一种挖方边坡柔性支护结构的制作方法

1.本发明涉及挖方边坡柔性支护技术领域，具体为一种挖方边坡柔性支护结构。


背景技术：

2.对于膨胀土挖方边坡的施工中，为了保证安全性和结构稳定性，需要对边坡位置安装支护结构，现有技术中，采用锚杆的方式嵌入边坡土体内，并浇注混凝土，将钢绞线固定住，主动受力支撑边坡，由于膨胀土是自然地质过程中形成的具有吸水膨胀软化、失水收缩开裂，并能反复胀缩变形的高塑性黏土，具有明显的反复胀缩性，使得混凝土浇注的支撑体在膨胀土的涨缩变形下易断裂失效，无法起到对边坡的支护作用，所以这里设计了一种挖方边坡柔性支护结构，以便于解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种挖方边坡柔性支护结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种挖方边坡柔性支护结构，包括锚杆和多个支护板，所述锚杆包括钻取头和多根支护杆，所述支护杆一端外壁设有外螺纹，所述支护杆的另一端固定有螺纹套，所述支护杆的一端外螺纹与相邻的支护杆的螺纹套螺纹连接，所述钻取头末端开设有与支护杆外螺纹连接的螺纹槽，所述钻取头的外壁固定有多个螺旋片。
5.利用转盘驱动装置提供转动动力，支护杆作为动力传递件，钻取头同步转动，通过螺旋片旋入边坡土体内，随着钻取头向土体深层钻入形成深槽，支护杆也随之同步深入深槽内，然后将转盘驱动装置与深入深槽内的支护杆分离，将新的支护杆再安装在转盘驱动装置上，并将新的支护杆外螺纹与深入深槽内的支护杆螺纹套螺纹连接，延长了动力传递件的传动距离，不断重复上述添加新的支护杆的方式，以便于钻取头继续深入土体深处。
6.所述支护板的底端面固定有多个支撑板，多个支撑板的端部之间固定有定位盘，所述定位盘中心轴向开设有与远离钻取头的最外侧支护杆的螺纹套外壁螺纹连接的螺纹孔，所述定位盘边缘位置轴向开设有多个定位孔，且定位孔内插接有定位钢钎，所述定位钢钎端部夯入边坡土体内。
7.当最外侧的一根支护杆杆体完全旋入深槽内，该支护杆的螺纹套停留在深槽的槽口外侧，然后将定位盘的定位孔与螺纹套外壁螺纹连接，定位盘的定位孔完全旋入螺纹套外壁以后，要保证支撑板位于定位盘的上侧位置，然后将定位钢钎贯穿定位盘的定位孔后夯入边坡土体内，以保证定位盘不与螺纹套之间发生相对转动，确保定位盘稳定套在螺纹套，支护板位于定位盘的上方位置，并且支护板固定贴在边坡土体表面，用于阻挡坡顶塌方滚落的沙砾，避免发生落石安全事故，无法起到对边坡的支护作用的问题。
8.在进一步的实施例中，所述钻取头的螺旋片大径大于支护杆的大径。
9.在进一步的实施例中，所述钻取头的螺旋片大径等于支护杆的大径。
10.在进一步的实施例中，所述支护杆轴向开设有与螺纹套连通的中空腔，所述中空腔内插接有多根钢绞绳，所述钢绞绳始端穿过所有支护杆的中空腔后伸入钻取头的螺纹槽内。
11.在进一步的实施例中，多根钢绞绳之间设有拼接件。
12.所述拼接件包括支撑钢圈以及多个插接钢圈，所述支撑钢圈外壁固定有多个沿着支撑钢圈径向方向分布的连接杆，所述插接钢圈径向外壁与连接杆端部固定连接，所述插接钢圈与钢绞绳外壁滑动套接。
13.在进一步的实施例中，所述支撑钢圈外壁设有多个向支撑钢圈圈心弯曲的弯曲部。
14.在进一步的实施例中，所述连接杆远离插接钢圈的一端固定在弯曲部中间位置。
15.在进一步的实施例中，所述连接杆远离插接钢圈的一端固定在支撑钢圈外壁靠近弯曲部位置。
16.在进一步的实施例中，所述支护板的两端向下弯曲折弯，使得整个支护板呈半圆形结构。
