一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法

摘要

本发明公开了一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，包括刚性支护结构和柔性支护结构；刚性支护结构包括刚性框架结构和传统锚杆；柔性支护结构包括柔性框架结构和抗震锚杆。施工方法如下：1修坡；2放样；3传统锚杆施工；4抗震锚杆施工；5刚性框架结构施工；6柔性框架结构施工；7传统锚杆张拉锁定；8抗震锚杆张拉锁定。本发明有效解决了地震作用下，传统被动防护结构控制变形能力差，主动防护结构无抗震性能，易发生锚固失效，框架挡墙脱空断裂等问题，本发明抗震结构合理、性能优异、双重抗震、锚杆应力均衡调节，可有效控制边坡位移，具有广泛的应用前景和显著的经济、社会效益。

权利要求

1.一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：所述刚柔并济型边坡抗震支护结构包括刚性支护结构(1)和柔性支护结构(2)；刚性支护结构(1)包括传统锚杆(4)和刚性框架结构(3)；柔性支护结构(2)包括抗震锚杆(6)和柔性框架结构(5)；所述抗震锚杆(6)包括锚具a(61)、垫板a(63)、杆体a(65)和位于垫板a(63)上的抗震装置(62)，所述抗震装置(62)包括调心滚子轴承(621)、弧形肢爪(622)和球面型底座(623)，调心滚子轴承(621)内沿与锚具a(61)外沿固定连接，调心滚子轴承(621)外沿均匀分布数条弧形肢爪(622)，弧形肢爪(622)的内侧与调心滚子轴承(621)固定连接，球面型底座(623)由数条弧形钢板条(6231)构成，每条弧形钢板条(6231)的顶部与一条弧形肢爪(622)的外端固定连接；

所述刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤一：修整坡面；

步骤二：施工放样；

步骤三：传统锚杆(4)施工：钻孔、安放杆体b(43)、灌浆养护；

步骤四：抗震锚杆(6)施工：钻孔、安放杆体a(65)、灌浆养护；

步骤五：刚性框架结构(3)施工：浇筑常规混凝土；

步骤六：柔性框架结构(5)施工：浇筑低弹模混凝土；

步骤七：传统锚杆(4)张拉锁定；

步骤八：抗震锚杆(6)张拉锁定。

2.如权利要求1所述的一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：所述调心滚子轴承(621)为可承受轴向荷载的高强调心滚子轴承。

3.如权利要求1所述的一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：所述抗震锚杆(6)的锚具a(61)内部均匀设有数个圆形贯通孔洞，圆形贯通孔洞配有配套使用的杆体a(65)夹片；所述步骤八中，抗震锚杆(6)在柔性框架结构(5)的低弹模混凝土强度达到设计要求后进行张拉；同一根抗震锚杆(6)的多根杆体a(65)同步分级张拉，同步锁定。

4.如权利要求3所述的一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：所述同一根抗震锚杆(6)杆体a(65)的根数为2根或不小于3的奇数根。

5.如权利要求1所述的一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：所述球面型底座(623)底部与垫板a(63)相切。

6.如权利要求1所述的一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：所述刚性框架结构(3)与柔性框架结构(5)的临界位置处增设加强筋。

7.如权利要求1所述的一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：步骤六中，所述柔性混凝土框架结构的低弹模混凝土浇筑在刚性混凝土框架结构的常规混凝土初凝前进行。

8.如权利要求1所述的一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，其特征在于：所述抗震锚杆(6)还包括保护壳(64)，所述步骤七和步骤八中还包括封锚。

说明书

一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法

技术领域

[0001] 本发明属于边坡加固技术领域，具体涉及一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法。

背景技术

[0002] 我国地理位置较为特殊，处于环太平洋地震带与亚欧地震带之间，属于地震较为活跃的区域，我国地貌特性决定了我国存在大量的山地边坡。由此，地震致使山体滑坡灾害
的事件时有发生。

