钢管格构梁边坡防护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及边坡治理及生态防护技术领域，具体涉及一种钢管格构梁边坡防护结构及施工方法。

背景技术

在修建铁路、高等级公路或在陡峭地形修建房屋等基础设施时，将遇到许多深挖高填的工程，从而形成高陡边坡，同时这类岩土层植被均会遭受不同程度范围的破坏。为了防止坡体崩塌、滑坡、冲刷等自然灾害，需要对坡体进行防护，使边坡稳定。

格构护坡是一种采用格构结构来加固和保护坡体的防护结构，应用较为广泛。在格构防护结构中，现浇钢筋混凝土格构梁是护坡的常见措施之一，其优点在于结构稳定、抗震性能强、耐久性好，格构的节点处视情况可用锚杆或预应力锚索来固定。施工方法主要是：人工进行边坡挖槽、模板加工安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等工序。当坡度较陡时，工人在模板安装加固和钢筋绑扎方面的工作比较困难，在混凝土浇筑过程中，容易发生漏浆和胀模。所以，该工艺施工工序较多，所需的施工周期较长，不仅施工效率低，操作难度高，而且格构梁的施工质量难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何降低格构护坡施工的操作难度，并且保证产品质量。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供了一种钢管格构梁边坡防护结构，包括十字形构件、一字形梁，多件十字形构件与多根一字形梁拼接形成格构形状，每件十字形构件均处于格构形状的交叉点处，十字形构件的四个延伸端均与一根一字形梁对接；所述十字形构件与一字形梁均采用方管制成，方管内浇筑有混凝土。

本发明的有益效果是：

①本发明的十字形构件、一字形梁可在工厂预制成品或半成品，运输到施工现场进行组装，形成了工业化、标准化、集约化的生产方式，质量可靠性高；

②与钢筋混凝土结构相比，本发明的钢管格构梁结构省去了钢筋绑扎连接、支护模板、拆模板的工序，降低了施工操作难度，有效缩短工期，综合效益高于钢筋混凝土结构；

③相比于钢筋混凝土格构，同等条件下，本发明的十字形构件、一字形梁的自重减小了50％左右，大大节省了运输吊装成本，减小了安全隐患。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述十字形构件的交叉点处开设有预留孔洞，预留孔洞内设有套管，套管内设有锚索，锚索穿过套管并锚入土体内。

便于提高钢管格构梁与边坡土体的整体性，抗滑能力好，保证施工质量。

进一步的，所述锚索相对于水平面的倾角为15～20度。

锚索的拉力锁定值不小于标准值的80％，便于提高钢管格构梁与边坡土体的整体性，抗滑能力好，保证施工质量。

进一步的，所述十字形构件上避开预留孔洞的位置还设有注浆孔。

在进行十字形构件与一字形梁的拼装后，通过注浆孔注入自密实混凝土，便于保证十字形构件与一字形梁的整体性好，连接强度高。

进一步的，所述十字形构件内以及一字形梁内均设有纵筋，纵筋的两端延伸至另一个十字形构件的中部，且同一个十字形构件中部的两根相互垂直的纵筋相互绑扎或焊接。

便于提高十字形构件与一字形梁所组成的格构梁的整体性，施工强度与韧性高；并且提高格构梁抗弯性。

进一步的，所述十字形构件的四个延伸端以及一字形梁的两端均设有卡扣，十字形构件内的卡扣沿十字形构件的下侧内壁以及上侧内壁分布，一字形梁内的卡扣沿一字形梁的下侧内壁以及上侧内壁分布，纵筋拉直并穿过卡扣。

操作方便，降低了施工难度，提高了施工效率；并且使纵筋与方管的内壁保持距离，确保了纵筋的保护层厚度，提高了格构梁的质量。

进一步的，所述十字形构件的四个延伸端以及一字形梁的两端均设有端板，端板上沿自身周向分布有螺栓孔。

便于组装，连接可靠，且端板与端板的面接触可防止混凝土漏浆。

进一步的，所述十字形构件的外表面与一字形梁的外表面均涂有防锈漆，防锈漆表面包裹有金属网，金属网表面涂抹水泥砂浆。

优选的，防锈漆为油性酚醛、醇酸等。水泥砂浆为M5水泥砂浆。优选的，十字形构件与一字形梁均为方管制造，方管采用材质为Q235B的钢管，钢管壁厚不小于6mm，钢管边长宜采用400mm～600mm。

