本發明屬于一種適用于不同土層的超高邊坡護岸支護結構及施工方法。

背景技術：

1、超高邊坡是指坡面與水平面夾角介于50°～90°，且坡面直線高度大于100m的超高山坡，超高邊坡護岸支護是指水庫大壩兩側所依山體的支護、對公路、鐵路、橋梁、建筑側邊所依山體的支護，超高邊坡護岸支護具有高度大、坡度陡、受力復雜等因素，傳統的超高邊坡護岸支護結構往往采用統一的設計和施工方法，這種單一的施工方法僅針對于單一超高邊坡護岸地質情況設置，但無法有效適應超高邊坡護岸不同的地質情況，從而導致超高邊坡護岸支護的穩定性和安全性無法得到保證，進爾導致水庫大壩、公路、鐵路、橋梁、建筑物穩定性和安全性無法得到保證。

2、在不同類型的超高邊坡護岸地質中，如黏土層、砂礫層、巖層等，各自的物理和力學性質差異顯著，如滲透性、強度、穩定性等均不相同，這就要求在進行超高邊坡的開挖和支護時，需要根據不同土層的特性采用不同的支護措施，以確保整體結構的穩定性和安全性。然而，目前缺乏一種有效的方法來針對性地解決這一問題，特別是在超高邊坡的支護工程中，如何根據土層的不同特性采取相應的分區支護措施，以及如何實現這些措施的有效整合，成為了亟待解決的關鍵技術問題。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種適用于不同土層的超高邊坡護岸支護結構及施工方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為此,本發明的適用于不同土層的超高邊坡護岸支護結構及施工方法,包括如下步驟：

3、（1）對超高邊坡的地質勘查及支護區域劃分：對超高邊坡護岸進行詳細的地質勘查，包括鉆孔取樣、土層分析、水文地質調查，以確定超高邊坡護岸的土層結構、類型及其分布情況，根據調查獲取超高邊坡護岸土層的物理和力學特性，將邊坡按土層情況、穩定性、含水量劃分為若干個支護區域，每個支護區域根據土層類型劃為黏土區域、砂礫土區域、巖石區域；

4、（2）備齊施工設備、工具、錨桿及各種原料；

5、（3）清除超高邊坡護岸的植背層，從上至下掘進施工形成上、中、下三臺階梯施工向內爆破、掘進、清渣至堅實巖層、或黏土層、或砂礫土層，其中：上臺階梯施工面向內水平掘進長度至少20m，中臺階梯施工面向內水平掘進長度至少17m，下臺階梯施工面向內水平掘進長度至少14m，各臺階梯施工面與水平面夾角小于70°

6、（4）根據超高邊坡的地質勘查及支護區域劃分設計各區域支護方案：

7、(a)對黏土區域使用鎖固錨桿、系統錨桿、預應力錨索、外掛網噴混凝土層和內水泥注漿結合的支護方法；

8、(b)對砂礫土區域使用鎖固錨桿、系統錨桿、預應力錨索、外掛網噴混凝土層和內水泥注漿結合的支護方法；

9、(c)對巖石區域使用錨固鋼網和鎖固錨桿結合的支護方法；

10、（5）對各區域的銜接：

11、(a)對黏土區域與巖石區域的銜接：巖石區域周邊的鎖固錨桿內端伸入至相鄰的黏土區域內，巖石區域的錨固鋼網周邊延伸履蓋黏土區域；

12、(b)對黏土區域與砂礫土區域的銜接：黏土區域與砂礫土區域的掛網噴混凝土層周邊相互銜接，黏土區域和砂礫土區域內水泥注漿同時進行，砂礫土區域周邊的鎖固錨桿內端伸入至黏土區域內，且黏土區域周邊的鎖固錨桿內端伸入至砂礫土區域內；

13、(c)對砂礫土區域與巖石區域的銜接：巖石區域周邊的鎖固錨桿內端伸入至砂礫土區域內，巖石區域的錨固鋼網周邊延伸履蓋砂礫土區域；

14、(d)同一階梯面的支護施工依次進行黏土區域、砂礫土區域、巖石區域內的支護施工；

15、（6）各臺階梯施工面向內水平掘進長度至少相差5m，先進行上臺階梯施工，上臺階梯施工面達到設計的施工面時，立即對上臺階梯施工面進行支護，而后進行中臺階梯掘進，中臺階梯施工面達到設計的施工面時，立即對中臺階梯施工面進行支護，最后進行下臺階梯掘進，下臺階梯施工面達到設計的施工面時，立即對下臺階梯施工面進行支護；

