一种土工格栅反包路堤水毁的修复结构及其修复方法

1.本发明属于道路工程技术领域，涉及一种土工格栅反包路堤水毁的修复结构及其修复方法。


背景技术：

2.土工格栅反包技术在公路路堤中应用广泛，可以提高路堤整体稳定性。但在雨季时，由于雨水的长期冲刷和防护措施不到位，反包体内的路堤填料常易被雨水带走，出现路堤边坡发生水毁，形成巨大的冲沟，造成土工格栅外露，同时形成空腔，影响路基的整体稳定性。目前存在的修复方法主要可以分为：1）直接回填法。将填料直接摊铺在空腔上，用机械碾压；由于土工格栅的存在，对填料存在阻隔作用，使得填料无法顺利进入空腔内，即使填料重量和机械碾压会压缩空腔，但仍会存在部分空腔无法填充到位，边坡内部仍存在部分空腔，在降雨发生后，雨水会在空腔内聚集，易导致填料再次流失和边坡滑塌。
3.2）破坏法。将土工格栅沿冲刷面剪开，从底部逐层填筑，然后将土工格栅进行绑扎铺设重新进行反包；该方法会影响到格栅的整体性，降低了其加固效果。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供一种土工格栅反包路堤水毁的修复结构，充分填筑路堤水毁形成的空腔，同时不影响格栅的整体性，提高了整个结构的稳定性，实现了土工格栅反包体水毁后的无损修复，避免了再次水毁，解决了现有技术中存在的问题。
5.本发明的另一目的是，提供一种土工格栅反包路堤水毁的修复方法。
6.本发明所采用的技术方案是，一种土工格栅反包路堤水毁的修复结构，包括反包土工格栅，所述反包土工格栅内部具有冲刷面，冲刷面与反包土工格栅之间为雨水冲刷形成的空腔；以及柱状填充体，所述柱状填充体的直径介于大于填料粒径同时小于反包土工格栅的格栅孔单孔短边长度，柱状填充体内填充含有膨胀土的填料，柱状填充体的外部设有柱状网袋；以及嵌入体，所述嵌入体的一端与柱状填充体固定连接，嵌入体的另一端与未被冲刷的路堤锚固连接；其中，柱状填充体相互堆叠，填充空腔，嵌入体与冲刷面紧密贴合。
7.进一步的，还包括定型管，所述定型管的一端与嵌入体螺纹连接，定型管套设于柱状填充体的外部，用于将柱状填充体送入空腔内部，并为嵌入体的锚固提供着力点；锚固后，定型管被取出。
8.进一步的，所述嵌入体包括套筒，所述套筒一端开口且开口端与定型管螺纹连接；锚钉，所述锚钉固定于套筒的封闭端，锚钉与套筒同轴线且向外延伸；
挂钩，挂钩固定于套筒的封闭端内部，挂钩的端头伸入柱状填充体内部。
9.进一步的，所述嵌入体包括套筒，所述套筒一端开口且开口端与定型管螺纹连接；锚钉，所述锚钉固定于套筒的封闭端，锚钉与套筒同轴线且向外延伸；挡片，所述挡片固定于锚钉伸入套筒内的一端；其中，挡片距套筒底部1-2cm，柱状网袋对应位置的安装孔穿过挡片，使得柱状网袋置于套筒与挡片之间；柱状网袋与挡片之间设有两个半环组成的垫片，挡片尺寸大于锚钉截面尺寸小于垫片尺寸，垫片尺寸小于套筒底部截面尺寸的1/2。
10.进一步的，所述柱状网袋的网孔为圆形或四边形，柱状网袋的直径为格栅孔单孔短边长度的0.8倍，柱状网袋的网孔尺寸为柱状填充体内填料最大粒径的0.5倍。
11.进一步的，所述柱状网袋通过植物纤维材质的绳制得。
12.进一步的，所述柱状填充体内部填充的膨胀土为中膨胀土或弱膨胀土。