17.在进一步的实施例中，半圆形结构的支护板两端均固定有沿着半圆形结构径向方向分布的延伸板。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明为一种挖方边坡柔性支护结构，将多根支护杆以及钻取头组成的锚杆锚入边坡土体深层位置，并将支护板固定在边坡土体表面位置，与最外侧的一根支护杆的螺纹套连接，利用锚入土体深层的支护杆抵挡住边坡高塑性黏土的反复胀缩变形，多根支护杆拼装在一起形成长度较长的整体，在偏离支护杆轴线方向上有一定的弯曲形变缓冲范围，不易发生断裂的现象，同时能够连接支护板固定在边坡土体表面，用于阻挡坡顶塌方滚落的沙砾，避免发生落石安全事故，解决了只采用混凝土浇注的支撑体在膨胀土的涨缩变形下易断裂失效，无法起到对边坡的支护作用的问题。
附图说明
19.图1为本发明主体结构示意图；图2为本发明的锚杆锚进边坡土体结构示意图；图3为本发明的钻取头局部剖视图；图4为本发明的多个支护杆结构爆炸图；图5为本发明的支护杆以及贯穿支护杆的钢绞线结构示意图；图6为本发明的多根钢绞线以及拼接件结构示意图；图7为本发明的拼接件结构示意图；图8为本发明的拼接件其中一种结构侧视图；图9为本发明的拼接件另外一种结构侧视图；图10为本发明的多个支护板平行且上下正对固定在边坡土体表面结构示意图；图11为本发明的多个支护板平行且上下错位固定在边坡土体表面结构示意图。
20.图中：1、钻取头；2、支护杆；3、螺纹套；4、定位盘；5、支撑板；6、支护板；7、延伸板；8、钢绞绳；9、插接钢圈；10、支撑钢圈。
具体实施方式
21.下面将结合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。
22.请参阅图1-图11，本实施例提供了一种挖方边坡柔性支护结构，包括锚杆和多个支护板6，锚杆包括钻取头1和多根支护杆2，支护杆2一端外壁设有外螺纹，支护杆2的另一端固定有螺纹套3，支护杆2的一端外螺纹与相邻的支护杆2的螺纹套3螺纹连接，钻取头1末端开设有与支护杆2外螺纹连接的螺纹槽，钻取头1的外壁固定有多个螺旋片，如图1-图4所示，将钻取头1的螺纹槽与支护杆2的外螺纹连接，并将支护杆2远离钻取头1的一端安装在工程钻机的转盘驱动装置上，调整过程钻机转盘驱动装置角度，以此调整支护杆2和钻取头1与边坡土体之间夹角，最好是将钻取头1以相对垂直于边坡土体的角度锚入边坡土体内。
23.现有技术中，采用钻取头1携带多根中空结构的杆进入土体深层，钻取头1旋入所需深度以后不再转动，杆体也随之伸入钻取头1旋转形成的槽内，然后反向转动杆体，杆体与钻取头1分离，杆体从槽内抽离的他说，通过杆体的中空结构向槽内浇注混凝土，以免槽内塌方，影响混凝土浇注形成支撑体。
24.但是混凝土形成的支撑体嵌在高塑性黏土的土层内，由于膨胀土是自然地质过程中形成的具有吸水膨胀软化、失水收缩开裂，并能反复胀缩变形的高塑性黏土，具有明显的反复胀缩性，使得混凝土浇注的支撑体在膨胀土的涨缩变形下易断裂失效。
25.因此，利用转盘驱动装置提供转动动力，支护杆2作为动力传递件，钻取头1同步转动，通过螺旋片旋入边坡土体内，随着钻取头1向土体深层钻入形成深槽，支护杆2也随之同步深入深槽内，然后将转盘驱动装置与深入深槽内的支护杆2分离，将新的支护杆2再安装在转盘驱动装置上，并将新的支护杆2外螺纹与深入深槽内的支护杆2螺纹套3螺纹连接，延长了动力传递件的传动距离，不断重复上述添加新的支护杆2的方式，以便于钻取头1继续深入土体深处。
26.根据锚杆锚入深度需求，将多根支护杆2组成的锚杆锚入土体深度，利用多根支护杆2抵挡住边坡高塑性黏土的反复胀缩变形，多根支护杆2拼装在一起形成长度较长的整体，在偏离支护杆2轴线方向上有弯曲形变缓冲范围，起到柔性支撑作用，受到土层挤压时，能够同步跟随土层反复膨胀变形挪动位置，不易发生断裂的现象。
