一种深挖路堑高边坡主动防护系统及施工方法

技术领域

本发明涉及深挖路堑高边坡防护的技术领域，尤其涉及一种深挖路堑高边坡主动防护系统及施工方法。

背景技术

深挖路堑高边坡是指在道路建设中，为了满足交通需求和地形要求，需要在地面上开挖一定深度的路堑，并且在路堑两侧形成较高的边坡。深挖路堑是为了穿越山脉、丘陵等地形起伏的区域，以保持道路的平稳水平，通过挖掘地面，可以降低路面的高度，使车辆能够顺利通过。

然而，挖掘路堑会导致土壤失去支撑，容易发生坡体滑动、塌方等地质灾害，并且一些深挖路堑在施工时为了提高挖掘效率还会使用爆破的方式来加快挖掘速度，这样会进一步造成土壤的松动。为了确保路堑的稳定和安全，需要在路堑两侧形成较高的边坡并在边坡上安装防护系统用于防止土壤的垮塌，随着边坡防护技术的发展，采用防护网进行防护的方式成为了现今边坡防护的主流，防护网不仅能安装方便成本低而且还不会影响边坡上植被的生长，但现有的防护网在安装时大多是通过将多块矩形的防护网模块进行拼接来完成对整个边坡的防护，防护网的拼接过程十分繁琐导致安装不便。

发明内容

本发明目的在于提供一种深挖路堑高边坡主动防护系统及施工方法，以解决现有换色系统中问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明的第一个方面，一种深挖路堑高边坡主动防护系统，包括六边形加筋网、锚杆、支撑绳、绳夹以及连接扣件，所述六边形加筋网用于对坡面进行包裹实现对边坡的整体防护，所述锚杆用于插入边坡内形成用于固定所述六边形加筋网的固定点，所述坡面上均匀铺设多张所述六边形加筋网，所述锚杆的一端固定设有锚头套环，所述锚头套环与所述支撑绳连接用于对所述六边形加筋网反压；

所述支撑绳布置的方向沿水平方向横向布置，多条所述支撑绳在竖直方向间隔分布，在所述坡面的最顶端布置的所述支撑绳为顶部支撑绳，在所述坡面的最底端布置的所述支撑绳为底部支撑绳，每个所述六边形加筋网的一端反包在所述顶部支撑绳上，所述六边形加筋网的另一端反包在所述底部支撑绳上，所述顶部支撑绳与所述底部支撑绳上反包的所述六边形加筋网通过所述绳夹将对折的区域进行连接。

所述六边形加筋网采用钢丝及加筋钢丝绳以双绞合的形式共同编制而成，在所述六边形加筋网的反包位置，所述六边形加筋网上的所述加筋钢丝绳在对折位置通过两个所述绳夹锁紧固定。

还包括锚杆安装辅助装置，所述锚杆安装辅助装置包括孔底固定组件和牵引绳，所述孔底固定组件包括扩撑装置和导向轮，所述扩撑装置用于将整个所述孔底固定组件固定在锚杆孔的底部，所述导向轮设于所述扩撑装置的一端，所述牵引绳穿过所述导向轮与所述扩撑装置之间，所述牵引绳一端用于与所述锚杆插入端的端部固定，所述牵引绳的另一端为牵拉端。

所述扩撑装置包括至少两个的扩撑板、支撑连杆、中心轴以及顶盘，所述扩撑板均匀环布于所述中心轴，所述中心轴和每个所述扩撑板之间设有两个所述支撑连杆，所述支撑连杆的一端与所述中心轴铰接，所述支撑连杆与所述中心轴在铰接位置还通过扭簧进行连接，所述扭簧用于将所述扩撑板远离所述中心轴，所述支撑连杆的另一端与所述扩撑板铰接，所述顶盘设于所述中心轴的一端与所述中心轴固定，所述中心轴的另一端设有所述导向轮，所述导向轮的两端与轮架转动连接，所述轮架与所述中心轴固定。

在上述技术方案中针对高边坡的工作环境采用六边形加筋网来对边坡进行防护，六边形加筋网的安装方便能较大程度上减少在高边坡上停留的作业时间提高施工工人的施工作业时的安全性，同时，采用锚杆安装辅助装置完成锚杆安装，安装时将锚杆插入的方式变为了拉入的方式，解决了高边坡上较高位置锚杆施工困难的缺陷，还进一步的提高了锚杆安装时的安全性。

