一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构
文献发布时间:2023-06-19 12:00:51
技术领域
本发明属于岩土工程领域,涉及一种边坡锚固结构,具体为一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构。
背景技术
在边坡支护领域,柔性边坡防护网、预应力锚索框架和抗滑桩应用得非常广泛,其中柔性边坡防护网使用于具有坍塌、崩塌、浅层滑动、危岩落石等潜在地质灾害的土质或岩石边坡加固和防护,而预应力锚索框架和抗滑桩主要应用在边坡深层滑动、大型滑坡、边坡防护等工程领域。
目前的柔性防护网技术的柔性防护网以镀锌高强度钢丝绳为主要材料的的主动防护系统具有高韧性、高防护强度、易铺展性等优点。主动防护系统通过多次边坡防护工程的现场试验和对比,具有适应任何坡面地形、安装程序标准化、系统化等优点,其中主动防护网缩短了工期和施工费用。具有一次成型、施工安装周期短、施工速度快、不需要进行刷方且适用于各种复杂的地形以及整个边坡联成整体的优点,但是传统柔性防护网对于大型滑坡无能为力,丝网的张拉优势不能很好地转换为对大型坡面临空方向变形的有效约束力,另外对于滑坡推力较大的边坡,丝网和锚索(锚杆)的锚固力有限,不能有效地形成合力。
另一方面,在地形凸出不明显的平坦区域,锚索(锚杆)预拉力不能有效地分布到丝网的各个点,因此现有丝网与锚索(锚杆)的结合抗滑效果得不到保证。
预应力锚索(锚杆)框架和抗滑桩在滑坡和边坡病害防治领域有着极其广泛的应用,取得了非常好的边坡病害防治效果。但是,预应力锚索框架技术和抗滑桩目前存在如下弊端:
1、框架体积大,特别是在滑坡推力较大的情况下,框架结构的钢筋混凝土体量很大,坡面混凝土面积占比大导致坡面绿化不容易实现。
2、坡面框架施工非常困难,施工速度缓慢,特别不适用于抢险或临时工程。
3、不适用于快速规模化施工,实现机械或半机械化施工非常困难。
4、对于浅层滑坍或防浅层坍塌,预应力锚索(锚杆)框架造成工程的巨大浪费,另外框架自重会导致坡面防塌效果不理想。
5、预应力锚索(锚杆)框架按照品来划分,品与品之间通过伸缩缝隔离开来,后果是一旦局部发生垮塌,附近框架起不到联合抗滑的作用。
为解决上述问题,一种新型的边坡支护结构(2020111993475,2020224768983)提出一种新的解决方案,一方面充分发挥柔性防护网施工速度快、有利于坡面的绿化、工程造价小以及整个坡面联成整体的优势,另一方面充分利用预应力锚索(锚杆)锚梁框架结构中预应力锚索强大的锚固力实现对深层滑坡的治理效果,一种新型柔性边坡锚固结构(2020112978843,202022680200X)在避免了滑坡体活动对工程锚索结构破坏的同时提高了坡体的安全性,有效杜绝了滑面附近锚索锈蚀失效造成的危害,通过锚索、锚杆和锚梁之间有效的组合有效建立起了锚梁和滑坡体之间的有力联系,降低了工程造价,加快了施工进度,减少工期,增加结构的可靠性,同时为坡面绿化和环境友好提供了重要基础。
但是,上述解决方案仍然存在如下问题:
1、锚梁、锚索和锚杆之间的连接关系仍然不能很好地将预应力锚索和锚梁拉力高效地转化为抗滑力。
2、锚梁从滑坡体内部进入稳定山体后没有设置锚固段和锚碇来为滑坡锚梁网状结构、锚索-锚杆组合体等提供足够可靠的锚固反力,进而降低工程造价。
3、锚梁结构在滑坡体前缘大部分区域设置为密布的锚梁网状结构,但实际工程中,部分滑坡体以及滑坡体外的稳定山体中不需要以辅以同样密度的锚梁网状结构,从而减少锚梁在地表埋设的开槽数量,减少对原始坡面的扰动和破坏的同时节约工程造价,因此需要在滑坡体内外的最佳位置将纵向锚梁聚合在一起并和主锚梁连接,建立有效的连接接口—锚梁集成板。
4、在滑坡区域,为节约工期,需要同时确保边坡开挖的安全与稳定,新型支护结构在边坡开挖之前就予以施工,针对未完成开挖的坡面锚索需要提前完成部分工作,因此开挖坡面锚索的预施工工艺和技术有待进一步完善。
5、对于新开挖高边坡,为减少大开挖,开挖坡面采用陡倾角,由此产生的卸荷需要得到可靠的支撑,由此需要一种新型的锚梁设置方案确保边坡的稳定。
6、没有充分考虑锚梁在平面曲线转角较大变化的情况下,锚索+锚杆组合结构对锚梁实施可靠支撑,避免后期锚梁产生变位松弛,影响锚梁对坡体预应力的持续作用;
7、没有设置便于日后对每束锚梁结构锚固力监测的锚梁集成板,易维护特征没有体现出来。
8、当在滑坡体边界内外坡面出现较大的平台或主锚梁要越过山脊时,锚梁在垂直方向会产生巨大变化,没有通过设置工程结构对锚梁竖向荷载进行卸荷处理,防止由于锚梁巨大垂直力施加在坡体而使得坡体失稳。
9、没有考虑到由于地表建筑物或特殊地形的原因,主锚梁不能在地表附近设置时,锚梁在地下通过隧锚在滑坡体范围内(或外)不动层的锚固段+锚碇实现可靠锚固。
因此,需要一种新的解决方案解决上述问题。
发明内容
为了实现上述目的,本发明涉及一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构,具体内容如下:
