示，所述的加固纵梁1-1底面一般采用锯齿状结构，以保证加固纵梁1-1与底部膨胀土地基紧密衔接在一起，避免加固纵梁1-1沿其与膨胀土地基之间的截面滑动变形。

坡顶锚固件1-2，位于最上级的边坡的坡顶，通过坡顶锚体1-3与加固纵梁1-1相连。

坡中锚固件1-7，位于中间级边坡的坡顶，通过边坡锚体平台1-4与加固纵梁1-1相连。

坡顶锚固件1-2和坡中锚固件1-7，主要作用是保证加固纵梁1-1在边坡下滑力、胀缩变形力等荷载作用下保持安全稳定。所述的坡顶锚固件1-2和坡中锚固件1-7，可采用锚杆结构形式，也可采用锚索、微型桩、或者树根桩等结构形式。所述的坡顶锚固件1-2和坡中锚固件1-7，一般需设置3～4根锚固体，如图2所示，各锚固体一般按照放射状插入边坡内部，以保证提供足够的锚固力；所述的坡顶锚固件1-2和坡中锚固件1-7，上部外露的钢筋、或钢绞线、或钢管，需锚固于坡顶锚体1-3、及边坡锚体平台1-4中，并提供不小于10kn的拉应力，从而为坡顶锚体1-3、边坡锚体平台1-4及加固纵梁1-1提供锚固力，保证其加固部的安全稳定。

坡顶锚体1-3，其作用是连接坡顶锚固件1-2与加固纵梁1-1，将坡顶锚固件1-2提供的锚固力有效传递于加固纵梁1-1。所述的坡顶锚体1-3，采用钢筋混凝土结构，一般为矩形截面的梁体结构，横向设置在坡顶，长度一般为2～3m，其余结构形式及技术参数基本与加固纵梁1-1相同。坡顶锚体1-3，其受力钢筋应与加固纵梁1-1的受力钢筋焊接在一起，或采用同一根钢筋。

边坡锚体平台1-4，其作用是连接坡中锚固件1-7与加固纵梁1-1，将坡中锚固件1-7提供的锚固力有效传递于加固纵梁1-1。所述的边坡锚体平台1-4，采用钢筋混凝土结构，一般为矩形截面的梁体结构，横向设置在相邻级边坡衔接处，其余结构形式及技术参数基本与加固纵梁1-1相同。所述的边坡锚体平台1-4，其受力钢筋应与加固纵梁1-1的受力钢筋焊接在一起，或采用同一根钢筋。

边坡平台排水沟2-5，其作用是保证上级边坡的坡面的地表水、降雨能够集中排至边坡范围之外，避免表水入渗对膨胀土坡体稳定性的影响。

边坡平台排水沟2-5，一般采用采用钢筋混凝土结构，受力钢筋应与边坡锚体平台1-4的受力钢筋相连，以保证自身的稳定性。边坡平台排水沟2-5，一般为梯形槽型结构，一般采用钢筋混凝土现浇在边坡平台横向封闭层2-4上，一般高出边坡平台横向封闭层0.3～0.5m，在横向方向一般需设置不小于2‰的排水坡度、以保证排水畅通。

加固纵梁基础1-6，设置于坡脚处，可为加固纵梁1-1提供支撑，保证整个加固部的稳定。所述的加固纵梁基础1-6，一般为一个垂直设置的长方体的钢筋混凝土结构，全部埋入坡脚地面以下，宽度与加固纵梁1-1一致，厚度一般为0.5～0.8m，高度一般大于膨胀土地区大气急剧影响带深度。所述的加固纵梁基础1-6，内部钢筋应加固纵梁1-1的受力钢筋焊接在一起，或采用同一根钢筋。

地表排水部，用于疏排膨胀土边坡范围内的地表水、降雨，用于拦截膨胀土边坡范围之外的地表水、降雨，形成系统畅通的地表排水系统，减弱表水入渗，保证膨胀土边坡稳定性。

地表排水部，包括坡顶排水沟2-1、坡底排水沟2-2、坡顶横向封闭层2-3、边坡平台横向封闭层2-4、边坡平台排水沟2-5、坡脚横向封闭层2-6等部分构成。

坡顶排水沟2-1，用于疏排坡顶的地表水，避免坡顶表水渗入边坡影响膨胀土坡体稳定性。

坡底排水沟2-2，用于疏排坡面流下的地表水，避免表水在坡脚附近聚集而软化坡脚影响膨胀土坡体稳定性。

边坡平台排水沟2-5，用于疏排坡面流下的地表水，避免表水在坡脚附近聚集而软化坡脚影响膨胀土坡体稳定性。

坡顶排水沟2-1、坡底排水沟2-2、边坡平台排水沟2-5，可采用素混凝土结构，也可采用钢筋混凝土结构。坡顶排水沟2-1、坡底排水沟2-2、边坡平台排水沟2-5，沿横向方向，均需设置不小于2‰的排水坡度，以保证沟体内排水通畅。

