太阳能电诱增强护坡及其施工方法

1.本发明涉及边坡加固领域，特别涉及一种太阳能电诱增强护坡及其施工方法。


背景技术：

2.我国是多山国家，大量的公路兴建在山区地段无可避免地形成众多“逢山开路、遇水架桥”的现象，由此形成的公路边坡成了我国边坡工程中重要组成部分。纵观目前国内外发展情况，较为常见的边坡支护技术主要有：重力式挡土墙、加筋土挡土墙、植被防护、预应力锚杆框格梁支护以及土钉墙支护等。
3.对于边坡支护结构来说，边坡土中的水是造成边坡滑坡、塌落的重要诱因，如果能及时减少边坡土中含水率，就能极大地提升边坡的稳定性。随着电渗理论和技术的发展，电渗法排水加固地基已经成为一种重要的地基处理方法，电渗法对于排出土中水有较为明显的效果，但是目前电渗法还未广泛应用于边坡排水加固中，具有较好的研究价值。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种太阳能电诱增强护坡及其施工方法，该方案利用太阳能电诱排水加固土体，且电渗出的土中水可用于灌溉护坡植被，在实现边坡加固的同时符合绿色环保节能的要求。
5.本技术提供的太阳能电诱增强护坡的施工方法，包括以下步骤：
6.步骤一：在坡顶处潜在滑动体的边缘处，竖直打设挡板至一定深度，开挖土体，开挖深度小于挡板深度；
7.步骤二：在开挖后的土平面上，与挡板间隔一定距离处，竖直打设两根微型桩甲，在两根微型桩甲上固定安装太阳能电池板甲，在太阳能电池板甲下方安装蓄电池甲，将太阳能电池板甲与蓄电池甲相连接；
8.步骤三：预制实心钢筋混凝土管，在管身外部螺旋缠绕导电钢丝，在微型桩甲的下方，水平打设若干预制实心钢筋混凝土管，同一坡面高度时，间隔一定距离打设。在不同坡面高度时，与上层预制实心钢筋混凝土管错位打设。打设深度随坡面高度降低而增加；
9.步骤四：预制钢筋混凝土空心管，一端密封，一端开口，在管身上预制透水孔，透水孔呈错位布设，在管身上包裹一定厚度的导电土工布。以密封端为进口，与上层预制实心钢筋混凝土管错位，水平打设若干预制钢筋混凝土空心管，至土内足够深度。
10.步骤五：开挖若干预制钢筋混凝土空心管开口端的部分土体，安设竖直的预制集水井，在预制集水井中安置抽水泵和抽水管，将电源导线与预制钢筋混凝土空心管外的导电土工布相连接，在预制集水井一定高度处预留溢流口；
11.步骤六：在预制集水井外部，沿着边坡底部开挖盲沟，用混凝土加固定型，用溢流管连接预制集水井的溢流口和盲沟，盲沟底部预留排水口，排水口处布设透水土工布，将排水口与排水管紧密连接；
12.步骤七：将连接导电土工布的电源导线和排水管及抽水泵的电源导线外延出后，
在盲沟中装入集配碎石，再将预制集水井和盲沟用钢筋混凝土封顶，确保预制钢筋混凝土空心管与预制集水井紧密连接，溢流管与预制集水井和盲沟紧密连接后，回填土体；
13.步骤八：在盲沟外部设置集水檐沟，与盲沟紧密连接，在集水檐沟开口处安装透水土工布；
14.步骤九：在预制钢筋混凝土空心管两侧竖直打设微型桩乙，每两根微型桩乙上安装太阳能电池板乙，在太阳能电池板乙下方安置蓄电池乙和直交流转换器。将太阳能电池板乙和蓄电池乙相连接，将蓄电池乙和直交流转换器相连接，将直交流转换器与抽水泵的电源导线相连接；
15.步骤十：将蓄电池甲的正、负极导线装入塑料保护管后，顺着坡面延伸，将蓄电池甲的正极导线与预制实心钢筋混凝土管的导电钢丝相连接，将蓄电池甲的负极导线与预制钢筋混凝土空心管的导电土工布相连接；
16.步骤十一：将抽水泵的抽水管与灌溉管相连接，灌溉管顺着坡面铺设，与边坡底部水平线相垂直；
17.步骤十二：在微型桩甲、预制实心钢筋混凝土管、预制钢筋混凝土空心管空白处，垂直坡面打设一定深度的锚杆，打设深度随着坡面的降低而增加；
18.步骤十三：在坡面种植护坡植被，种植后以锚杆为固定点，在坡面铺设护坡网，锚网结合。
19.相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：
20.(1)本发明在电诱及抽水灌溉过程中所用的电能均由太阳能电池进行提供，无需外接电源供电，且蓄电池可以储存多余电能，达到绿色环保的目的。
21.(2)本发明中水平打设的预制实心钢筋混凝土管和预制钢筋混凝土空心管，在同一高度层时为均匀间隔打设，在不同高度层间为错位打设，可以充分增加电诱影响面，达到更好的电诱排水效果。
22.(3)本发明中的预制钢筋混凝土空心管相当于一个导电的水平排水通道，与其相连的预制集水井可以收集电诱出的土中水，在预制集水井上方一定高度处的溢流口，可以及时有效排出多余水，经过溢流管进入盲沟中，经盲沟中的级配碎石过滤，流入盲沟底部的排水口，经排水管排出。