13.一种土工格栅反包路堤水毁的修复结构的修复方法，具体按照以下步骤进行：s1，测量从路堤的坡面穿过格栅孔伸入至空腔内冲刷面的深度，根据测量的深度制备与测量深度等长的柱状填充体或预制满足所有测量深度的长度相等的柱状填充体；s2，固定反包土工格栅，形成稳定的空腔；s3，柱状填充体从定型管一端伸出与嵌入体固定连接，嵌入体与定型管螺纹连接，将定型管、嵌入体和柱状填充体整体穿过格栅孔伸入空腔内，紧贴冲刷面，锤击定型管将嵌入体垂直于冲刷面与未被冲刷的路堤锚固连接，然后拧动定型管，与嵌入体脱离，取出定型管；s4，重复步骤s3，从最底层开始，通过定型管将对应长度的柱状填充体送入空腔内的对应位置，如果路堤的坡面到冲刷面的水平深度小于20cm时，根据实际深度将对应数量的长度4-6cm的柱状填充体塞进空腔，最终将空腔充填完毕；随着所有柱状填充体的回填，路堤的坡面随之形成；s5，铺设耕植土。
14.进一步的，如果所述步骤s1中预制满足所有测量深度的长度相等的柱状填充体，在步骤s3中，定型管标记有刻度，定型管通过格栅孔插入空腔内对空腔深度进行测量，根据测量的深度截取等长的柱状填充体），并将切口打结。
15.进一步的，所述步骤s2中，固定反包土工格栅具体为：在冲刷形成的空腔四周打设纵向钢筋、横向钢筋，横向钢筋水平插入路堤，两根横向钢筋之间设有纵向钢筋，纵向钢筋、横向钢筋之间绑扎固定，用于固定反包土工格栅，形成稳定的空腔。
16.本发明的有益效果是：本发明以不破坏土工格栅为原则、充分填充为目的，提出了利用膨胀土膨胀性、柱状体导向性对水毁后土工格栅反包体形成的空腔进行填充的方法，柱状填充体、反包土工格栅、原路堤三种结构相互作用，使得结构体更加密实，整体的力学稳定性更好，提高了整个结构的稳定性，实现了土工格栅反包体水毁后的无损修复，避免了再次水毁。
17.本发明采用的填料被柱状网袋包裹，一方面柱状网袋可以进一步起到加筋作用，增加路堤稳定性；另一方面柱状网袋孔隙小，可以阻止小粒径填料被雨水冲走，再次形成空腔。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是现有土工格栅反包路堤水毁横剖面图。
20.图2是现有土工格栅反包体水毁局部示意图。
21.图3是本发明实施例修复结构剖面图。
22.图4是本发明实施例中柱状网袋示意图。
23.图5是本发明实施例中嵌入体的结构示意图。
24.图6a是本发明实施例中嵌入体的另一结构示意图。
25.图6b是图6a的侧视图。
26.图7是本发明实施例中结构钢筋的布置图。
27.图8是本发明实施例中填筑体穿过格栅孔的安设示意图。
28.图9是本发明实施例中空腔水平深度较小的结构示意图。
29.1.路堤，2.冲刷面，3.反包土工格栅，4.嵌入体，4-1.锚钉，4-2.套筒，4-3.挂钩，4-4.挡片，5.空腔，6.柱状网袋，7.纵向钢筋，8.横向钢筋，9.柱状填充体，10.定型管，11.推杆，12.格栅孔，13.垫片。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1，一种土工格栅反包路堤水毁的修复结构，如图1-3所示，包括反包土工格栅3、柱状填充体9、嵌入体4、定型管10；反包土工格栅3内部具有冲刷面2，冲刷面2与反包土工格栅3之间为雨水冲刷形成的空腔5。
