CN118048921A - 一种高效边坡柔性支护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效边坡柔性支护系统及方法，其中，高效边坡柔性支护系统，包括由下到上依次设置的排水沟和若干支护模块；排水沟位于最下侧的支护模块的下侧；支护模块包括台阶结构、回填土结构和坡面结构，台阶结构形成于边坡上侧，回填土结构位于台阶结构上侧，且台阶结构至少包括一层台阶防水件，坡面结构形成于回填土结构上侧，坡面结构上侧设有土工格栅和土工格室，最下侧的支护模块和排水沟之间设有护脚墙，护脚墙中设有排水构造，排水构造用于连通回填土结构和排水沟。该发明具备对边坡进行柔性支护的优点，解决了现有技术中水的干湿循环作用下，膨胀土边坡产生干缩湿胀时，导致刚性支护结构被破坏的问题。

Description

一种高效边坡柔性支护系统及方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种高效边坡柔性支护系统及方法。

背景技术

膨胀土这种特殊的土壤类型富含如蒙脱石和伊利石等亲水性黏土矿物，因此展现出高塑性的特点。它的独特之处在于其胀缩特性，当吸收或失去水分时，体积会发生明显的变化。这一特性在公路、铁路和水利等工程中带来了极大的挑战和危害。例如在自然环境中，膨胀土边坡在大气干湿循环的影响下，会经历不断的膨胀和收缩过程。随着时间的推移，这会导致土体产生裂缝。当降雨时，雨水会进一步渗入裂缝，导致边坡土体的强度降低。这种情况下，边坡可能会出现浅层、渐进式或反复式的破坏。

现有技术中，通常通过刚性支护结构来对边坡进行防护，然而由于刚性支护结构的设计初衷是不允许被支护的土体产生变形，因此在水的干湿循环作用下，膨胀土边坡产生干缩湿胀时，如果膨胀变形过大而无法得到有效释放，那么就会产生巨大的膨胀压力，这会导致刚性支护结构被破坏，例如出现被剪断、推移或膨胀等现象。因此，需要一种高效边坡柔性支护系统来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高效边坡柔性支护系统及方法，具备对边坡进行柔性支护的优点，解决了现有技术的问题。

本发明是这样实现的，一种高效边坡柔性支护系统，包括由下到上依次设置的排水沟和若干支护模块；排水沟位于最下侧的支护模块的下侧；支护模块包括台阶结构、回填土结构和坡面结构，台阶结构形成于边坡上侧，回填土结构位于台阶结构上侧，且台阶结构至少包括一层台阶防水件，坡面结构形成于回填土结构上侧，坡面结构上侧设有土工格栅和土工格室，最下侧的支护模块和排水沟之间设有护脚墙，护脚墙中设有排水构造，排水构造用于连通回填土结构和排水沟。

作为本发明优选的，坡面结构包括第一类坡面、第二类坡面和第三类坡面，且第一类坡面、第二类坡面和第三类坡面的坡度依次递减；土工格栅和土工格室设置于第一类坡面上侧；第二类坡面和第三类坡面上均设有截水沟；第二类坡面上设有护坡植被。

作为本发明优选的，第一类坡面设有两个，第二类坡面设有一个，第三类坡面设有一个，从下到上依次排列为第一类坡面、第三类坡面、第一类坡面和第二类坡面。

作为本发明优选的，台阶结构包括第一防水层和第一碎石层，第一防水层位于第一碎石层下侧，且台阶结构向外倾。

作为本发明优选的，台阶结构的下侧设有坡体排水结构，坡体排水结构包括水泥土封层，水泥土封层上侧设有第三防水层，第三防水层上方填充有第二碎石层。

作为本发明优选的，护脚墙位于最下侧的第一类坡面和排水沟之间，护脚墙包括混凝土基座，且混凝土基座设置于边坡的基坑内，混凝土基座上侧通过钢模支架安装有墙身模板，混凝土基座内部设有第一排水管，第一排水管的两端分别连通于坡体排水结构和排水沟，墙身模板中设有第二排水管，第二排水管位于第一排水管的上侧，用于坡面的水流入排水沟中。

作为本发明优选的，混凝土基座和墙身模板构成L形结构，混凝土基座、墙身模板和排水沟之间构成回填坑，回填坑中设有回填土；墙身模板的背部填筑有不小于0.3m厚的黏土封层；黏土封层具有上下两排，上排的黏土封层位于第二排水管的上方，下排的黏土封层位于第二排水管的下侧，且两排黏土封层之间设有第三碎石层，第三碎石层和第二排水管的端部相贴合。

