寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)及施工方法
【專利摘要】寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)及施工方法，屬寒區(qū)邊坡支護領(lǐng)域。包括框架、通風錨管和通風系統(tǒng)，通風錨管是通過定位環(huán)在通風管內(nèi)同軸嵌套錨管，在通風管外同軸套上排風管構(gòu)成；通風系統(tǒng)由電線連接的風扇、溫控開關(guān)和太陽能板構(gòu)成；錨管內(nèi)注入漿體傳過出漿孔與周圍穩(wěn)定凍土粘結(jié)；在坡面施設(shè)土工格柵、排水管和框架，通風錨管穿過框架；在通風錨管前段依次套法蘭墊板和彈簧，用錨具錨固在框架上；土工格柵內(nèi)種植被，坡腳設(shè)排水渠；錨管前段安裝風扇，框架上設(shè)置溫控開關(guān)和太陽能板，并由電線連接。本發(fā)明自動送風降溫效果顯著，減脹減震自恢復作用明顯，水分梳排及時，格柵護面及植被，促進凍土發(fā)育；方法簡便易行，施工快捷。
【專利說明】寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)及施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)及施工方法，屬于寒區(qū)邊坡支護【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于多年凍土地區(qū)的公路、鐵路邊坡和天然邊坡的支護工程。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著西部大開發(fā)的不斷實施，青藏鐵路、青藏公路二期工程、輸油管道等工程相繼修筑，寒區(qū)工程建設(shè)產(chǎn)生了大量新邊坡。在修筑過程中新邊坡的出現(xiàn)，不可避免地破壞了原有地表植被、水流路徑等，造成地表換熱條件改變，施工完成后土坡面的吸熱面積和吸熱量顯著增加，原有凍土的熱量平衡遭到破壞，總體熱量吸入大于熱量支出，凍土溫度升高，凍土內(nèi)的冰屑不斷融化，影響凍土邊坡的穩(wěn)定性，而寒區(qū)邊坡穩(wěn)定性對線路長期安全運營具有潛在的威脅。因此，必須對其進行工程治理。由于凍土的高含冰率特點及對溫度的敏感性，普通的邊坡支護方式如錨桿、框架復合錨桿、抗滑樁、重力式擋墻、錨索抗滑樁和植生袋護坡等在治理凍土邊坡時，通常出現(xiàn)凍脹導致支護結(jié)構(gòu)破壞；夏季高溫作用凍土融化，發(fā)生熱融滑塌或土體中的水分大量流失，改變了凍土性質(zhì)，進一步影響地表植被生長，使得荒漠化程度逐漸上升。
[0003]針對普通支護結(jié)構(gòu)無法根治凍土邊坡凍融滑塌的缺陷，申請?zhí)?201310484345.4的專利提出了一種保持凍土邊坡穩(wěn)定的框架通風冷卻錨管結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的主要特點:一方面是通風冷卻錨管能夠主動降低周圍融化凍土的溫度，使其處于凍結(jié)狀態(tài)，減少了熱融滑塌量；另一方面是通風冷卻錨管與框架結(jié)合對邊坡進行支護。通過主動冷卻與被動支護相結(jié)合的措施，為凍土邊坡的治理問題提供了新思路，并取得了良好的治理效果。然而該結(jié)構(gòu)也存在不足，如通風管直徑較小，冷空氣的流入量?。焕淇諝饩o靠重力作用穿過通風管與周圍融土對流、傳導換熱的效率較低；冬季土體凍脹作用對受錨具固定約束的框架破壞程度大；而且填筑碎石施工速度較慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)及施工方法，解決目前支護結(jié)構(gòu)冷卻效果差，強凍脹對支護結(jié)構(gòu)危害大，融沉支護能力弱，坡面植被覆蓋率低的缺點，進一步提聞寒區(qū)邊坡的穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明是寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)及施工方法，寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，包括框架1、通風錨管5和通風系統(tǒng)，通風錨管5通過定位環(huán)13在通風管6內(nèi)同軸嵌套錨管8，通風管6后半段的管壁上開設(shè)有通風孔7，在通風管6外同軸套上排風管11連接構(gòu)成，排風管11的管壁上開設(shè)有對流孔12 ;通風系統(tǒng)由電線18連接的風扇19、溫控開關(guān)24和太陽能板25構(gòu)成；錨管8內(nèi)注入的漿體26穿過出漿孔10與周圍穩(wěn)定凍土粘結(jié)；在坡面施設(shè)土工格柵27、排水管28和框架I，通風錨管5穿過框架I的橫梁2和立柱3交叉處；在通風錨管5前段依次套上法蘭墊板29和彈簧33，用錨具34錨固在框架I上；在土工格柵27內(nèi)種植被35，坡腳施設(shè)排水渠36 ;在錨管8前段安裝風扇19，框架I上設(shè)置溫控開關(guān)24和太陽能板25 ;用電線18將風扇19、溫控開關(guān)24和太陽能板25連接。
[0006]寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)的施工方法，其步驟為:
(O制作通風錨管5:根據(jù)工程實際確定多年凍土凍融活動層的最大厚度，最大厚度即為通風管6的長度；通風管6為長度為2?4m，直徑為9(Tl20mm的中空管，通風管6的后半段的管壁上開設(shè)有直徑為l(T30mm，間距為8(Tl20mm的通風孔7 ;排風管11長度與通風管6相等，排風管11為直徑為12(Tl40mm中空管，在排風管11的管壁上開設(shè)有對流孔12，對流孔12與通風孔7直徑、間距相等，在排風管11外面包裹目數(shù)為9(Γ160的密目紗布；根據(jù)工程設(shè)計計算確定錨管8的長度，錨管8為長度為Γ6πι，直徑為3(T40mm的鋼管，在錨管8的前段開設(shè)有螺紋，后半段開設(shè)有出漿孔10，并焊接一個外徑略大于排風管11的擋板9 ;定位環(huán)13是將直徑略大于錨管8的鋼環(huán)作為內(nèi)環(huán)14、直徑略小于通風管6作為中環(huán)15和直徑略小于排風管11的鋼環(huán)作為外環(huán)16，利用連筋17將三個環(huán)焊接制成，并在中環(huán)15和外環(huán)16上沿環(huán)均勻焊接長度為5(Tl00mm的鋼筋；在通風管6的兩端套上兩個定位環(huán)13，將錨管8嵌套在內(nèi)環(huán)14內(nèi)，排風管11套在外環(huán)16上，組成通風錨管5 ;
(2)制作法蘭墊板29:用金屬材料制作內(nèi)墊環(huán)30和外墊環(huán)31，并用連接體32將兩者焊接連接；內(nèi)墊環(huán)30直徑為35?45mm，外墊環(huán)31直徑為16(T200mm ；
(3)制作彈簧33和錨具34:制作剛度系數(shù)為30(T800N/mm，長度為7(Tl20mm的彈簧33，彈簧33的直徑取值在法蘭墊板29的內(nèi)墊環(huán)30的直徑和錨具34的外徑之間；制作外徑40^50mm,內(nèi)徑與錨管8相同的錨具34,錨具34內(nèi)開設(shè)有螺紋；
(4)預制風扇19:風扇支架20的中部底座設(shè)有與錨管8的前段外螺紋相配合的內(nèi)螺紋；護罩23的直徑與通風管6相同，將風扇支架20與護罩23焊接連接，電機21固定在風扇支架20的中部，電機21的輸出軸連接扇葉22 ；
(5)放線及定位:首先根據(jù)工程設(shè)計用測量儀器進行放線，其次開挖邊坡，之后用測量儀器定位通風錨管5和排水管28的施設(shè)位置；
(6)施工通風錨管5:在凍土層中開設(shè)孔洞，將通風錨管5放置于孔洞內(nèi)，并在錨管8內(nèi)壓力注入錨固漿體26，使從出漿孔10滲出，形成錨固體；
(7)施工土工格柵27:在坡面上鋪設(shè)土工格柵27 ；
(8)澆注框架I的橫梁2和立柱3:在第一根立柱3和第一排橫梁I的設(shè)計位置處支模，在支模而成的槽內(nèi)綁扎橫梁2、立柱3的鋼筋骨架并澆筑混凝土形成框架I ;
