一种高陡边坡开挖预支护装置及开挖方法与流程

本发明属于边坡开挖支护设备，尤其是涉及一种高陡边坡开挖预支护装置及开挖方法。

背景技术：

1、高边坡是指土方开挖高度≥20m的边坡，其中路堑高边坡受到各种不稳定因素的影响，成为滑坡、崩塌等地质灾害和工程事故的多发地段，目前在工程建设过程中常需要开挖高陡边坡，并且在高陡边坡开挖施工中需要进行预支护，以便保证高陡边坡的稳定性和安全性。

2、目前高陡边坡土方开挖考虑施工难度和安全性，必须从上到下分级分层逐步开挖，因此在分级分层开挖过程中施工道路的布置和开挖顺序的确定显得至关重要，而为保证雨季期间高陡边坡土方开挖的安全性，在各级台阶上都布设排水沟，以确保雨季高陡边坡土方开挖作业面雨水的疏导和及时排除，此时会导致高陡边坡开挖便道顶部凸出，特别被运输车辆频繁碾压后容易发生塌方，不仅造成排水沟堵塞失效，还影响高陡边坡便道车辆行驶的安全性，因而需要在高陡边坡开挖过程中加设预支护装置进行保护，保证高陡边坡开挖的安全，但现有的高陡边坡开挖预支护装置结构简单，不能对高陡边坡开挖塌方进行监测，若土壤运输车辆过于靠近排水沟边缘位置依然会挤压损伤排水沟，而且过于靠近高陡边坡运输道路外侧也会造成运输便道塌方，甚至会造成运输车辆沿着高陡边坡摔落发生重大安全事故，此外高陡边坡排水沟还存在被开挖好的高陡边坡土壤滑落堵塞的情况，进一步影响高陡边坡开挖施工的安全性和可靠性。

3、为此，提出一种高陡边坡开挖预支护装置及开挖方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述问题，提供一种高陡边坡开挖预支护装置及开挖方法。

2、为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种高陡边坡开挖预支护装置，包括高陡边坡体，所述高陡边坡体的每层运输便道上均开设有排水沟，且排水沟的沟壁依次连接有多个与高陡边坡体相配合的混凝土排水槽，所述混凝土排水槽的内壁连接有多个与混凝土排水槽斜面相配合的梯形空心块，所述梯形空心块的内壁固定连接有驱动机构和两个连接轴承，两个所述连接轴承的内壁共同固定连接有螺纹筒，所述螺纹筒的侧端穿过梯形空心块的外壁，并螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的侧端固定连接有万向滚珠，所述万向滚珠的滚珠端固定连接有l形板，所述l形板的上表面固定连接有第一报警器，所述l形板靠近混凝土排水槽的一侧固定连接有控制机构，所述l形板的外壁固定连接有多个l形挂钩，所述l形板的外壁共同连接有支撑网板，所述支撑网板的外壁与相邻l形挂钩内壁活动连接，所述支撑网板的外壁固定连接有外侧塌方预警机构，所述l形板的外壁固定连接有排水沟防堵塞机构。

3、优选的，所述驱动机构包括与梯形空心块内壁固定连接的自锁电机，所述自锁电机的输出端固定连接有锥齿轮，所述螺纹筒的外壁固定套接有锥齿环，所述锥齿轮与锥齿环的外壁相互垂直啮合。

4、优选的，所述控制机构包括与l形板侧壁固定连接的空心气囊，所述空心气囊的内壁固定连接有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板的侧壁固定连接有电机正向驱动导电杆、第一绝缘杆和伸缩杆，所述电机正向驱动导电杆的侧端固定连接有第二绝缘杆，所述第一绝缘杆的侧端固定连接有电机反向驱动导电杆，所述第一绝缘杆和第二绝缘杆的杆壁共同套接有导电条，所述导电条的外壁开设有与伸缩杆的移动端外壁相配合的固定通孔，所述伸缩杆的外壁套接有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与伸缩杆和第一连接板的外壁固定连接，所述空心气囊的顶端固定嵌设有进气单向阀和出气单向阀。

5、优选的，所述外侧塌方预警机构包括与支撑网板外壁固定连接的钢丝绳，所述高陡边坡体的运输便道上表面开设有与钢丝绳相配合的放置凹槽，所述钢丝绳的侧端固定连接有定位块，所述定位块的上表面固定连接有加重杆，所述定位块的底端固定连接有插杆，所述加重杆的顶端固定连接有第二报警器。