32.柱状填充体9的直径介于大于填料粒径同时小于反包土工格栅3的格栅孔12单孔短边长度，柱状填充体9内填充膨胀土，柱状填充体9的外部设有柱状网袋6；其中，柱状填充体9相互堆叠，填充空腔5，嵌入体4与冲刷面2紧密贴合。
33.如图4所示，柱状网袋6的网孔为圆形或四边形，柱状网袋6的直径为格栅孔12单孔短边长度的0.8倍，柱状网袋6的网孔尺寸为柱状填充体9内填料最大粒径的0.5倍，防止土颗粒泄露。格栅孔12单孔的形状为三角形、四边形或六边形中的任意一种；以单孔为正方形为例，边长为4cm，则柱状网袋6的直径为3.2cm。
34.将配好的填料在料场进行研磨，过筛，筛的单孔直径控制在柱状网袋6直径的0.8倍，可确保填料顺利进入柱状网袋6内形成柱状填充体。
35.嵌入体4的一端与柱状填充体9固定连接，嵌入体4的另一端与未被冲刷的路堤1锚
固连接。定型管10的一端与嵌入体4可拆卸连接，定型管10套设于柱状填充体9的外部，用于将柱状填充体9送入空腔5内部，并为嵌入体4的锚固提供着力点；锚固后，定型管10被取出。
36.如图5所示，嵌入体4包括套筒4-2，套筒4-2一端开口且开口端与定型管10螺纹连接，套筒4-2的另一端封闭且固定有锚钉4-1，锚钉4-1与套筒4-2同轴线且向外延伸，套筒4-2的封闭端内部固定有挂钩4-3，挂钩4-3的端头伸入柱状填充体9内部与柱状填充体9固定连接，嵌入体4的锚钉4-1对坡面体具有加固作用。
37.如图6a-6b所示，嵌入体4的另一种结构，包括套筒4-2，套筒4-2一端开口且开口端与定型管10螺纹连接，套筒4-2的另一端封闭且固定有锚钉4-1，锚钉4-1与套筒4-2同轴线且向外延伸，挡片4-4固定于锚钉4-1伸入套筒4-2内的一端，挡片4-4距套筒4-2底部1-2cm，挡片4-4穿过柱状网袋6对应位置的安装孔，使得柱状网袋6置于套筒4-2与挡片4-4之间，柱状网袋6与挡片4-4之间设有两个半环组成的垫片13；挡片4-4尺寸大于锚钉4-1截面尺寸小于垫片13尺寸，垫片13尺寸小于套筒4-2底部截面尺寸的1/2，便于垫片13的顺利放置，同时保证垫片13与柱状网袋6有足够的接触面积。然后将定型管10套设于柱状网袋6与套筒4-2之间，并与套筒4-2螺纹连接，向柱状网袋6内填充含有膨胀土的填料，通过推杆11压实填料，无明显大孔隙即可，达到所需长度后，将柱状网袋6的端口打结。使得柱状填充体9与套筒4-2底部紧密接触，提高了嵌入体4与柱状填充体9之间连接的牢固定性，同时使得柱状填充体9、嵌入体4和冲刷面2形成良好结合，锚固后嵌入冲刷面2内，提高了整体修复结构的稳定性和支撑强度。
38.在一些实施例中，挡片4-4为椭圆形，安装孔直径为锚钉4-1直径的1.2-1.5倍，便于挡片4-4顺利穿过柱状网袋6对应位置的安装孔，进一步保证垫片13与柱状网袋6有足够的接触面积，提高嵌入体4与柱状填充体9的连接牢固性。
39.本发明实施例中柱状填充体9内部填充的膨胀土为中膨胀土或弱膨胀土，中膨胀土的自由膨胀率60%~90%，弱膨胀土的自由膨胀率40%~60%；采用本发明实施例的修复结构后，空隙较小，不存在较大的空隙；膨胀土中含有蒙脱石、伊利石等黏土矿物，在遇水后体积膨胀，产生膨胀力，挤压填料将柱状填充体9之间的细小孔隙填充到位，柱状网袋6对土颗粒具有约束及加筋作用，柱状填充体9、反包土工格栅3、原路堤（冲刷面2）三种结构相互作用，使得结构体更加密实，整体的力学稳定性更好，提高了整个结构的稳定性。同时在柱状网袋6的约束下，膨胀土不会发生自由膨胀而出现裂缝，从而降低了雨水对结构体的二次损毁。