本发明的第二个方面，一种深挖路堑高边坡主动防护系统，基于第一个方面所述的一种深挖路堑高边坡主动防护系统及施工方法进行施工。

本发明的第二个方面，包括以下步骤：

S1、测量放样，对坡面进行开挖及整修，采用全站仪对坡面超欠挖进行检测，并对坡面欠挖部分进行检测标记，再进行清理边坡表面上松动的危石以及对欠挖部分进行处理；

S2、测量标记锚杆的施工位置，在边坡上进行锚杆的安装施工；

S3、穿过锚杆尾部的锚头套环对顶部支撑绳进行安装；

S4、铺设六边形加筋网；

S41、将六边形加筋网顶部绕过顶部支撑绳并折叠反包≥50cm，并用绳夹和绞合钢丝对反包段进行固定；

S42、将水平相邻的两张所述六边形加筋网之间采用连接扣件进行连接；

S5、安装顶部支撑绳与底部支撑绳之间的多条所述支撑绳；

S6、对底部支撑绳进行安装，

S7、将六边形加筋网与底部支撑绳之间以与顶部支撑绳同样的方式将其反包固定。

在一些可选的技术方案中，所述步骤S2包括：

S21、所述锚杆施工时先通过测量放样确定锚杆的施工位置，锚杆的施工位置在水平和竖直方向上均是沿直线方向等间距分布，但施工时若此处坡面凹凸不平，锚杆布置可适当调整，尽可能的在低凹处选定锚杆孔位；

S22、根据测定的施工位置进行打孔，打孔时采用YT-28风钻进行打孔；

S23、打孔完后对孔内通过高压风清理，高压风将孔内的碎土块或石块吹出孔内；

S24、采用先注浆再插入锚杆的方式完成锚杆的安装。

在一些可选的技术方案中，所述步骤S3包括：

S31、对顶部支撑绳进行安装，将顶部支撑绳反包并固定在第1根锚杆端部的锚头套环上，再将顶部支撑绳的另一端沿着坡面走向依次穿过相邻锚杆的锚头套环，直至终点锚杆的锚头套环后将支撑绳采用拉紧装置拉紧，并以与第1根钢丝绳同样的方式将其反包固定；

在一些可选的技术方案中，所述步骤S24包括：

S241、将牵引绳穿过所述导向轮与所述中心轴之间；

S242、将整个孔底固定组件固定在锚杆孔的孔底，固定时将所述扩撑组件的顶盘的一端朝向锚杆孔再将整个扩撑装置推入到锚杆孔内，扩撑组件中的扭簧自动控制扩撑板张开，使得扩撑组件的扩撑板始终与孔壁保持接触，当扩撑组件中的顶盘抵住锚杆孔的底部后完成扩撑组件在锚杆孔底部的安装；

S243、锚杆孔注浆，将孔底固定组件固定在锚杆孔的孔底对孔内进行注浆直到将整个锚杆孔内部注满；

S244、通过牵引绳11和孔底固定组件完成锚杆的安装，注浆完成后将牵引绳的一端与锚杆的端部固定，牵引绳的另一端通过牵引设备进行牵拉，通过牵引绳将锚杆准确的拉入到锚杆孔内。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的高边坡防护系统整体的铺设简单，能极大程度上减小安装时间以及安装成本的，采用多张六边形加筋网来完成对边坡的防护，通过锚杆对六边形加筋网进行固定来实现高边坡的整体防护，整个施工过程快速，施工效率高。

2、本发明主动防护网施工减少了多个单一正方形防护网采用缝合线连接的多道工序，能进一步的节约大量的劳动力，降低工人在高边坡上的施工作业时间，提高施工工人施工的安全性。

3、本发明针对高边坡的高空作业进行了边坡防护网的安装设计，通过使用锚杆安装辅助装置将锚杆插入锚杆孔的安装方式变为了拉入的方式来完成锚杆在锚杆孔内的安装，进一步的提高了高边坡锚杆安装时的施工安全性也提高了锚杆安装时的便捷性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的安装在边坡位置时的示意图；

