[发明专利]季节性冻土区自调温回位耗能坡体支护结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种季节性冻土区自调温回位耗能坡体支护结构及施工方法，属于季节性冻土锚喷支护技术领域，特别适用于季节性冻土区边坡、基坑支护工程。

背景技术

季节性冻土是指冬季冻结春季融化的土层。季节性冻土占我国国土面积的55%，而山地占国土面积的67%。因此我国既是季节性冻土大国又是山地大国。这从客观上决定了在我国交通线路、水利等工程建设中涌现出大量季节性冻土边坡。另外，当前城市建筑用地极为紧缺，许多工程建设都需要开挖基坑，而受开工时间和施工速度的影响，难免有基坑工程需要经历冬春两季。如今边坡和基坑等支护工程应用最普遍的是锚喷支护技术。大量的工程实践表明，在季节性冻土地区修筑的边坡和基坑，经历冬季冻胀春季融化而造成的工程事故数不胜数。分析原因表明：土体中的水分在冬季受低温的影响，温度较高的水向温度较低的土层方向转移，在温差聚水作用下，水分迅速聚集并逐渐形成聚冰层；水冻结后体积膨胀而产生冻胀，轻则锚喷支护面层破裂，重则导致锚杆拉断或格梁破坏。当春季气温回升，冻土融化后，土体含水量增加，强度降低，导致坡体稳定性下降甚至失稳。经季节冻融考验发现，现有季节冻土区锚喷支护技术的主要缺陷为：（1）基本未考虑保温隔热，即使部分工程考虑了保温隔热，由于传统材料只能单一阻热、热容量低、容易被撕裂、热损失大，显热储存能量小，而且支护结构保温隔热施工工艺不完善，导致未达到工程治理目的；（2）冻胀使坡体及支护结构发生部分位移，而融沉时锚杆存在残余变形，导致支护结构对坡体的约束减弱。两者缺陷导致锚喷支护结构不能避免冻融造成的坡体失稳。

相变材料是指材料本身随温度变化而改变物态并能提供潜热，并在此过程中保持温度相对稳定的物质。这种材料在物态变化过程中可以吸收环境的热（冷）量，并在需要时向环境放出热（冷）量，拥有控制周围环境温度的优良特性，因此受到工程师的青睐。目前以它为载体制成了各类建筑材料，如房屋的外墙保温、地板保温等得到广泛应用，并取得了良好的工程效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种季节性冻土区自调温回位耗能坡体支护结构及施工方法，该结构具有保温隔热、减胀减震和自回位支护性能，能够弥补目前季节性冻土区坡体支护结构，不能有效防治土体冻胀、融沉等灾害造成的坡体失稳。 

本发明是季节性冻土区自调温回位耗能坡体支护结构及施工方法，季节性冻土区自调温回位耗能坡体支护结构，包括格梁1、锚杆2、弹簧5和保温结构，在坡体中打入锚杆2，并压力注入锚固浆体3将锚杆2锚固于稳定土层，自坡面向外依次铺设保温结构和土工格栅10，并喷射砂浆面层11，坡面上施作格梁1，锚杆2穿过格梁1的交叉部位，在锚杆2上依次套上垫板4和弹簧5，用锚具6将锚杆2锚固在格梁1上，沿坡面横向每隔一定距离设置竖向排水通道12，坡顶设置截水沟13，坡脚施设排水渠14。

季节性冻土区自调温回位耗能坡体支护结构的施工方法，其施工步骤为：

（1）放线及定位：首先根据工程设计用测量仪器进行放线，其次开挖边坡或基坑，修正坡面使其平整，用测量仪器定位锚杆2和竖向排水通道12的施设位置；

（2）施工锚杆2：按工程锚杆2设计角度，在坡体中开设孔洞，将锚杆2置于孔中，并注入锚固浆体3；

（3）铺设保温结构和土工格栅10：自坡面向外依次铺设保护缓冲层7、相变保温板8、保温防护层9和土工格栅10，并使保温结构和土工格栅10穿过锚杆2；

（4）喷射面层11和施作格梁1：在坡面上土工格栅10上喷射砂浆；施作横、竖格梁1，且横、竖交叉部位穿过锚杆2；

（5）施设弹簧5和锚固锚杆2：在锚杆2上依次套上垫板4和弹簧5，待格梁1达到一定强度，对锚杆2进行预张拉，并用锚具6将锚杆2锚定在格梁1上；

（6）按步骤（2）~（5）的顺序施工下一个工作面的锚杆2、保温结构、土工格栅10、格梁1、面层11及锚杆2的张拉锚定直至坡低；

（7）施工竖向排水通道12：在完成上述工序一个支护面侧面施设PVC塑料管或钢筋混凝土排水沟；

（8）施作截水沟13和排水渠14：在已完成支护面的坡顶和坡脚相应的截水沟13和排水渠14施设位置，从下到上铺设有保护缓冲层7、相变保温板8和保温防护层9，然后浇筑混凝土形成截水沟13和排水渠14；

（9）重复以上步骤，施工相邻的下一个支护面及排水系统。