一种路堤施工中坡面仪器的防护装置及其施工方法

摘要

本发明公开了一种路堤施工中坡面仪器的防护装置及其施工方法，防护装置包括设于路堤的坡面底部的仪器箱，仪器箱靠近坡顶的一侧设有防护结构，仪器箱远离坡顶的一侧设有提示装置；所述防护结构包括两个在水平方向呈一定夹角的弧形挡槽，两个弧形挡槽对称设置且均与坡面平滑连接，两个弧形挡槽相互远离的一端向下倾斜。本发明兼具提示、防护功能，防护结构兼具消能、导向作用，有效避免了填料对仪器箱、提示装置的损坏，同时填料能被及时导出，保证防护装置的有效性。

说明书

技术领域

本发明属于路堤施工技术领域，涉及一种路堤施工中坡面仪器的防护装置及其施工方法。

背景技术

路堤填筑过程中，需要布置监测仪器以评判路堤施工质量。而填筑时，往往会存在填料沿坡面滑落，撞击仪器造成损坏，严重影响对路堤的质量监测。针对这一问题，现有技术，一方面采用文件、口头告知或者在仪器附近的工作面放置固定提示牌对现场工作人员进行提示，采用这种方式，现场工作人员无法时刻注意；同时路堤填筑时高度是不断上升的，固定指示牌高度是一定的，等填筑到一定的高度后就必须把指示牌上移才能让现场工作人员看到，且处于工作面附近，易被施工器具损坏，因此该方法效果较差；另一方面，采用砌砖墙、拉铁丝网进行防护，这种方式需要工人在现场花费大量时间进行修筑，但对于施工期的路堤，现场条件简易，施工困难，同时结构易被破坏，甚至倒塌对仪器造成损害，保护效果差。因此研发一种兼具提示和保护作用又适用于简易施工条件的装置，对路堤施工过程中坡面仪器的防护具有现实意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种路堤施工中坡面仪器的防护装置，兼具提示、防护功能，防护结构兼具消能、导向作用，有效避免了填料对仪器箱、提示装置的损坏，同时填料能被及时导出，保证防护装置的有效性，解决了现有技术中存在的问题。

本发明的另一目的是，提供一种路堤施工中坡面仪器的防护装置的施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种路堤施工中坡面仪器的防护装置，路堤的坡面底部设有仪器箱，仪器箱靠近坡顶的一侧设有防护结构，仪器箱远离坡顶的一侧设有提示装置；所述防护结构包括两个在水平方向呈一定夹角的弧形挡槽，两个弧形挡槽对称设置且均与坡面平滑连接，两个弧形挡槽相互远离的一端向下倾斜。

进一步的，每个所述弧形挡槽与路堤的坡面平滑连接的位置设有第一加筋钢管，每个弧形挡槽与路堤的坡面平滑连接的弧部设有沿弧部周向的固定条，设置固定条的弧部圆心角为2α，α表示边坡与水平面的夹角，弧形挡槽的其余部分为实心部，固定条外部套设有滚动珠。

进一步的，所述固定条与实心部衔接位置、实心部中部、弧形挡槽的顶端分别设有第二加筋钢管、第三加筋钢管、第四加筋钢管，第二加筋钢管、第三加筋钢管、第四加筋钢管均与弧形挡槽的轴线平行；第三加筋钢管通过斜撑杆与底座相连，底座固定于坡面。

进一步的，所述两个弧形挡槽的轴线夹角范围为45°~120°。

进一步的，所述弧形挡槽的圆心角为π+α，α表示边坡与水平面的夹角。

进一步的，所述滚动珠的直径为5cm~10cm，相邻固定条的间距比滚动珠的直径大1~2 cm。

进一步的，所述仪器箱内部安装有监测仪器，仪器箱的两侧距弧形挡槽10cm~20cm，提示装置与仪器箱的距离为30~50cm。

进一步的，所述提示装置包括收纳箱，收纳箱顶部设有卡槽，收纳箱内部安装有卷扬机，卷扬机的线轮与固定绳的一端固定连接，线轮与回转驱动装置连接，用于收放固定绳，固定绳的顶端连接有固定球，固定球内充填氦气或者氢气，固定绳上连接有充气包，充气包上印有提示标语；充气包分多个小包，小包内填充氢气或者氦气，各个小包独立连接于固定绳上，各小包之间具有缝隙；固定球的直径大于卡槽的槽口宽度，充气包的宽度小于卡槽的槽口宽度。

进一步的，所述斜撑杆的中间为圆形空心钢管，圆形空心钢管两端均设有固定片；底座包括圆盘，圆盘固定于坡面上，圆盘上焊接有垂直的固定片，底座的固定片与斜撑杆一端的固定片通过螺栓连接，斜撑杆另一端的固定片与第三加筋钢管连接。