防止十字形构件与一字形梁表面生锈，提高使用寿命。

进一步的，十字形构件与一字形梁拼接形成的所述格构形状的框格内设有锚筋和培土，培土上覆盖有铁丝网，铁丝网绑扎于锚筋上，锚筋通过水泥砂浆锚固在土层中。

培土可用于喷播有机基材(含灌木种籽)，待灌木出苗后再喷播草籽，便于利用生态系统进行边坡防护，提高强度，时效性长。

本发明还提供了上述钢管格构梁边坡防护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、对坡面进行削平、清理和夯实，然后进行预应力锚索施工；

步骤二、对坡面格构梁尺寸进行测量放线，开挖用于容纳十字形构件与一字形梁的沟槽；

步骤三、将十字形构件与一字形梁拼装形成格构形状，并进行十字形构件与一字形梁内的混凝土浇筑。

进一步的，作为一种可选方式，所述步骤三具体包括：

①测定十字形构件与一字形梁的点位，先将锚索穿过十字形构件的预留孔洞，再将十字形构件与一字形梁通过高强螺栓连接，连接面涂抹沥青胶的密封材料；在十字形构件内与一字形梁内均穿入纵筋，纵筋(6)拉直并且穿过卡扣(7)；

②从注浆孔处注入自密实混凝土，待强度达到要求后，将锚索张拉锁定在十字形构件上。

采用该方式，纵筋穿过多件十字形构件和多根一字形横，且内部混凝土整体浇筑，格构梁整体性好，连接面强度高。

进一步的，作为另一种可选方式，所述步骤三具体包括：

①先在十字形构件与一字形梁内分别穿入纵筋，十字形构件内的纵筋两端固定于十字形构件相对两端的端板上，一字形梁内的纵筋两端固定于一字形梁两端的端板上；

②在十字形构件与一字形梁内分别注入混凝土，待强度达到要求后，将十字形构件与一字形梁调运到坡面开挖的用于容纳十字形构件与一字形梁的沟槽处，之后将十字形构件与一字形梁拼装形成格构形状并连接，将锚索穿过十字形构件的预留孔洞并张拉锁定在十字形构件上。

采用该方式，可通过先预制成为成品再组装，质量可靠性好，省去了在边坡上浇筑混凝土工序，有效缩短工期，综合效益高。

进一步的，还包括步骤四、生态绿化施工：在格构形状的框格中心钻孔，在钻孔中插入锚筋后灌入M30水泥砂浆锚固；在整个坡面内培土，培土厚度不小于10cm；将铁丝网或三维植被网绑扎于锚筋露出于培土土层的起弯端头；最后喷播含有含灌木种籽的有机基材，待灌木出苗后再喷播草籽。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图1的B-B向剖视图(沿坡面)。

图4为十字形构件的结构示意图。

图5为十字形构件与一字形梁的连接点详图。

图6为端板的结构示意图。

附图中，各附图标记所代表的技术特征如下：

1-十字形构件；2-一字形梁；3-预留孔洞；4-锚索；5-注浆孔；6-纵筋；7-卡扣；8-端板；9-螺栓孔；10-锚筋；11-培土；12-铁丝网。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明参见图1-6。

本发明提供了一种钢管格构梁边坡防护结构，包括十字形构件1、一字形梁2，多件十字形构件1与多根一字形梁2拼接形成格构形状，每件十字形构件1均处于格构形状的交叉点处，十字形构件1的四个延伸端均与一根一字形梁2对接；所述十字形构件1与一字形梁2均采用方管制成，方管内浇筑有混凝土。

原理：

本发明施工时：对坡面进行削平、清理和夯实；对坡面格构梁尺寸进行测量放线，根据十字形构件1、一字形梁2的铺设路径开挖沟槽；然后进行十字形构件1与一字形梁2的拼装，并完成十字形构件1与一字形梁2内的混凝土浇筑。