一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构,主锚梁1,锚梁集成板101,锚梁集成板架1011,次锚梁钢绞线束1012,主锚梁钢绞线束1013,锚孔1014,主锚梁锚固段102,主锚梁锚碇103,锚碇锚索104,主锚梁自由段105,次锚梁2,横向锚梁3,横向锚梁端部锚索4,锚杆5,悬索形锚梁6,锚杆+锚梁+锚碇组合体61,锚杆611,锚碇锚索612,锚杆压头613,螺栓614,锚杆+锚梁+锚索组合体62,锚杆621,锚索622,锚索转角连接623,锚固片624,锚杆压头625,锚索+锚梁连接件626,次锚梁2的分束627,锚梁压线盖6261,锚垫板6262,锚杆+锚梁+锚碇组合体63,锚杆631,横向锚梁挡块632,锚固夹片633,锚梁连接段634,锚碇锚索635,锚压板636,锚梁转向平衡架64,锚杆641,锚索642,锚垫板643,垫块644,锚梁转向平衡架65,锚杆651,锚索652,锚垫块653,丝网7,坡面线8,滑坡边界9,滑坡滑动面10,落地桩11,弹性垫层111,预埋件112,凹槽113,横向锚梁自由段12,锚碇13,隧洞14,地面建筑15,连接件16,固定螺栓161,固定压盖162,固定支板163,锚梁凹位锚碇17,锚碇锚索171,连接件下盘172,连接件上盘173,螺栓174,锚杆18,锚杆杆身181,预埋连接件182,横向锚梁锚固段19,落地桩顶连接件20,连接件基板201,锚垫板202,大倾角锚固孔203,小倾角锚固孔204,次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21,燕尾板身211,预留孔212,燕尾板身翼213,燕尾板身上面214,次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22,增束器扣板221,增束孔222,锚栓孔223,锚栓224,增束器下平面225。
其特征是:所述的主锚梁1一端先后与位于坡体稳定地层的主锚梁锚固段102和主锚梁锚碇103相连,主锚梁锚碇103通过设置在其侧壁或底部的锚碇锚索104完成了进一步的锚固作用,主锚梁1的另一端通过主锚梁自由段105与锚梁集成板101相连,通过锚梁集成板101实现了主锚梁1,多条次锚梁2及悬索形锚梁6锚固的连接。
所述的主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6其线型向上凸起的凸曲线,转角最大的位置设置有一根或数根落地桩11。
所述的落地桩11为机械成孔或人工挖孔后浇筑钢筋混凝土形成的桩,其桩尖需穿过下部的滑坡滑动面10,设置于稳定地层中,当主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,在锚梁和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6和落地桩11连接在一起。
所述的桩顶连接件16由固定螺栓161,固定压盖162,固定支板163组成,其特征是:通过曲线型的固定压盖162,固定支板163,并通过固定螺栓161连接,将主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6固定在落地桩11顶部。
所述的落地桩顶连接件20由连接件基板201,锚垫板202,大倾角锚固孔203,小倾角锚固孔204组成,其特征是:主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6的大倾角一侧通过连接件基板201上的大倾角锚固孔203在锚垫板202上实现锚固,主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6,的小倾角一侧通过连接件基板201上的小倾角锚固孔204并在锚垫板202上实现锚固,连接件基板201套接在落地桩11顶部,同时将主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6,固定在落地桩11顶部。
所述的锚杆18和落地桩11的连接结构包括弹性垫层111,预埋件112,凹槽113,锚杆杆身181,预埋连接件182,其特征是:锚杆18的预埋连接件182和落地桩11的预埋件112机械连接,落地桩11上设置有凹槽113,并在凹槽113槽壁设置有弹性垫层111。
所述的锚梁集成板101是在锚梁集成板架1011上安装有不同角度的锚孔1014,其中安装有次锚梁钢绞线束1012,主锚梁钢绞线束1013,悬索形锚梁6。
所述的主锚梁锚固段102是主锚梁1的钢绞线与周围土体通过钢筋混凝土或改良土等建筑材料固结在一起的结构。
所述的主锚梁锚碇103是通过挖掘形成的隧洞或桩坑,通过合理填筑钢筋混凝土、浆砌片石、改良土等材料与坑周围土体固结在一起,并为主锚梁1的钢绞线提供锚固反力。
所述的次锚梁2从下到上设置有锚杆+锚梁+锚碇组合体61,锚杆+锚梁+锚索组合体62,锚杆+锚梁+锚碇组合体63,落地桩11及与其相连的锚杆18,锚梁凹位锚碇17,锚杆5,最后次锚梁2和悬索形锚梁6连接后与锚梁集成板101相连接或直接与锚梁集成板101相连接。
所述的锚杆+锚梁+锚碇组合体61由锚杆611,锚碇锚索612,锚杆压头613,螺栓614,特征在于横向锚梁3通过锚杆压头613的机械连接安装在锚杆611的端部,锚碇锚索612绕过锚杆压头613后与次锚梁2组合到一起,并成为次锚梁2的组成部分。
所述的锚杆+锚梁+锚索组合体62由锚杆621,锚索622,锚索转角连接623,锚固片624,锚杆压头625,锚索+锚梁连接件626,次锚梁2的分束627组成,其特征是:横向锚梁3通过锚杆压头625的机械连接安装在锚杆621的端部,锚索622和次锚梁2的分束627分别通过锚固片624的锚固连接在锚索转角连接623上,锚索622的延伸部分通过锚索+锚梁连接件626与次锚梁2连接在一起,次锚梁2的分束627的另一端与次锚梁2组合在一起,成为次锚梁2的组成部分。