23.(4)本发明中的集水檐沟为沿着坡底水平延伸，有效收集边坡表面流水，减少土中水的渗入，集水檐沟收集水后，流入盲沟中，经盲沟中的级配碎石过滤，流入盲沟底部的排水口，经排水管排出。
24.(5)本发明中灌溉系统所用水为电诱出的土中水，无需外接水源。
25.(6)本发明中的预制钢筋混凝土空心管连接电源负极，预制实心钢筋混凝土管连接电源的正极，在作为电诱系统电极的同时，可以起到加固边坡的作用。
26.(7)本发明中的锚杆在间隔处垂直与边坡表面打入土中，同一高度层时为均匀间隔打设，在不同高度层时为错位打设，可以充分起到加固边坡效果，并且与护坡网结合，可以有效加固边坡，增强边坡稳定性。
27.(8)本发明中，为了更好的提升电诱排水效果，可以根据具体工程要求，打设多层的预制实心钢筋混凝土管，在起到加固作用的同时，扩大电诱影响范围。
附图说明
28.图1是本方案提供的太阳能电诱增强护坡的边坡侧视图；
29.图2为本方案提供的太阳能电诱增强护坡的边坡正视图；
30.图3为预制实心钢筋混凝土管的横截面图；
31.图4为预制实心钢筋混凝土管的纵截面图；
32.图5为预制钢筋混凝土空心管的横截面图；
33.图6为预制钢筋混凝土空心管的纵截面图；
34.图7为盲沟布局俯视图；
35.附图标记为：1
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挡板；2
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微型桩甲；3
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太阳能电池板甲；4
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蓄电池甲；5
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正极导线；6
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负极导线；7
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锚杆；8
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预制实心钢筋混凝土管；9
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导电钢丝；10
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预制钢筋混凝土空心管；11
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导电土工布；12
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微型桩乙；13
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太阳能电池板乙；14
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蓄电池乙；15
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直交流电转换器；16
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抽水管；17
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抽水泵；18
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预制集水井；19
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溢流管；20
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盲沟；21
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级配碎石；22
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排水管；23
