新型耗能減震欄石結構的製作方法

2023-05-31 18:35:06 1

專利名稱：新型耗能減震欄石結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及地質災害防治技術，特別適合於滾石災害防治結構抗滾石衝擊的一種
經濟、有效的防護新結構。
背景技術：
滾石在我國山區，特別是西部山區公路沿線隨處可見，分布範圍極廣，它發生突 然、頻率高，防不勝防，對其危害範圍內的各種公路構築物如公路路面、橋梁、隧道進出口、 明洞、棚洞等；人類活動如行駛車輛、過往人群等構成了嚴重的威脅，已成為繼滑坡、崩 塌、泥石流災害之後的又一大地質災害。
總體而言，滾石災害的防治方法可分為兩大類主動防護和被動防護。主動防護旨
在採取措施阻止潛在滾石的失穩，而被動防護則指允許滾石的發生，但避免滾石造成危害。 如果滾石的物源區範圍較大，潛在滾石數量較多或者斜坡條件複雜甚至無法接近
時，在中途對滾石進行攔截也許是一種有效的防護措施。但前提是要對滾石的運動路徑、彈
跳高度、運移距離、速度、散落範圍等運動特徵有足夠的認識，因為這些參數及數據是滾石
防護設施的選址和結構設計的依據。滾石的攔截措施主要包括截石溝、攔石網、擋石牆、攔
石柵欄、明洞或防滾石棚等。 截石溝當滾石的物源區與防護區域之間的坡面上有平臺或緩坡時，可以在平臺 或緩坡的合適位置開挖截石溝來攔截滾石。坡面或坡腳處沿邊坡走向方向的自然溝稍加修 改也可用於滾石的攔截。為防止高速運動的滾石從截石溝內彈跳至防護區域而造成滾石災 害，可在截石溝內設置一些緩衝材料，如碎石、碎屑、土等。另外，還可以在截石溝的外側增 設擋石牆、攔網、柵欄等，以增加其攔截能力。需要注意的是，開挖截石溝有時會對坡體的穩 定性帶來不利影響。 攔石網攔石網能夠通過自身的位移、變形、振動等方式有效的消散滾石衝擊該系 統時所攜帶的能量。目前應用較為廣泛的攔石網主要由金屬網片、支撐網片用的鋼繩和鋼 柱、將鋼柱和坡體連接在一起的鉸支、連接鋼柱上端和上方坡體的拉錨繩、必要時在拉錨繩 上設置的緩衝器件等組成。將根據支撐方式的不同，可將攔石網分為立柱式攔網和支杆式 攔網。對於坡角不大的邊坡，可以將攔石網設置為立柱式。當陡坡近乎直立且防護區域較 狹窄時(比如呈線狀延伸的道路)，可以支杆式方式在陡崖上設置攔石網。對於滾石運動路 徑較為明確的溝谷地段，可以將攔石網的鋼絲網片懸掛於水平鋼繩上，同時將鋼繩兩端錨 固在溝谷兩側的穩定基巖上以攔截滾石。 擋石牆擋石牆具有攔截滾石和堆存滾石的作用。擋石牆可以截獲直徑達1，5 2m以滑動或滾動方式運動的滾石，同時還可以存儲一定數量的滾石，減少其清理次數。為了 最大限度的發揮擋石牆攔截滾石的作用以及便於施工和運輸，擋石牆一般修建於坡腳靠近 防護區域處。可用於攔截滾石的擋石牆有多種，如鋼筋混凝土擋牆、石籠擋牆、漿砌石擋牆 等。石籠擋牆價格便宜且具有一定的柔性，在山區的困難地帶有較廣泛的應用，但整體強度 較低且金屬絲易於鏽蝕是其主要缺點。為此，張路青等發展了一種層狀網式鋼筋石籠擋牆，
3並申請了相應的發明專利。新型的鋼筋石籠擋牆不僅保持了原有石籠擋牆的主要優點，還 增加了整體強度高、金屬絲不易鏽蝕、易於綠化和監測等多方面的優點。 攔石柵欄攔石柵欄因具有設計簡單、施工方便等優點而成為我國鐵路系統防護 滾石的主要手段之一。攔石柵欄一般由漿砌片石或混凝土作基礎，用木材或鋼材(如廢舊 鋼軌、型鋼等)作立柱和橫杆。按其材料不同，攔石柵欄可分為金屬柵欄(如鋼軌柵欄)和 木柵欄。鋼軌柵欄克服了擋石牆圬工量大、工程費用高的缺點。由於鋼軌柵欄是一種剛性結 構，衝擊能量較大的滾石有時能將柵欄擊穿。由於取材方便等原因，原木柵欄在山區應用較 多。然而，原木柵欄的強度較低且容易腐爛，致使其很難達到長期有效的防護要求。另外， 大量使用原木也與環保法規相悖，建議不提倡使用。 明洞或防滾石棚在滾石經常出現的地段，有效的遮擋建築物之一就是明洞。按照 結構形式的不同，明洞可分為拱形明洞、板式棚洞和懸壁式棚洞等三種常見形式。三種形式 的明洞都利用了坡體或山體作為靠山牆或以之為支撐。拱形明洞的兩邊牆共同承受分別由 拱頂和坡體方向傳來的垂直壓力和水平推力，而板式棚洞主要由內邊牆承受上述荷載。懸 壁式棚洞由於場地的限制而只有內側邊牆。當無法藉助於坡體作為承重牆時，可以構築獨 立於坡體的防滾石棚，這也是將防滾石棚區別於明洞的原因之一。在很多困難的山區地段， 經常會見到一些利用原木搭建而成的防滾石棚，但大量使用原木與環保法規不符。