(9)在通風錨管5上依次套上法蘭墊板29、彈簧33和錨具34，待橫梁2、立柱3的混凝土強度達到85%以上時對通風錨管5進行預應力張拉，并用錨具34將通風錨管5錨定在框架I上；
(10)施工排水管28和種植被35:在凍土層中開設(shè)孔洞，將包裹有密目紗布的排水管28放置于孔洞中；在土工格柵27內(nèi)種植被35 ；
(11)按照第(6)、(7)、(8)、(9)、(10)步的步驟施工下一個工作面的通風錨管5、土工格柵27、橫梁2、立柱3、排水管28和種植被35，并完成各層通風錨管5的張拉與錨固；
(12)按照第(8)步工序施工立柱3至立柱3的底端，在立柱3的底端設(shè)計位置處施工橫梁2，施工其余通風錨管5、土工格柵27和排水管28，并完成相應工序；
(13)在立柱3的底端對應位置處制作基礎(chǔ)樁4:在開設(shè)的樁孔內(nèi)放入鋼筋籠，將立柱的底端外伸鋼筋和基礎(chǔ)樁4的內(nèi)鋼筋焊接連接，澆注基礎(chǔ)樁4 ；
(14)在坡腳支模、燒筑混凝土排水渠36；
(15)安裝通風系統(tǒng):在框架I的橫梁2或立柱3上固定太陽能板25和溫控開關(guān)24;在錨管8上安裝風扇19，風扇支架20中部的底座通過螺紋與錨管8同軸連接；電線18將風扇19、溫控開關(guān)24和太陽能板25串聯(lián)起來。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明綜合利用自動送風、通風降溫和錨固技術(shù)于一體，形成主動通風冷卻自恢復錨固結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)用于寒區(qū)邊坡治理工程中，主要優(yōu)點為:(I)自動送風，對流換熱能力強，降溫效果顯著。本發(fā)明中的溫控開關(guān)能及時控制風扇將外界冷風送入通風管，且通風管與排風管前段彼此分離，送、排風不受影響，降溫效果顯著。不僅能促進冬季大量儲冷，同時在氣溫較高的夏季還會利用青藏高原夜間溫度較低的特點，溫控開關(guān)自動調(diào)控風扇進行送風冷卻，加強夏季冷卻凍土，這對多年凍土坡體的穩(wěn)定起到很好的促進作用。且能夠避免夏季暖風進入通風管引起的加熱負作用。(2)減脹減震自恢復作用明顯。本發(fā)明中的彈簧通過調(diào)節(jié)自身變形，既能減輕冬季土體凍脹對支護結(jié)構(gòu)的破壞，又能讓支護結(jié)構(gòu)在夏季土體融沉時恢復到靠近土體的位置，發(fā)揮支檔作用，還能夠緩解地震對支護結(jié)構(gòu)的作用。(3)植被護面有助于凍土發(fā)育、減輕水土流失，美化環(huán)境。土工格柵既能夠進行護面支檔土體，又能在格柵內(nèi)種植被，茂盛的植被具有保水和隔熱保溫功能，恢復遭受工程破壞區(qū)域的植被，實現(xiàn)工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)和諧統(tǒng)一。(4)坡體水分梳排及時。排水管能及時將坡體中大量水分排走，增加土體強度，減少滑塌量；排水渠能將坡面流水梳排，防止水分從坡腳入滲影響坡體穩(wěn)定。(5)施工方法簡便快捷。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，組裝程度高，相應的施工方法簡便易行，速度快捷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的立面圖；圖2是圖1中A— A剖面圖；圖3是本發(fā)明通風錨管5的不意圖；圖4是本發(fā)明鋪管8的不意圖；圖5是本發(fā)明定位環(huán)13的不意圖；圖6是圖1通風錨管5與框架I連接的結(jié)構(gòu)詳圖；圖7是圖6中B— B剖面圖；圖8是本發(fā)明法蘭墊板29的不意圖；圖9是本發(fā)明風扇19的不意圖；附圖標記說明:框架1、橫梁2、立柱3、基礎(chǔ)樁4、通風錨管5、通風管6、通風孔7、錨管8、擋板9、出漿孔10、排風管11、對流孔12、定位環(huán)13、內(nèi)環(huán)14、中環(huán)15、外環(huán)16、連筋17、電線18、風扇19、風扇支架20、電機21、扇葉22、護罩23、溫控開關(guān)24、太陽能板25、漿體26、土工格柵27、排水管28、法蘭墊板29、內(nèi)墊環(huán)30、外墊環(huán)31、連接體32、彈簧33、錨具34、植被35、排水渠36。