一种高效边坡柔性支护方法，包括以下步骤：

边坡处理：对边坡进行测量放样、坡顶处理、逐级开挖、运走土方，其中，所述坡顶处理包括裂隙注浆，逐级开挖为开挖台阶；

内层施工：护脚墙施工、整平碾压、压实、回填碎石排水层、回填合格土以及土工格栅反包；

表层施工：压实、土工格室护坡施工。

作为本发明优选的，所述坡顶处理包括：开挖前对表面裂隙进行注浆处理，采用硅酸盐水泥，之后整平坡面。

作为本发明优选的，所述护脚墙施工包括：测量放样、基槽开挖、基础施工、墙身施工、混凝土拆模、养护、墙后回填。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的高效边坡柔性支护系统具有以下两个功能：

首先，通过排水的方式来降低边坡的胀缩程度。雨水在边坡上主要有两个流向。一方面，雨水会直接沿着坡面结构的表面流下，并通过护脚墙引导至排水沟中；另一方面，雨水会渗透进回填土结构内部，随后沿着台阶结构流下，并通过排水管流入排水沟中。

其次，利用柔性支护技术对胀缩的边坡进行支撑。回填土结构是由具有较好塑性和粘性的土壤构成。当边坡发生形变时，回填土结构能够通过其塑性变形来吸收并分散能量。这种塑性变形允许土壤在受到压力时发生流动和重新分布，从而减轻边坡形变产生的应力。此外，回填土结构还能凭借其粘性特性，通过内摩擦力来抵抗剪切力，进一步增强其对边坡形变的抵抗能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高效边坡柔性支护系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的图1中A部分的放大结构示意图；

图3是本发明实施例提供的图1中B部分的放大结构示意图；

图4是本发明实施例提供的图1中C部分的放大结构示意图；

图5是本发明实施例提供的高效边坡柔性支护方法的流程框图；

图6是本发明实施例提供的护脚墙施工的流程框图。

图中：1、排水沟；2、支护模块；3、台阶结构；31、第一防水层；32、第一碎石层；4、回填土结构；5、坡面结构；6、土工格栅；7、土工格室；8、护脚墙；51、第一类坡面；52、第二类坡面；53、第三类坡面；9、截水沟；10、护坡植被；11、坡体排水结构；12、水泥土封层；13、第三防水层；14、第二碎石层；15、第二防水层；81、混凝土基座；82、墙身模板；83、第一排水管；84、第二排水管；85、回填坑；86、黏土封层；87、第三碎石层。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

参阅图1，本发明实施例提供的一种高效边坡柔性支护系统，包括由下到上依次设置的排水沟1和若干支护模块2，所述排水沟1位于最下侧的所述支护模块2的下侧；所述支护模块2包括台阶结构3、回填土结构4和坡面结构5，所述台阶结构3形成于边坡上侧，且所述台阶结构3至少包括一层台阶防水件，所述回填土结构4位于所述台阶结构3上侧，所述坡面结构5形成于所述回填土结构4上侧，所述坡面结构5上侧设有土工格栅6和土工格室7，最下侧的所述支护模块2和所述排水沟1之间设有护脚墙8，所述护脚墙8中设有排水构造，所述排水构造用于连通回填土结构4和排水沟1。

通过上述设置，具有以下两个功能：

第一，由于水的干湿循环导致边坡膨胀土的膨缩，因此，本方案通过排水来减少边坡的胀缩程度。雨水具有两个流向：一方面，雨水沿着坡面结构5的表面流下，越过护脚墙8流入排水沟1中；另一方面，雨水渗入回填土结构4中，并且沿着台阶结构3流下(由于具有台阶防水件，因此不会渗到台阶结构3的下方)，并且通过护脚墙8内部的排水构造流入排水沟1中。

第二，通过柔性支护对胀缩的边坡进行支撑。回填土结构4由具有一定塑性和粘性的土壤组成。当边坡发生形变时，回填土结构4可以通过其塑性变形来吸收能量。塑性变形允许土壤在受到压力时发生流动和重新分布，从而分散和减少边坡形变产生的应力。此外，回填土结构4还可以通过其粘性特性来吸收和分散能量，粘性土壤在受到剪切力时会产生内摩擦力，这有助于抵抗边坡的形变。

参阅图1和图2，所述坡面结构5包括第一类坡面51、第二类坡面52和第三类坡面53，且所述第一类坡面51、第二类坡面52和第三类坡面53的坡度依次递减；所述土工格栅6和土工格室7设置于所述第一类坡面51上侧；所述第二类坡面52和所述第三类坡面53上均设有截水沟9(例如截水沟9采用现浇C20砼，截水沟9外包裹20cm中粗砂夹两布一膜，用于防水)；所述第二类坡面52上设有护坡植被10。