一种路堤施工中坡面仪器的防护装置的施工方法，采用上述路堤施工中坡面仪器的防护装置的结构，具体按照以下步骤进行：

S1，根据边坡坡度和仪器箱的高度，确定防护结构的高度；

S2，将坡面杂物进行清理，使得坡面平整；

S3，固定斜撑杆的一端于底座上，斜撑杆的另一端与第三加筋钢管固定连接；

S4，将弧形挡槽安装至坡面，根据坡面情况，利用螺栓调整斜撑杆的安装角度，将第一加筋钢管固定在坡面；

S5，在仪器箱远离坡顶的一侧安装提示装置，根据路堤施工高度，启动卷扬机释放充气包，使得提示标语可以让工作面的工作人员看到；

S6，当路堤工作面无法看到提示语时，启动卷扬机，进一步提高充气包高度；根据现场情况随时对充气包进行收纳。

本发明的有益效果是：

1.本发明实施例采用特定结构的防护结构，填料进入弧形挡槽后，首先与滚动珠发生摩擦，然后沿弧形面上升，最后在重力作用下又下滑，反复几次后，填料能量被大量消散，同时由于滚动珠能绕固定条转动，弧形挡槽相互远离的一端向下倾斜，从而使得填料运动至弧形挡槽相互远离的两侧，兼具消能、导向作用，有效避免了填料对仪器箱的损坏，同时填料能被及时导出，避免了在弧形挡槽内的堆积造成装置功能失效的问题。

2.本发明实施例采用提示装置根据现场路堤填筑高度调整提示标语的高度，对工作面的施工人员进行实时提醒，减少填料滑落，同时防护结构能够避免填料对提示装置的损坏。

3.本发明实施例的提示装置、防护结构均可采用工厂预制现场安装，减少现场施工人员和时间；斜撑杆采用螺栓连接方式，可以根据现场施工的坡面情况灵活调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例中提示装置的结构示意图。

图3是本发明实施例中防护结构的结构示意图。

图4是本发明实施例中填料滑落运动轨迹示意图。

图5是本发明实施例中弧形挡槽与路堤的几何关系图。

图中，1.路堤，2.填料，3.防护结构，4.仪器箱，5.提示装置，6.卷扬机，7.收纳箱，8.固定绳，9.充气包，10.固定球，11.第一加筋钢管，12.滚动珠，13.固定条，14.第二加筋钢管，15.底座，16.斜撑杆，17.固定片，18.第三加筋钢管，19.弧形挡槽，20.第四加筋钢管，21.坡顶施工平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例路堤施工中坡面仪器的防护装置的结构，如图1-2所示，路堤1的坡面底部设有仪器箱4，仪器箱4内部安装有监测仪器，仪器箱4远离坡顶的一侧设有提示装置5，仪器箱4靠近坡顶的一侧设有防护结构3，施工器具在坡顶施工平台21作业时，填料2滑落后由于防护结构3的作用，避免了对仪器箱4、提示装置5的损坏，有效保护了仪器箱4、提示装置5，保证了路堤安全、高质量施工。监测仪器主要有无线电发射器、太阳能板、数据读取模块等。监测仪器的类型根据工程需求选择，例如沉降监测仪器、水分监测仪器等。

提示装置5的结构，如图2所示，包括采用钢材制作的收纳箱7，收纳箱7内部安装有卷扬机6，卷扬机6的线轮与固定绳8的一端固定连接，线轮与回转驱动装置连接，回转驱动装置为手柄，可以收放固定绳8，固定绳8采用轻质高强度纤维绳组成；固定绳8的顶端连接有固定球10，固定球10由塑料制作，充填氦气或者氢气，固定绳8上连接有充气包9。在一些实施例中，固定绳8设有三条，每条固定绳8的下端均与卷扬机6的线轮固定连接，两条相邻的固定绳8之间固定有充气包9，充气包9呈左右两排布置，两侧的固定绳8顶端均连接有固定球10，两个固定球10之间通过绳索与中间的固定绳8连接。充气包9分多个小包连接，采用氢气或者氦气进行充填，保证可以顺利升空；各个充气包9的小包独立连接在固定绳8上，各小包之间形成较大缝隙；当遇到风时，风从缝隙通过，避免刮风时整个装置存在巨大阻力，提高了结构的稳定性。

使用时，根据现场情况在充气包上打印提示标语，例如“坡面有重要仪器，请注意避免落石”。当需要调节提示标语的高度时，手动操作卷扬机6的旋转手柄，放松或收紧固定绳8即可。当不需要提示标语时，手动操作卷扬机6的手柄收紧固定绳8，使得充气包9、固定绳8通过卡槽的槽口进入收纳箱7，由于固定球10的直径大于卡槽的槽口宽度，固定球10卡在收纳箱7外面，当需要提示标语时，手动操作卷扬机6的手柄，控制卷扬机6的线轮转动，放松固定绳8，由于固定球10、充气包9内部填充氢气或者氦气，在空气浮力作用下，固定球10起导向作用，固定球10上升牵引充气包9从收纳箱7内飞出。当充气包9上升至所需高度或完全收进收纳箱7内时，可在旁边土体直接打入一根钢筋，将卷扬机6的手柄卡住固定。