所述的锚索+锚梁连接件626由锚梁压线盖6261,锚垫板6262组成,其特征是:锚索622穿过锚索转角连接623后又穿过锚梁压线盖6261,锚垫板6262,然后通过锚固连结与次锚梁2连接在一起。
所述的锚杆+锚梁+锚碇组合体63由锚杆631,横向锚梁挡块632,锚固夹片633,次锚梁2的分束634,锚碇锚索635,锚压板636组成,特征在于横向锚梁3通过横向锚梁挡块632机械固定在锚杆631的端部,锚碇锚索635和次锚梁2的分束634穿过锚杆631端部,锚压板636后通过锚固夹片633的锚固连接在一起,次锚梁2的分束634的另一端与次锚梁2组合到一起,并成为次锚梁2的组成部分。
所述的锚梁转向平衡架64由锚杆641,锚索642,锚垫板643,垫块644组成,其特征是:锚碇的锚索642通过锚垫板643与锚杆641的端部锚固连接,主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6置于锚杆641顶部的垫块644上部,锚梁自由段105或次锚梁2有向锚杆641运动的趋势,因此对左侧锚杆641产生压应力,从而对锚索642产生拉应力。
所述的锚梁转向平衡架65由锚杆651,锚索652,锚垫块653组成,其特征是:锚碇的锚索652通过锚垫板653与锚杆651的端部锚固连接,主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6置于锚杆651顶部的锚索652上部,锚梁自由段105或次锚梁2有向锚杆651运动的趋势,因此对右侧锚杆651产生压应力,从而对锚索652产生拉应力。
所述的锚梁凹位锚碇17由锚碇锚索171,连接件下盘172,连接件上盘173,螺栓174组成,其特征是:锚梁凹位锚碇17设置有锚梁连接件下盘172,连接件上盘173通过螺栓174连接在一起,连接件连接件下盘172,连接件上盘173组成的锚梁通道为曲线型,锚碇锚索171穿过连接件连接件下盘172,连接件上盘173并在连接件上盘173上侧完成锚固,实现了主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6的凹型曲线力学平衡。
所述的主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6,横向锚梁3其特征是:当锚梁曲线在水平面上发生曲线转角时,需要通过锚梁转向平衡架64,锚梁转向平衡架65对锚梁实现有效的力学支撑,避免后期运营阶段锚梁的松弛变形,导致预应力损失或失效,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山上时使用锚梁转向平衡架65对锚梁进行固定,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山下时使用锚梁转向平衡架64对锚梁进行固定。
所述的横向锚梁3,由中间的横向锚梁自由段12,横向锚梁锚固段19,横向锚梁端部锚索4,其特征是:在横向锚梁自由段12上设置有锚杆5,锚杆顶部设置有连接件16,连接件16将锚杆5和横向锚梁3连接在一起,横向锚梁自由段12和横向锚梁锚固段19的交界位置设置有落地桩11,在横向锚梁锚固段19和横向锚梁端部锚索4的结合位置设置有锚碇13,所述的落地桩11为机械成孔或人工挖孔后浇筑钢筋混凝土形成的桩,其桩尖需穿过下部的滑坡滑动面10,设置于稳定地层中,横向锚梁3在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,在锚梁和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于横向锚梁3曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将横向锚梁3和落地桩11连接在一起。
所述的桩顶连接件16将横向锚梁3固定在落地桩11顶部。
所述的落地桩顶连接件20由连接件基板201,锚垫板202,大倾角锚固孔203,小倾角锚固孔204组成,其特征是:横向锚梁3的大倾角一侧通过连接件基板201上的大倾角锚固孔203在锚垫板202上实现锚固,横向锚梁3小倾角一侧通过连接件基板201上的小倾角锚固孔204并在锚垫板202上实现锚固,连接件基板201套接在落地桩11顶部,同时将横向锚梁3固定在落地桩11顶部。
所述的次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21由燕尾板身211,预留孔212,燕尾板身翼213,燕尾板身上面214组成,其特征是:燕尾板身211预留有预留孔212,次锚梁2的钢绞线穿过预留孔212到达燕尾板身上面214并实施锚固固定,燕尾板身翼213的下面的弧线型,在燕尾板身翼213下方及燕尾板身211两侧的区域安装悬索形锚梁6,当在燕尾板身上面214对次锚梁2进行锚固时,悬索形锚梁6受到来自燕尾板身翼213的下压作用,同时实现了对次锚梁2施加预应力。