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集水檐沟；24
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灌溉管；25
‑
预制透水孔。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
38.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
39.本方案提供一种太阳能电诱增强护坡的施工方法，对边坡进行加固，该施工方法包括以下步骤：
40.步骤一：在坡顶潜在滑动体的边缘处竖直打设挡板(1)至一定深度，并在靠近挡板(1)的斜坡位置开挖土体，开挖深度小于挡板(1)的深度；
41.在本方案中，边坡的坡顶和坡底之间形成斜坡，边坡的纵截面为梯形结构。本方案步骤一中所述的“坡顶潜在滑动体的边缘处”为坡顶靠近斜坡的转角位置，这部分的边坡强度最低。
42.步骤二：在开挖后的土平面上与挡板(1)间隔处竖直打设至少两根微型桩甲(2)，在微型桩甲(2)上固定安装太阳能电池板甲(3)，在太阳能电池板甲(3)下方安装蓄电池甲(4)，并将太阳能电池板甲(3)与蓄电池甲(4)相连接；
43.如图1所示，微型桩甲(2)的插伸深度大于挡板(1)的插伸深度，太阳能电池板甲(3)倾斜设置。优选的，太阳能电池板甲(3)朝向太阳常照射的方向放置，以更好地吸收太阳
能。蓄电池甲(4)置于坡顶上并置于挡板(1)的上方，以平稳地搁置蓄电池甲(4)。
44.步骤三：如图3所示，制备预制实心钢筋混凝土管(8)，在预制实心钢筋混凝土管(8)的管身外部螺旋缠绕导电钢丝(9)，在微型桩甲(2)的下方，水平打设若干缠绕导电钢丝(9)的预制实心钢筋混凝土管(8)。
45.具体的，预制实心钢筋混凝土管(8)和微型桩甲(2)垂直设置，预制实心钢筋混凝土管(8)相对水平面水平设置。且位于同一坡面高度内的预制实心钢筋混凝土管(8)间隔一定距离打设，位于不同坡面高度的预制实心钢筋混凝土管(8)错位打设，且预制实心钢筋混凝土管(8)的打设深度随坡面高度降低而增加。
46.步骤四：如图6所示，预制钢筋混凝土空心管(10)的一端密封，另一端开口，在预制钢筋混凝土空心管(10)的管身上预制透水孔(25)，且预制钢筋混凝土空心管(10)的管身上包裹一定厚度的导电土工布(11)，包裹有导电土工布(11)的预制钢筋混凝土空心管(10)置于预制实心钢筋混凝土管(8)下方，水平打设若干预制钢筋混凝土空心管(10)至土内足够深度。
47.具体的，透水孔(25)呈错位布设，且以预制钢筋混凝土空心管(10)的密封端为打设进入边坡的进口，将若干预制钢筋混凝土空心管(10)打设到边坡内。也就是说，预制钢筋混凝土空心管(10)的开口端靠近斜坡设置。
48.另外，预制钢筋混凝土空心管(10)与上层的预制实心钢筋混凝土管(8)错位设置，置于同一坡面的预制钢筋混凝土空心管(10)间隔设置。
49.步骤五：开挖若干预制钢筋混凝土空心管(10)开口端的部分土体，安设竖直的预制集水井(18)，在预制集水井(18)中安置抽水泵(17)和抽水管(16)，将电源导线与预制钢筋混凝土空心管(10)外的导电土工布(11)相连接，在预制集水井(18)的一定高度处预留溢流口。
50.在本方案中，预制集水井(18)和钢筋混凝土空心管(10)垂直设置，并使得预制钢筋混凝土空心管(10)开口端和预制集水井(18)连接，抽水泵(17)置于预制集水井(18)内，抽水管(16)连接抽水泵(17)且抽水管(16)的一端置于斜坡上。且在本方案中，溢流口的高度不高于预制钢筋混凝土空心管(10)所在的平面。抽水泵(17)通过外接的电源导线和供电源连接，实现抽水泵(17)的供电。
51.步骤六：在预制集水井(18)靠近斜坡的外部沿着边坡底部开挖盲沟(20)，用溢流管(19)连接预制集水井(18)的溢流口和盲沟(20)，盲沟(20)底部预留排水口，将排水口与排水管(22)紧密连接。
52.在本方案中，盲沟(20)用混凝土加固定型，排水口处布设透水土工布。排水管(22)用于将盲沟(20)内的水排出。
53.步骤七：将连接导电土工布(11)的电源导线、抽水泵(17)的电源导线以及排水管(22)外延出后，在盲沟(20)中装入集配碎石(21)，再将预制集水井(18)和盲沟(20)封顶，确保预制钢筋混凝土空心管(10)与预制集水井(18)紧密连接，溢流管(19)与预制集水井(18)和盲沟(20)紧密连接后，回填土体。