综上：①本发明的十字形构件1、一字形梁2可在工厂预制成品或半成品，运输到施工现场进行组装，形成了工业化、标准化、集约化的生产方式，质量可靠性高；②与钢筋混凝土结构相比，本发明的钢管格构梁结构省去了钢筋绑扎连接、支护模板、拆模板的工序，降低了施工操作难度，有效缩短工期，综合效益高于钢筋混凝土结构；③相比于钢筋混凝土格构，同等条件下，本发明的十字形构件1、一字形梁2的自重减小了50％左右，大大节省了运输吊装成本，减小了安全隐患。

进一步的，如图1、3、4所示：所述十字形构件1的交叉点处开设有预留孔洞3，预留孔洞3内设有套管，套管内设有锚索4，锚索4穿过套管并锚入土体内。

便于提高钢管格构梁与边坡土体的整体性，抗滑能力好，保证施工质量。

进一步的，所述锚索4相对于水平面的倾角为15～20度。

锚索4的拉力锁定值不小于标准值的80％，便于提高钢管格构梁与边坡土体的整体性，抗滑能力好，保证施工质量。

进一步的，所述十字形构件1上避开预留孔洞3的位置还设有注浆孔5。

在进行十字形构件1与一字形梁2的拼装后，通过注浆孔5注入自密实混凝土，便于保证十字形构件1与一字形梁2的整体性好，连接强度高。

进一步的，如图2所示：所述十字形构件1内以及一字形梁2内均设有纵筋6，纵筋6的两端延伸至另一个十字形构件1的中部，且同一个十字形构件1中部的两根相互垂直的纵筋6相互绑扎或焊接。

注：施工时，先将纵筋6的两端采用绑扎或焊接固定，然后沿注浆孔5浇筑混凝土。混凝土强度等级不小于C35。纵筋6采用HRB400，触土侧、背土侧均设置3根，直径不小于16mm，一侧截面配筋率不小于0.2％。

便于提高十字形构件1与一字形梁2所组成的格构梁的整体性，施工强度与韧性高；并且提高格构梁抗弯性。

进一步的，所述十字形构件1的四个延伸端以及一字形梁2的两端均设有卡扣7，十字形构件1内的卡扣7沿十字形构件1的下侧内壁以及上侧内壁分布，一字形梁2内的卡扣7沿一字形梁2的下侧内壁以及上侧内壁分布，纵筋6拉直并穿过卡扣7。

注：采用本方案，纵筋6可通过绑扎定位在卡扣7上，便于使纵筋6保持拉直，十字形构件1与一字形梁2之间通过高强度螺栓连接，连接面涂抹沥青胶的密封材料，然后沿注浆孔5浇筑混凝土，防止漏浆。

操作方便，降低了施工难度，提高了施工效率；并且使纵筋6与方管的内壁保持距离，确保了纵筋的保护层厚度，提高了格构梁的质量。

进一步的，如图5、6所示：所述十字形构件1的四个延伸端以及一字形梁2的两端均设有端板8，端板8上沿自身周向分布有螺栓孔9，每两块相对的端板8的通过螺栓穿过螺栓孔9连接。

注：采用本方案，纵筋6的两端焊接在端板8上，然后沿注浆孔5浇筑混凝土，待强度达到要求后，在螺栓孔9处通过高强螺栓将十字形构件1与一字形梁2连接。端板8的厚度不小于10mm。

便于组装，连接可靠，且端板8与端板8的面接触可防止混凝土漏浆。

进一步的，所述十字形构件1的外表面与一字形梁2的外表面均涂有防锈漆，防锈漆表面包裹有金属网，金属网表面涂抹水泥砂浆。

优选的，防锈漆为油性酚醛、醇酸等。水泥砂浆为M5水泥砂浆。优选的，十字形构件1与一字形梁2均为方管制造，方管采用材质为Q235B的钢管，钢管壁厚不小于6mm，钢管边长宜采用400mm～600mm。

防止十字形构件1与一字形梁2表面生锈，提高使用寿命。

进一步的，如图1、3所示：十字形构件1与一字形梁2拼接形成的所述格构形状的框格内设有锚筋10和培土11，培土11上覆盖有铁丝网12，铁丝网12绑扎于锚筋10上，锚筋10通过水泥砂浆锚固在土层中。

优选的，水泥砂浆采用M30水泥砂浆。

培土11可用于喷播有机基材(含灌木种籽)，待灌木出苗后再喷播草籽，便于利用生态系统进行边坡防护，提高强度，时效性长。

本发明还提供了上述钢管格构梁边坡防护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、对坡面进行削平、清理和夯实，然后进行预应力锚索4施工；