所述的次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22是套结在悬索形锚梁6外侧的环形结构,上面有开口的增束孔222,增束孔222靠近悬索形锚梁6一侧设置有开口226,悬索形锚梁6上的钢绞线可以通过开口226进入增束孔222,进而被锚固锁定,同时也可以通过增加悬索形锚梁6的锚索束来补尝次锚梁2对悬索形锚梁6产生的附加力,它由增束器扣板221,增束孔222,锚栓孔223,锚栓224,增束器下平面225,开口226组成,其特征是:次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22安装在次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21下侧,增束器扣板221上预留有锚栓孔223,两片增束器扣板221通过锚栓224连接在一起后形成圆形孔用于安装悬索形锚梁6,增束器扣板221上预留有增束孔222,用于锁定部分悬索形锚梁6的钢绞线,或者给悬索形锚梁6增加预应力钢筋束,通过在增束器下平面225上的增束孔222里的预应力筋实施锚固固定,增加的预应力钢筋束和原来的悬索形锚梁6钢绞线一起和锚梁集成板101相连。
所述的悬索形锚梁6是将两个不在同一地点的主锚梁1端部的锚梁集成板101用埋在地表附近的悬索形钢绞线缆连在一起,其特征是:悬索形锚梁6是向下凹的凹曲线,悬索形锚梁6通过次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22,次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21与数根次锚梁2连接在一起,悬索形锚梁6和次锚梁2均通过锚梁集成板101与主锚1连接实现钢绞线拉力的连续传递。
本发明为一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构,主锚梁1是为整个边坡锚固结构选择最佳的锚固地点,使用主锚梁锚固段102、主锚梁锚碇103,主锚梁锚碇103基坑侧壁或底部的锚碇锚索104联合完成锚固作用的主要锚固结构,主锚梁1的另一端通过主锚梁自由段105与锚梁集成板101相连,通过锚梁集成板101实现了多条次锚梁2,悬索形锚梁6的集成并与主锚梁1连成整体。
所述的次锚梁2是将边坡不稳定区域的岩土从下到上通过设置锚杆+锚梁+锚碇组合体61,锚杆+锚梁+锚索组合体62,锚杆+锚梁+锚碇组合体63,落地桩11及与其相连的锚杆18,锚梁凹位锚碇17,锚杆5建立力学连接并通过次锚梁2施加预应力,部分次锚梁2和悬索形锚梁6连接后与锚梁集成板101相连接表现出悬索锚固的基本特征,部分次锚梁2不与悬索形锚梁6连接而直接与锚梁集成板101连接在一起,体现出斜拉型锚梁的线型特征,通过锚梁集成板101将来自次锚梁2和悬索形锚梁6的预应力传递给主梁1。
所述的锚梁集成板101是在锚梁集成板架1011上安装有不同角度的锚孔1014,其中安装有次锚梁钢绞线束1012,主锚梁钢绞线束1013,悬索形锚梁6,主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6均通过锚固连接固定在锚梁集成板101上,锚梁集成板101是一个公共接口,通过这个接口可以对锚梁集成板101两侧钢绞线的参数变化进行监测和检测。
所述的主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6其线形向上的凸曲线转角最大的位置设置有一根或数根落地桩11。
所述的落地桩11为机械成孔或人工挖孔后浇筑钢筋混凝土形成的桩,其桩尖需穿过下部的不稳定滑坡滑动面10,设置于稳定地层中,落地桩11将主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6的倾角变化引起的竖向荷载传递给稳定地层,等效于对整个不稳定或欠稳定坡面实施刷方减重,当主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6和落地桩11顶部连接在一起。
所述的桩顶连接件16由固定螺栓161,固定压盖162,固定支板163组成,其特征是:通过曲线型的固定压盖162,固定支板163,并通过固定螺栓161连接,将主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6固定在落地桩11顶部。
所述的落地桩顶连接件20由连接件基板201,锚垫板202,大倾角锚固孔203,小倾角锚固孔204组成,其特征是:主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6大倾角一侧通过连接件基板201上的大倾角锚固孔203在锚垫板202上实现锚固,主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6的小倾角一侧通过连接件基板201上的小倾角锚固孔204并在锚垫板202上实现锚固,连接件基板201套接在落地桩11顶部,同时将主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6固定在落地桩11顶部。
所述的锚杆18和落地桩11的连接结构包括弹性垫层111,预埋件112,凹槽113,锚杆杆身181,预埋连接件182,其特征是:锚杆18的预埋连接件182和落地桩11的预埋件112机械连接,落地桩11上设置有凹槽113,并在凹槽113槽壁设置有弹性垫层111。
所述的主锚梁锚固段102是主锚梁1的钢绞线与周围土体通过钢筋混凝土或改良土等建筑材料固结在一起的结构,可以为锚梁提供较大的侧摩阻力。
所述的主锚梁锚碇103是通过挖掘形成的隧洞,桩坑,新型锚索结构通过合理填筑高强砂浆,钢筋混凝土,浆砌片石,改良土等材料与坑周围土体固结在一起,并为主锚梁1的钢绞线提供锚固反力。