27.支护板6的底端面固定有多个支撑板5，多个支撑板5的端部之间固定有定位盘4，定位盘4中心轴向开设有与远离钻取头1的最外侧支护杆2的螺纹套3外壁螺纹连接的螺纹孔，定位盘4边缘位置轴向开设有多个定位孔，且定位孔内插接有定位钢钎，定位钢钎端部夯入边坡土体内，如图1所示，多根支护杆2跟随钻取头1旋入深槽内，当最外侧的一根支护杆2杆体完全旋入深槽内，该支护杆2的螺纹套3停留在深槽的槽口外侧，然后将定位盘4的定位孔与螺纹套3外壁螺纹连接，定位盘4的定位孔完全旋入螺纹套3外壁以后，要保证支撑板5位于定位盘4的上侧位置，然后将定位钢钎贯穿定位盘4的定位孔后夯入边坡土体内，以保证定位盘4不与螺纹套3之间发生相对转动，确保定位盘4稳定套在螺纹套3，支护板6位于定位盘4的上方位置，并且支护板6固定贴在边坡土体表面，用于阻挡坡顶塌方滚落的沙砾，避免发生落石安全事故，无法起到对边坡的支护作用的问题。
28.通过支护杆2代替混凝土形成的支撑体，受到土层反复膨胀变形时，不会横向断裂，只会折弯，因此即使折弯不可逆，也不影响支护杆2承受土层的挤压联动支护板6，使得支护板6固定贴合在边坡土体的表面上，起到支护作用。
29.在支护板6的两端向下弯曲折弯，使得整个支护板6呈半圆形结构，如图1所示，支护板6固定在边坡土体表面，坡顶有沙砾滚落时，利用支护板6的板体在土体表面形成高于土体表面的围挡，阻挡坡顶沙砾滚落，砸伤施工人员，滚落的沙砾沿着边坡滚落砸在支护板6的板体上，由于支护板6设置为半圆形结构，支护板6板体弯曲，那么沙砾砸在支护板6板体时，板体能够缓冲沙砾滚落的冲击力，这样就降低了沙砾滚落的速度，最大限度降低坡顶滚落的沙砾径直滚落至坡底带来的冲击力。
30.在半圆形结构的支护板6两端均固定有沿着半圆形结构径向方向分布的延伸板7，如图1所示，沙砾砸向支护板6板体上以后，沿着板体弯曲外壁继续滚落，利用延伸板7来承接滚落的沙砾，当延伸板7上堆积的沙砾重量足够多以后，下压延伸板7和支护板6，使得支护板6弯曲弧度更大，延伸板7也会逐渐倾斜向下，使得沙砾向下滑落至下一个支护板6板体上，通过在边坡土体上设置多个支护板6，形成防止沙砾滚落发生安全事故的防护框架。
31.如图10所示的支护板6布置方式，支护板6设置多排，每排支护板6设有多个，从坡顶至坡底依次平行分布，且相邻排的支护板6上下正对，这样的设置方式，能够利用多排支护板6两侧的延伸板7依次承接从上一排延伸板7滚落下的沙砾，降低沙砾从坡顶滚落至坡底的冲击力，降低沙砾滚落带来的安全事故发生率。
32.也可以采用如图11所示的支护板6布置方式，支护板6设置多排，每排支护板6设有多个，从坡顶至坡底依次平行分布，且相邻排的支护板6上下错位分布，这样的设置方式，利用下排支护板6承接从上一排延伸板7滚落下的沙砾，沙砾沿着支护板6外壁滚落至两侧的延伸板7，降低上一排延伸板7上滚落的沙砾对下一排延伸板7产生较大冲击力，导致下一排延伸板7因受冲击力倾斜向下，造成下一排延伸板7上已堆积的沙砾再次滚落，以免存在较大安全隐患。
33.将钻取头1的螺旋片大径大于支护杆2的大径，那么钻取头1携带多根支护杆2旋入钻取头1旋转形成的深槽内，如图2所示，支护杆2径向外壁与深槽内壁之间形成一定距离的间隙，在定位盘4的螺纹孔套在最外侧支护杆2的螺纹套外壁之前，先用封堵件（比如与螺纹套3内径大小相同的橡胶块以及其他固体物）封堵住螺纹套3的开口，可以通过深槽槽口向深槽内浇注混凝土，深槽内浇注的混凝土凝固以后，形成了嵌在深槽内并包裹在支护杆2外壁的混凝土中空柱体结构，相比于在深槽内浇注实心的混凝土柱体结构，保持所需的抗折断强度的同时，降低混凝土的浇注量，即节省浇注所耗时间，提高施工效率。
