本發(fā)明涉及膨脹土邊坡支擋，具體涉及一種懸空式錨索格構(gòu)梁膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

1、膨脹土是一種富含高嶺石、伊利石及蒙脫石等親水性粘土礦物，并且是一種隨含水量的增減，土體體積會(huì)發(fā)生顯著脹縮變形的高塑性粘土。其主要具有以下工程特性：(1)脹縮性；膨脹土吸水后體積膨脹會(huì)使其表面的建筑物或構(gòu)筑物發(fā)生隆起，而膨脹土失水后體積收縮，則易造成土體開裂，并使其表面的建筑物或構(gòu)筑物下沉。同時(shí)，膨脹土不同于其他粘土的脹縮性，反復(fù)的干縮濕脹會(huì)導(dǎo)致土體有效凝聚力下降，使得土體的強(qiáng)度降低。(2)裂隙性；膨脹土中的裂隙，主要可分為垂直裂隙、水平裂隙與斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土體分割成具有一定幾何形狀的塊體，破壞了土體的完整性。膨脹土邊坡的破壞，大多與土中所含裂隙有關(guān)，且邊坡滑動(dòng)面的形成主要受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制。裂隙的產(chǎn)生是由于膨脹土的脹縮特性所引起的，反復(fù)的吸水膨脹、失水干縮，反復(fù)周期變化，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)松散，而土體結(jié)構(gòu)的松散又使得雨水入滲加劇，為脹縮創(chuàng)造了條件。(3)風(fēng)化特性；膨脹土受氣候因素影響，極易產(chǎn)生風(fēng)化破壞。邊坡開挖后，土體在風(fēng)化作用下，很快會(huì)產(chǎn)生碎裂、剝落和軟化等現(xiàn)象，使土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度進(jìn)一步降低?？梢姡蛎浲恋貐^(qū)邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題極為復(fù)雜。

2、對(duì)于膨脹土邊坡的治理目前主要有限制土體裂縫發(fā)展和不限制土體裂縫發(fā)展兩種基本原則。其中，限制土體裂縫發(fā)展思路的具體措施有換填、土體改良及土工膜加固等方法；而不限制土體裂縫發(fā)展思路的具體措施有設(shè)置土工袋、支擋結(jié)構(gòu)及坡面防護(hù)等方法。在上述具體措施中，采用邊坡支擋結(jié)構(gòu)適用于加固含原生軟弱結(jié)構(gòu)面或潛在滑動(dòng)面的高陡不穩(wěn)定膨脹土邊坡且具有較好的加固效果，因此，被大量應(yīng)用于膨脹土邊坡的治理之中。常見的邊坡支擋結(jié)構(gòu)包括擋土墻、抗滑樁、土釘墻及錨桿(索)格構(gòu)梁等。

3、由于能夠主動(dòng)加載并控制邊坡變形，錨桿(索)格構(gòu)梁邊坡支擋結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地應(yīng)用于膨脹土地區(qū)各種類型的、不同高度的自然邊坡及人工邊坡的加固治理之中。如中國(guó)專利文件111945752a公開了一種適用于膨脹土邊坡自適應(yīng)變形控制的框錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括防水土工膜、排水槽、框架梁、錨桿和自適應(yīng)變形控制模塊，通過(guò)高壓惰性氣體的氣腔與現(xiàn)有框架梁支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合來(lái)適應(yīng)并控制膨脹土邊坡任意形式的變形；中國(guó)專利文件113026773a公開了一種用于膨脹土邊坡的框格梁支護(hù)系統(tǒng)及其施工方法，采用高強(qiáng)彈性橡膠片在工廠生產(chǎn)豎直彈性件與水平彈性件并在錨桿框架梁每個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一個(gè)“十”形彈性件整體，依靠彈性件的彈性來(lái)抑制膨脹土的膨脹特性；中國(guó)專利文件114703871a公開了一種膨脹土挖方邊坡的剛?cè)嵝越M合支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法，在坡面框架梁側(cè)邊設(shè)置帶鉤彈簧膨脹螺栓并在框格內(nèi)坡面上插入彈簧錨桿以適應(yīng)膨脹土邊坡坡面的漲縮變形；中國(guó)專利文件116290031a公開了一種用于防護(hù)膨脹土邊坡的生態(tài)韌性格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)及施工方法，包括植被保護(hù)墊、格構(gòu)梁、錨桿、u形釘、截/排水溝和護(hù)坡植被，通過(guò)植被保護(hù)墊與植被組成的復(fù)合整體能夠有效調(diào)整水分運(yùn)移，限制表層土體開裂，限制裂隙向深部開展，阻止大氣影響深度向土體深處發(fā)展；中國(guó)專利116335167a公開了一種膨脹土邊坡自適應(yīng)排水減脹綜合處治系統(tǒng)及其施工方法，包括格構(gòu)梁、觸展型錨桿、自適應(yīng)抽排水裝置、流體減脹裝置和區(qū)間能控器，及格構(gòu)框格內(nèi)設(shè)置有植被，提供一種兼顧加固、排蓄水、柔性減脹、綠化等作用的膨脹土邊坡自適應(yīng)排水減脹綜合處治系統(tǒng)等。