所述的锚杆+锚梁+锚碇组合体61可以高效地将锚碇的锚固力传递给次锚梁2,实现稳定坡体的目的,它由由锚杆611,锚碇锚索612,锚杆压头613,螺栓614组成,特征在于横向锚梁3通过锚杆压头613的机械连接安装在锚杆611的端部,锚碇锚索612绕过锚杆压头613后与次锚梁2组合到一起,并成为次锚梁2的组成部分。
所述的锚杆+锚梁+锚索组合体62可以直接将锚索622拉力高效传递给次锚梁2,它由锚杆621,锚索622,锚索转角连接623,锚固片624,锚杆压头625,锚索+锚梁连接件626,次锚梁2的分束627组成,其特征是:横向锚梁3通过锚杆压头625的机械连接安装在锚杆621的端部,锚索622和次锚梁2的分束627分别通过锚固片624的锚固连接在锚索转角连接623上,锚索622的延伸部分通过锚索+锚梁连接件626与次锚梁2连接在一起,次锚梁2的分束627的另一端与次锚梁2组合在一起,成为次锚梁2的组成部分。
所述的锚索+锚梁连接件626可以利用锚索622的拉力对次锚梁2的线型和预应力实施调整,它由锚梁压线盖6261,锚垫板6262组成,其特征是:锚索622穿过锚索转角连接623后又穿过锚梁压线盖6261,锚垫板6262,然后通过锚固连结与次锚梁2连接在一起。
所述的锚杆+锚梁+锚碇组合体63由锚杆631,横向锚梁挡块632,锚固夹片633,次锚梁2的分束634,锚碇锚索635,锚压板636组成,特征在于横向锚梁3通过横向锚梁挡块632机械固定在锚杆631的端部,锚碇锚索635和次锚梁2的分束634穿过锚杆631端部,锚压板636后通过锚固夹片633的锚固连接在一起,次锚梁2的分束634的另一端与次锚梁2组合到一起,并成为次锚梁2的组成部分,锚杆+锚梁+锚碇组合体63可以将,锚碇锚索635,锚杆631,横向锚梁3的合力传递给次锚梁2。
所述的锚梁转向平衡架64由锚杆641,锚索642,锚垫板643,垫块644组成,其特征是:锚碇的锚索642通过锚垫板643与锚杆641的端部锚固连接,主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6置于锚杆641顶部的垫块644上部,锚梁自由段105或次锚梁2有向锚杆641运动的趋势,因此对左侧锚杆641产生压应力,从而对锚索642产生拉应力。
所述的锚梁转向平衡架65由锚杆651,锚索652,锚垫块653组成,其特征是:锚碇的锚索652通过锚垫板653与锚杆651的端部锚固连接,主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6置于锚杆651顶部的锚索652上部,锚梁自由段105或次锚梁2有向锚杆651运动的趋势,因此对右侧锚杆651产生压应力,从而对锚索652产生拉应力。
所述的锚梁凹位锚碇17由锚碇锚索171,连接件下盘172,连接件上盘173,螺栓174组成,其特征是:锚梁凹位锚碇17设置有锚梁连接件下盘172,连接件上盘173通过螺栓174连接在一起,连接件连接件下盘172,连接件上盘173组成的锚梁通道为曲线型,锚碇锚索171穿过连接件连接件下盘172,连接件上盘173并在连接件上盘173上侧完成锚固,实现了主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6的凹型曲线力学平衡。
所述的主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6,横向锚梁3其特征是:由于实际地形原因导致锚梁曲线在水平面上发生曲线转角时,需要通过锚梁转向平衡架64,锚梁转向平衡架65对锚梁实现有效的力学支撑,避免后期运营阶段锚梁的松弛变形,导致预应力损失或失效,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山上时使用锚梁转向平衡架65对锚梁进行固定,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山下时使用锚梁转向平衡架64对锚梁进行固定。
所述的横向锚梁3的作用是将边坡前缘连接成整体结构,并将坡体下滑的荷载高效传递给次锚梁2,它由横向锚梁自由段12,横向锚梁锚固段19,横向锚梁端部锚索4组成,其特征是:在横向锚梁自由段12上设置有锚杆5,锚杆顶部设置有连接件16,连接件16将锚杆5和横向锚梁3连接在一起,横向锚梁自由段12和横向锚梁锚固段19的交界位置设置有落地桩11,在横向锚梁锚固段19和横向锚梁端部锚索4的结合位置设置有锚碇13,所述的落地桩11为机械成孔或人工挖孔后浇筑钢筋混凝土形成的桩,其桩尖需穿过下部的滑坡滑动面10,设置于稳定地层中,横向锚梁3在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,在锚梁和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于横向锚梁3曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将横向锚梁3和落地桩11连接在一起。
所述的桩顶连接件16将横向锚梁3固定在落地桩11顶部。
所述的次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21是将次锚梁2的拉力直接传递给悬索形锚梁6的装置,它由燕尾板身211,预留孔212,燕尾板身翼213,燕尾板身上面214组成,其特征是:燕尾板身211预留有预留孔212,次锚梁2的钢绞线穿过预留孔212到达燕尾板身上面214并实施锚固固定,燕尾板身翼213的下面的弧线型,在燕尾板身翼213下方及燕尾板身211两侧的区域安装悬索形锚梁6,当在燕尾板身上面214对次锚梁2进行锚固时,悬索形锚梁6受到来自燕尾板身翼213的下压作用,同时实现了对次锚梁2施加预应力。