关于坡度的设置：坡度最大的第一类坡面51的坡度为1：1.6-1.9，优选为1：1.75，坡度最小的第三类坡面53近似于平面。坡度设为1:1.75的好处主要体现在工程安全和稳定性上。坡度设为1:1.75意味着，对于每1单位的垂直高度，坡面的水平宽度将增加1.75单位。这种设计可以在一定程度上减少坡面的坡度，使得坡面更加平缓，从而增加坡面的稳定性。较平缓的坡面不易发生滑坡、崩塌等自然灾害，保证了工程的安全性和持久性。此外，坡度设为1:1.75还可以在一定程度上减少土方工程量，节约工程造价。因为在坡度较缓的情况下，需要挖掘或填筑的土方量相对较小，从而降低了工程成本。

第三类坡面53具有以下作用：

1.稳定性和安全性：近似平面的坡面设计可以确保边坡的稳定性和安全性。通过合理设计和施工，近似平面的坡面可以减少土壤侵蚀、滑坡和其他地质灾害的风险。

2.便利性和通行性：近似平面的坡面可以为行人和车辆提供平坦、宽阔的通行空间。在山区、丘陵地区等地形复杂的地方，近似平面的坡面可以作为道路、步道或人行道等基础设施的一部分，方便人们出行和交通。

3.排水性能：便于设置截水沟9，可以有效地排除雨水，防止积水和浸泡对本系统的破坏，有助于保持本系统的干燥和稳定。

4.景观美化：近似平面的坡面可以结合景观设计，种植植被、铺设草坪或设置花坛等，增加边坡的美观性和绿化效果。

5.工程经济性：近似平面的坡面设计可以降低边坡治理和维护的成本。通过合理的坡面设计和选材，可以减少土壤侵蚀、滑坡等灾害的发生，降低修复和加固的费用。

上述的坡面结构5是一种多级边坡防护系统，旨在提高边坡的稳定性和安全性。这种结构通过不同坡度的坡面设置，充分发挥了各自的优势，实现了对边坡的全面保护。具体来说，这种结构的好处包括以下几个方面：

第一，适应性强：通过设置三种不同坡度的坡面第一类坡面51、第二类坡面52和第三类坡面53，这种结构能够适应各种地形和地质条件，可根据不同的地形进行组合使用，使得结构能够更好地贴合地形，减少因坡度突变而引发的潜在风险。

第二，稳定性高：在第一类坡面51上设置土工格栅6和土工格室7，能够有效增强坡面的整体稳定性。土工格栅和土工格室7能够增加坡面的抗剪强度和承载能力，减少坡面的变形和滑动风险。

第三，防护效果好：第二类坡面52和第三类坡面53上设置的截水沟9和护坡植被10，分别起到了防止水土流失和美化环境的作用。截水沟9能够有效拦截和排出坡面上的雨水，减少因雨水冲刷而引发的系统破坏。护坡植被10则能够增加坡面的摩擦力，防止土壤侵蚀，同时还能美化环境，提高生态效益。

综上所述，这种坡面结构5通过设置不同坡度的坡面、采用多种防护措施以及优化施工方式，实现了对边坡的全面保护。不仅提高了边坡的稳定性和安全性，还美化了环境，提高了生态效益。

并且通过设置不同坡度可以控制水流渗入回填土结构4的体积，具体的过程如下：首先，定义边坡的坡度，坡度通常用百分比或比值来表示，例如1:1.75意味着每1单位垂直高度对应1.75单位的水平距离。

接下来，使用以下步骤来估算水流渗入边坡的体积：

1.确定边坡的几何形状：首先，需要知道边坡的高度H和宽度W。宽度可以通过坡度计算得出，即W＝H/tan(θ)，其中θ是坡度的角度。

2.估算渗流速度：渗流速度取决于土壤的性质和气候条件。在没有具体数据的情况下，假设一个平均渗流速度v。

3.计算渗流时间：渗流时间t可以通过边坡的高度和渗流速度计算得出，即t＝H/v。

4.估算渗入体积：渗入的体积V可以通过渗流速度和渗流时间的乘积得出，即V＝W×H×t。

通过该方式，可以计算各个坡面的渗入体积。

示例性的，所述第一类坡面51设有两个，所述第二类坡面52设有一个，所述第三类坡面53设有一个，从下到上，依次排列为第一类坡面51、第三类坡面53、第一类坡面51和第二类坡面52。

优选的，所述第三类坡面53的上端延伸到所述台阶结构3，并和所述台阶结构3的其中一节台面对齐，并且所述第三类坡面53将所述回填土结构4分为上下两部分，所述第三类坡面53延伸到所述回填土结构4中的部分设有第二防水层15(两布一膜)。

通过该设置，本柔性支护的工作原理为：

1、当所述第二防水层15和所述台阶防水件之间没有间隙时，上半部分回填土结构4中的水以及上半部分回填土结构4对应的台阶结构3上的水都通过第二防水层15流到第三类坡面53外侧，并且首先通过截水沟9排出一部分，然后沿着下侧的第一类坡面51流入排水沟1中。

