根锚体系加固填方边坡生态护坡方法与流程

本发明边坡工程领域，具体涉及一种利用根锚体系加固填方边坡的方法。

背景技术：

对于坡度不是很陡的边坡工程，目前主要通过撒草种、铺草皮、液压喷播植草、三维网植草、格构梁骨架植草等方法进行生态防护。但是这些生态护坡方法只能发挥草本植物浅层根系的加筋加固作用，难以加固到边坡潜在较深的滑动面。在一些矿渣和固体废弃物填方边坡工程中，由于堆填方土层较厚，也会形成填方体的滑坡，草本植物浅层根系的生态护坡方法难以加固到滑动面。而在我国大面积的碦斯特地貌的山区和干热河谷地区，由于边坡陡峭、立地条件难以建立、持水保土难度大，生态护坡和植被种植极其困难。

技术实现要素：

为了克服现有的边坡工程生态防护技术的不足，本发明提供一种根锚体系加固填方边坡的生态护坡方法，以实现填方边坡的深层加固和生态防护。

针对本发明的目的，本发明提供一种根锚体系加固填方边坡的生态护坡方法：先在原有硬质边坡坡面上沿坡向埋设若干列钢筋锚杆，在锚杆露出硬质边坡坡面的顶部处浇筑混凝土板锚头，在每个混凝土板锚头上安装一个转动方向沿顺坡向的定滑轮，同时在硬质边坡坡脚处修筑护脚挡墙，每一个定滑轮配备一根柔性拉索，所述拉索绕过该定滑轮，一端垂直拉伸到填方设计的坡面高度，另一端再绕过与该定滑轮同列且位于该定滑轮下方坡向的定滑轮埋设固定在挡墙背面，每列锚杆沿坡向的最后一根锚杆对应的定滑轮的拉索的这一端直接埋设固定在挡墙背面，然后填方至设计坡面高度，在填方坡面修筑混凝土格构梁，并将每根拉索垂直拉伸至填方坡面高度的端头穿过混凝土格构梁牵拉张紧后锚固。

在本发明的上述技术方案中，在牵绕拉索之前，最好在混凝土板锚头上浇筑一段用于将定滑轮和填土隔开的垂直于坡面的套管段，将拉索绕过该定滑轮牵引的过程中，根据拉索的牵引位置，将拉索穿过与长度匹配的用于将拉索与填土隔开的套管，所述套管与套管段衔接连通。所述套管和套管段能保护定滑轮和拉索，保证定滑轮顺利转动，方便拉索拉动，同时垂直拉伸到填方坡面的拉索段对应的塑料套管起到了抗滑桩的作用。所述套管和套管段优选为塑料套管和塑料套管段。

在本发明的上述技术方案中，修筑混凝土格构梁时，最好以每根拉索垂直拉伸至填方坡面高度的端头处为混凝土格构梁框的交点，使拉索的端头锚固在混凝土格构梁框的交点处。

在本发明的上述技术方案中，最好在填方坡面混凝土格构梁框格内种植草本植物、灌木和乔木，在填方的浅层形成根垫层，有利于加固浅层填土。

在本发明的上述技术方案中，拉索的一端埋设固定在挡墙背面的方式可以是：在修筑护脚挡墙的过程中，在护脚挡墙中横向埋设固定一根钢筋，将每一根拉索的端头缠绕固定在该钢筋上，再共同埋设在护脚挡墙中。

在本发明的上述技术方案中，所述钢筋锚杆的列间距优选为2～3m，每列相邻两个锚杆之间的间距优选为2～3m。

在本发明的上述技术方案中，所述钢筋锚埋入硬质边坡的深度应不小于0.5m,最好大于1m。

在本发明的上述技术方案中，所述钢筋锚杆最好包裹有塑料或沥青防锈层。

在本发明的上述技术方案中，所述拉索选用镀锌过塑钢丝拉索。

在本发明的上述技术方案中，拉索和锚杆模拟的深层仿生根，与植物的浅层根垫层、和具有抗滑桩作用的塑料套管构成根锚体系。

本发明得到自然科学基金面上项目(No:51579167)的资助。

本发明方法中根锚体系的作用原理：

填方之后，原有边坡上填土的自重可以分解为法向正压力和坡向下滑力，填土的下滑推力传递到护脚挡墙的墙背上。当降雨入渗到土坡中时，填土开始产生下滑趋势，墙背受到增大的下滑推力产生滑移趋势，从而拉动拉索；原来已经预张拉的拉索通过硬质坡面上的定滑轮把所受的拉力传递到坡面的格构梁上，从而对填土产生正压力增量。根据摩尔-库伦定理，填土抗滑力增加，从而减小了填土下滑趋势，实现了填土的受力自平衡和稳定性。体系的受力自平衡见图4。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明所述方法利用锚杆和拉索起到仿生根的作用加固填方边坡的深层(植被根系达不到的深度范围)坡土，利用体系的受力自平衡把作用在护脚挡墙上的剩余下滑推力转换为坡土的法向正应力，提高坡土和根垫层的抗剪强度，从而有效加固边坡，解决现有生态护坡技术不能加固深层坡土的问题。

