一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置

摘要

本发明公开了一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置，包括冻融圈，所述冻融圈外侧设置有边坡保护层，所述边坡保护层外设置有人字型骨架，所述边坡保护层、冻融圈中设置有对冻融圈进行保护的恒温管，所述恒温管对人字型骨架进行固定。更进一步的，所述边坡保护层根据边坡实际横跨宽度均匀设置多个伸缩缝，所述伸缩缝防止边坡因土体膨胀变形产生较大开裂的现象。本发明能够有效的稳固边坡整体结构，利于排疏边坡地下水降低含水率，通过恒温管对于边坡冻融圈的调节，即使在全天经历冻融循环的环境条件下也可以做到寒区边坡的支护降低边坡内部冻融损害的程度，提高边坡整体性以及排水性能，最大化寒区边坡工程的经济适用性。

说明书

技术领域

本发明属于边坡支护或建筑施工技术领域，具体涉及一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置。

背景技术

随着我国西北地区交通网的快速发展，当地气候环境引起的建筑施工问题日益剧增。在常年低温或全天经历冻融循环的地区饱受冻融损伤对构筑物的影响，其中寒区边坡冻融损伤问题更是普遍存在。寒区边坡在寒冷气候条件下，土层或岩层中的水冻结成冰，在白天融化，晚上结冰，或夏季融化，冬季结冰。这种冻融效应将会造成边坡内土层岩层的冻融风化、冻融扰动以及冻融泥流，对边坡工程质量造成很大危害。

目前有关边坡冻融防治的方法主要有采用非冻涨粗骨料换填以及锚杆支护加固，但是完全采用换填方式其工期长经济效益低并且存在一定安全隐患，而采用锚杆支护加固的方式虽然能够极大提高边坡整体稳定性防止滑坡，但是在冻融作用下边坡内部土层岩层极易发生冻涨破裂，与锚杆之间的摩擦力将会大大降低导致锚固失效等问题。

为了防治寒区边坡冻融损伤的影响，设计一种针对寒区冻融效应问题的边坡支护装置对于西北地区实际路基边坡防护工程有很大的实施参考价值。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置。

更进一步的，本发明的技术方案是：一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置，包括冻融圈，所述冻融圈外侧设置有边坡保护层，所述边坡保护层外设置有人字型骨架，所述边坡保护层、冻融圈中设置有对冻融圈进行保护的恒温管，所述恒温管对人字型骨架进行固定。

更进一步的，所述边坡保护层根据边坡实际横跨宽度均匀设置多个伸缩缝，所述伸缩缝防止边坡因土体膨胀变形产生较大开裂的现象。

更进一步的，所述恒温管与边坡保护层相垂直，所述恒温管自由端形成对人字型骨架进行固定的螺纹连接段。

更进一步的，所述人字型骨架中形成连接孔洞，螺纹连接段穿过上述连接孔洞后通过螺帽进行固定。

更进一步的，所述人字型骨架包括导水槽、排水槽，所述导水槽呈人字形，所述导水槽的两个自由端与排水槽连通。

更进一步的，所述排水槽沿边坡保护层的坡向平铺，从而将导水槽中的水排向坡脚。

更进一步的，所述导水槽的转角处形成连接孔洞，所述连接孔洞高于导水槽的两个自由端。

更进一步的，所述边坡保护层、冻融圈中还设置有横向的透水管，所述透水管自由端的排水口与排水槽的槽底相连通。

更进一步的，所述导水槽的自由端形成倒钩型挡板，所述倒钩型挡板向上翻折，从而使水沿着导水槽流动。

本发明能够有效的稳固边坡整体结构，利于排疏边坡地下水降低含水率，通过恒温管对于边坡冻融圈的调节，即使在全天经历冻融循环的环境条件下也可以做到寒区边坡的支护降低边坡内部冻融损害的程度，提高边坡整体性以及排水性能，最大化寒区边坡工程的经济适用性。

本发明中保护层结构能够减缓环境温度对于边坡冻融圈的渗透影响，并起到对边坡变形的缓冲作用；人字型骨架能够提高边坡的整体稳定性。

附图说明

图1 是本发明的结构示意图；

图2 是本发明中人字型骨架的结构示意图；

图3 是本发明中导水槽的结构示意图；

图4 是本发明中透水管的结构示意图；

图5 是本发明中恒温管的结构示意图；

其中：

1 人字型骨架 2 导水槽

3 透水管 4 恒温管

5 排水槽 6 伸缩缝

7 垫片 8 螺帽

9 边坡保护层 10 冻融圈

11 排水口 12 连接孔洞

2-1 倒钩型挡板 3-1 过滤层

3-2 钢筋骨架 3-3 滤布

4-1 导温薄板 4-2 相变储热材料

4-3 隔板 4-4 回弹体

4-5 螺纹连接段。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~5所示，一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置，包括冻融圈10，所述冻融圈10外侧设置有边坡保护层9，所述边坡保护层9外设置有人字型骨架1，所述边坡保护层9、冻融圈10中设置有对冻融圈10进行保护的恒温管4，所述恒温管4对人字型骨架1进行固定。