發明內容
本發明的目的是提供一種經濟、安全、輕型的新型耗能減震欄石結構。
本發明的目的是這樣實現的一種新型耗能減震欄石結構，包括擋石牆，擋石牆為 片石混凝土擋石牆，該擋石牆頂部預埋有鋼軌柵欄，擋石牆內部設置有預應力錨索，擋石牆 的迎坡面依次設置有起緩衝作用的泡沫塑料層和砂礫石填土層。 上述片石混凝土擋石牆內有預埋聚氯乙烯管；預應力錨索設置于于預埋聚氯乙烯 管內。 上述片石混凝土擋石牆的斷面為直角梯形，該擋石牆的迎坡面為豎直面，砂礫石 填土層的迎坡面為斜面。 本發明旨在解決傳統剛性攔石牆抗滾石衝擊能力弱，基礎埋設深、施工量大，投資 偏高等問題，提高攔石牆的抗衝擊能力，增加其抗傾覆彎矩和牆體抗剪斷強度；鋼軌柵欄用 於攔截小直徑的飛石；牆後雙層緩衝墊層結構通過自身的變形吸收滾石衝擊能量，減少滾 石對攔石牆的衝擊力。
本發明由四部分組成1、 C15片石混凝土攔石牆；2、設置在攔石牆內的預應力錨 索結構；3、設置在攔石牆頂部的鋼軌柵欄結構；4、設置在攔石牆後側的雙層緩衝墊層結 構內層為EPS材料、外側為砂礫石填土。
本發明的有益效果是 1、本發明是一種綜合滾石攔截系統其中攔石牆主要對大直徑滾石進行攔截、鋼 軌柵欄對小直徑滾石進行攔截。 2、新型預應力錨索攔石牆通過施加在攔石牆上的預應力荷載可以大幅度提高結 構的抗衝擊能力，減少攔石牆的圬工量、減少基礎埋深。增加攔石牆的抗傾覆彎矩和牆體本 身的抗剪斷強度。
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3、設置在攔石牆後部的雙層緩衝墊層材料能通過自身的變形吸收滾石的衝擊能 量，減少滾石的衝擊力。 4、本發明結構，施工簡單、工藝成熟。


圖1是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
圖1示出，在滾石災害多發區，在基礎設施(公路、鐵路、房屋等)內側合適位置， 設置C15片石混凝土攔石牆1 ;在攔石牆內設置預應力錨索2 ;在攔石牆頂部預埋鋼軌柵欄 3 ;在攔石牆後側(即逆坡面)設置雙層的緩衝墊層結構內層為泡沫塑料層4、外側為砂礫
石填土層5。片石混凝土擋石牆1內有預埋聚氯乙烯管6 ;預應力錨索2設置于于預埋聚氯 乙烯管內。錨頭2a設置在聚氯乙烯管頂部。片石混凝土擋石牆l的斷面為直角梯形，該擋 石牆的迎坡面為豎直面，砂礫石填土層的迎坡面為斜面。圖2示出，滾石7沿坡面而下，撞 擊本擋石結構的情形。 攔石牆通過預應力錨索施加預應力荷載大幅提高攔石牆的抗衝擊能力，增加抗傾 覆彎矩和牆體抗剪斷強度；鋼軌柵欄用於攔截小直徑的飛石；牆後雙層緩衝墊層結構通過 自身的變形吸收滾石衝擊能量，減少滾石對攔石牆的衝擊力。泡沫塑料為聚胺酯泡沫塑料 或聚苯乙烯泡沫塑料或聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料為以聚苯乙烯樹脂為基礎的 泡沫塑料，發泡後的體積可達原來體積的40 60倍，閉孔結構，吸水性特別低、抗壓強度 高、導熱性低、結構強度好。通過多種分結構(攔石牆、預應力錨固、鋼軌柵欄、緩衝墊層) 的優化組合，提高滾石防護結構體系抗衝擊能力，降低工程投資的目的。
施例在滾石多發區，為保護基礎設施(交通幹線、水利水電設置、工業與民用建 築)的安全，避免滾石災害的發生，通常在基礎設施靠山側設置(C15)片石混凝土攔石牆l， 並在攔石牆內預埋PVC管和鋼軌柵欄，待牆身混凝土達到70 %強度後，通過預埋PVC管施工 預應力錨索2(包括鑽孔、下索、灌注水泥砂漿、張拉鎖定)；在攔石牆後側設置雙層的緩衝 墊層 構(包括內層泡沫塑料層4、砂礫石填土層5)。
權利要求
一種新型耗能減震欄石結構，包括，擋石牆，其特徵是所述擋石牆為片石混凝土擋石牆(1)，該擋石牆頂部預埋有鋼軌柵欄(3)，擋石牆內部設置有預應力錨索(2)，擋石牆的迎坡面依次設置有起緩衝作用的泡沫塑料層(4)和砂礫石填土層(5)。
2. 根據權利要求l所述新型耗能減震欄石結構，其特徵是所述片石混凝土擋石牆(1) 內有預埋聚氯乙烯管(6);所述預應力錨索(2)設置于于預埋聚氯乙烯管內。
3. 根據權利要求2所述新型耗能減震欄石結構，其特徵是所述片石混凝土擋石牆(1)的斷面為直角梯形，該擋石牆的迎坡面為豎直面，砂礫石填土層的迎坡面為斜面。
全文摘要
一種新型耗能減震欄石結構，屬用於滾石災害防治的構築物。包括擋石牆，擋石牆為片石混凝土擋石牆，該擋石牆頂部預埋有鋼軌柵欄，擋石牆內部設置有預應力錨索，擋石牆的迎坡面依次設置有起緩衝作用的泡沫塑料層和砂礫石填土層。它具有輕型經濟、安全、施工簡單的特點。
文檔編號E01F7/04GK101736707SQ200910216778
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者何思明, 李新坡, 羅渝 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所