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明特征作更進一步的描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限制本發(fā)明的范圍。在閱讀本發(fā)明后，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進均應包含于本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的原理是:在夏季高溫作用下，寒區(qū)邊坡內(nèi)冬季儲存在的冷量被消耗殆盡，凍融活動層溫度從負溫到0° C，再變?yōu)檎郎兀云峦庀騼?nèi)發(fā)生融化，造成邊坡熱融滑塌失穩(wěn)。利用主動通風冷卻自恢復錨固結(jié)構(gòu)防止寒區(qū)邊坡失穩(wěn)。當外界氣溫低于溫控開關(guān)設(shè)定的感應溫度0° C時，在陽光照射下儲存有電能的太陽能板與風扇連通，風扇轉(zhuǎn)動將外界冷風高壓、高速送入通風管內(nèi)，經(jīng)通風管上的通風孔進入排風管，冷風通過排風管上的對流孔與周圍活動層土體發(fā)生對流、傳導換熱現(xiàn)象，冷卻活動層土體；并在風壓作用下將排風管內(nèi)換熱后的熱氣流及時擠壓排出。隨著外界冷風的不斷送入，對流、傳導換熱循環(huán)往復的進行，同時熱氣流不斷排出，促使坡體內(nèi)富集大量的冷能，降低了活動層土體溫度，使其處于凍結(jié)狀態(tài)，減輕了坡體失穩(wěn)。若在太陽能板電量不足，通風系統(tǒng)停止工作時，由于外界冷空氣密度大于熱空氣，在重力作用下，冷空氣沿通風管向坡體內(nèi)部下沉，排出坡內(nèi)熱空氣、冷卻凍融層的土體。當外界氣溫高于溫控開關(guān)設(shè)定的感應溫度0° C時，太陽能板與風扇斷開，風扇停止工作，防止風扇將外界熱氣帶入通風管，不但不能冷卻坡體，反而對坡體加熱現(xiàn)象的發(fā)生。
[0011]在冬季強凍脹作用下，坡后土體凍脹對框架附加巨大的凍脹力，利用施加于框架與錨具之間的彈簧調(diào)節(jié)使框架產(chǎn)生容許位移，減輕凍脹造成的破壞，進入夏季時，坡體凍脹減輕，彈簧受壓減小反彈伸長，使框架恢復靠近坡體并發(fā)揮支檔作用。該彈簧還能通過調(diào)節(jié)變形，緩沖地震作用對支護結(jié)構(gòu)的影響。土工格柵既能支護坡面用能在空格內(nèi)種植植被，植被萌發(fā)生長不受影響，且植被層具有保水和隔熱保溫功能，進一步確保下覆凍土層保持長期穩(wěn)定。綜合自動送風降溫及錨噴技術(shù)，降低凍土溫度，保護凍土層的發(fā)育，同時增加寒區(qū)植被的覆蓋率，減緩土地的荒漠化。
[0012]如圖1至9所示，本發(fā)明提供一種寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，包括框架1、通風錨管5和通風系統(tǒng),通風錨管5是通過定位環(huán)13在通風管6內(nèi)同軸嵌套錨管8,在通風管6外同軸套上排風管11連接構(gòu)成；通風系統(tǒng)由電線18連接的風扇19、溫控開關(guān)24和太陽能板25構(gòu)成；錨管8內(nèi)注入漿體26傳過出漿孔10與周圍穩(wěn)定凍土粘結(jié)；在坡面施設(shè)土工格柵27、排水管28和框架1，通風錨管5穿過框架I的橫梁2和立柱3交叉處；在通風錨管5前段依次套上法蘭墊板29和彈簧33，用錨具34錨固在框架I上；在土工格柵27內(nèi)種植被35，坡腳施設(shè)排水渠36 ;在錨管8前段安裝風扇19，框架I上設(shè)置溫控開關(guān)24和太陽能板25 ;用電線18將風扇19、溫控開關(guān)24和太陽能板25連接。風扇19將坡體外冷風送入通風管6內(nèi)，流過通風管6后半段上的通風孔7進入排風管11，冷風通過排風管11上的對流孔12進行對流換熱將外圍融土冷卻，并擠壓熱氣從排風管11前段開口排向坡外環(huán)境。