6、优选的，所述加重杆的杆壁固定套接有反光套，所述加重杆的底端固定套接有阻挡绳。

7、优选的，所述排水沟防堵塞机构包括与l形板外壁固定连接的l形固定块，所述l形固定块的内壁固定连接有固定杆，所述固定杆的杆壁固定套接有连接套，所述连接套的内壁活动连接有限位杆，所述限位杆的顶端活动套接有固定环，所述固定环的顶端固定连接有l形防护网板，所述l形防护网板的底端与混凝土排水槽的顶端接触，所述限位杆的顶端固定套接有挡环，所述限位杆的底端套接有第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别与挡环和连接套的外壁连接，所述l形防护网板的下表面固定连接有多个卡块。

8、优选的，所述螺纹杆的杆壁固定连接有导环，所述导环的内壁连接有导杆，所述导杆的侧壁与梯形空心块的外壁固定连接。

9、一种高陡边坡的开挖方法，包括上述的高陡边坡开挖预支护装置，该方法还包括以下步骤：

10、s1、对高陡边坡体从上到下逐层逐级阶梯式开挖，且在阶梯水平部开挖排水沟；

11、s2、接着在排水沟内建设混凝土排水槽；

12、s3、之后在混凝土排水槽中安装预支护装置，实时对高陡边坡体阶梯水平部进行塌方监测；

13、s4、在步骤s3中预支护装置安装过程中还需要在高陡边坡体阶梯水平部开设与钢丝绳相配合的放置凹槽，钢丝绳安装完毕后再在放置凹槽内覆土；

14、s5、高陡边坡体每个阶梯斜面开挖完毕后再依次重复上述步骤，直至整个高陡边坡体开挖完毕。

15、与现有的技术相比，一种高陡边坡开挖预支护装置及开挖方法的优点在于：

16、1、通过设置的控制机构、第一报警器、驱动机构和l形板，当高陡边坡体逐级逐层开挖过程中，运输土壤车辆靠近排水沟时，此时车辆的车轮会挤压高陡边坡体阶梯水平部土壤，进而通过支撑网板挤压l形板，l形板在混凝土排水槽外壁挤压配合下使控制机构控制自锁电机的正向驱动电路和第一报警器通电，第一报警器发出声光预警提升运输土壤车辆司机及时修正车辆位置，另外自锁电机正向驱动外推l形板，l形板利用反推力加强预支护装置对混凝土排水槽处土壤支护的稳定度，进而避免支护失效造成土壤塌方的情况，该机构使预支护装置具有主动加强支护和排水沟边缘塌方监测的功能，同时避免混凝土排水槽损坏造成排水失效的情况，而且提升高陡边坡开挖施工的安全性和可靠性。

17、2、通过设置的外侧塌方预警机构，当高陡边坡体逐级逐层开挖过程中，运输土壤车辆靠近高陡边坡体阶梯水平部边缘时，此时运输车辆车轮挤压高陡边坡体阶梯水平部边缘不稳定土壤，并会造成该部分高陡边坡体阶梯水平部土壤滑移，此时外侧塌方预警机构使自锁电机反向旋转，同时第二报警器报警，第二报警器报警提示运输土壤车辆驾驶员及时修正车辆到高陡边坡体阶梯水平部中间位置，而且自锁电机反向旋转使钢丝绳绷紧，并通过插杆尽量避免高陡边坡体阶梯水平部边缘处塌方，或者降低塌方速度，增加车辆驾驶人员的逃生时间，该机构使高陡边坡开挖预支护装置具有高陡边坡阶梯水平部边缘塌方预警的功能，及时提醒驾驶员纠正运输车辆的位置，尽量避免发生车辆摔落高陡边坡的情况。

18、3、通过设置的排水沟防堵塞机构，当运输车辆在高陡边坡体阶梯水平部运输开挖土壤发生土壤块掉入混凝土排水槽时，首先从运输车辆上掉落的土壤块在靠近预支护装置和混凝土排水槽前被布置好的l形防护网板阻挡，接着l形防护网板受到掉落土壤块冲击后，排水沟防堵塞机构能够对冲击进行缓冲，还能够阻挡土壤块堵塞排水结构，该机构使高陡边坡开挖预支护装置具有防砸和排水结构防堵塞的功能，保证混凝土排水槽排水的可靠性，进而保证高陡边坡开挖的安全性。