一种膨胀土边坡用防水消能支护结构的制作方法

1.本发明涉及膨胀土边坡防护领域，具体涉及一种膨胀土边坡用防水消能支护结构。


背景技术：

2.膨胀土边坡是边坡工程中的特例且重要，特例是因为膨胀土边坡中含有蒙脱石、伊利石等黏性矿物，具有吸水膨胀和失水收缩的特点，但膨胀土在天然状态下具有很高的强度，压缩性低，但一旦遇水，则膨胀土的强度将会急剧降低，对于其它岩土来讲，尽管遇水强度也会有所变化，但幅度不会太大，因此膨胀土边坡工程的防水一直以来是岩土工程界的一个难题；重要是因为膨胀土在我国的分布较广，尤其是我国西南片区(云贵川)更甚，因此膨胀土边坡防水问题的解决也变得尤为重要。
3.岩土人在克服膨胀土边坡的问题上一直在接力式跑向更佳的解决终点。为了解决其中的防水问题，目前有很多的方法，包括打入锚杆、土钉、锚索、抗滑桩和挡土墙等工程防护结构，也包括一些新的施工工艺包括从改变土的性质或者进行换填等方式来达到解决或转移、回避膨胀土边坡遇水膨胀的问题，以此达到提高边坡稳定性即工程可靠的目的。但仍然存在很多问题，包括了工程造价高、施工工艺复杂、维护成本高以及可靠性不高等问题。尽管目前有很多实用新型和专利有对边坡稳定性进行提高，但仍然存在一些不足：
4.公开号为cn202011347085.2的一种硅改性沥青橡胶防水涂料及其制备方法和应用，通过改变普通沥青的化学性质来提高普通沥青的弹性、延伸性和耐水性的特点，尽管该新型材料的特点明显，但其成本高且有一定危害性，因此并不适用于边坡工程。
5.公开号为cn202011318462.x的一种用于隧道施工中防水材料的自动铺设设备的发明专利通过在前推装置的推板前铺设防水膜，从而使得设备在工作中不会被水侵蚀腐朽。该装置设备有巧妙应用防水材料的特性，但只是单纯的利用了防水材料的防水特点，并没有对防水材料的形式进行改变，以此更加充分的利用防水材料对设备的整个结构进行一个保护。
6.公开号为cn202011435048.7的一种自适应膨胀土边坡胀缩变形的抗滑结构及应用方法的发明专利头盖骨弹性支撑的自适应变形段的伸缩变形，实现抗滑结构的缩放，以适应膨胀性岩土体的胀缩变形，减弱膨胀性岩土体胀缩变形对抗滑结构及边坡其他附属结构的影响。该发明专利，尽管针对膨胀土边坡的胀缩问题进行了有效的解决，但对于膨胀土边坡的防水特点并没有解决，但也在一定程度上提高了边坡的稳定性，但对于防护结构在工作过程中的防护并没有考虑。
7.公开号为cn202010952558.5的适用于膨胀土边坡的含eps弹性垫层的拼装式锚杆框架梁结构的发明专利通过在钢筋混凝土凹型梁预制单元两侧铺设eps弹性垫层，从而提高边坡支护工程的施工效率和质量，该发明在某些程度上于一种适用于膨胀土边坡的防水材料及施工工艺上存在某些共同点，但是该发明主要是利用eps的一个弹性性质，同时也在一定程度上应用了eps板的一个防水特性(次之)，主要考虑的是eps材料与框架梁的一个结
合，并没有考虑对eps板的结构形式进行改变以及充分利用其防水、防潮和减震的特点来更加有效和经济的使用这种材料。