4、但是，目前國(guó)內(nèi)采用格構(gòu)梁對(duì)膨脹土邊坡進(jìn)行加固治理存在以下缺點(diǎn)：①盡管設(shè)置了各種各樣的附屬設(shè)施和裝置，總體而言，格構(gòu)梁仍然直接設(shè)置于邊坡坡面并且直接承受膨脹土邊坡在雨季的強(qiáng)度大膨脹壓力及旱季因收縮而發(fā)生格構(gòu)梁底部脫空的現(xiàn)象；②諸如氣腔、彈性橡膠片、膨脹螺栓、膨脹錨桿、植被保護(hù)墊及抽排水裝置等附屬設(shè)施直接暴露在邊坡坡面惡劣的大氣環(huán)境中，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)上述裝置容易發(fā)生老化、劣化、銹蝕等現(xiàn)象導(dǎo)致其功能喪失；③采用格構(gòu)梁，在格構(gòu)梁交叉節(jié)點(diǎn)處多采用普通錨桿(全長(zhǎng)黏結(jié)型錨桿)，沒(méi)有對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力，不利于邊坡變形的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種懸空式錨索格構(gòu)梁膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)及施工方法，能夠適用于膨脹土地區(qū)規(guī)模不一、高度各異的挖方邊坡或自然邊坡工程的加固治理。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種懸空式錨索格構(gòu)梁膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)，包括錨墩、懸空式格構(gòu)橫梁、懸空式格構(gòu)縱梁、預(yù)應(yīng)力錨索、支擋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及支擋結(jié)構(gòu)冠梁，錨墩、格構(gòu)橫梁及格構(gòu)縱梁在膨脹土邊坡坡面整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土一次成型，其中錨墩設(shè)置于坡面刻槽內(nèi)與膨脹土邊坡直接接觸并與設(shè)置在錨墩中心處的預(yù)應(yīng)力錨索共同作用以保障旱季邊坡的整體穩(wěn)定性，格構(gòu)橫梁和格構(gòu)縱梁剛接于錨墩側(cè)面并距膨脹土邊坡一定的懸空高度以承受雨季土體不大的膨脹壓力，坡面上錨墩四周懸空剛性連接的格構(gòu)橫梁和格構(gòu)縱梁在旱季主動(dòng)脫離邊坡坡面并在雨季接觸隆起的邊坡坡面以承受不大的土體膨脹壓力，尤其在雨季既允許邊坡坡面發(fā)生一定程度的變形從而釋放一定的膨脹壓力又限制邊坡坡面發(fā)生過(guò)大的變形從而導(dǎo)致膨脹土邊坡失穩(wěn)，支擋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及支擋結(jié)構(gòu)冠梁分別采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土后期分次澆搗成型于格構(gòu)縱梁兩端，分別設(shè)置在膨脹土邊坡的坡腳和坡頂。

4、進(jìn)一步地，所述錨墩四周縱橫向?qū)ΨQ地剛性連接有用于連接相鄰錨墩的格構(gòu)橫梁及格構(gòu)縱梁，所述格構(gòu)橫梁及格構(gòu)縱梁的頂面與錨墩的頂面齊平，所述錨墩設(shè)置于坡面刻槽內(nèi)且其高度大于所述格構(gòu)橫梁及所述格構(gòu)縱梁的高度并使所述格構(gòu)橫梁及所述格構(gòu)縱梁的底面距邊坡坡面有一定的懸空高度，該懸空高度應(yīng)根據(jù)邊坡膨脹土的膨脹性合理確定。