由于下半部分回填土结构4受到上半部分回填土结构4的重力，本身具有崩塌或滑坡的风险，渗入下半部分回填土结构4的水越多，对护脚墙8施加的压力就越大，超过承载范围后会损坏护脚墙8。因此，将上半部分回填土结构4中的水排到坡面结构5的表面，可以降低这种风险。

2、当所述第二防水层15和所述第一防水层之间具有间隙时，通过该设置，上半部分回填土结构4中的水一部分通过第二防水层15流到第三类坡面53外侧，并且沿着下侧的第一类坡面51流入排水沟中，另一部分水通过间隙流入下半部分的回填结构4。在施工时，可以通过控制间隙的尺寸来控制两部分水的比例，从而实现水的分配。并且，通过该设置，还具有以下好处：由于间隙位于台阶结构3的位置，上半部分回填土结构4中的水通过间隙后可以直接沿着台阶结构3流下，而非流到下半部分回填土结构4中，因此可以减轻下半部分回填土结构4中的压力。

另外，所述第三类坡面53将所述回填土结构4分为上下两部分，对上半部分的回填土结构4起到整体支撑的作用，可以降低滑坡的风险，提高稳定性。

参阅图1和图3，所述台阶结构3包括第一防水层31(即台阶防水件)和第一碎石层32，所述第一防水层31位于所述第一碎石层32下侧，且所述台阶结构3向外倾。

示例性的，第一防水层31设置为两布一膜，第一防水层31可防止回填土结构4中的水渗透到边坡内部，因此可以减小边坡胀缩的程度。第一碎石层32内设有碎石，碎石之间具有间隙，便于水沿着第一碎石层32向下流动，所述台阶结构3向外倾3％，有利于排水，台阶宽度2.0～4.0m，所述台阶结构3的整体坡度为1：1.75。通过上述设置，可以实现以下功能：

第一碎石层32的能量吸收：第一碎石层32由一系列不同大小和形状的碎石组成，当边坡发生形变时，这些碎石之间会发生相对位移和摩擦。这个过程可以吸收一部分由于边坡形变产生的能量。

整体协同作用：第一碎石层32和回填土结构4作为一个整体协同工作，共同吸收和分散边坡形变产生的能量。回填土结构4则通过其塑性和粘性特性，提供了更好的应力分散和能量吸收能力。第一碎石层32提供了较好的透水性和排水性，有助于减少由于水分变化引起的边坡形变，并且可以快速排出回填土结构4的水，提高回填土结构4的柔性形变能力。两层之间的相互作用还可以增强整体的稳定性和耐久性。综上所述，第一碎石层32和回填土结构4通过各自的特性以及它们之间的协同作用，能够有效地吸收和分散边坡形变产生的能量，从而起到对边坡的柔性支护作用。

需要说明的是，根据第二防水层15和台阶防水件(第一防水层31)之间是否间隙，第二防水层15具有三种形式：

第一种形式，第二防水层15的端部仅延伸到回填土结构4中，此时第二防水层15和台阶防水件(第一防水层31)之间的间隙较大；

第二种形式，第二防水层15的端部延伸到第一碎石层32中，此时第二防水层15和台阶防水件(第一防水层31)之间的间隙较小；

第三种形式，第二防水层15和台阶防水件(第一防水层31)之间连接，此时两者之间没有间隙。

优选的，当所述第二防水层15为第一种形式时，所述第三类坡面53的坡度可以设为负数，即第三类坡面53反向倾斜。在该方式下，从第三类坡面53上方流到第三类坡面53上的水中，一部分通过截水沟9排走，一部分流到第三类坡面53下方的坡面上，剩余的通过第三类坡面53流入第一碎石层32中，沿着第一碎石层32流下。并且为了水的快速流动，第三类坡面53延伸到回填土结构4部分可掺入碎石，通过该设置，可以减少流到回填土结构4下半部分的水量，从而保证回填土结构4下半部分的稳固性。

参阅图1，所述台阶结构3的下侧设有坡体排水结构11，所述坡体排水结构11包括水泥土封层12，所述水泥土封层12上侧设有第三防水层13(两布一膜层)，所述第三防水层13上方填充有第二碎石层14，所述第二碎石层14和第一碎石层32连通。通过该设置，第一碎石层32中的水可以快速通过第二碎石层14进入护脚墙8的排水构造，然后进入排水沟1中。

参阅图4，所述护脚墙8位于最下侧的第一类坡面51和排水沟1之间，所述护脚墙8包括混凝土基座81，且所述混凝土基座81设置于边坡的基坑内(通过在边坡挖基坑，并在基坑中灌注混凝土而形成混凝土基座81)，所述混凝土基座81上侧通过钢膜支架安装有墙身模板82，所述混凝土基座81内部设有第一排水管83，所述第一排水管83的两端分别连通于所述坡体排水结构11和所述排水沟1，所述墙身模板82中设有第二排水管84，所述第二排水管84位于所述第一排水管83的上侧，用于坡面的水流入排水沟1中。