技术实现要素：

8.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高膨胀土边坡的稳定性，保护膨胀土边坡防护结构、提高其使用寿命，提升边坡施工效率、缩短工期的膨胀土边坡用防水消能支护结构。
9.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
10.本发明从膨胀土边坡的渗水和防护结构受力出发，通过将eps材料与传统锚杆、土钉等防护结构相结合，阻止外界水进入膨胀土边坡中，从而提高边坡的稳定性；同时通过将eps复合板制备成与锚杆和土钉配套实用的结构，可以极大的提高边坡防护结构的施工效率；同时减小锚杆和土钉的受力变形，降低锚杆和土钉腐蚀的概率，提高工程结构的生命周期。
11.发明人了解到，现有的膨胀土边坡加固结构以及关于eps材料的应用，首先与一种适用于膨胀土边坡的防水消能新型复合支护结构及施工工艺相比较是不同的，在结构上传统的方法更多是倾向于在防护结构上去做创新，而eps材料应用也比较基础。
12.本发明是与锚杆和土钉相结合使用并进行了eps材料的扩展应用，其中包括了预留孔、eps嵌套管、eps复合托盘和eps复合板，以方便锚杆和土钉施工，同时给予锚杆和土钉一定的保护，即缓冲消能，即生锈腐蚀和受力变形，提高防护结构的寿命周期，以及边坡的使用寿命。
13.质言之，本发明将eps材料，即eps复合板，的防水、防潮和抗震等优点应用在膨胀土边坡中，以达到减少外界水对膨胀土边坡的影响；其次将eps材料，即eps嵌套管，与膨胀土边坡的防护结构，包括锚杆、土钉、eps复合板和eps复合托盘相结合，以达到保护边坡防护结构的作用，即受力变形和生锈腐蚀；最后通过预留孔提高锚杆和土钉的施工速率，具体方案如下：
14.一种膨胀土边坡用防水消能支护结构，该支护结构包括埋设在膨胀土中的多个阵列分布的eps复合板、锚杆和土钉；
15.所述的锚杆与eps复合板穿插固定连接，所述的土钉与eps复合板穿插固定连接，所述的eps复合板外侧还设有混凝土。
16.eps复合板由eps可发性聚苯乙烯和无机树脂面板组成，eps复合板是一种已有材料，具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、隔音、防震、防潮、成型工艺简单等优点。
17.进一步地，所述的eps复合板包括靠近膨胀土边坡一侧的eps板以及远离膨胀土边坡一侧的无机树脂面板。
18.作用是阻止水进入膨胀土边坡，同时便于均匀浇筑混凝土。
19.进一步地，所述的锚杆和/或土钉外套设有eps嵌套管。
20.锚杆和土钉为工程中常见的材料，并无差别；eps嵌套管是eps材料制成的薄膜，主要是与锚杆和土钉结合使用，减少锚杆和土钉锈蚀以及抑制膨胀土对锚杆和土钉变形的影响。
21.进一步地，所述的eps复合板开设有供锚杆穿过的锚杆孔以及供土钉穿过的土钉
孔。
22.主要是为了方便施工，不用现场重新进行锚杆和土钉的施工定位孔。
23.进一步地，所述的eps复合板边缘设有锚固扣件，用于将eps复合板相互连接及固定在支护结构上。
24.使eps复合板受力能够传递到膨胀土边坡周围混凝土和其它支护机构上。
25.进一步地，所述的eps复合板之间通过膨胀泡沫条进行镶嵌。
26.防止水流进入边坡，同时对eps复合板受力进行缓冲消能的作用。
27.进一步地，所述的混凝土外设有用于固定锚杆的固定机构。
28.进一步地，所述的固定机构包括复合托盘和固定螺母，所述的复合托盘与混凝土抵接，所述的固定螺母与锚杆穿插锁紧连接。
29.进一步地，所述的复合托盘包括靠近混凝土的eps板以及远离混凝土的锚杆托盘。
30.复合托盘作用是
①
防止外界水通过锚杆托盘孔隙进入膨胀土边坡内部和对锚杆进行锈蚀，
②
减小锚杆的受力变形，即缓冲消能。
31.进一步地，所述的eps板和锚杆托盘通过粘结剂进行粘结。
32.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
33.(1)本发明中，eps嵌套管与锚杆和土钉结合使用，减少了膨胀土边坡防护结构的受力变形，降低了锚杆和土钉生锈腐蚀的情况；
34.(2)本发明中，eps复合板上带有预留孔，包括锚杆孔和土钉孔，施工方便，不用现场重新进行锚杆和土钉的施工定位孔；
35.(3)本发明中，eps复合板靠近膨胀土边坡一侧是eps材料，靠近边坡外侧，即现浇混凝土，是无机树脂面板，阻止水进入膨胀土边坡，同时便于均匀浇筑混凝土；
36.(4)本发明中，eps复合板两端带有锚固扣件，用于eps复合板固定在边坡固定结构上，使eps复合板受力能够传递到混凝土及膨胀土边坡周围支护结构上；