所述边坡保护层9根据边坡实际横跨宽度均匀设置多个伸缩缝6，所述伸缩缝6防止边坡因土体膨胀变形产生较大开裂的现象。

所述恒温管4与边坡保护层9相垂直，所述恒温管4自由端形成对人字型骨架1进行固定的螺纹连接段4-5。

所述人字型骨架1中形成连接孔洞12，螺纹连接段4-5穿过上述连接孔洞12后通过螺帽8进行固定。

所述人字型骨架1包括导水槽2、排水槽5，所述导水槽2呈人字形，所述导水槽2的两个自由端与排水槽5连通。

所述排水槽5沿边坡保护层9的坡向平铺，从而将导水槽2中的水排向坡脚。

所述导水槽2的转角处形成连接孔洞12，所述连接孔洞12高于导水槽2的两个自由端。

所述边坡保护层9、冻融圈10中还设置有横向的透水管3，所述透水管3自由端的排水口11与排水槽5的槽底相连通。

所述导水槽2的自由端形成倒钩型挡板2-1，所述倒钩型挡板2-1向上翻折，从而使水沿着导水槽2流动。

所述螺纹连接段4-5上还套有垫片7，所述垫片7位于螺帽8和人字型骨架1之间，从而增大接触面积。

所述边坡保护层9通过挖除换填，将边坡原有土层换筑为保温隔热材料，用以降低外界环境温度变化对边坡土层的影响。

所述倒钩型挡板2-1，用于收集上部掉落的表层土渣以及自然降水，并将其导入排水槽5内。

优选的，所述连接孔洞12满坡呈矩形方阵排列布置。

优选的，所述排水槽5两侧设有垂直挡板保证雨水渣土等排入坡脚。

所述排水槽5沿边坡面垂直竖向排列。

在排水槽内预留骨架的排水口11相接于透水管3。所述骨架的排水口11与恒温管4孔洞交错呈方阵排列布置。

又一实施例

一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置，包括冻融圈10，所述冻融圈10外侧设置有边坡保护层9，所述边坡保护层9外设置有人字型骨架1，所述边坡保护层9、冻融圈10中设置有对冻融圈10进行保护的恒温管4，所述恒温管4对人字型骨架1进行固定。

所述边坡保护层9根据边坡实际横跨宽度均匀设置多个伸缩缝6，所述伸缩缝6防止边坡因土体膨胀变形产生较大开裂的现象。

所述恒温管4与边坡保护层9相垂直，所述恒温管4自由端形成对人字型骨架1进行固定的螺纹连接段4-5。

所述人字型骨架1中形成连接孔洞12，螺纹连接段4-5穿过上述连接孔洞12后通过螺帽8进行固定。

所述人字型骨架1包括导水槽2、排水槽5，所述导水槽2呈人字形，所述导水槽2的两个自由端与排水槽5连通。

所述排水槽5沿边坡保护层9的坡向平铺，从而将导水槽2中的水排向坡脚。

所述导水槽2的转角处形成连接孔洞12，所述连接孔洞12高于导水槽2的两个自由端。

所述边坡保护层9、冻融圈10中还设置有横向的透水管3，所述透水管3自由端的排水口11与排水槽5的槽底相连通。

所述导水槽2的自由端形成倒钩型挡板2-1，所述倒钩型挡板2-1向上翻折，从而使水沿着导水槽2流动。

所述螺纹连接段4-5上还套有垫片7，所述垫片7位于螺帽8和人字型骨架1之间，从而增大接触面积。

所述边坡保护层9通过挖除换填，将边坡原有土层换筑为保温隔热材料，用以降低外界环境温度变化对边坡土层的影响。

所述倒钩型挡板2-1，用于收集上部掉落的表层土渣以及自然降水，并将其导入排水槽5内。

优选的，所述连接孔洞12满坡呈矩形方阵排列布置。

优选的，所述排水槽5两侧设有垂直挡板保证雨水渣土等排入坡脚。

所述排水槽5沿边坡面垂直竖向排列。

在排水槽内预留骨架的排水口11相接于透水管3。所述骨架的排水口11与恒温管4孔洞交错呈方阵排列布置。

本实施例中，透水管3主要由钢筋骨架3-2、过滤层3-1、滤布3-3所组成。

所述钢筋骨架3-2材质选用高强度镍铬合金高碳钢线，经磷酸防锈处理后外覆PVC保护层，防酸碱腐蚀；独特的钢线螺旋补强体构造确保管壁表面平整并承受相应的土体压力。

所述过滤层3-1采用土工无纺布做为过滤层，利用涤纶短纤针刺土工布良好的透气性和透水性，使水流通过，而有效地拦截流土颗粒，细沙、小石料等，确保有效过滤并防止沉积物进入管内。