图2为本发明图1中A处的放大图；

图3为本发明中防护的结构示意图；

图4为本发明中六边形加筋网与支撑绳反包配合的示意图；

图5为本发明中两张六边形加筋网之间的连接示意图；

图6为本发明实施例二中锚杆孔位置的剖视图；

图7为本发明实施例二中孔底固定组件的结构示意图；

图8为本发明实施例三中锚杆孔位置的剖视图；

图9为本发明图8中D处放大图；

图10为本发明实施例二中锚杆在孔内安装时的示意图。

附图标记所代表的为：1-六边形加筋网，2-锚杆，3-支撑绳，4-加筋钢丝绳，5-坡面，6-双股钢丝绳，7-锚头套环，8-绳夹，9-连接扣件，10-M20水泥砂浆，11-导向轮，12-轮架，13-中心轴，14-顶盘，15-支撑连杆，16-扩撑板，17-牵引绳，18-支架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1至图10所示，一种深挖路堑高边坡主动防护系统，包括六边形加筋网1、锚杆2、支撑绳3、绳夹8、连接扣件9，所述六边形加筋网1用于对边坡的坡面5进行包裹实现对所述坡面5的防护，所述六边形加筋网1为几何尺寸为25m×3m长×宽的矩形防护网，通过在边坡水平方向上均匀铺设多张所述六边形加筋网1完成对整个所述坡面5的整体防护；

所述锚杆2用于插入边坡内形成用于固定所述六边形加筋网1的固定点，所述锚杆2的一端固定设有锚头套环7，所述锚头套环7与所述支撑绳3连接用于对所述六边形加筋网1反压将所述六边形加筋网进一步固定在所述坡面5上，所述支撑绳3布置的方向沿水平方向横向布置，多条所述支撑绳3在竖直方向间隔分布，在所述坡面5的最顶端布置的所述支撑绳3为顶部支撑绳，在所述坡面的最底端布置的所述支撑绳3为底部支撑绳，每个所述六边形加筋网1的一端反包在所述顶部支撑绳上，所述六边形加筋网1的另一端反包在所述底部支撑绳上，所述支撑绳3上反包后的所述六边形加筋网1通过所述绳夹8将对折的区域进行连接。

为增加所述六边形加筋网1的强度，所述六边形加筋网1采用直径φ2.7mm的钢丝及直径φ8mm的加筋钢丝绳4以双绞合的形式共同编制而成，如图4，在所述六边形加筋网1的反包位置，所述六边形加筋网1上的每个所述加筋钢丝绳4在对折位置通过两个所述绳夹8锁紧固定。

所述边防护系统的施工方式为：

S1、测量放样，对坡面5进行开挖及整修。

进行坡面整修时先将坡面5开挖一级，人工手持风镐或者炮头机进行坡面5整修，清理边坡表面上松动的危石，并对欠挖部分进行处理。

测量放样时采用全站仪对坡面5超欠挖进行检测，并对坡面5欠挖部分进行检测标记。

S2、测量标记锚杆2的施工位置，在边坡上进行锚杆2的安装施工。

S21、所述锚杆2施工时先通过测量放样确定锚杆的施工位置，锚杆的施工位置在水平和竖直方向上均是沿直线方向等间距分布，但施工时若此处坡面5凹凸不平，锚杆2布置可适当调整，尽可能的在低凹处选定锚杆孔位；

S22、根据测定的施工位置进行打孔，打孔时采用YT-28风钻进行打孔；

S23、打孔完后对孔内通过高压风清理，高压风将孔内的碎土块或石块吹出孔内；

S24、采用先注浆再插入锚杆的方式完成锚杆2的安装。

以坡面5防护范围内最低高程为基准线布置锚杆孔，针对六边形加筋网1与坡面5悬空不能紧贴区域，可在悬空区域增加局部锚杆2从而使所述六边形加筋网1与坡面5贴合。

所述锚杆钻孔直径为50mm，坡面5上锚杆2的入射角度应与水平方向呈10～20°，坡面上沿锚杆2与坡面5法向夹角小于20°打孔时孔深应大于设计锚杆2的长度5～10cm。

所述锚杆2插入之前先进行注浆，注浆采用标号不小于M20水泥砂浆10，宜用灰砂比1.1～1.2、水灰比0.45～0.50的水泥砂浆或水灰比0.45～0.50的纯水泥浆，水泥宜用42.5普通硅酸盐水泥，优先选用粒径小于或等于3mm的中细砂，在进行下一道工序前注浆体养护至少3天。