[0003] 现有边坡防护体系主要为重力式挡墙、抗滑桩挡墙等被动式防护结构和框架挡墙加锚杆的主动式防护结构，但两种防护体系均难以有效抵御地震作用。地震状态下，被动式
防护结构无法有效控制坡体震动及岩土体变形，极易发生岩土体崩塌滑落。主动式防护结
构虽具备控制变形能力，但不具备抗震特性，地震作用下，锚杆应力激增，会造成锚头脱落、承压台压碎、锚杆拉断、锚固体拔出等现象，而刚性框架挡墙结构会发生脱空、脆性断裂等，从而引发主动防护体系失效。

发明内容

[0004] 针对上述技术问题，本发明旨在提供一种抗震结构合理、抗震性能优异、可实现双重抗震、锚杆应力均衡调节，有效控制边坡位移，维系边坡稳定的刚柔并济型边坡抗震支护
结构的施工方法。

[0005] 本发明采用的技术方案是：

[0006] 一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，所述刚柔并济型边坡抗震支护结构包括刚性支护结构和柔性支护结构；刚性支护结构包括传统锚杆和刚性框架结构；柔性
支护结构包括抗震锚杆和柔性框架结构；所述抗震锚杆包括锚具a、垫板a、杆体a和位于垫
板a上的抗震装置，所述抗震装置包括调心滚子轴承、弧形肢爪和球面型底座，调心滚子轴
承内沿与锚具a外沿固定连接，调心滚子轴承外沿均匀分布数条弧形肢爪，弧形肢爪的内侧
与调心滚子轴承固定连接，球面型底座由数条弧形钢板条构成，每条弧形钢板条的顶部与
一条弧形肢爪的外端固定连接；

[0007] 所述刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

[0008] 步骤一：修整坡面；

[0009] 步骤二：施工放样；

[0010] 步骤三：传统锚杆施工：钻孔、安放杆体b、灌浆养护；

[0011] 步骤四：抗震锚杆施工：钻孔、安放杆体a、灌浆养护；

[0012] 步骤五：刚性框架结构施工：浇筑常规混凝土；

[0013] 步骤六：柔性框架结构施工：浇筑低弹模混凝土；

[0014] 步骤七：传统锚杆张拉锁定；

[0015] 步骤八：抗震锚杆张拉锁定。

[0016] 抗震锚杆的工作原理是，当地震来临之际，沿抗震锚杆轴线方向，通过抗震装置(弧形肢爪、球面型底座)轴向挤压变形，调节锚杆轴向应力，避免应力激增；沿边坡坡面方
向，通过球面型底座的摇摆作用，抵御剪力对锚杆杆体的损伤，从而达到锚杆抗震的作用。

[0017] 所述调心滚子轴承为可承受轴向荷载的高强调心滚子轴承。

[0018] 所述抗震锚杆的锚具a内部均匀设有数个圆形贯通孔洞，圆形贯通孔洞的个数、直径、分布应根据锚杆杆体的根数、直径、分布确定；圆形贯通孔洞配有配套使用的锚杆杆体a夹片；步骤八中，所述抗震锚杆在柔性框架结构的低模量混凝土强度达到设计要求后进行
张拉；同一根抗震锚杆的多根杆体a同步分级张拉，同步锁定。保持抗震装置平衡，防止抗震装置失稳。

[0019] 当同一根抗震锚杆的多根杆体a同步分级张拉,同步锁定后,各杆体预应力相同时，抗震装置和锚具a的轴心位于同一直线上；当同步分级张拉,同步锁定后,各杆体a预应
力存在较小差异时，优选所述同一根抗震锚杆杆体a的根数为2根或不小于3的奇数根，这
样，锚杆可以实现各个杆体的受力均匀。例如，抗震锚杆的杆体在同步分级张拉后同步锁定
时，由于施工工艺或施工质量的影响，各杆体预应力损失会存在较小差异，导致各个锚杆杆
体受力不均匀，抗震锚杆通过锚具轻微翻转，实现各个杆体受力均衡。