所述滤布3-3滤布中经纱采用高强力特多龙纱外覆PVC，纬纱采用特殊纤维，形成足够的抗拉强度。

其中，外覆PVC采用电阻加热法。

透水管3的基本工作原理如下：钢筋骨架3-2使管壁被覆层即滤布3-3和过滤层3-1有机结合为一体，渗透水顺利渗入管内，而泥砂杂质被阻挡在管外，从而达到透水、过滤、排水的目的。

再一实施例

一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置，包括冻融圈10，所述冻融圈10外侧设置有边坡保护层9，所述边坡保护层9外设置有人字型骨架1，所述边坡保护层9、冻融圈10中设置有对冻融圈10进行保护的恒温管4，所述恒温管4对人字型骨架1进行固定。

所述边坡保护层9根据边坡实际横跨宽度均匀设置多个伸缩缝6，所述伸缩缝6防止边坡因土体膨胀变形产生较大开裂的现象。

所述恒温管4与边坡保护层9相垂直，所述恒温管4自由端形成对人字型骨架1进行固定的螺纹连接段4-5。

所述人字型骨架1中形成连接孔洞12，螺纹连接段4-5穿过上述连接孔洞12后通过螺帽8进行固定。

所述人字型骨架1包括导水槽2、排水槽5，所述导水槽2呈人字形，所述导水槽2的两个自由端与排水槽5连通。

所述排水槽5沿边坡保护层9的坡向平铺，从而将导水槽2中的水排向坡脚。

所述导水槽2的转角处形成连接孔洞12，所述连接孔洞12高于导水槽2的两个自由端。

所述边坡保护层9、冻融圈10中还设置有横向的透水管3，所述透水管3自由端的排水口11与排水槽5的槽底相连通。

所述导水槽2的自由端形成倒钩型挡板2-1，所述倒钩型挡板2-1向上翻折，从而使水沿着导水槽2流动。

所述螺纹连接段4-5上还套有垫片7，所述垫片7位于螺帽8和人字型骨架1之间，从而增大接触面积。

所述边坡保护层9通过挖除换填，将边坡原有土层换筑为保温隔热材料，用以降低外界环境温度变化对边坡土层的影响。

所述倒钩型挡板2-1，用于收集上部掉落的表层土渣以及自然降水，并将其导入排水槽5内。

优选的，所述连接孔洞12满坡呈矩形方阵排列布置。

优选的，所述排水槽5两侧设有垂直挡板保证雨水渣土等排入坡脚。

所述排水槽5沿边坡面垂直竖向排列。

在排水槽内预留骨架的排水口11相接于透水管3。所述骨架的排水口11与恒温管4孔洞交错呈方阵排列布置。

本实施例中，所述恒温管4主要由隔板4-3、回弹体4-4、相变储热材料4-2、螺纹连接段4-5以及导温薄板4-1组成。

所述恒温管4的其工作原理如下，导温薄板4-1将恒温管4周围土体温度传给相变储热材料4-2，该材料可通过相变化过程吸收热量，或释放热量，能在没有热量吸收的情况下释放能量，起到恒温或保温的作用。当周围土体温度降低，相变储热材料4-2释放热量由液态转变为固态；当周围土体温度升高，相变储热材料4-2吸收热量由固态变为液态。

所述隔板4-3将回弹体4-4以及相变储热材料4-2划分为多个内空间，防止相变储热材料4-2相变时发生形变位移导致恒温管4内相变储热材料4-2分散不均，降低工作效率。

所述恒温管4其长度根据工程需求改变，内空间长度为20cm~40cm。

所述回弹体4-4具有较大的弹性变形特质，保证相变储热材料4-2相变发生体积膨胀或缩小时紧密贴合。

其中，相变储热材料4-2可以但不限于PCM材质。

所述该排水口11与透水管3相接。所述连接孔洞12与排水口沿坡面呈方阵排列交错布置。其中连接孔洞12中心横向距离1.6m~2m，孔洞中心竖向距离1.1~1.5m；排水口中心横向距离1.6m~2m，排水口中心竖向距离1.1m~1.5m。

本发明能够有效的稳固边坡整体结构，利于排疏边坡地下水降低含水率，通过恒温管对于边坡冻融圈的调节，即使在全天经历冻融循环的环境条件下也可以做到寒区边坡的支护降低边坡内部冻融损害的程度，提高边坡整体性以及排水性能，最大化寒区边坡工程的经济适用性。

本发明中保护层结构能够减缓环境温度对于边坡冻融圈的渗透影响，并起到对边坡变形的缓冲作用；人字型骨架能够提高边坡的整体稳定性。