注：对局部陡峭或突出进行适当削平或挖除；对坡面范围内的垃圾、杂草、树根、表土等碍物进行清理修平；采用人工或小型机械清理坡面后进行夯实。

注：预应力锚索4施工时，对坡面进行测量放线，按照设计图纸测定孔点位，锚索4施工采用边成孔边注浆工艺，减小对边坡土体的扰动，预留自由锻嵌套波纹管，以便后续张拉锁定。

步骤二、对坡面格构梁尺寸进行测量放线，开挖用于容纳十字形构件1与一字形梁2的沟槽；

优选的，沟槽深100mm。

步骤三、将十字形构件1与一字形梁2拼装形成格构形状，并进行十字形构件1与一字形梁2内的混凝土浇筑。

进一步的，作为一种可选方式，所述步骤三具体包括：

①测定十字形构件1与一字形梁2的点位，先将锚索4穿过十字形构件1的预留孔洞3，再将十字形构件1与一字形梁2通过高强螺栓连接，连接面涂抹沥青胶的密封材料；在十字形构件1内与一字形梁2内均穿入纵筋6，纵筋6拉直并且穿过卡扣7；

②从注浆孔5处注入自密实混凝土，待强度达到要求后，将锚索4张拉锁定在十字形构件1上。

注：按照设计图纸测定十字形构件1，一字形横、纵梁构件点位。

采用该方式，纵筋6穿过多件十字形构件1和多根一字形横，且内部混凝土整体浇筑，格构梁整体性好，连接面强度高。

进一步的，作为另一种可选方式，所述步骤三具体包括：

①先在十字形构件1与一字形梁2内分别穿入纵筋6，十字形构件1内的纵筋6两端固定于十字形构件1相对两端的端板8上，一字形梁2内的纵筋6两端固定于一字形梁2两端的端板8上；

②在十字形构件1与一字形梁2内分别注入混凝土，待强度达到要求后，将十字形构件1与一字形梁2调运到坡面开挖的用于容纳十字形构件1与一字形梁2的沟槽处，之后将十字形构件1与一字形梁2拼装形成格构形状并连接，将锚索4穿过十字形构件1的预留孔洞3并张拉锁定在十字形构件1上。

采用该方式，可通过先预制成为成品再组装，质量可靠性好，省去了在边坡上浇筑混凝土工序，有效缩短工期，综合效益高。

进一步的，还包括步骤四、生态绿化施工：在格构形状的框格中心钻孔，在钻孔中插入锚筋10后灌入M30水泥砂浆锚固；在整个坡面内培土11，培土11厚度不小于10cm；将铁丝网12或三维植被网绑扎于锚筋10露出于培土11土层的起弯端头；最后喷播含有含灌木种籽的有机基材，待灌木出苗后再喷播草籽。

优选的，采用φ30mm风钻成孔，设1根Φ8锚筋10。有机基材为5cm。

在本发明的描述中，需要理解的是，如果出现了指示方位、方向或位置关系的描述用语，例如：“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，在本说明书中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，仅是为了方便理解本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的部分、元件或整体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。

此外，如果出现了次序描述用语，例如：“第一”、“第二”等，在本说明书中的用途是为了便于理解或简化描述，例如，为了区分多个具有相同类型或功能的技术特征，而又不得不单独提及时，本说明书可能采用前缀或后缀次序描述用语的方式将其区分。因此，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，如果采用了结构相对作用关系描述用语，例如：“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义的理解。例如，“安装”、“相连”、“连接”等，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系；“固定”可以是形成一体的固定，也可以是通过紧固件可拆卸的固定；可以是直接固定，也可以是通过中间媒介固定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。

在本发明中，如果出现了含有附属或连接含义的描述用语，例如，第一特征在第二特征“上”或“下，除非另有明确的规定和限定，否则不应做限定性的理解，例如，“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，也可以是第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。

进而，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述，并不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例、示例以及不同实施例、示例的特征进行结合和组合，这些结合或组合都应归入本发明所概括的范围之内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在其公开渠道可以获得的信息范围内，结合本申请文件所给出的技术启示，可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。