优选的，所述墙身模板82的背部填筑有不小于0.3m厚的黏土封层86，保证坡面结构5表面流下的水不会下渗，从而减少墙身模板82背部的压力，确保墙身模板82的安全。

示例性的，第一排水管83倾斜10°，纵向间距为2m，出口距排水沟1底不小于300mm，所述第二排水管84倾斜10°。

通过该设置，具有以下好处：

1.护脚墙8的作用：护脚墙8主要用来支撑回填土结构4，保证土方工程的稳定。它可以有效防止土方滑坡、坍塌等问题的发生，保证工程安全。

2.混凝土基座81的作用：混凝土基座81位于基坑内，通过挖基坑灌注混凝土而成，为护脚墙8提供了坚实的基础。它不仅可以承受回填土的压力，还可以分散和传递这种压力，保护护脚墙8不被破坏。

3.墙身模板82的作用：墙身模板82是护脚墙8的主要组成部分，用于形成护脚墙8的外部形状。同时，墙身模板82内部设有第二排水管84，用于回填土结构4中的水流入排水沟1中，防止水对护脚墙8的侵蚀。

4.第一排水管83的作用：第一排水管83位于混凝土基座81内部，两端分别连通坡体排水结构11和排水沟1，用于引导回填土结构4下半部分的水以及台阶结构3上的水流入排水沟1中。这样设计可以有效排除回填土中的水分，减少水分对护脚墙8的压力和侵蚀。

5.黏土封层86的作用：墙身模板82的背部填筑有不小于0.3m厚的黏土封层86，这个设计可以有效防止地表水通过墙身模板82渗入回填土中，减少墙背压力，进一步保证护脚墙8和土方工程的安全。

总的来说，这种护脚墙8的设计通过合理的结构和排水设计，既保证了土方工程的稳定，又有效防止了水对护脚墙8的侵蚀，提高了工程的安全性和耐久性。

所述黏土封层86具有上下两排，上排的黏土封层86位于所述第二排水管84的上方，下排的所述黏土封层86位于所述第二排水管84的下侧，且两排所述黏土封层86之间设有第三碎石层87，所述第三碎石层87和所述第二排水管84的端部相贴合。

通过该设置，具有以下功能：

第一，上下两排黏土封层86可以强化密封的效果，使坡面结构5表面流下的水不会下渗；

第二，即使坡面结构5表面流下的水下渗穿过上排的黏土封层86，也可以通过第三碎石层87而进入第二排水管84中排走；

第三，上下两排黏土封层86可以对第三碎石层87进行限位，从而防止第三碎石层87位移；

第四，通过设置第三碎石层87，可以防止水将上排的黏土封层86冲到第二排水管84中而堵塞第二排水管。

优选的，所述第三碎石层87通过连通结构和第二碎石层14连通。例如连通结构设为金属网，金属网内部装有碎石。当第一排水管83部分堵塞，或者坡体排水结构11中的水量过多时，可以通过连通结构流到第三碎石层87中，从而可以顺利排出，而不会冲垮墙身模板82。反过来，若第二排水管84被堵住，第三碎石层87中的水也可以通过连通结构快速进入第二碎石层14中，进而通过第一排水管83排出。和设为管道相比，连通结构设为金属网，金属网内部装有碎石，更能抵抗变形。

参阅图4，所述混凝土基座81和所述墙身模板82构成L形结构，所述混凝土基座81、所述墙身模板82和所述排水沟1之间构成回填坑85，所述回填坑85中设有回填土。回填坑85可用于承载坡面冲下来的回填土，防止将回填土充入排水沟1中(防止回填土堵塞第一排水管83)，回填坑85的回填土可以通过定期处理的方式排出。需要说明的是，回填坑85的最高端低于第二排水管84的下端，防止堵塞第二排水管84。

参阅图5，一种高效边坡柔性支护方法，包括以下步骤：

边坡处理：对边坡进行测量放样、坡顶处理、逐级开挖、运走土方，其中，所述坡顶处理包括裂隙注浆，逐级开挖为在边坡表面开挖台阶；

内层施工：护脚墙施工、整平碾压、压实、回填碎石排水层、回填合格土以及土工格栅反包；

表层施工：压实、土工格室护坡施工。

以下是对上述高效边坡柔性支护方法的具体细化：

其中，测量放样包括：

①根据设计院给出的控制点，放出路基中线、边线、路基两侧开挖边线，以及复测原地面标高。

②绘制出相应的平面图和断面图，平面图中标明路基中心线、边线、断面桩号等内容。横断面布设间距为20米，纵向地形变化复杂时加设横断面。

③根据中桩及相应高程测出横断面面积，以便对工程量进行复核。

④测量应满足最弱点点位中误差在±50mm范围内，最弱相邻点相对点位中误差±30mm，最弱相邻点边长相对中误差小于1/20000。

其中，所述坡顶处理(即高效边坡柔性支护系统中的第二类坡面)包括：为了保证开挖第二类坡面稳定性，开挖前对表面裂隙进行注浆处理采用P.0.42.5普通硅酸盐水泥，之后整平坡面。