所述的次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22是套结在悬索形锚梁6外侧的环形结构,上面有开口的增束孔222,增束孔222靠近悬索形锚梁6一侧设置有开口226,悬索形锚梁6上的钢绞线可以通过开口226进入增束孔222,进而被锚固锁定,同时也可以通过增加悬索形锚梁6的锚索束来补尝次锚梁2对悬索形锚梁6产生的附加力,它由增束器扣板221,增束孔222,锚栓孔223,锚栓224,增束器下平面225,开口226组成,其特征是:次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22安装在次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21下侧,增束器扣板221上预留有锚栓孔223,两片增束器扣板221通过锚栓224连接在一起后形成圆形孔用于安装悬索形锚梁6,增束器扣板221上预留有增束孔222,用于锁定部分悬索形锚梁6的钢绞线,或者给悬索形锚梁6增加预应力钢筋束,通过在增束器下平面225上的增束孔222里的预应力筋实施锚固固定,增加的预应力钢筋束和原来的悬索形锚梁6钢绞线一起和锚梁集成板101相连。
所述的悬索形锚梁6是将两个不在同一地点的主锚梁1端部的锚梁集成板101用埋在地表附近的悬索形钢绞线缆连在一起,其特征是:悬索形锚梁6是向下凹的凹曲线,悬索形锚梁6通过次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22,次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21与数根次锚梁2连接在一起,悬索形锚梁6和次锚梁2均通过锚梁集成板101与主锚1连接实现钢绞线拉力的连续传递,悬索形锚梁6可以最大限度地减少地表的开槽数量,减少对原地面的破坏,同时解决了整个边坡坡体离锚梁集成板101最远位置边坡的便捷锚固,增加了整个锚固结构的可靠性。
本发明的效益在于:通过分阶段实施一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构,为边坡提供一种新型的支护方案,在避免了滑坡体对工程锚索结构破坏的同时提高了坡体的整体稳定性,有效滑坡治理的锚定难题,避免了预应力锚索的破坏风险,加快了施工进度,减少工期,降低工程造价,增加结构的可靠性,可维护性。同时为坡面绿化和环境友好提供了重要基础。
附图说明
图1为本发明的平面示意图;
图2为悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构垂直于坡面方向的结构示意图;
图3为桩顶连接件16的结构示意图;
图4为锚杆18和落地桩11的连接结构示意图;
图5为锚索+锚梁连接件626结构示意图;
图6为锚杆+锚梁+锚碇组合体61结构示意图;
图7为锚杆+锚梁+锚索组合体62结构示意图;
图8为锚杆+锚梁+锚碇组合体63结构示意图;
图9为锚梁凹位锚碇17结构示意图;
图10为锚梁转向平衡架64结构示意图;
图11为锚梁转向平衡架65结构示意图;
图12为锚梁集成板101结构示意图;
图13为锚梁转向平衡架64和锚梁转向平衡架65设置示意图;
图14为落地桩顶连接件20结构示意图;
图15为次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21结构示意图;
图16为次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22结构示意图;
图17为次锚梁2与悬索形锚梁6连接结构示意图;
图18实施例2垂直于坡面方向结构和布置示意图;
图19为实施例3垂直于坡面方向结构和布置示意图;
图20为实施例4垂直于坡面方向结构和布置示意图;
图21为实施例5平面结构示意图;
图22为实施例6垂直于坡面方向结构和布置示意图;
图23为实施例7垂直于坡面方向结构和布置示意图;
图24为实施例8垂直于坡面方向结构和布置示意图;
图25为实施例9平面结构示意图;
图26为实施例10平面结构示意图;
图中:主锚梁1,锚梁集成板101,锚梁集成板架1011,次锚梁钢绞线束1012,主锚梁钢绞线束1013,锚孔1014,主锚梁锚固段102,主锚梁锚碇103,锚碇锚索104,主锚梁自由段105,次锚梁2,横向锚梁3,横向锚梁端部锚索4,锚杆5,悬索形锚梁6,锚杆+锚梁+锚碇组合体61,锚杆611,锚碇锚索612,锚杆压头613,螺栓614,锚杆+锚梁+锚索组合体62,锚杆621,锚索622,锚索转角连接623,锚固片624,锚杆压头625,锚索+锚梁连接件626,次锚梁2的分束627,锚梁压线盖6261,锚垫板6262,锚杆+锚梁+锚碇组合体63,锚杆631,横向锚梁挡块632,锚固夹片633,锚梁连接段634,锚碇锚索635,锚压板636,锚梁转向平衡架64,锚杆641,锚索642,锚垫板643,垫块644,锚梁转向平衡架65,锚杆651,锚索652,锚垫块653,丝网7,坡面线8,滑坡边界9,滑坡滑动面10,落地桩11,弹性垫层111,预埋件112,凹槽113,横向锚梁自由段12,锚碇13,隧洞14,地面建筑15,连接件16,固定螺栓161,固定压盖162,固定支板163,锚梁凹位锚碇17,锚碇锚索171,连接件下盘172,连接件上盘173,螺栓174,锚杆18,锚杆杆身181,预埋连接件182,横向锚梁锚固段19,落地桩顶连接件20,连接件基板201,锚垫板202,大倾角锚固孔203,小倾角锚固孔204,次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21,燕尾板身211,预留孔212,燕尾板身翼213,燕尾板身上面214,次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22,增束器扣板221,增束孔222,锚栓孔223,锚栓224,增束器下平面225。