[0013]如圖3、4、5所示，通風錨管5是通過定位環(huán)13在通風管6內(nèi)同軸嵌套錨管8，在通風管6外同軸套上排風管11連接構(gòu)成。通風管6兩端與兩個定位環(huán)13的中環(huán)15相連，為后半段均勻鉆有通風孔7的PE管、PVC管或鋼管,通風管6直徑為9(Tl20mm,長度為2?4m ；通風孔7直徑為l(T30mm，間距為8(Tl20mm。錨管8嵌套在定位環(huán)13的內(nèi)環(huán)14內(nèi)，為前端帶有外螺紋，后半段帶有一個擋板9和出漿孔10的鋼管，錨管8直徑為3(T40mm，長度為Γ6πι，出漿孔10段長度2?3m，擋板9的外徑略大于排風管11直徑，防止?jié){體進入排風管11 ；排風管11套在定位環(huán)13的外環(huán)16上，為帶有均勻布置對流孔12的PE管、PVC管、鋼管或鋼絲網(wǎng)卷成的圓筒，其直徑為12(Tl40mm，長度與通風管6相等，對流孔12的直徑、間距和通風孔7相同；排風管11外面包裹的密目紗布，其目數(shù)為9(Γ160目，用于防止周圍土體進入排風管11內(nèi)。
[0014]如圖5所示，定位環(huán)13是將直徑略大于錨管8的鋼環(huán)作為內(nèi)環(huán)14、直徑略小于通風管6作為中環(huán)15和直徑略小于排風管11的鋼環(huán)作為外環(huán)16，利用連筋17將三個環(huán)焊接制成，并在中環(huán)15和外環(huán)16上沿環(huán)均勻焊接長度為5(Tl00mm的鋼筋。
[0015]如圖6、7、8所示，法蘭墊板29由金屬材料構(gòu)成，內(nèi)墊環(huán)30直徑為35?45mm，外墊環(huán)31直徑為16(T200mm，兩環(huán)通過連接體32連接。錨具34內(nèi)徑與錨管8相同，外徑4(T50mm，防止錨具34將通風管6堵住。
[0016]如圖2、6、7所示，彈簧33剛度系數(shù)為30(T800N/mm，直徑取值在法蘭墊板29的內(nèi)墊環(huán)30和錨具34直徑之間，長度為7(Tl20mm。
[0017]如圖2、6、7、9所示，風扇19由風扇支架20、電機21、扇葉22和護罩23組成。風扇支架20的中部底座設(shè)有與錨管8前段外螺紋相配合的內(nèi)螺紋，通過螺紋將風扇19同軸固定連接在錨管8前段；電機21固定在風扇支架20的中部，電機21的輸出軸連接扇葉22，通過電線18依次將電機21、溫控開關(guān)24與太陽能板25串聯(lián)起來；風扇支架20與護罩23焊接連接，護罩23直徑與通風管6相同，防止風扇19輸送風進入排風管11，阻止熱氣流的排出。
[0018]如圖2所示，溫控開關(guān)24的感應轉(zhuǎn)換工作溫度設(shè)定為0° C。由于水分在0° C時發(fā)生相變，小于0°c時凍結(jié)，故在0° C以下的空氣或風均能夠冷卻凍融土體。
[0019]如圖1所示，土工格柵27為塑料、滌綸、玻纖等材料構(gòu)成,并在格柵內(nèi)種植被35和梅花形布置排水管28，排水管上下、左右間距為2?3m。
[0020]如圖1、2所示,排水管28為PE管、PVC管或鋼管,周圍帶有排水孔,外面包裹的密目紗布，目數(shù)為90?160,排水管直徑為3(T60mm,長度為2?3m,排水孔直徑為5?8mm,間距為2(T30mm ;排水渠36為混凝土澆筑而成，深度為30(T500m，寬度為300?500臟。
[0021]本發(fā)明在實施時宜采用逆作法，其施工步驟為:
(O制作通風錨管5:根據(jù)工程實際確定多年凍土凍融活動層的最大厚度，最大厚度即為通風管6的長度；通風管6為長度為2?4m，直徑為9(Tl20mm的中空管，通風管6的后半段的管壁上開設(shè)有直徑為l(T30mm，間距為8(Tl20mm的通風孔7 ;排風管11長度與通風管6相等，排風管11為直徑為12(Tl40mm中空管，在排風管11的管壁上開設(shè)有對流孔12，對流孔12與通風孔7直徑、間距相等，在排風管11外面包裹目數(shù)為9(Γ160的密目紗布；根據(jù)工程設(shè)計計算確定錨管8的長度，錨管8為長度為Γ6πι，直徑為3(T40mm的鋼管，在錨管8的前段開設(shè)有螺紋，后半段開設(shè)有出漿孔10，并焊接一個外徑略大于排風管11的擋板9 ;定位環(huán)13是將直徑略大于錨管8的鋼環(huán)作為內(nèi)環(huán)14、直徑略小于通風管6作為中環(huán)15和直徑略小于排風管11的鋼環(huán)作為外環(huán)16，利用連筋17將三個環(huán)焊接制成，并在中環(huán)15和外環(huán)16上沿環(huán)均勻焊接長度為5(Tl00mm的鋼筋；在通風管6的兩端套上兩個定位環(huán)13，將錨管8嵌套在內(nèi)環(huán)14內(nèi)，排風管11套在外環(huán)16上，組成通風錨管5 ；