34.将钻取头1的螺旋片大径等于支护杆2的大径，那么钻取头1携带多根支护杆2旋入钻取头1旋转形成的深槽内，支护杆2径向外壁与深槽内壁之间相互贴合，直接采用支护杆2杆体的抗折断强度来满足整个支护结构的支撑强度。
35.同时，支护杆2轴向开设有与螺纹套3连通的中空腔，中空腔内插接有多根钢绞绳8，钢绞绳8始端穿过所有支护杆2的中空腔后伸入钻取头1的螺纹槽内，如图5所示，将支护杆2内设置中空腔，并且多根支护杆2的中空腔内增设多根钢绞绳8，即使支护杆2因膨胀土反复涨缩导致中空的支护杆2折弯，但是内置的多更钢绞绳8能够阻止支护杆2折断，同样起到联动位于边坡土体表面的支护板6的作用，并且钢绞绳8内置在中空的支护杆2内，在遭受
膨胀土反复涨缩时，能够跟随土体同步蠕动位置，迎合土体的涨缩。
36.多根钢绞绳8之间设有拼接件，如图6所示，通过拼接件放置多根钢绞绳8在支护杆2的中空腔内缠绕分布，并且通过拼接件将多根钢绞绳8分别靠近中空腔内壁分布，在中空腔内形成增强支护杆2抗折弯部件。
37.拼接件包括支撑钢圈10以及多个插接钢圈9，支撑钢圈10外壁固定有多个沿着支撑钢圈10径向方向分布的连接杆，插接钢圈9径向外壁与连接杆端部固定连接，插接钢圈9与钢绞绳8外壁滑动套接，如图7所示，一个支撑钢圈10上设置多个插接钢圈9，多个插接钢圈9套设在多根钢绞绳8外壁，多根钢绞绳8连同多个拼接件插入中空的支护杆2内，在支护杆2的中空腔内增强支护杆2支撑强度。
38.支撑钢圈10外壁设有多个向支撑钢圈10圈心弯曲的弯曲部，连接杆远离插接钢圈9的一端固定在弯曲部中间位置，如图7-图8所示，当支护杆2径向外壁任意方位的土体出现涨缩形变，支护杆2径向外壁会因土体的挤压而产生弯曲形变，同时钢绞绳8通过插接钢圈9外壁的连接杆将支撑钢圈10的弯曲位置向靠近支撑钢圈10圆心的位置推动，以此配合支护杆2外壁产生形变。
39.需要说明的是，支撑钢圈10产生形变，只是改变了钢绞绳8位于支护杆2的中空腔的位置，但不影响钢绞绳8在支护杆2起到防止支护杆2径向断裂的作用。
40.也可以将连接杆远离插接钢圈9的一端固定在支撑钢圈10外壁靠近弯曲部位置，如图9所示，改变连接杆位于支撑钢圈10外壁的位置，支护杆2径向外壁会因土体的挤压而产生弯曲形变，钢绞绳8通过插接钢圈9外壁的连接杆将支撑钢圈10靠近弯曲位置的部分向靠近支撑钢圈10圆心的位置推动，弯曲位置两端收拢，补偿支撑钢圈10形变时的尺寸差值，以此配合支护杆2外壁产生形变。
41.综上，连接杆的位置无论设置在支撑钢圈10外壁的任何位置，只要有利于在遭受挤压力时起到配合支护杆2形变的作用即可。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种挖方边坡柔性支护结构，包括锚杆和多个支护板（6），其特征在于：所述锚杆包括钻取头（1）和多根支护杆（2），所述支护杆（2）一端外壁设有外螺纹，所述支护杆（2）的另一端固定有螺纹套（3），所述支护杆（2）的一端外螺纹与相邻的支护杆（2）的螺纹套（3）螺纹连接，所述钻取头（1）末端开设有与支护杆（2）外螺纹连接的螺纹槽，所述钻取头（1）的外壁固定有多个螺旋片；所述支护板（6）的底端面固定有多个支撑板（5），多个支撑板（5）的端部之间固定有定位盘（4），所述定位盘（4）中心轴向开设有与远离钻取头（1）的最外侧支护杆（2）的螺纹套（3）外壁螺纹连接的螺纹孔，所述定位盘（4）边缘位置轴向开设有多个定位孔，且定位孔内插接有定位钢钎，所述定位钢钎端部夯入边坡土体内。2.