16、（7）各臺階梯支護面內黏土、砂礫土區域的外端面支護時凹進巖石區域的外端面12cm，支護后同臺階梯支護面內黏土、砂礫土區域的外端掛網噴混凝土層的外端面與同臺階梯巖石區域的外端面齊平，且鎖固錨桿、系統錨桿外端露出掛網噴混凝土層的外端面外12cm；

17、（8）對同臺階梯巖石區域進行鎖固錨桿施工、或進行鎖固錨桿注漿施工后，在凸出階梯巖石區域外端面的鎖固錨桿端頭上固定錨固鋼網，錨固鋼網延伸履蓋至同臺階梯支護面內黏土、砂礫土區域的外端面且與該區內外端露出掛網噴混凝土層端面對應處的鎖固、系統錨桿外端頭固定，形成履蓋同臺階梯巖石區域、黏土、砂礫土區域的錨固鋼網層；

18、（9）在同臺階梯巖石區域、黏土、砂礫土區域的錨固鋼網層上封噴混凝土層，經養護，形成同臺階梯不同土層的超高邊坡護岸支護；

19、（10）各臺階梯施工面相交界處的施工：在相鄰臺階梯支護面完成后進行相鄰臺階梯相交界處的施工，在各臺階梯施工面相交界處的施工平臺布設平臺鋼筋網，平臺鋼筋網兩端分別對接相鄰臺階梯施工面上、下端的鋼筋網外拋頭，平臺鋼筋網兩端橫加長時搭接長度為20cm，而后在平臺鋼筋網上澆筑或噴設c25混凝土，形成平臺混凝土層，平臺混凝土層厚度20cm，平臺混凝土層兩端對接相鄰臺階梯施工面上、下端的封噴混凝土層，完成各臺階梯不同土層的超高邊坡護岸支護。

20、作為上述技術方案的進一步描述：所述的錨固鋼網層上封噴混凝土層的厚度為12cm。

21、作為上述技術方案的進一步描述：所述的錨固鋼網的網格尺寸為20cm×20cm，網格鋼筋型號φ8mm，錨固鋼網采用在現場加工營地將鋼筋調直斷料后，運至施工部位現場綁扎編制成網，從上向下鋪掛，對接時錨固鋼網間重疊不小于5cm，用φ1.2mm鐵絲按1m間距扎結。

22、作為上述技術方案的進一步描述：所述的平臺鋼筋網網格尺寸為0.2m×0.2m，網格鋼筋型號φ12mm，為便于掛網安裝，將平臺鋼筋網先加工成網片，長寬尺寸為100cm～200cm。

23、作為上述技術方案的進一步描述：所述的各臺階梯施工面進行支護，包括：

24、(a)在各臺階梯支護面的各區域內打設排水孔：各臺階梯支護面內巖石、黏土、砂礫土區域內的排水孔長度4～5m、排水孔直徑56mm、各排水孔上仰角8°、呈梅花形布置、相鄰排水孔間距3m，其中各臺階梯支護面內巖石區域內的底部加設底面排水孔，長度8～9m、排水孔直徑56mm、各排水孔上仰角8°、呈梅花形布置、相鄰排水孔間距4m；

25、(b)進行黏土、砂礫土區域的鎖固錨桿施工：各臺階梯支護面內黏土、砂礫土區域的外端面凹進巖石區域的外端面12cm，各鎖固錨桿位于各黏土、砂礫土區域的上部和與巖石、黏土、砂礫土區域相交的周邊，在各黏土、砂礫土區域的上部結合現場施工條件，采用roc-d9液壓鉆機、yg-80圓盤鉆、多臂鉆進行各錨桿鉆孔、錨桿鉆孔長度12m、呈梅花形布置、相鄰錨桿鉆孔間距2m，孔內下注漿管，注漿泵通過注漿管向黏土、砂礫土區域灌注水泥漿，砂礫土區域灌漿壓力為0.8～1.2mpa，黏土區域灌漿壓力為1～2.5mpa，灌漿達到設計要求后，錨桿鉆孔內應填滿砂漿并插入長度12.24m直徑32mm的hrb400鋼筋，形成鎖固錨桿，桿體插入孔內的長度應不小于設計長度的95%，鎖固錨桿外端露出開挖巖石區域面或網噴混凝土層面外12cm；