其中，逐级开挖台阶包括：

①膨胀土滑塌体开挖需详细调查边坡的稳定性，若有影响边坡稳定的不安全因素，在边坡开挖前进行处理。同时布置监测点，监测施工时坡体稳定性，避免造成二次滑塌。

②台阶向外倾3％有利排水，如开挖过程中临时坡面存在点状小股流水，则需在出水位置设置支撑渗沟，使支撑渗沟与第一碎石层贯通。

③按照临时开挖线开挖临时边坡并自上而下进行开挖坡比1：1.75台阶，台阶宽度2.0～4.0m，为利于排水，台阶向外倾3％。

④膨胀土边坡开挖工程中，应逐级开挖，逐级防护，防护未跟进前，边坡应采用防水布覆盖，防水布按30％利用率循环利用。

⑤施工过程中，每开挖3-5m应进行台阶边线复测。

其中，所述护脚墙8施工包括：测量放样、基槽开挖、基础施工、墙身施工、混凝土拆模、养护、墙后回填。

①根据设计图纸，计算护脚墙的位置、坐标和高程，并进行放样。在不影响施工的地方放置护桩，用全站仪确定施工位置，并用石灰放出开挖线。

②在开挖前，确保地面排水设施完备，采用机械开挖，开挖深度到设计标高上侧20cm，然后人工开挖至设计标高。检查基坑尺寸、标高、承载力等，满足要求后进行混凝土基座和墙身模板施工，遇到地下水渗出时，采取加固措施。

③在基坑上方直接进行基础模板安装，按放样线固定基础模板。检查模板尺寸和线形，通过监理工程师验收后，进行基础砼浇筑。

④预埋第一排水管采用直径为150mmPVC管，倾斜10°，纵向间距为2m，出口距排水沟底不小于300mm(防止被冲入排水沟的回填土堵塞)。

④当混凝土基座81达到设计强度后，安装墙身模板。墙身模板使用钢模支架，确保模板连接平顺，避免漏浆。经验自检后，报告监理工程师验收，通过验收后进行混凝土浇筑。

⑤待第一次施工部分混凝土达到设计要求强度后，开始第二次墙身模板安装。确保墙身模板连接平顺，经验自检合格后，报告监理工程师验收，通过验收后进行混凝土浇筑。

⑥在混凝土浇筑后，进行养护。保湿外露面，洒水养护，避免干燥裂缝。注意拆模时不要损坏墙面和边角。

⑦墙后回填：待墙身混凝土强度达到设计强度的75％以上后且柔性防护体基础完成方可开展墙后回填。墙背应在墙顶往下0.3和1.8m位置填筑不小于0.3m厚的黏土封层86，保证地表水不会下渗，减少墙背压力，确保挡墙安全。墙背回填施工时先填筑0.3m厚、0.2m宽黏土封层86，再回填1.2m厚、0.2m宽级配碎石(第三碎石层87)，最后填筑0.3m厚、0.2m宽黏土封层86。

⑧需要说明的是：

1.护脚墙应尽量安排在旱季施工，并做好排水设施，避免场地积水。

2.护脚墙应分段跳槽开挖并及时浇筑。护脚墙开挖后，应及时验槽，地基容许承载力必须满足设计要求。

3.为了保证墙身自身的稳定性，必须待混凝土强度达到设计强度后，方可进行墙背填料的分层填筑。靠近墙背1m范围内必须采用小型振动碾压机充分压实，压实度不得小于96％。

4.沿墙长每隔10-15m左右以及与其他建筑物连接处，应设伸缩缝，在基底的地层变化处应设沉降缝，两者可合并设置。缝宽2cm，缝内沿墙内外顶三边填塞沥青麻筋，埋入深度不小于0.15m。

其中，土工格栅反包包括：

①施工前对土工合成材料进行抽样检测分析，并沿线调查，进行土样检测，选择合格土。

②土工格栅采用国标TGSG3535型聚丙烯双向拉伸塑料格栅(一次拉伸成型，无焊接点)，幅宽6m，拉伸强度＞35kN/m，2％伸长率时的拉伸强度为V/m，5％伸长率时的拉伸强度为≥24kN/m，伸长率＜10％；土工膜采用复合土工膜(二布一膜)，其规格宜为织物质量/膜厚/织物质量＝200g/㎡/1mm/200g/㎡。