防护结构3的结构如图3-4所示，包括两个在水平方向呈一定夹角的弧形挡槽19，两个弧形挡槽19对称设置且均与路堤的坡面平滑连接，弧形挡槽19与坡面接触面相切，保证填料能平滑进入弧形挡槽内；相互远离的一端向下倾斜，成八字形布置在坡面上，两个弧形挡槽19的轴线夹角范围为45°~120°，角度太小，会使得装置需要很长的延伸才能遮盖住后方的仪器和提示装置；角度太大则填料在消除大部分能量后没有足够的能量下滑，使得填料滞留在装置内，造成装置功能丧失。根据边坡与水平面的夹角α确定弧形挡槽19的圆心角，弧形挡槽19的圆心角为π+α，如图5所示。

每个弧形挡槽19与路堤的坡面平滑连接的弧部设有沿弧部周向的固定条13，设置固定条13的弧部圆心角为2α，每个弧形挡槽19的其余部分为实心部。每个弧形挡槽19与路堤的坡面平滑连接的位置、固定条13与实心部衔接位置、实心部中部、弧形挡槽19的顶端分别设有第一加筋钢管11、第二加筋钢管14、第三加筋钢管18、第四加筋钢管20，第一加筋钢管11、第二加筋钢管14、第三加筋钢管18、第四加筋钢管20均与弧形挡槽19的轴线平行。

弧形挡槽19的实心部采用耐磨钢材加工形成，第一加筋钢管11采用圆形空心钢管和固定片组成，利用钢钉通过固定片固定在坡面；第二加筋钢管14采用圆形空心钢管制作；第三加筋钢管18圆形空心钢管和固定片组成，用于加固实心部中部，第三加筋钢管18通过斜撑杆16与底座15相连；第四加筋钢管20为圆形空心钢管，用于加固弧形挡槽19顶端。

固定条13由钢筋加工成弧形而成，焊接固定在第一加筋钢管11和第二加筋钢管14之间形成弧部。固定条13上套设有滚动珠12，滚动珠12与固定条13之间存在间隙，允许滚动珠12绕固定条13转动。在填料下滑时，因为可滚动方向与填料下滑方向成一定角度，因此可以起到消能的作用，当填料能量大部分消耗后，填料可以沿着滚动珠滚动下滑至装置后方。

滚动珠12的直径为5cm~10cm，太小的起不到作用，太大的成本和安装麻烦；相邻固定条13的间距比滚动珠12的直径大1~2 cm，太小会阻碍滚动珠滚动，太大会导致填料从缝隙下落，阻塞滚动珠滚动。

斜撑杆16的中间为圆形空心钢管，圆形空心钢管两端均设有固定片；底座15包括圆盘，圆盘采用钢板制作并穿孔，用于将圆盘固定于坡面上，圆盘上焊接有垂直的固定片，底座15上的固定片与斜撑杆16一端的固定片通过螺栓连接，斜撑杆16另一端的固定片与第三加筋钢管18连接。

仪器箱4安装在弧形挡槽19后，仪器箱4的两侧距离弧形挡槽10cm~20cm，方便后续仪器箱4的维护；提示装置5安装在仪器箱4后30~50cm，方便装置维护。弧形挡槽19解决了填料下滑后的防护问题，提示装置从人为主观控制的角度，减少填料下滑。

填料滑落运动轨迹示意图如图4所示，填料2进入弧形挡槽19后，首先与滚动珠12发生摩擦，然后沿弧形面上升，最后在重力作用下又下滑，反复几次后，填料2能量被大量消散，同时由于滚动珠12仅能绕固定条13转动，填料2的运动方向最终被调整为与滚动珠12运动方向一致，弧形挡槽19相互远离的一端向下倾斜，从而使得填料2运动至弧形挡槽19相互远离的两侧，兼具消能、导向作用，有效避免了填料2对仪器箱4、提示装置5的损坏，同时填料2能被及时导出，避免了在弧形挡槽19内的堆积造成装置功能失效的问题。

本发明实施例一种路堤施工中坡面仪器的防护装置的施工方法，具体按照以下步骤进行：

S1，根据边坡坡度和仪器箱4的高度，确定防护结构3的高度，在钢筋加工场对防护结构3的各个部件进行加工，完成后运输各部件至现场；

S2，将路堤坡面杂物进行清理，使得坡面平整；

S3，固定斜撑杆16的一端于底座15上，斜撑杆16的另一端与第三加筋钢管18固定连接；

S4，将组装好后的防护结构3搬送至坡面，将弧形挡槽19安装至坡面，根据坡面情况，利用螺栓调整斜撑杆16的角度以适应坡面安装固定和仪器防护；将第一加筋钢管11固定在坡面；

S5，在仪器箱4远离坡顶的一侧安装提示装置5，根据路堤施工高度，启动卷扬机6释放充气包9，使得提示标语可以让工作面的工作人员看到；

S6，当路堤工作面无法看到提示语时，启动卷扬机6，进一步提高充气包9高度；根据现场情况随时对充气包9进行收纳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。