5、進(jìn)一步地，所述錨墩的鋼筋籠雙層雙向配筋，所述格構(gòu)橫梁及所述格構(gòu)縱梁的縱向受力鋼筋分別橫向和縱向穿過(guò)所述錨墩的鋼筋籠中間靠近頂部位置，所述格構(gòu)橫梁及所述縱梁的受力縱筋上下左右對(duì)稱、均勻設(shè)置。

6、進(jìn)一步地，所述錨墩中間位置設(shè)置有供所述預(yù)應(yīng)力錨索穿過(guò)的孔道，該孔道的傾斜角度根據(jù)膨脹土邊坡坡率和預(yù)應(yīng)力錨的入射角綜合確定，孔道的直徑以不妨礙預(yù)應(yīng)力錨索外錨段穿過(guò)為標(biāo)準(zhǔn)，控制在50mm-100mm。

7、進(jìn)一步地，在所述錨墩的側(cè)邊不小于500mm的范圍內(nèi)為所述格構(gòu)橫梁及所述縱梁的縱向受力鋼筋設(shè)置箍筋加密區(qū)，箍筋加密區(qū)內(nèi)箍筋的間距不大于100mm，所述格構(gòu)橫梁及所述格構(gòu)縱梁的箍筋非加密區(qū)箍筋間距為150mm-200mm。

8、進(jìn)一步地，所述預(yù)應(yīng)力錨索采用鋼絞線或高強(qiáng)精軋螺紋鋼，一端采用錨具錨固在所述錨墩頂面，另一端深入至膨脹土邊坡深處；且在所述錨墩的頂面為預(yù)應(yīng)力錨索的外錨段上設(shè)置可拆卸封錨，以避免所述預(yù)應(yīng)力錨索的外錨段發(fā)生銹蝕。

9、本發(fā)明還提供了上述的一種懸空式錨索格構(gòu)梁膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟：

10、s1、開挖一個(gè)分段內(nèi)的膨脹土邊坡巖土體并修整邊坡坡面及測(cè)量放線；

11、s2、在膨脹土邊坡坡面的錨墩位置刻槽：根據(jù)坡面上標(biāo)注的錨墩位置垂直于邊坡坡面刻槽，坡面刻槽平面稍大于錨墩的平面尺寸，且刻槽深度不小于200mm；

12、s3、設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索：根據(jù)施工圖要求將預(yù)應(yīng)力錨索按照預(yù)定入射角在錨墩刻槽中心位置鉆孔，清孔后在孔內(nèi)安裝預(yù)應(yīng)力錨索并注入砂漿養(yǎng)護(hù)待強(qiáng)；

13、s4、懸空式格構(gòu)梁的施工：在膨脹土邊坡坡面整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土一次成型澆筑錨墩、格構(gòu)橫梁及格構(gòu)縱梁，其中錨墩設(shè)置于坡面刻槽內(nèi)與膨脹土邊坡直接接觸，格構(gòu)橫梁和格構(gòu)縱梁剛接于錨墩側(cè)面并距膨脹土邊坡坡面一定的懸空高度；

14、s5、錨索預(yù)應(yīng)力的張拉、鎖定；

15、s6、其他輔助作業(yè)：(1)在穿過(guò)所述錨墩位置處的預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定后，分別在坡腳和坡頂采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土后期分次澆搗成型澆筑支擋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及支擋結(jié)構(gòu)冠梁；(2)在錨墩的頂面上逐個(gè)為預(yù)應(yīng)力錨索的外錨段設(shè)置可拆卸封錨；(3)分別在坡腳附近和坡頂附近為膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)設(shè)置坡腳排水溝及坡頂截水溝；(4)根據(jù)需要在懸空式支擋結(jié)構(gòu)的框格內(nèi)膨脹土邊坡坡面上植草、噴射混凝土或漿砌片石以封閉膨脹土邊坡坡面避免雨水直接入滲及流水沖刷。