根据权利要求1所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：所述钻取头（1）的螺旋片大径大于支护杆（2）的大径。3.根据权利要求1所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：所述钻取头（1）的螺旋片大径等于支护杆（2）的大径。4.根据权利要求3所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：所述支护杆（2）轴向开设有与螺纹套（3）连通的中空腔，所述中空腔内插接有多根钢绞绳（8），所述钢绞绳（8）始端穿过所有支护杆（2）的中空腔后伸入钻取头（1）的螺纹槽内。5.根据权利要求4所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：多根钢绞绳（8）之间设有拼接件；所述拼接件包括支撑钢圈（10）以及多个插接钢圈（9），所述支撑钢圈（10）外壁固定有多个沿着支撑钢圈（10）径向方向分布的连接杆，所述插接钢圈（9）径向外壁与连接杆端部固定连接，所述插接钢圈（9）与钢绞绳（8）外壁滑动套接。6.根据权利要求5所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：所述支撑钢圈（10）外壁设有多个向支撑钢圈（10）圈心弯曲的弯曲部。7.根据权利要求6所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：所述连接杆远离插接钢圈（9）的一端固定在弯曲部中间位置。8.根据权利要求6所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：所述连接杆远离插接钢圈（9）的一端固定在支撑钢圈（10）外壁靠近弯曲部位置。9.根据权利要求1-8任一所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：所述支护板（6）的两端向下弯曲折弯，使得整个支护板（6）呈半圆形结构。10.根据权利要求9所述的挖方边坡柔性支护结构，其特征在于：半圆形结构的支护板（6）两端均固定有沿着半圆形结构径向方向分布的延伸板（7）。

技术总结
本发明公开了一种挖方边坡柔性支护结构，涉及挖方边坡柔性支护技术领域，包括锚杆和多个支护板，锚杆包括钻取头和多根支护杆，支护杆的一端外螺纹与相邻的支护杆的螺纹套螺纹连接，钻取头末端开设有与支护杆外螺纹连接的螺纹槽，钻取头的外壁固定有多个螺旋片，支护板的底端面固定有多个支撑板，多个支撑板的端部之间固定有定位盘，定位盘中心轴向开设有与远离钻取头的最外侧支护杆的螺纹套外壁螺纹连接的螺纹孔。本发明利用锚入土体深层的支护杆抵挡住高塑性黏土的反复胀缩变形，同时连接支护板固定在边坡土体表面，用于阻挡坡顶塌方滚落的沙砾，解决了只采用混凝土浇注的支撑体在膨胀土涨缩变形下易断裂失效，无法起到支护作用的问题。作用的问题。作用的问题。


技术研发人员：郑海峰 李达明 王国强 李宝河 刘超良 杨建涛 杨津 孙鲁宁 孙毅 李景攀 齐洋 王宇 步磊 刘传奇 杨猛先 于长俊 杜開明 杜仁清 刘孝德 李海宁 陆恒源 苏晓强 穆昭宇 吕端民 丁鹏伟 时浩 娄亦卓 冯渭浩 张树海 赵文松 郑光成 李铭凯 亓昊 付宇浩 王军满 姜亦钦 晋鸿亮 孙鑫磊 何孝强 陈飞祥 古晁玮 孙双 薛志凤 申加超 尹旭亮
受保护的技术使用者：中铁建工集团有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/8/16