54.在本方案中，将预制集水井(18)和盲沟(20)用钢筋混凝土封顶。
55.步骤八：在盲沟(20)外部设置集水檐沟(23)，与盲沟(20)紧密连接。
56.在本方案中，在集水檐沟(12)开口处安装透水土工布，且集水檐沟(23)水平设置，
集水檐沟(23)的一端和盲沟(20)联通，另一端置于坡面的底部。
57.步骤九：在预制钢筋混凝土空心管(10)两侧竖直打设至少两微型桩乙(12)，微型桩乙(12)上安装太阳能电池板乙(13)，在太阳能电池板乙(13)下方安置蓄电池乙(14)，蓄电池乙(14)连接抽水泵(17)以为抽水泵(17)提供电能供给。
58.具体的，在太阳能电池板乙(13)下方安置蓄电池乙(14)和直交流转换器(15)，并将太阳能电池板乙(13)和蓄电池乙(14)相连接，将蓄电池乙(14)和直交流转换器(15)相连接，将直交流转换器(15)与抽水泵(17)的电源导线相连接。
59.在本方案中，蓄电池乙(14)和直交流转换器(15)置于斜坡上，且直交流转换器(15)靠接抽水泵(17)设置。
60.步骤十：将蓄电池甲(4)的两级导电分别和预制实心钢筋混凝土管(8)和预制钢筋混凝土空心管(10)连接。
61.具体的，将蓄电池甲(4)的正、负极导线装入塑料保护管后，顺着坡面延伸，将蓄电池甲(4)的正极导线(5)与预制实心钢筋混凝土管(8)的导电钢丝(9)相连接，将蓄电池甲(4)的负极导线(6)与预制钢筋混凝土空心管(10)的导电土工布(11)相连接。
62.步骤十一：将抽水泵(17)的抽水管(16)与灌溉管(24)相连接，灌溉管(24)顺着坡面铺设，抽水管(16)与边坡底部水平线相垂直。
63.步骤十二：在微型桩甲(2)、预制实心钢筋混凝土管(8)以及预制钢筋混凝土空心管(10)的空白处，垂直坡面的方向打设一定深度的锚杆(7)，打设深度随着坡面的降低而增加。
64.步骤十三：在坡面种植护坡植被，种植后以锚杆(7)为固定点，在坡面铺设护坡网，锚网结合。
65.在本方案中，太阳能电池板甲(3)以及蓄电池甲(4)形成的电源系统甲为电渗系统提供电能，而太阳能电池板乙(13)、蓄电池乙(14)以及直交流转换器(15)形成的电源系统为抽水灌溉系统提供电能。也就是说，太阳能电池板甲(3)将太阳能转换为电能并存储于蓄电池甲(4)，蓄电池(4)的两级分别连接预制实心钢筋混凝土管(8)和预制钢筋混凝土空心管(10)的导电端，以利用预制钢筋混凝土空心管(10)和预制实心钢筋混凝土管(8)实现电渗水。
66.太阳能电池板乙(13)将太阳能转换为电能并存储于蓄电池乙(14)中，并利用直交流转换器(15)将电能用于抽水泵(17)的抽水中，将集中在预制集水井(18)的水抽出。
67.且在本方案中，每一根预制钢筋混凝土空心管(10)都对应有一个竖直的预制集水井(18)和太阳能电池板乙(13)、蓄电池乙(14)、直交流转换器(15)形成的电源系统。
68.根据本方案的第二方面，本方案提供一种根据上述太阳能电诱增强护坡的施工方法施工得到的太阳能电诱增强护坡。该太阳能电诱增强护坡的结构如下：
69.挡板(1)插置于边坡顶部，预制实心钢筋混凝土管(8)外包导电钢丝(9)并水平插置于边坡内，预制钢筋混凝土空心管(10)外包导电土工布(11)并置于预制实心钢筋混凝土管(8)的下方，预制钢筋混凝土空心管(10)的开口端与预制集水井(18)相连接，预制集水井(18)中安置有相互连接的抽水泵(17)和抽水管(16)，预制集水井(18)与挖置于边坡底部的盲沟(20)连接，抽水管(16)的一端连接坡面，盲沟(20)的底部设有排水管(22)，盲沟(20)外侧与置于坡面底部的集水檐沟(23)相连接；微型桩甲(2)插置于距离挡板(1)的坡面上，且
微型桩甲(2)和太阳能电板甲(3)相连接，太阳能电板甲(3)与蓄电池甲(4)相连接，蓄电池甲(4)的两电极分别和预制钢筋混凝土空心管(10)以及预制实心钢筋混凝土管(8)连接；微型桩乙(12)插置在预制钢筋混凝土空心管(10)的间隔处，并在微型桩乙(12)上安装太阳能电板乙(13)，太阳能电板乙(13)和抽水泵(17)连接。
70.关于该太阳能电诱增强护坡的具体结构描述参见方法部分的描述。
71.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
72.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。