[0020] 所述球面型底座底部与垫板a相切。

[0021] 所述数条弧形钢板条的底部固定连接形成球面型底座底部。

[0022] 所述刚性框架结构的材料为常规混凝土，柔性框架结构的材料为与常规混凝土适配强度相同的低弹模混凝土，包括泡沫混凝土或橡胶混凝土。

[0023] 所述刚性框架结构与柔性框架结构的临界位置处增设加强筋。

[0024] 所述刚性框架结构与柔性框架结构的尺寸应满足承载力设计要求和正常使用状态设计要求。

[0025] 所述传统锚杆包括锚具b、垫板b和杆体b。

[0026] 所述杆体a和杆体b为预应力螺纹钢筋或钢绞线。

[0027] 所述步骤六中，柔性混凝土框架结构的低弹模混凝土浇筑在刚性混凝土框架结构的常规混凝土初凝前进行。

[0028] 所述步骤七中，传统锚杆在刚性框架结构的混凝土强度达到设计要求后进行张拉。

[0029] 抗震锚杆包括保护壳，所述步骤七和步骤八中还包括封锚。

[0030] 本发明的有益效果：

[0031] 1抗震结构合理。本发明建立在成熟的边坡抗震理论之上，充分考虑边坡的破坏机理，提出了刚柔并济式边坡抗震支护结构，柔性支护结构实现边坡释能，刚性支护结构控制
边坡滑移。

[0032] 2柔性结构双重抗震。本发明中，实现了柔性框架结构和抗震锚杆的共同抗震作用，同时，在锚杆头部设置了抗震装置和柔性混凝土承台，起到双重抗震作用，可避免地震
作用下锚杆内力激增，造成锚固失效。

[0033] 3抗震锚杆性能优异。本发明中锚杆的抗震装置为机械型摇摆式抗震装置，具有轴向和切向双向抗震效果。地震作用下，抗震装置通过球面型底座的挤压变形来避免应力突
增，实现轴向减震，同时抗震装置通过机械摇摆的方式释放切向应力，从而避免锚杆发生剪
力损伤，达到保护锚杆的目的。

[0034] 4抗震锚杆可均衡杆体受力。本专利中的锚具为非固定式锚具，可通过锚具自身的调整，可实现各个杆体均衡受力，由此可避免某一应力较大的杆体在地震作用下被拉断或
拔出，而引发同锚杆其他杆体应力过大被拉断或拔出，造成锚固失效。

[0035] 5.有效控制边坡位移，维持边坡稳定。由抗震锚杆和柔性框架组成的柔性抗震结构(柔性支护结构)允许岩土体有适度的变形，释放地震作用下积蓄的能量，同时通过大量
系统的抗震锚杆，在边坡内部产生均匀的压应力场，控制边坡局部位移过大。常规锚杆与刚
性框架组成的刚性支护结构，一方面可有效控制边坡总体的位移，另一方面，通过强大预应
力保证滑体与滑床的紧密接触，防止两者脱离而引发滑坡。

附图说明

[0036] 图1为本发明边坡支护体系平面图；

[0037] 图2为图1A‑A剖视图；

[0038] 图3为本发明抗震锚杆锚头示意图；

[0039] 图4为图3B‑B剖视图；

[0040] 图5为地震时抗震锚杆锚头抗震示意图；

[0041] 图6为锚头自动调节杆体应力示意图；

[0042] 图7为调心滚子轴承示意图；

[0043] 图8为图7C‑C剖视图；

[0044] 其中，1、刚性支护结构；2、柔性支护结构；3、刚性框架结构；4、传统锚杆；41、锚具b；42、垫板b；43、杆体b；5、柔性框架结构；6、抗震锚杆；61、锚具a；62、抗震装置；621、调心滚子轴承；622、弧形肢爪；623、球面型底座；6231、弧形钢板条；63、垫板a；64、保护壳；65、杆体a。

具体实施方式

[0045] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“横向”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0046] 实施例1