37.(5)本发明中，eps复合板与板之间通过膨胀泡沫条进行镶嵌，防止水流进入边坡，同时对eps复合板受力进行缓冲消能的作用；
38.(6)本发明中，eps复合托盘是由锚杆托盘和eps材料结合而成，两者通过粘结剂进行粘结，其作用是
①
防止外界水通过锚杆托盘孔隙进入膨胀土边坡内部和对锚杆进行锈蚀，
②
减小锚杆的受力变形，即缓冲消能。
附图说明
39.图1为实施例中eps复合托盘结构示意图；
40.图2为实施例中eps复合板结构示意图；
41.图3为实施例中支护结构的整体剖面图；
42.图4为本发明的eps复合板的三维示意图；
43.图中标号所示：锚杆1、土钉2、eps嵌套管3、无机树脂面板4、锚杆托盘5、锚固扣件6、膨胀泡沫条7、混凝土8、膨胀土9、锚杆孔10、土钉孔11、固定螺母12、eps板13。
具体实施方式
44.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方
案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
45.实施例
46.一种膨胀土边坡用防水消能支护结构，如图3，该支护结构包括埋设在膨胀土9中的多个阵列分布的eps复合板、锚杆1和土钉2；锚杆1与eps复合板穿插固定连接，土钉2与eps复合板穿插固定连接，eps复合板外侧还设有混凝土8。eps复合板由eps可发性聚苯乙烯和无机树脂面板组成，eps复合板是一种已有材料，具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、隔音、防震、防潮、成型工艺简单等优点。eps复合板包括靠近膨胀土9边坡一侧的eps板13以及远离膨胀土9边坡一侧的无机树脂面板4。作用是阻止水进入膨胀土9边坡，同时便于均匀浇筑混凝土8锚杆1和/或土钉2外套设有eps嵌套管3。锚杆1和土钉2为工程中常见的材料，并无差别；eps嵌套管3是eps材料制成的薄膜，主要是与锚杆1和土钉2结合使用，减少锚杆1和土钉2锈蚀以及抑制膨胀土9对锚杆1和土钉2变形的影响。
47.如图2和4，eps复合板开设有供锚杆1穿过的锚杆孔10以及供土钉2穿过的土钉孔11。主要是为了方便施工，不用现场重新进行锚杆1和土钉2的施工定位孔。eps复合板边缘设有锚固扣件6，用于将eps复合板相互连接及固定在支护结构上。使eps复合板受力能够传递到膨胀土9边坡周围混凝土8和其它支护机构上。eps复合板之间通过膨胀泡沫条7进行镶嵌。防止水流进入边坡，同时对eps复合板受力进行缓冲消能的作用。
48.如图1，混凝土8外设有用于固定锚杆1的固定机构。固定机构包括复合托盘和固定螺母12，复合托盘与混凝土8抵接，固定螺母12与锚杆1穿插锁紧连接。复合托盘包括靠近混凝土8的eps板13以及远离混凝土8的锚杆托盘5。复合托盘作用是
①
防止外界水通过锚杆托盘孔隙进入膨胀土边坡内部和对锚杆进行锈蚀，
②
减小锚杆的受力变形，即缓冲消能。eps板13和锚杆托盘5通过粘结剂进行粘结。
49.一种适用于膨胀土边坡的复合材料结构及施工工艺，包括如下步骤：
50.(1)膨胀土边坡坡面按设计坡度开挖完成后，进行边坡坡面平整，根据边坡坡面尺寸大小，划分eps复合板区域及开挖eps复合板槽和土钉孔11以及锚杆孔10；
51.(2)按边坡坡面情况提前预制eps复合板，将eps复合板放置并固定在eps复合板挖槽区域，同时将eps复合板上的锚固扣件6环环相扣，边坡最外部分eps复合板上的锚固扣件6可通过螺母和打入膨胀土边坡中的钢筋进行固定，届时完成eps复合板的施工环节；
52.(3)将膨胀泡沫条7镶嵌在eps复合板与板的施工缝中，进行施工缝处理；
53.(4)将eps嵌套管3，即eps材料制成的薄管，包裹住锚杆1和土钉2的结构主体部分，即前端和尾部不进行包裹，同时将土钉1和锚杆2放入eps复合板上对应的预留孔中，然后采用孔底注浆法向土钉孔11以及锚杆孔10内进行注浆；
54.(5)土钉孔11以及锚杆孔10注浆完毕后，用混凝土对eps复合板进行浇筑掩埋；
55.(6)混凝土浇筑完成养护一段时间达到规定强度后，将eps复合托盘安装在锚杆1的外露段，然后用固定螺母12将锚杆和eps复合托盘固定在混凝土8上；
56.(7)采用现场浇筑混凝土封闭土钉2和锚杆1出露段；
57.(8)用膨胀土9回填边坡坡面上的细微施工空隙，并对边坡坡面进行植被绿化处理。
58.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任
何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。