S3、穿过锚杆（2）尾部的锚头套环（7）对顶部支撑绳进行安装。

S31、对顶部支撑绳进行安装，在坡项，参考图1，从左自右以第1根锚杆2的锚头套环7为起点，将顶部支撑绳反包并固定在第1根锚杆2端部的锚头套环7上，再将顶部支撑绳的另一端沿着坡面5走向依次穿过相邻锚杆2的锚头套环7，直至终点锚杆2的锚头套环7后将支撑绳3采用拉紧装置拉紧，并以与第1根钢丝绳同样的方式将其反包固定。

所述支撑绳3反包长度不小于设计要求，反包处至少用3个绳夹8进行固定。

顶部的所述支撑绳3单根的长度不宜大于25m，超过该长度时，应分段设置。

最底部的所述支撑绳3的安装方法同顶部的所述支撑绳3的安装相同。

S4、铺设六边形加筋网1。

S41、将六边形加筋网1顶部绕过顶部支撑绳并折叠反包≥50cm，并用绳夹8和绞合钢丝对反包段进行固定，在所述六边形加筋网1的反包位置每根加筋钢丝绳4处用2个绳夹8进行固定锁紧、所述六边形加筋网1沿着坡面5走向依次铺设，直至将坡面5防护区域全部覆盖；

S42、将水平相邻的两张所述六边形加筋网1之间采用连接扣件9进行连接。

S5、安装顶部支撑绳与底部支撑绳之间的多条所述支撑绳（3），所述六边形加筋网1与所述5的贴合还通过多条所述支撑绳3的反压来进行进一步的压紧，通过将所述支撑绳3穿设在所述锚头套环7上。

S6、对底部支撑绳进行安装。

S7、将六边形加筋网（1）与底部支撑绳之间以与顶部支撑绳同样的方式将其反包固定。

所述支撑绳3与锚头套环7之间的安装均采用相同方式安装方式。

实施例二

如图所示，本实施例基于实施例一，进一步的本实施例还包括锚杆安装辅助装置，在锚杆2安装时为了使水泥与锚杆2之间的接触更加紧密会采用先注浆再插入锚杆的安装方式，采用先注浆的方式在插入锚杆2时锚杆2会受到较大的阻力，因此一般会选用特种作业车辆来完成锚杆2的插入安装，但特种作业车辆的施工高度有限，无法完成高边坡上较高位置处的锚杆2安装，基于此本实施例提供一种针对高边坡作业环境的用于锚杆安装的辅助装置。

所述锚杆安装辅助装置包括孔底固定组件和牵引绳17，所述孔底固定组件包括扩撑装置和导向轮11，所述扩撑装置用于将整个所述孔底固定组件固定在锚杆孔的底部，所述导向轮11设于所述扩撑装置的一端，所述牵引绳17穿过所述导向轮11与所述扩撑装置之间，所述牵引绳17一端用于与所述锚杆2插入端的端部固定，所述牵引绳17的另一端为牵拉端，该牵拉端用于与锚杆孔外设置的牵拉设备配合完成对锚杆2牵拉，通过所述牵拉设备拉动牵引绳17便可拉动锚杆2插入到锚杆孔内，牵引绳17拉动锚杆2时导向轮11起到定滑轮的作用，牵引绳17的牵拉可以使锚杆2的插入方向始终朝向导向轮11，而导向轮11始终位于锚杆孔的截面中心位置，因此通过牵引绳17拉动锚杆2完成安装插入不仅便于锚杆2在高边坡施工作业的安全性还能轻松的使得锚杆2的准确插入，同时由于锚杆2的尾端在受到牵引绳17的拉扯，锚杆插入后还不会出现在水泥未凝固期间的下沉。