[0047] 如图1‑5，7‑8所示，一种刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法，刚柔并济型边坡抗震支护结构包括刚性支护结构1和柔性支护结构2；刚性支护结构1包括传统锚杆4和刚性框架结构3；柔性支护结构2包括抗震锚杆6和柔性框架结构5；所述抗震锚杆6包括锚具
a61、垫板a63、保护壳64、杆体a65和位于垫板a63上的抗震装置62；所述抗震装置62包括调
心滚子轴承621、弧形肢爪622、球面型底座623。调心滚子轴承621内沿与锚具a61外沿固定
连接，调心滚子轴承621外沿均匀分布数条弧形肢爪622，弧形肢爪622的内侧与调心滚子轴
承621固定连接，球面型底座623由数条弧形钢板条6231构成，数条弧形钢板条6231的底部
固定连接形成球面型底座623底部，每条弧形钢板条6231的顶部与一条弧形肢爪622的外端
固定连接，球面型底座623底部与垫板a63相切，调心滚子轴承621为可承受轴向荷载的高强
调心滚子轴承，抗震锚杆6的锚具a61内部均匀设有数个圆形贯通孔洞，圆形贯通孔洞的个
数、直径、分布应根据锚杆杆体a65的根数、直径、分布确定；圆形贯通孔洞配有配套使用的锚杆杆体a65夹片；所述刚性框架结构3的材料为常规混凝土，柔性框架结构5的材料为与常
规混凝土适配强度相同的低弹模混凝土，如泡沫混凝土或橡胶混凝土；柔性框架结构5单元
位于刚性框架结构3单元内部，通过柔性框架结构5实现边坡局部的释能，而刚性框架结构5
对边坡总体位移实施控制；所述刚性框架结构3与柔性框架结构5的临界位置处应增设加强
筋；所述刚性框架结构3与柔性框架结构5的尺寸应满足承载力设计要求和正常使用状态设
计要求；所述传统锚杆4包括锚具b41、垫板b42和杆体b43。所述杆体a65和杆体b43为预应力
螺纹钢筋或钢绞线。

[0048] 所述施工方法，包括以下施工步骤：

[0049] 步骤一：修整坡面；

[0050] 步骤二：施工放样；

[0051] 步骤三：传统锚杆4施工：钻孔、安放杆体b43、灌浆养护；

[0052] 步骤四：抗震锚杆6施工：钻孔、安放杆体a65、灌浆养护；

[0053] 步骤五：刚性框架结构3施工：浇筑常规混凝土；

[0054] 步骤六：柔性框架结构5施工：浇筑低弹模混凝土；

[0055] 步骤七：传统锚杆4张拉锁定及封锚；

[0056] 步骤八：抗震锚杆6张拉锁定及封锚。

[0057] 所述步骤六中，柔性混凝土框架结构5的混凝土浇筑在刚性混凝土框架结构3的混凝土初凝前进行。

[0058] 所述步骤七中，传统锚杆4在刚性框架结构3的混凝土强度达到设计要求后进行张拉。

[0059] 所述步骤八中，抗震锚杆6应在柔性框架结构5的混凝土强度达到设计要求后进行张拉；抗震锚杆6的多根杆体a65应同步分级张拉，同步锁定。各杆体a65预应力相同，抗震装置62和锚具a61的轴心位于同一直线上。

[0060] 其工作原理是，当地震来临之际，沿抗震锚杆6轴线方向，通过抗震装置62(弧形肢爪622、球面型底座623)轴向挤压变形，调节锚杆轴向应力，避免应力激增；沿边坡坡面方
向，通过球面型底座623的摇摆作用，抵御剪力对锚杆杆体a65的损伤，从而达到锚杆抗震的
作用。

[0061] 实施例2

[0062] 刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法同实施例1，进一步地，所述杆体a65的数量为3，但是步骤八中，在抗震锚杆6张拉锁定时，由于施工工艺或施工质量的影响，各杆
体a65预应力损失有较小差异，导致各杆体a65所受预应力不均衡，如图6所示，当杆体a65所
受预应力不均衡时，锚具a61发生微小翻转，较大预应力杆体a65一端下沉，实现部分预应力
释放，而较小预应力杆体a65一端抬升，相当于施加了部分预应力，当各个杆体a65预应力相
同时，锚具a61不再翻转，达到新的力学平衡状态。锚具a61外沿与调心滚子轴承621内沿固
定连接，所以锚具a61翻转时，抗震装置62不受影响，依然保持原来位置且具备原有功能。

[0063] 本发明有效解决了地震作用下，传统被动式边坡防护结构控制变形能力差，主动式防护结构不具备抗震特性，易发生锚头脱落、锚杆拉断、拔出，刚性框架挡墙脱空、脆性断裂等问题，本发明提供了一种抗震结构合理、抗震性能优异、可实现双重抗震、锚杆应力均
衡调节，可有效控制边坡位移，维系边坡稳定的刚柔并济型边坡抗震支护结构的施工方法。