26、與巖石、黏土、砂礫土區域相交周邊的鎖固錨桿施工，相交周邊的鎖固錨桿前部伸入至相鄰區域周邊內，相鄰區域周邊內的鎖固錨桿相距2.5m，相鄰區域周邊內的相鄰鎖固錨桿斜度相反交叉設置，鉆孔長度15～20m，錨桿鉆孔注漿后鉆孔內應填滿砂漿并插入長度15.24～20.24m、直徑32mm的hrb400鋼筋，形成鎖固錨桿，鎖固錨桿外端露出開挖巖石區域面或噴混凝土面外12cm；

27、(c)進行黏土區域、砂礫土區域的系統錨桿施工：各系統錨桿位于各黏土、砂礫土區域的中、下部，在各黏土、砂礫土區域的中、下部結合現場施工條件，采用roc-d9液壓鉆機、yg-80圓盤鉆、多臂鉆進行各系統錨桿鉆孔、錨桿鉆孔長度9m、下傾角10°，呈梅花形布置、相鄰錨桿鉆孔間距2m，孔內下注漿管，注漿泵通過注漿管向黏土、砂礫土區域區灌注水泥漿，砂礫土區域灌漿壓力為0.8～1.2mpa，黏土區域灌漿壓力為1～2.5mpa，灌漿達到設計要求后，錨桿鉆孔內應填滿砂漿并插入長度9.24m直徑28mm的hrb400鋼筋，形成系統錨桿，桿體插入孔內的長度應不小于設計長度的95%，系統錨桿外端露出開挖巖面或噴混凝土面外12cm；

28、(d)進行黏土區域、砂礫土區域的掛網噴混凝土施工：在黏土、砂礫土區域的系統錨桿、鎖固錨桿外露端上掛網，而后在掛網上用噴射機噴混凝土，形成網噴混凝土層，掛網噴混凝土層厚度12cm，第1層噴厚4㎝，第2、3層每層噴厚4㎝，網噴混凝土層外端面與巖石區域外端面齊平；

29、(e)進行黏土區域、砂礫土區域的預應力錨索施工：預應力錨索位于砂礫土區域的中部、黏土區域的頂部，相鄰預應力錨索間隔6m設置，錨索鉆孔長度40～50m、下傾角10°，錨索選用材質q235、6×19的1000kn預應力錨索，錨索直徑30～40mm，鉆孔內下注漿管，注漿泵通過注漿管向黏土、砂礫土區域區灌注水泥漿，砂礫土區域灌漿壓力為0.8～1.2mpa，黏土區域灌漿壓力為1～2.5mpa，灌漿達到設計要求后，撤離注漿管，對穿錨索孔內進行索體錨固段灌漿，在索孔內插入長度40.3～50.3m的錨索，而后在孔口處綁扎充漿膨脹式定位止漿環，在孔口處進行錨墩混凝土座澆筑、安裝孔口導向管、錨墊板、在錨墩混凝土座和固結漿液承載強度達到施工規定時，進行錨索張拉，張拉力逐級增大，其最大值為錨索設計荷載的1.05～1.1倍，穩壓10～20min后鎖定，鎖定后的48h內，若錨索應力下降到設計值以下10%時應進行補償張拉，封孔回填灌漿在補償張拉工作結束后28天進行，封孔回填灌漿前應確認錨索應力已達到穩定的設計值，灌漿完成后，錨具外的鋼絞束除留存15cm外，其余部分應切除，外錨具或鋼絞束端頭，應用混凝土封閉保護，混凝土保護的厚度應不小于10cm；

30、（f）對同臺階梯巖石區域進行鎖固錨桿和錨固鋼網施工，各鎖固錨桿分布于巖石區域內和與黏土、砂礫土區域相交的周邊，巖石區域內采用roc-d9液壓鉆機、yg-80圓盤鉆、多臂鉆進行各鎖固錨桿鉆孔、巖石區域內的各鎖固錨桿鉆孔長度12m、呈梅花形布置、相鄰鎖固錨桿鉆孔間距2m，錨桿鉆孔注漿后鉆孔內應填滿砂漿并插入長度12.12m、直徑32mm的hrb400鋼筋，形成鎖固錨桿；