2.本发明方法简单、易于施工、成本低、易于推广。

附图说明

图1是本发明所述方法中加固填方边坡的受力自平衡根锚体系的侧视图。

图2是本发明所述方法中加固填方边坡的受力自平衡根锚体系的平面图。

图3是本发明所述方法中锚杆、锚头上定滑轮和拉索布置方式图。

图4是本发明所述方法中根锚体系加固填方边坡受力自平衡的力系示意图。

图中，1—挡墙，2—硬质边坡，3—钢筋锚杆，4—混凝土板锚头，5—定滑轮，6—拉索，7—套管段，8—填方(填土)，9—混凝土格构梁，10—乔灌草植被(包括根垫层)，11—套管。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明所述根锚体系加固填方边坡的生态护坡方法作进一步说明。

实施例

根锚体系加固填方边坡的生态护坡方法，先在原有硬质边坡2坡面上沿坡向钻孔埋设若干列包裹有塑料或沥青防锈层的钢筋锚杆3，钢筋锚杆的列间距约为2m，每列相邻两个锚杆之间的间距约为2m。在每根锚杆露出硬质边坡坡面的顶部浇筑混凝土板锚头4，在每个混凝土板锚头上顺坡向安装一个定滑轮5，在每个混凝土板锚头上浇筑用于将定滑轮和填土隔开的垂直于坡向的塑料套管段7；同时在硬质边坡坡脚处修筑护脚挡墙1，每一个定滑轮配备一根柔性镀锌过塑钢丝拉索6，所述拉索绕过该定滑轮，一端垂直拉伸到填方设计的坡面高度，另一端再绕过与该定滑轮同列且位于该定滑轮沿坡向下方的定滑轮，埋设固定在护脚挡墙背面。在牵绕拉索的过程中，根据拉索的牵引位置，将拉索穿过长度匹配的用于将拉索与填土8隔开的塑料套管11，并将这些塑料套管与定滑轮的垂直向塑料套管段衔接连通。每列锚杆沿坡向的最后一根锚杆对应的定滑轮的拉索末端直接埋设固定在挡墙背面。拉索的一端埋设固定在挡墙背面的方式为在修筑护脚挡墙的过程中，在护脚挡墙中横向埋设一根带弯头的钢筋，将每一根拉索的端头缠绕固定在该钢筋上，再共同埋设在护脚挡墙中。然后填方至设计坡面高度，在填方坡面修筑混凝土格构梁9，在修筑混凝土格构梁时，以每根拉索垂直拉伸至填方坡面高度的端头处为混凝土格构梁框的交点，并将每根拉索垂直拉伸至填方坡面高度的端头穿过混凝土格构梁牵拉张紧后锚固，使拉索的端头锚固在混凝土格构梁框的交点处。在填方坡面混凝土格构梁框格内种植草本植物、灌木和乔木10。植物的根系扎入地下形成根垫层。这样，形成了植物的浅层根垫层、拉索和锚杆模拟深层仿生根和塑料管桩(作为小型抗滑桩)构成的根锚体系。

拉索和锚杆模拟的深层仿生根，与植物的浅层根垫层、和具有抗滑桩作用的塑料套管构成根锚体系，如图1-3所示。根锚体系的受力平衡见图4所示。填方之后，填土的自重可以分解为法向正压力和坡向下滑力，填土的下滑推力传递到护脚挡墙的墙背上。当降雨入渗到土坡中时，填土开始产生下滑趋势，墙背受到增大的下滑推力产生滑移趋势，从而拉动拉索，原来已经预张拉的拉索通过硬质坡面上的定滑轮把所受的拉力传递到坡面的格构梁上，从而对填土产生正压力增量。此时，如图4(a)所示，格构梁被拉索拉动受力T₁和T₂后，在填方坡面产生正压力P₁和P₂，根据摩尔-库伦定理，增加了填方的抗滑力和抗剪强度，从而减小了填土下滑趋势，同时也实现了格构梁受力的自平衡。如图4(b)所示，定滑轮改变拉索所受拉力T₁和T₂的方向，分不同方向传递给格构梁和挡墙，实现了格构梁、锚杆和挡墙综合受力的自平衡。如图4(c)所示，挡墙受到填土下滑推力E、挡墙的自重G、挡墙的地基反力N、挡墙与地基的摩擦力F、以及拉索的拉力T₁和T₂，实现了挡墙受力体系的自平衡。