坡顶横向封闭层2-3设置在最上级的边坡的坡顶地面线与坡面线相交处，坡脚横向封闭层2-6设置在最下级的边坡的坡脚与坡底排水沟2-2之间。边坡平台横向封闭层2-4设置在相邻级的边坡的过渡处，地表水、降雨容易在边坡折线处汇积、冲刷，坡顶横向封闭层2-3、边坡平台横向封闭层2-4、坡脚横向封闭层2-6的设置可以减弱地表水、降雨对边坡的影响。坡顶横向封闭层2-3、边坡平台横向封闭层2-4、坡脚横向封闭层2-6，一般采用素混凝土结构，也可采用钢筋混凝土结构、或者浆砌片石结构。

坡体排水部，用于疏排边坡坡体内部的少量地下水，起到疏干边坡的作用，从而提高边坡坡体强度，保证边坡稳定性。

所述的坡体排水部，可单独采用坡体排水孔3-1，也可单独采用支撑渗沟、或者盲沟，也可采用坡体排水孔3-1与支撑渗沟、或者盲沟的组合。

坡体排水孔3-1，一般采用直径10～20cm的排水钢管，排水钢管的管壁设置直径1～2cm的圆孔，沿排水钢管的管壁周向设置3～4个圆孔，圆孔沿排水钢管的轴线方向的间距一般20～30cm，排水钢管外侧包裹2～3层无纺布作为反滤层。坡体排水孔3-1的出水方向倾斜朝下，倾斜角度为8～10°，长度一般为6～12m。

坡面防冲刷部，设置于各加固纵梁1-1之间，作用是保证膨胀土边坡坡面的稳定性，并避免地表水、降雨的冲刷侵蚀。

坡体排水部，用于疏排边坡坡体内部的少量地下水，起到疏干边坡的作用，从而提高边坡坡体强度，保证边坡稳定性。

坡面防冲刷部，包括绿色植物4-1、种植土4-2、坡面防护网4-3。

所述的绿色植物4-1，是永久的防冲刷体系。所述的绿色植物4-1，应以适宜当地气候环境的、根系发达的小灌木为主，例如马棘、二色胡枝子、紫穗槐、刺槐、沙打旺等，也可同时栽种一些适宜当地气候环境的、根系发达的草，例如狗牙根、宽叶草、百喜草等。所述的绿色植物4-1，在边坡施工成型后，应快栽种，尽快形成绿色防护体系。

种植土4-2，设置于坡面，一般厚度为10～20cm，可为绿色植物4-1的生长提供所需的养分。所述的种植土4-2，富含有机质，富含植物所需的养分，可采用有植被生长区域的表层土，也可采用普通黏性土与有机肥等在拌合站混合制备。

坡面防护网4-3，是临时的防冲刷体系，一方面用于膨胀土边坡成型后至绿色植物4-1生长成型期间边坡坡面表土的防冲刷，另一方面用于种植土4-2的稳固固定。所述的坡面防护网4-3，可采用土工格栅、土工格室、植物纤维毯、钢丝网等网状、网纹状物品，网格尺寸应小于5cm，网格表面应有一定的粗糙度。坡面防护网4-3，两侧应有不少于10cm的长度埋设于加固纵梁1-1的放置槽中，以保证坡面防护网4-3与膨胀土边坡坡面固定。所述的坡面防护网4-3，与膨胀土边坡坡面之间，还应设置一定数量的竹签、短锚杆等，将坡面防护网4-3锚固于膨胀土边坡坡面。

加固纵梁1-1、坡顶锚固件1-2、坡顶锚体1-3、边坡锚体平台1-4、边坡平台排水沟2-5、加固纵梁基础1-6与坡顶横向封闭层2-3、边坡平台横向封闭层2-4、边坡平台排水沟2-5、坡脚横向封闭层2-6之间的接触位置，应设置伸缩缝，伸缩缝的缝宽一般1～2cm，伸缩缝采用沥青麻筋、或丙酮塞填密实。