具体实施方式
以下结合附图1,附图2,附图3,附图4,附图5,附图6,附图7,附图8,附图9,附图10,附图11,附图12,附图13,附图14,附图15,附图16,附图17,附图18,附图19,附图20,附图21,附图22,附图23,附图24,附图25,附图26对本发明的结构及其有益效果进一步说明。
实施例1
一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构在典型滑坡上的应用,其结构及实施步骤如下:
如附图1,附图2,附图3,附图4,附图5,附图6,附图7,附图8,附图9,附图10,附图11,附图12,附图13,附图14,附图15,附图16,附图17所示:
首先实施主锚梁1的施工,第一步完成主锚梁锚碇103基坑坑道的开挖,第二歩实施锚碇锚索104的施工,第三步实施主锚梁1锚固段预应力钢筋的固定和布设,完成部分主锚梁锚碇103坑道的填筑,填筑材料为钢筋混凝土,改良土,片石砌筑或片石混凝土,第四步,对锚碇锚索104实施预应力张拉、锁定,第五步填筑完成主锚梁锚碇103的基坑,第六步实施主锚梁锚固段102,主锚梁自由段105的施工,其中包括设置在主锚梁1平面曲线当锚梁曲线在水平面上发生曲线转角时,需要通过锚梁转向平衡架64,锚梁转向平衡架65对锚梁实现有效的力学支撑,避免后期运营阶段锚梁的松弛变形,导致预应力损失或失效,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山上时使用锚梁转向平衡架65对锚梁进行固定,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山下时使用锚梁转向平衡架64对锚梁进行固定,包括主锚梁1竖曲线突变需要的落地桩11,与落地桩11相连的锚杆18,主锚梁1在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,在锚梁和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于主锚梁1曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将主锚梁1和落地桩11连接在一起,在主锚梁1凹曲的位置布设锚梁凹位锚碇17,第七步实施锚梁集成板101,主锚梁的结构安装完成。
第二,实施悬索形锚梁6的施工,包括曲线线路的规划选择,悬索形锚梁6埋设坑道的开挖,包括设置在悬索形锚梁6平面曲线突变需要悬索形锚梁6平面曲线在水平面上发生曲线转角时,需要通过锚梁转向平衡架64,锚梁转向平衡架65对锚梁实现有效的力学支撑,避免后期运营阶段锚梁的松弛变形,导致预应力损失或失效,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山上时使用锚梁转向平衡架65对锚梁进行固定,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山下时使用锚梁转向平衡架64对锚梁进行固定,包括悬索形锚梁6竖曲线突变需要的落地桩11,与落地桩11相连的锚杆18,悬索形锚梁6在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,在锚梁和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于悬索形锚梁6曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将悬索形锚梁6和落地桩11连接在一起,在悬索形锚梁6凹曲的位置布设锚梁凹位锚碇17。
第三,实施次锚梁2的施工,第一种情况:确定次锚梁2与悬索形锚梁6的连接位置进行埋设坑道开挖,从悬索形锚梁6开始依次按装有次锚梁2+悬索形锚梁6连接器燕尾21,次锚梁2+悬索形锚梁6连接器增束器22,包括设置在次锚梁2平面曲线突变需要次锚梁2平面曲线在水平面上发生曲线转角时,需要通过锚梁转向平衡架64,锚梁转向平衡架65对锚梁实现有效的力学支撑,避免后期运营阶段锚梁的松弛变形,导致预应力损失或失效,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山上时使用锚梁转向平衡架65对锚梁进行固定,当锚梁弯曲的凸曲线一侧位于山下时使用锚梁转向平衡架64对锚梁进行固定,包括次锚梁2竖曲线突变需要的落地桩11,与落地桩11相连的锚杆18,次锚梁2在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,在锚梁和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于次锚梁2曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将次锚梁2和落地桩11连接在一起,在次锚梁2凹曲的位置布设锚梁凹位锚碇17,锚杆+锚梁+锚碇组合体61,锚杆+锚梁+锚索组合体62,锚杆+锚梁+锚碇组合体63,第二种情况:从锚梁集成板101开始规划和开挖次锚梁2前进的线路通道包括设置在次锚梁2平面曲线突变需要的锚梁转向平衡架64,锚梁转向平衡架65,包括次锚梁2竖曲线突变需要的落地桩11,与落地桩11相连的锚杆18,落地桩11顶部的连接件16或落地桩顶连接件20,在次锚梁2凹曲的位置布设锚梁凹位锚碇17,锚杆+锚梁+锚碇组合体61,锚杆+锚梁+锚索组合体62,锚杆+锚梁+锚碇组合体63,设置的条件和方式与第一种情况相同。