(2)制作法蘭墊板29:用金屬材料制作內(nèi)墊環(huán)30和外墊環(huán)31，并用連接體32將兩者焊接連接；內(nèi)墊環(huán)30直徑為35?45mm，外墊環(huán)31直徑為16(T200mm ；
(3)制作彈簧33和錨具34:制作剛度系數(shù)為30(T800N/mm，長度為7(Tl20mm的彈簧33，彈簧33的直徑取值在法蘭墊板29的內(nèi)墊環(huán)30的直徑和錨具34的外徑之間；制作外徑40^50mm,內(nèi)徑與錨管8相同的錨具34,錨具34內(nèi)開設(shè)有螺紋；
(4)預制風扇19:風扇支架20的中部底座設(shè)有與錨管8的前段外螺紋相配合的內(nèi)螺紋；護罩23的直徑與通風管6相同，將風扇支架20與護罩23焊接連接，電機21固定在風扇支架20的中部，電機21的輸出軸連接扇葉22 ； (5)放線及定位:首先根據(jù)工程設(shè)計用測量儀器進行放線，其次開挖邊坡，之后用測量儀器定位通風錨管5和排水管28的施設(shè)位置；
(6)施工通風錨管5:在凍土層中開設(shè)孔洞，將通風錨管5放置于孔洞內(nèi)，并在錨管8內(nèi)壓力注入錨固漿體26，使從出漿孔10滲出，形成錨固體；
(7)施工土工格柵27:在坡面上鋪設(shè)土工格柵27 ；
(8)澆注框架I的橫梁2和立柱3:在第一根立柱3和第一排橫梁I的設(shè)計位置處支模，在支模而成的槽內(nèi)綁扎橫梁2、立柱3的鋼筋骨架并澆筑混凝土形成框架I ;
(9)在通風錨管5上依次套上法蘭墊板29、彈簧33和錨具34，待橫梁2、立柱3的混凝土強度達到85%以上時對通風錨管5進行預應力張拉，并用錨具34將通風錨管5錨定在框架I上；
(10)施工排水管28和種植被35:在凍土層中開設(shè)孔洞，將包裹有密目紗布的排水管28放置于孔洞中；在土工格柵27內(nèi)種植被35 ；
(11)按照第(6)、(7)、(8)、(9)、(10)步的步驟施工下一個工作面的通風錨管5、土工格柵27、橫梁2、立柱3、排水管28和種植被35，并完成各層通風錨管5的張拉與錨固；
(12)按照第(8)步工序施工立柱3至立柱3的底端，在立柱3的底端設(shè)計位置處施工橫梁2，施工其余通風錨管5、土工格柵27和排水管28，并完成相應工序；
(13)在立柱3的底端對應位置處制作基礎(chǔ)樁4:在開設(shè)的樁孔內(nèi)放入鋼筋籠，將立柱的底端外伸鋼筋和基礎(chǔ)樁4的內(nèi)鋼筋焊接連接，澆注基礎(chǔ)樁4 ；
(14)在坡腳支模、燒筑混凝土排水渠36；
(15)安裝通風系統(tǒng):在框架I的橫梁2或立柱3上固定太陽能板25和溫控開關(guān)24;在錨管8上安裝風扇19，風扇支架20中部的底座通過螺紋與錨管8同軸連接；電線18將風扇19、溫控開關(guān)24和太陽能板25串聯(lián)起來。
【權(quán)利要求】
1.寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，包括框架(I)、通風錨管(5)和通風系統(tǒng)，其特征為:通風錨管(5)通過定位環(huán)(13)在通風管(6)內(nèi)同軸嵌套錨管(8)，通風管(6)后半段的管壁上開設(shè)有通風孔(7)，在通風管(6)外同軸套上排風管(11)連接構(gòu)成，排風管(11)的管壁上開設(shè)有對流孔(12);通風系統(tǒng)由電線(18)連接的風扇(19)、溫控開關(guān)(24)和太陽能板(25)構(gòu)成；錨管(8)內(nèi)注入的漿體(26)穿過出漿孔(10)與周圍穩(wěn)定凍土粘結(jié)；在坡面施設(shè)土工格柵(27 )、排水管(28 )和框架(I)，通風錨管(5 )穿過框架(I)的橫梁(2 )和立柱(3 )交叉處；在通風錨管(5 )前段依次套上法蘭墊板(29 )和彈簧(33 )，用錨具(34 )錨固在框架(I)上；在土工格柵(27 )內(nèi)種植被(35 )，坡腳施設(shè)排水渠(36 );在錨管(8 )前段安裝風扇(19)，框架(I)上設(shè)置溫控開關(guān)(24)和太陽能板(25);用電線(18)將風扇(19)、溫控開關(guān)(24)和太陽能板(25)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所示的通風管(6)的兩端與兩個定位環(huán)(13)的中環(huán)(15)相連，通風管(6)直徑為9(Tl20mm，長度為2?4m ;通風孔(7)直徑為l(T30mm，間距為8(Tl20mm ;錨管(8)嵌套在定位環(huán)(13)的內(nèi)環(huán)(14)內(nèi)，錨管(8)的前端帶有外螺紋，后半段帶有一個擋板(9)和出漿孔(10)，錨管(8)的直徑為3(T40mm，長度為Γ6πι，出漿孔(10)的段長度2?3m，擋板(9)的外徑略大于排風管(11)直徑；排風管(11)套在定位環(huán)(13)的外環(huán)(16)上，其直徑為12(Tl40mm，長度與通風管(6)相等，對流孔(12)的直徑、間距和通風孔7相同；排風管(11)外面包裹的密目紗布，其目數(shù)為90?160。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的彈簧(33 )剛度系數(shù)為30(T800N/mm，直徑取值在法蘭墊板(29 )的內(nèi)墊環(huán)(30 )和錨具(34)的直徑之間，長度為7(Tl20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的風扇(19)由風扇支架(20)、電機(21)、扇葉(22)和護罩(23)組成;風扇支架(20)的中部底座設(shè)有與錨管(8)的前段外螺紋相配合的內(nèi)螺紋，通過螺紋將風扇(19)同軸固定連接在錨管(8)的前段；電機(21)固定在風扇支架(20)的中部，電機(21)的輸出軸連接扇葉(22),通過電線(18)依次將電機(21)、溫控開關(guān)(24)與太陽能板(25)串聯(lián)起來；風扇支架(20)與護罩(23)焊接連接，護罩(23)直徑與通風管(6)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的溫控開關(guān)(24)的感應轉(zhuǎn)換工作溫度設(shè)定為0° C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的排水管(28)為PE管，或者PVC管，或者鋼管，排水管(28)的管壁上設(shè)有排水孔，外面包裹的密目紗布；排水渠(36)為混凝土澆筑而成，其深度為30(T500m，寬度為30(T500mm。
7.寒區(qū)主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征于，其步驟為: (O制作通風錨管(5):根據(jù)工程實際確定多年凍土凍融活動層的最大厚度，最大厚度即為通風管(6)的長度；通風管(6)為長度為2?4m，直徑為9(Tl20mm的中空管，通風管(6)的后半段的管壁上開設(shè)有直徑為l(T30mm，間距為8(Tl20mm的通風孔(7);排風管(11)長度與通風管(6)相等，排風管(11)為直徑為12(Tl40mm中空管，在排風管(11)的管壁上開設(shè)有對流孔(12)，對流孔(12)與通風孔(7)直徑、間距相等，在排風管(11)外面包裹目數(shù)為9(Γ160的密目紗布；根據(jù)工程設(shè)計計算確定錨管(8)的長度，錨管(8)為長度為Γ6πι，直徑為3(T40mm的鋼管，在錨管(8)的前段開設(shè)有螺紋，后半段開設(shè)有出漿孔(10)，并焊接一個外徑略大于排風管(11)的擋板(9);定位環(huán)(13)是將直徑略大于錨管(8)的鋼環(huán)作為內(nèi)環(huán)(14)、直徑略小于通風管(6)作為中環(huán)(15)和直徑略小于排風管(11)的鋼環(huán)作為外環(huán)(16)，利用連筋(17)將三個環(huán)焊接制成，并在中環(huán)(15)和外環(huán)(16)上沿環(huán)均勻焊接長度為5(Tl00mm的鋼筋；在通風管(6)的兩端套上兩個定位環(huán)(13)，將錨管(8)嵌套在內(nèi)環(huán)(14)內(nèi)，排風管(11)套在外環(huán)(16 )上，組成通風錨管(5 ); (2)制作法蘭墊板(29):用金屬材料制作內(nèi)墊環(huán)(30)和外墊環(huán)(31)，并用連接體(32)將兩者焊接連接；內(nèi)墊環(huán)(30)直徑為35?45mm，外墊環(huán)(31)直徑為16(T200mm ; (3)制作彈簧(33)和錨具(34):制作剛度系數(shù)為30(T800N/mm，長度為7(Tl20mm的彈簧(33 )，彈簧(33 )的直徑取值在法蘭墊板(29 )的內(nèi)墊環(huán)(30 )的直徑和錨具(34 )的外徑之間；制作外徑40飛0!11111，內(nèi)徑與錨管(8)相同的錨具(34)，錨具(34)內(nèi)開設(shè)有螺紋； (4)預制風扇(19):風扇支架(20)的中部底座設(shè)有與錨管(8)的前段外螺紋相配合的內(nèi)螺紋；護罩(23)的直徑與通風管(6)相同，將風扇支架(20)與護罩(23)焊接連接，電機(21)固定在風扇支架(20)的中部，電機(21)的輸出軸連接扇葉(22)； (5)放線及定位:首先根據(jù)工程設(shè)計用測量儀器進行放線，其次開挖邊坡，之后用測量儀器定位通風錨管(5)和排水管(28)的施設(shè)位置； (6 )施工通風錨管(5 ):在凍土層中開設(shè)孔洞，將通風錨管(5 )放置于孔洞內(nèi)，并在錨管(8)內(nèi)壓力注入錨固漿體(26)，使從出漿孔(10)滲出，形成錨固體； (7)施工土工格柵(27):在坡面上鋪設(shè)土工格柵(27)； (8)澆注框架(I)的橫梁(2)和立柱(3):在第一根立柱(3)和第一排橫梁(I)的設(shè)計位置處支模，在支模而成的槽內(nèi)綁扎橫梁(2)、立柱(3)的鋼筋骨架并澆筑混凝土形成框架(I); (9)在通風錨管(5)上依次套上法蘭墊板(29)、彈簧(33)和錨具(34)，待橫梁(2)、立柱(3)的混凝土強度達到85%以上時對通風錨管(5)進行預應力張拉，并用錨具(34)將通風錨管(5)錨定在框架(I)上； (10)施工排水管(28)和種植被(35):在凍土層中開設(shè)孔洞，將包裹有密目紗布的排水管(28)放置于孔洞中；在土工格柵(27)內(nèi)種植被(35)； (11)按照第(6)、(7)、(8)、(9)、(10)步的步驟施工下一個工作面的通風錨管(5)、土工格柵(27)、橫梁(2)、立柱(3)、排水管(28)和種植被(35)，并完成各層通風錨管(5)的張拉與錨固； (12 )按照第(8 )步工序施工立柱(3 )至立柱(3 )的底端，在立柱(3 )的底端設(shè)計位置處施工橫梁(2 )，施工其余通風錨管(5 )、土工格柵(27 )和排水管(28 )，并完成相應工序； (13)在立柱(3)的底端對應位置處制作基礎(chǔ)樁(4):在開設(shè)的樁孔內(nèi)放入鋼筋籠，將立柱的底端外伸鋼筋和基礎(chǔ)樁(4)的內(nèi)鋼筋焊接連接，澆注基礎(chǔ)樁(4)； (14)在坡腳支模、燒筑混凝土排水渠(36)； (15)安裝通風系統(tǒng):在框架(I)的橫梁(2)或立柱(3)上固定太陽能板(25)和溫控開關(guān)(24);在錨管(8)上安裝風扇(19)，風扇支架(20)中部的底座通過螺紋與錨管(8)同軸連接；電線(18)將風扇(19)、溫控開關(guān)(24)和太陽能板(25)串聯(lián)起來。
【文檔編號】E02D17/20GK104452782SQ201410618330
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】董建華, 董旭光, 王永勝, 王冰霞, 朱彥鵬, 何天虎, 袁方龍, 代濤, 柳珂, 高發(fā)陽 申請人:蘭州理工大學