一种膨胀土路堑边坡加固结构的施工方法，对于填方边坡，一级边坡是二级边坡的下级边坡，位于二级边坡的下方，包括以下步骤：

步骤1、膨胀土边坡填筑前，首先整平场地、避免局部积水，修建坡底排水沟2-2。

步骤2、按照设计要求进行边坡填筑，填筑完成一级边坡后，开挖加固纵梁基础1-6的基坑，绑扎钢筋并预留好加固纵梁1-1的连接钢筋，浇筑加固纵梁基础1-6的混凝土；浇筑坡脚横向封闭层2-6。

步骤3、在一级边坡坡面挖放置槽，施工加固纵梁1-1，挖槽完毕后，首先铺设坡面防护网4-3，将坡面防护网4-3边缘不少于10cm埋设于加固纵梁1-1的放置槽中，之后绑扎钢筋并预留好边坡锚体平台1-4的连接钢筋，浇筑加固纵梁1-1的混凝土。

步骤4、按照设计要求填筑二级边坡，施工坡中锚固件1-7，并预留与边坡锚体平台1-4相连接的钢筋；然后浇筑边坡锚体平台1-4；并施工加固纵梁1-1之间的边坡平台横向封闭层2-4、边坡平台排水沟2-5；

在二级边坡坡面施工用于放置加固纵梁1-1的放置槽，施工加固纵梁1-1，放置槽开挖完毕后，首先铺设坡面防护网4-3，将坡面防护网4-3边缘不少于10cm埋设于加固纵梁1-1的放置槽中，之后绑扎钢筋并预留好坡顶锚体1-3的连接钢筋，浇筑加固纵梁1-1的混凝土。

步骤5、施工坡顶锚固件1-2，并预留与坡顶锚体1-3相连接的钢筋；然后浇筑坡顶锚体1-3；并施工加固纵梁1-1间的坡顶横向封闭层2-3；施工坡顶排水沟2-1。

步骤6、施工坡体排水部。

步骤7、在膨胀土坡面施工种植土4-2，施工绿色植物4-1，绿色植物4-1养护期一般不少于3个月。即完成了填方边坡条件下的一种膨胀土路堑边坡加固结构。

一种膨胀土路堑边坡加固结构的施工方法，对于挖方边坡，一级边坡是二级边坡的上级边坡，位于二级边坡的上方，包括以下步骤：

步骤1、膨胀土边坡开挖前，首先整平场地、避免局部积水，修建坡顶排水沟2-1。

步骤2、按照设计要求进行边坡开挖，开挖完成一级边坡后，施工边坡锚体平台1-4位置的坡中锚固件1-7，并预留与边坡锚体平台1-4相连接的钢筋。

步骤3、绑扎边坡锚体平台1-4的钢筋并预留好加固纵梁1-1的连接钢筋，浇筑边坡锚体平台1-4；施工加固纵梁1-1之间的边坡平台横向封闭层2-4、边坡平台排水沟2-5；在一级边坡坡面挖放置槽，施工加固纵梁1-1，挖槽完毕后，首先铺设坡面防护网4-3，将坡面防护网4-3边缘不少于10cm埋设于加固纵梁1-1的放置槽中，之后绑扎钢筋并预留好坡顶锚体1-3的连接钢筋，浇筑加固纵梁1-1的混凝土。

步骤4、施工坡顶锚固件1-2，并预留与坡顶锚体1-3相连接的钢筋；然后浇筑坡顶锚体1-3；施工加固纵梁1-1之间的坡顶横向封闭层2-3。

步骤5、继续按照设计要求进行边坡开挖，开挖完成二级边坡后，施工坡脚排水沟2-2；之后开挖加固纵梁基础1-6的基坑，绑扎钢筋并预留好加固纵梁1-1的连接钢筋，浇筑加固纵梁基础1-6的混凝土；浇筑坡脚横向封闭层2-6。在二级边坡坡面挖放置槽，施工加固纵梁1-1，挖放置槽完毕后，首先铺设坡面防护网4-3，将坡面防护网4-3边缘不少于10cm埋设于加固纵梁1-1的放置槽中，之后绑扎钢筋浇筑加固纵梁1-1的混凝土。

步骤6、施工坡体排水部。

步骤7、在膨胀土坡面施工种植土4-2，施工绿色植物4-1，绿色植物4-1养护期一般不少于3个月。即完成了挖方边坡条件下的一种膨胀土路堑边坡加固结构。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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