31、若同臺階梯巖石區域內巖石存在裂紋、松散狀態時，可先進行在鎖固錨桿孔內下注漿管，注漿泵通過注漿管向巖石內灌注水泥漿，巖石區域灌漿壓力為1～1.5mpa，灌漿達到設計要求后，錨桿鉆孔內應填滿砂漿并插入長度12.12m直徑32mm的hrb400鋼筋，孔內桿體插入孔內的長度應不小于設計長度的95%，鎖固錨桿外端露出開挖巖石區域面或網噴混凝土層面外12cm，形成鎖固錨桿；

32、與同臺黏土區域、砂礫土區域交界周邊的巖石區域鎖固錨桿施工是相交周邊的鎖固錨桿前部伸入至相鄰區域周邊內，相鄰區域周邊內的鎖固錨桿相距2.5m，鉆孔長度15～20m，錨桿鉆孔注漿后鉆孔內應填滿砂漿并插入長度15.12～20.12m、直徑32mm的hrb400鋼筋，形成鎖固錨桿，鎖固錨桿外端露出開挖巖石區域面或噴混凝土面外12cm；

33、在凸出階梯巖石區域外端面的鎖固錨桿端頭上固定錨固鋼網，錨固鋼網延伸履蓋至同臺階梯支護面內黏土、砂礫土區域的外端面且與該區內外端露出掛網噴混凝土層端面對應處的鎖固、系統錨桿外端頭固定，形成履蓋同臺階梯巖石區域、黏土、砂礫土區域的錨固鋼網層；

34、（g）在同臺階梯巖石區域、黏土、砂礫土區域的錨固鋼網層上封噴混凝土層，經養護，形成同臺階梯不同土層的超高邊坡護岸支護。

35、作為上述技術方案的進一步描述：所述的灌漿采用1∶1水灰比的水泥漿液。

36、作為上述技術方案的進一步描述：所述的鎖固錨桿、系統錨桿、預應力錨索施工是在搭設的階梯型腳手架上完成。

37、作為上述技術方案的進一步描述：所述的網噴混凝土層的掛網的網格尺寸為20cm×20cm，網格鋼筋型號φ6mm。

38、作為上述技術方案的進一步描述：所述的網噴混凝土的配合重量比為：水泥:細骨料:粗骨料:水:速凝劑:減水劑=1:2.3:2.2:0.48:0.021:0.0075，水泥選用符合國家標準的抗硫酸鹽水泥，水泥強度等級不低于p.o42.5，細骨料(粒徑小于0.5mm)采用堅硬耐久的粗、中砂，細度模數宜大于2.5，使用時的含水率控制在5%～7%；粗骨料采用堅硬耐久的卵石或碎石，粒徑不大于15mm。

39、本發明具有如下有益效果：

40、1.本發明能對不同的地質情況的超高邊坡護岸進行穩定性和安全性的支護，進爾能使水庫大壩、公路、鐵路、橋梁、建筑物穩定性和安全性得到保證。本發明通過根據不同土層的特性設計相應的支護措施，從而大幅提升支護結構的整體穩定性和安全性，減少潛在的滑坡和坍塌風險。本發明適應性強，提供的方法能夠應對多種不同的地質條件，無論是黏土層、砂礫層還是其他復雜的土層結構，都能夠實現有效的支護，能在地質條件復雜或變化多端的地區使用。實踐證明，依照本發明方法對不同的地質情況的超高邊坡護岸支護后，均有良好的穩定性和安全性，對支護后的超高邊坡護岸進行爆破震動試驗表明，在近似5級地震狀態下，支護后的超高邊坡護岸無開裂、落石、滑坡和坍塌現像存在，有良好的穩定性和安全性特征。

41、2.本發明采用根據土層情況分區的支護施工，可以在確保安全的前提下優化施工流程，避免了一刀切式的傳統施工方法可能帶來的資源浪費和不必要的成本開支。本發明通過對不同土層采取最合適的支護措施，使施工效率得以提高，同時也能節約成本。

42、3.本發明方法考慮到了不同土層在自然環境中的長期特征，包括對水分、溫度變化的適應性，以及時間變化對土層穩定性的影響，這樣不僅能夠提高即時的工程安全性，還能確保長期的環境適應性和結構持久性，減少維護和修復的需要。通過精確的分區支護策略，減少了對環境的干擾和破壞，尤其是在生態敏感區域。相比傳統的大規模開挖和支護方法，該方法能夠更好地保護自然景觀和生態平衡，符合可持續發展的原則。

43、4.本發明有施工便捷、無需大型施工機械、工序簡單，易于掌握，本發明有較好的使用效果，有施工時省工省力、施工簡單、速度快、節省材料、效率高和實用性強的優點。