③柔性支护体后的排水层沿台阶线厚度不小于30cm，每级底部排水层厚度不小于30cm(向外倾5％)，采用透水性碎石(第一碎石层)，做到上下贯通，排水通畅。

④回填土施工，以轮式铲车运土、反铲挖机摊铺、压路机碾压配合流水作业。回填土就地采用场平挖方区土方，最大粒径小于单层回填层厚度的1/3且≤150mm，土颗粒大小搭配，级配均匀。分层回填施工，分层压实厚度≤350，压实度≥90％。压实后的填土面层平整密实无尖刺凸起物，表层平整度≤15mm，面层坡度≤5°，回填控制坡比为1：1.75。

⑤柔性支护体为土工格栅回填土压实，每70cm厚填土(压实方)上铺一层土工格栅，土工格栅铺设按向内倾3％坡度，每隔1.2m用U形钉将格栅张紧并固定于填料上，反包下层预留格栅(1.5m)并与上层用U型钉相接。

⑥柔性支护体基础底部以及每级平台下面铺设一层复合土工膜(二布一膜)隔水；柔性边坡施工完成后要及时完成植草防护并修整边坡，以防止格栅破坏。

⑦二布一膜幅间采用缝合连接，叠合长度不应小于30cm；土工格栅之间则采用铁丝绑扎连接，在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度，叠合长度不应小于15cm。

⑧土工合成材料的铺设不允许有褶皱，铺设时需严格按照有关规范操作。

进一步的，土工格室(7)护坡施工包括：

①清理坡面石头、杂草、杂物等，修整坡面和坡口，需由上至下，尽可能将坡面清理平顺，要求平整度不大于15mm，以使土工格室能够与坡面紧密的结合在一起，以利于材料的铺设，达到平整美观的效果。

②铺设土工格室网

(1)拉开土工格室网平铺于坡面。铺设土工格室网时，应从坡顶开始，沿坡面向坡底展开。拉开土工格室网平放于坡面，将格室的端部槽孔置于U型锚固沟中。

(2)对坡面中间的网格进行锚固作业。顶部固定后，首先将张拉后的土工格室网左右两侧的边部予以固定，然后，对坡面中间的网格，按图尺寸安装定位。

(3)锚固最底端网格。将最底端的土工格室网格之边缘，埋入坡底填压沟，对于最底端的土工格室网格之边缘进行锚固。

(4)按照上述方法，循环往复，依次一组一组地铺设土工格室网。相邻的各组土工格室网必须对齐，两侧相互搭接，土工格室端口需焊接而成，不得采用易脱落的卡片连接，使相邻各组土工格室网连接成一个整体。

③固定安装完成后，项目负责人及内部质检人员先进行检测，认为符合技术要求后再上报监理进行验收。

④验收合格后进行填土掩埋作业，先填顶部。自上而下直至对坡底进行填土掩埋。在掩埋了土工格室高度后，尚需再向上增加填埋土工格室高度三分之一的厚度。

⑤回填种植土后悬挂三维植被网并与锚固钢筋用尼龙绳扎牢。

⑥三维植被网每隔2.5m，剪50*50cm的方孔，种植灌木点缀绿化边坡，每行错开布置。锚固钢筋采用HPB300级A12钢筋。

⑦按照设计要求将经过处理的种子和土壤改良剂，纸浆纤维，复合肥料，保湿剂混入一定比例的清水，溶于喷播机内经过机械充分搅拌，形成均匀的混合液，然后利用水流原理，通过高压泵的作用，将混合液高速均匀地喷播到已处理好的坡面上，形成均匀的覆盖物保护下的草种层，多余的水渗入土中，纤维，胶体形成半透明的保湿表层。

⑧早期覆盖无纺布养护，起保湿、保温的作用。待草、灌木长到3cm后，可撤去无纺布。注意保证坡面湿润，采用雾化喷雾器进行洒水，避免冲刷基材；未出苗的灌木及时补种；在大雨之后检查边坡是否完整，如发现有局部坍塌开裂应及时采取补救措施。

本发明的工作原理：

在使用时，首先，通过排水系统来降低边坡的胀缩程度。雨水在边坡上有两个主要的流动路径：一方面，雨水顺着坡面结构5的表面流下，经过护脚墙8后流入排水沟1；另一方面，雨水会渗透进入回填土结构4中，然后通过台阶结构3流下，并最终通过排水管进入排水沟1。其次，通过柔性支护来支撑可能发生胀缩的边坡。回填土结构4主要由具有一定塑性和粘性的土壤构成。当边坡发生形变时，回填土结构4能够利用其塑性变形来吸收能量。塑性变形意味着土壤在受到压力时能够流动和重新分布，这有助于分散和减少由边坡形变产生的应力。此外，回填土结构4的粘性特性也能够吸收和分散能量。当粘性土壤受到剪切力时，它会产生内摩擦力，这有助于抵抗边坡的形变。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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。