16、進(jìn)一步地，所述步驟s4包括如下步驟：

17、s41、鋼筋工程：將預(yù)應(yīng)力錨索的外錨段從底部穿過(guò)錨墩的鋼筋籠并將錨墩的鋼筋籠設(shè)置在坡面刻槽內(nèi)，然后分別沿橫向和縱向穿過(guò)錨墩的鋼筋籠為格構(gòu)橫梁和格構(gòu)縱梁設(shè)置縱向受力鋼筋并為縱向受力鋼筋綁扎箍筋；

18、s42、模板工程：分別為錨墩、格構(gòu)橫梁及格構(gòu)縱梁設(shè)置模板，其中，格構(gòu)橫梁及格構(gòu)縱梁的底膜采用一定厚度的泡沫板使得混凝土澆搗完成后格構(gòu)橫梁和格構(gòu)縱梁的底面距邊坡坡面留有一定的懸空高度；

19、s43、混凝土作業(yè)：在模板內(nèi)對(duì)一個(gè)分段的膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)整體現(xiàn)澆混凝土并養(yǎng)護(hù)待強(qiáng)。

20、進(jìn)一步地，所述步驟s6中，當(dāng)采用噴射混凝土或漿砌片石封閉膨脹土邊坡坡面時(shí)應(yīng)根據(jù)噴層或漿砌片石厚度提前預(yù)留好格構(gòu)橫梁和格構(gòu)縱梁的懸空高度。

21、進(jìn)一步地，所述錨墩、所述格構(gòu)橫梁、所述格構(gòu)縱梁、所述支擋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及所述支擋結(jié)構(gòu)冠梁采用強(qiáng)度等級(jí)不低于c30的混凝土。

22、本發(fā)明的膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)屬于常規(guī)現(xiàn)澆鋼筋混凝土支擋結(jié)構(gòu)的一種變種，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，其施工工序簡(jiǎn)單可靠，施工質(zhì)量有保證，具有以下有益效果：

23、(1)本發(fā)明的邊坡組合支擋結(jié)構(gòu)主要為鋼筋混凝土構(gòu)件及金屬構(gòu)件(錨索、錨具)，其中的錨索被錨孔內(nèi)的砂漿所包裹，錨具被封錨所封閉，因此不容易發(fā)生銹蝕及劣化現(xiàn)象，有利于保障邊坡支擋結(jié)構(gòu)的耐久性；

24、(2)在錨墩中心位置設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索可以主動(dòng)加載有效控制邊坡的變形并保障邊坡的整體穩(wěn)定性；

25、(3)本發(fā)明的邊坡組合支擋結(jié)構(gòu)剛?cè)岵?jì)，旱季依靠預(yù)應(yīng)力錨索及剛性錨墩保障邊坡的整體穩(wěn)定性，雨季依靠錨墩四周設(shè)置的柔性格構(gòu)橫梁及格構(gòu)縱梁承受土體不大的膨脹壓力，既允許邊坡土體發(fā)生一定的變形從而釋放一定程度的膨脹壓力又避免邊坡土體發(fā)生過(guò)大的變形；

26、(4)在坡面上框格內(nèi)植草、噴射混凝土或漿砌片石可以減少坡面雨水的直接入滲避免發(fā)生較大的膨脹變形并避免坡面雨水沖刷；

27、(5)預(yù)應(yīng)力錨索的外錨段設(shè)置可拆卸封錨則有利于對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索多次進(jìn)行補(bǔ)償張拉以應(yīng)對(duì)反復(fù)漲縮條件下錨索預(yù)應(yīng)力發(fā)生的過(guò)分松弛；

28、(6)完工后組合支擋結(jié)構(gòu)的框格內(nèi)如果采用植草或栽種小型灌木的方案則有利于與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，有利于環(huán)境保護(hù)。

29、因此，本發(fā)明能夠適用于膨脹土地區(qū)規(guī)模不一、高度各異的挖方邊坡或自然邊坡工程的加固治理，特別適用于膨脹變形較大的強(qiáng)膨脹土邊坡的加固治理，是一種值得推廣應(yīng)用的懸空式錨索格構(gòu)梁膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)及施工方法。