40.实施例2，一种土工格栅反包路堤水毁的修复结构的修复方法，具体按照以下步骤进行：s1，测量从路堤1的坡面穿过格栅孔12伸入空腔5内冲刷面2的深度，根据测量的深度制备与测量深度等长的柱状填充体9或预制满足所有测量深度的长度相等的柱状填充体9；柱状填充体9的制备：选择与柱状网袋6直径一致的钢管作为定型管10，长度为从路堤1的坡面穿过格栅孔12伸入空腔5内冲刷面2的实际最大深度再加30cm；将柱状网袋6放入定型管10内，向柱状网袋6内填充含有膨胀土的填料，通过推杆11压实填料，无明显大孔隙即可，达到所需长度后，将柱状网袋6的端口打结。
41.制作柱状网袋6：根据反包土工格栅3的格栅孔12单孔的尺寸确定柱状网袋6的直径，通过植物纤维材质的绳制得，麻绳的稳定性好，与反包土工格栅3的反包提共同作用起到加筋作用，提高了结构的稳定性，同时又是植物纤维，对环境友好。
42.s2，固定反包土工格栅3，形成稳定的空腔5；固定反包土工格栅3具体为：在冲刷形成的空腔5四周打设纵向钢筋7、横向钢筋8，横向钢筋8水平插入路堤1的土体30cm-50cm，两根横向钢筋8之间设有纵向钢筋7，纵向钢筋7、横向钢筋8之间绑扎固定，用于固定反包土工格栅3，形成稳定的空腔5，见图7。
43.s3，如图8所示，柱状填充体9从定型管10一端伸出与嵌入体4固定连接，嵌入体4与定型管10螺纹连接，将定型管10、嵌入体4和柱状填充体9整体穿过格栅孔12伸入空腔5内，紧贴冲刷面2，保证柱状填充体9与原有的路堤1紧密结合，锤击定型管10另一端将嵌入体4垂直于冲刷面2与未被冲刷的路堤1锚固连接，然后拧动定型管10，与嵌入体4脱离，取出定型管10。
44.s4，重复步骤s3，从最底层开始，通过定型管10将柱状填充体9送入空腔5内的对应位置，在填充柱状填充体9的过程中，如果路堤1的坡面到冲刷面2的水平深度小于20cm时（见图9），将柱状填充体9做成高度为4-6cm的小填充体，根据实际深度人工塞进对应数量的柱状填充体9，以尽可能减小填充空隙；最终将空腔5充填完毕。由于每个柱状填充体9的长度与对应位置的冲刷面2距路堤1坡面的距离完全相同，随着所有柱状填充体9的回填，路堤1的坡面随之形成，无需其他处理，整体性更好，提高了整体稳定性。后期在外界雨水的作用下膨胀土发生膨胀，再结合反包土工格栅3和柱状网袋6的约束作用，填料在一定范围内膨胀，将细小空间得到填充，最终形成整体结构，保证路堤整体稳定性。
45.s5，铺设耕植土，耕植土的铺设厚度20cm-30cm，并设置三维网防冲刷和喷洒种子。
46.一些实施例中，在步骤s1中，柱状网袋6的长度按照3m-5m一节进行填充，两端打结。在步骤s3中，定型管10标记有刻度，定型管10通过格栅孔12插入空腔5内对空腔5深度进行测量，根据测量的深度截取等长的柱状填充体9，并将切口打结；该方法便于场外预制。
47.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。