Claims (10)

1.一种高效边坡柔性支护系统，其特征在于，包括由下到上依次设置的排水沟(1)和若干支护模块(2)；

所述排水沟(1)位于最下侧的所述支护模块(2)的下侧；

所述支护模块(2)包括台阶结构(3)、回填土结构(4)和坡面结构(5)，所述台阶结构(3)形成于边坡上侧，所述回填土结构(4)位于所述台阶结构(3)上侧，且所述台阶结构(3)至少包括一层台阶防水件，所述坡面结构(5)形成于所述回填土结构(4)上侧，所述坡面结构(5)上侧设有土工格栅(6)和土工格室(7)，最下侧的所述支护模块(2)和所述排水沟(1)之间设有护脚墙(8)，所述护脚墙(8)中设有排水构造，所述排水构造用于连通回填土结构(4)和排水沟(1)。

2.如权利要求1所述的一种高效边坡柔性支护系统，其特征在于：

所述坡面结构(5)包括第一类坡面(51)、第二类坡面(52)和第三类坡面(53)，且所述第一类坡面(51)、第二类坡面(52)和第三类坡面(53)的坡度依次递减；

所述土工格栅(6)和土工格室(7)设置于所述第一类坡面(51)上侧；

所述第二类坡面(52)和所述第三类坡面(53)上均设有截水沟(9)；

所述第二类坡面(52)上设有护坡植被(10)。

3.如权利要求2所述的一种高效边坡柔性支护系统，其特征在于：

所述第一类坡面(51)设有两个，所述第二类坡面(52)设有一个，所述第三类坡面(53)设有一个，从下到上依次排列为第一类坡面(51)、第三类坡面(53)、第一类坡面(51)和第二类坡面(52)。

4.如权利要求2或3所述的一种高效边坡柔性支护系统，其特征在于：

所述台阶结构(3)包括第一防水层(31)和第一碎石层(32)，所述第一防水层(31)位于所述第一碎石层(32)下侧，且所述台阶结构(3)向外倾。

5.如权利要求4所述的一种高效边坡柔性支护系统及方法，其特征在于：

所述台阶结构(3)的下侧设有坡体排水结构(11)，所述坡体排水结构(11)包括水泥土封层(12)，所述水泥土封层(12)上侧设有第三防水层(13)，所述第三防水层(13)上方填充有第二碎石层(14)，所述第二碎石层(14)和所述第一碎石层(32)连通。

6.如权利要求5所述的一种高效边坡柔性支护系统，其特征在于：

所述护脚墙(8)位于最下侧的第一类坡面(51)和排水沟(1)之间，所述护脚墙(8)包括混凝土基座(81)，且所述混凝土基座(81)设置于边坡的基坑内，所述混凝土基座(81)上侧通过钢模支架安装有墙身模板(82)，所述混凝土基座(81)内部设有第一排水管(83)，所述第一排水管(83)的两端分别连通于所述坡体排水结构(11)和所述排水沟(1)，所述墙身模板(82)中设有第二排水管(84)，所述第二排水管(84)位于所述第一排水管(83)的上侧，用于坡面的水流入排水沟(1)中。

7.如权利要求6所述的一种高效边坡柔性支护系统，其特征在于：

所述混凝土基座(81)和所述墙身模板(82)构成L形结构，所述混凝土基座(81)、所述墙身模板(82)和所述排水沟(1)之间构成回填坑(85)，所述回填坑(85)中设有回填土；

所述墙身模板(82)的背部填筑有不小于0.3m厚的黏土封层(86)；

所述黏土封层(86)具有上下两排，上排的所述黏土封层(86)位于所述第二排水管(84)的上方，下排的所述黏土封层(86)位于所述第二排水管(84)的下侧，且两排所述黏土封层(86)之间设有第三碎石层(87)，所述第三碎石层(87)和所述第二排水管(84)的端部相贴合。

8.一种高效边坡柔性支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

边坡处理：对边坡进行测量放样、坡顶处理、逐级开挖、运走土方，其中，所述坡顶处理包括裂隙注浆，逐级开挖为开挖台阶；

内层施工：护脚墙施工、整平碾压、压实、回填碎石排水层、回填合格土以及土工格栅反包；

表层施工：压实、土工格室护坡施工。

9.如权利要求8所述的一种高效边坡柔性支护方法，其特征在于：

所述坡顶处理包括：开挖前对表面裂隙进行注浆处理，采用硅酸盐水泥，之后整平坡面。

10.如权利要求8所述的一种高效边坡柔性支护方法，其特征在于：

所述护脚墙施工包括：测量放样、基槽开挖、基础施工、墙身施工、混凝土拆模、养护、墙后回填。