更具体的，所述扩撑装置包括至少两个的扩撑板16、支撑连杆15、中心轴13以及顶盘14，所述扩撑板16均匀环布于所述中心轴13，所述中心轴13和每个所述扩撑板16之间设有两个所述支撑连杆15，所述支撑连杆15的一端与所述中心轴13铰接，所述支撑连杆15与所述中心轴13在铰接位置还通过扭簧进行连接，所述扭簧用于将所述扩撑板16远离所述中心轴13，所述支撑连杆15的另一端与所述扩撑板16铰接，所述顶盘14设于所述中心轴13的一端与所述中心轴13固定，所述中心轴13的另一端设有所述导向轮11，所述导向轮11的两端与轮架12转动连接，所述轮架12与所述中心轴13固定，安装所述扩撑组件前先将牵引绳17的一头穿过导向轮11与中心轴13之间，安装所述扩撑组件时将顶盘14的一端朝向锚杆孔再将整个扩撑装置推入到锚杆孔内，当顶盘14抵住锚杆孔的孔底时再推动扩撑板16使得扩撑板16与锚杆孔的侧壁相互贴合压紧，再通过支撑连杆15的支撑完成扩撑装置的安装固定。

本实施例的施工步骤如下；

S241、将牵引绳17穿过所述导向轮11与所述中心轴13之间；

S242、将整个孔底固定组件固定在锚杆孔的孔底，固定时将所述扩撑组件的顶盘14的一端朝向锚杆孔再将整个扩撑装置推入到锚杆孔内，扩撑组件中的扭簧自动控制扩撑板16张开，使得扩撑组件的扩撑板16始终与孔壁保持接触，当扩撑组件中的顶盘14抵住锚杆孔的底部后完成扩撑组件在锚杆孔底部的安装，此时若通过牵引绳17拉动该扩撑组件，扩撑组件中扩撑板16与孔壁接触的力会进一步增大从而将扩撑组件锁死在锚杆孔的底部；

S243、锚杆孔注浆，将孔底固定组件固定在锚杆孔的孔底对孔内进行注浆直到将整个锚杆孔内部注满；

S244、通过牵引绳11和孔底固定组件完成锚杆的安装，注浆完成后将牵引绳17的一端与锚杆2的端部固定，牵引绳17的另一端通过牵引设备进行牵拉，通过牵引绳17将锚杆2准确的拉入到锚杆孔内。

有益地，在所述扩撑板16上还设有加强所述扩撑板16与孔内壁摩擦力的环形防滑凸起161，通过该环形防滑凸起161能更好的保证所述支撑板16与锚杆孔孔壁之间的接触。

在本实施例中通过锚杆安装辅助装置将传统的锚杆安装时的推压插入方式变为拉入的方式，在锚杆2安装时通过推压将锚杆2插入到孔内时人体受到锚杆2的反作用力是向坡外的，而通过拉入的方式安装锚杆2人体受到的作用力是朝向贴近坡面5的方向，因此这种安装作业操作更加安全，同时用于锚杆2安装所使用的牵拉设备也更加轻便，牵拉设备可以采用带有较大扭矩的卷筒设备，因此，牵拉设备更加轻便也更加便于携带，能极大的提高安装时的便利性和安全性，同时采用牵引绳17对锚杆头固定，安装时无需通过辅助定位或者锚杆2插入时的阻力反馈装置便可轻松准确的完成锚杆2的安装，进一步提高锚杆2的施工效率，确保了锚杆的准确安装。

实施例三

如图所示，本实施例与实施例二的不同之处在于本实施例的孔底固定组件仅包括导向轮11和支架18，该导向轮11转动设于所述支架18的一端，相比于实施例二本实施例的孔底固定组件结构更加简单，能降低锚杆2安转过程中产生的安装成本，安装该锚杆安装辅助装置的安装步骤如下：

S241、先将牵引绳17的一端穿过所述导向轮11与所述支架18之间；

S242、在锚杆孔的孔底处注入部分水泥，该部分注入水泥的区域为B区，再将该孔底固定组件的导向轮11部分露在B区浇筑的水泥外，将该孔底固定组件的支架18部分插入到B区的水泥中，等待B区的水泥凝固；

S243、当B区的水泥凝固后进行二次注浆，二次注浆的区域为将该锚杆孔内注浆直到将该锚杆孔灌满，记二次注浆的区域为C区；

S244、C区完成注浆后再再C区内安装锚杆，注浆完成后将牵引绳17的一端与锚杆的端部固定，牵引绳17的另一端通过牵引设备进行牵拉，通过牵引绳17将锚杆2准确的插入到锚杆孔内完成锚杆2的安装，再等待C区的水泥干燥。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。