第四,实施横向锚梁3的施工,由中间的横向锚梁自由段12,横向锚梁锚固段19,横向锚梁端部锚索4,在横向锚梁自由段12上设置有锚杆5,锚杆顶部设置有连接件16,连接件16将锚杆5和横向锚梁3连接在一起,横向锚梁自由段12和横向锚梁锚固段19的交界位置设置有落地桩11,在横向锚梁锚固段19和横向锚梁端部锚索4的结合位置设置有锚碇13,所述的落地桩11为机械成孔或人工挖孔后浇筑钢筋混凝土形成的桩,其桩尖需穿过下部的滑坡滑动面10,设置于稳定地层中,横向锚梁3在桩顶两侧的曲线和落地桩11的夹角不相等时,在锚梁和落地桩11夹角大的一侧设置有锚杆18,落地桩11设置于横向锚梁3曲线向上凸起位置,当桩顶梁两侧锚梁的转角小于15°时,在落地桩11顶部设置有连接件16将锚梁和桩连接在一起,当锚梁在桩顶两侧的转角大于15°时,在落地桩11顶部设置有落地桩顶连接件20将横向锚梁3和落地桩11连接在一起。
所述的桩顶连接件16将横向锚梁3固定在落地桩11顶部。
所述的落地桩顶连接件20由连接件基板201,锚垫板202,大倾角锚固孔203,小倾角锚固孔204组成,其特征是:横向锚梁3的大倾角一侧通过连接件基板201上的大倾角锚固孔203在锚垫板202上实现锚固,横向锚梁3小倾角一侧通过连接件基板201上的小倾角锚固孔204并在锚垫板202上实现锚固,连接件基板201套接在落地桩11顶部,同时将横向锚梁3固定在落地桩11顶部。
第五,对主锚梁1,次锚梁2,悬索形锚梁6,横向锚梁3实施预应力张拉和调整,对连接位置和连接件进行防锈处理和高强砂浆浇筑,锚梁套管进行防锈砂浆填注。
第六,对开挖坑道进行填筑,恢复原地面,并实施必要的挂网喷混。
实施例2
如图18所示,一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构在滑坡体上,且在次锚梁2凹曲的位置布设锚梁两根凹位锚碇17,在滑坡体前缘次锚梁2曲线突变位置设置有落地桩11穿过滑坡滑动面10,桩顶连接采用了落地桩顶连接件20,落地桩11侧面安装了锚杆18的实施例,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例3
如图19所示,一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构在坡顶为平地的实施例,结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例4
如图20所示,一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构滑坡体后缘山形陡峭的实施例;
由于滑坡体后缘山体高陡,通过在滑坡体后缘位置开挖隧洞14,主锚梁1的主锚梁锚固段102,主锚梁锚碇103,锚碇锚索104等结构均隧洞14内完成,同时设置的两根落地桩11是倾斜的,桩顶设置有连接件16,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例5
如图21所示,采用悬索形锚梁6和次锚梁2连接,然后与锚梁集成板101连接的锚固方式,同时有次锚梁2和锚梁集成板101连接的锚固方式,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例6
如图22所示,普通开挖坡面,采用悬索形锚梁6和次锚梁2连接,然后与锚梁集成板101连接的锚固方式,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例7
如图23所示,滑坡体,采用悬索形锚梁6和次锚梁2连接,然后与锚梁集成板101连接的锚固方式,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例8
如图24所示,当滑坡上方分布有人工建筑物,导致主锚梁1无法在地面穿行,采用开挖隧洞14,主锚梁1的主锚梁锚固段102,主锚梁锚碇103,锚碇锚索104等结构均隧洞14内完成,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例9
如图25所示,当坡体上方山脊比较近,主锚梁1直接跨越山脊,在另一侧坡体实施锚固,同时采用多根落地桩11承担主锚梁1竖向荷载并传给地下稳定层,确保山脊稳定,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
实施例10
如图26所示,当山脊两侧坡体结构对称且存在滑坡时,主锚梁1的主锚梁锚固段102,主锚梁锚碇103,锚碇锚索104等结构取消,用对面的主锚梁1自由段105替代,其他结构和实施步骤与实施例1相同。
- 一种悬索形和斜拉形复合柔性边坡锚固结构
- 一种含柔性石墨金属Ω形齿复合垫的高温法兰密封结构