[發明專利]寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構及施工方法

有效

• 申請號: 201410618330.7
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104452782A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 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;高發陽
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

1.寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構，包括框架（1）、通風錨管（5）和通風系統，其特征為：通風錨管（5）通過定位環（13）在通風管（6）內同軸嵌套錨管（8），通風管（6）后半段的管壁上開設有通風孔（7），在通風管（6）外同軸套上排風管（11）連接構成，排風管（11）的管壁上開設有對流孔（12）；通風系統由電線（18）連接的風扇（19）、溫控開關（24）和太陽能板（25）構成；錨管（8）內注入的漿體（26）穿過出漿孔（10）與周圍穩定凍土粘結；在坡面施設土工格柵（27）、排水管（28）和框架（1），通風錨管（5）穿過框架（1）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（1）上；在土工格柵（27）內種植被（35），坡腳施設排水渠（36）；在錨管（8）前段安裝風扇（19），框架（1）上設置溫控開關（24）和太陽能板（25）；用電線（18）將風扇（19）、溫控開關（24）和太陽能板（25）連接。

2.根據權利要求1所述的寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構，其特征在于：所示的通風管（6）的兩端與兩個定位環（13）的中環（15）相連，通風管（6）直徑為90~120mm，長度為2~4m；通風孔（7）直徑為10~30mm，間距為80~120mm；錨管（8）嵌套在定位環（13）的內環（14）內，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30~40mm，長度為4~6m，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（13）的外環（16）上，其直徑為120~140mm，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，其目數為90~160。

3.根據權利要求1所述的寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構，其特征在于：所述的彈簧（33）剛度系數為300~800N/mm，直徑取值在法蘭墊板（29）的內墊環（30）和錨具（34）的直徑之間，長度為70~120mm。

4.根據權利要求1所述的寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構，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）的中部底座設有與錨管（8）的前段外螺紋相配合的內螺紋，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（24）與太陽能板（25）串聯起來；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.根據權利要求1所述的寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構，其特征在于：所述的溫控開關（24）的感應轉換工作溫度設定為0°C。

6.根據權利要求1所述的寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構，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300~500m，寬度為300~500mm。

7.寒區主動通風冷卻自恢復邊坡錨固結構的施工方法，其特征于，其步驟為：

（1）制作通風錨管（5）：根據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90~120mm的中空管，通風管（6）的后半段的管壁上開設有直徑為10~30mm，間距為80~120mm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120~140mm中空管，在排風管（11）的管壁上開設有對流孔（12），對流孔（12）與通風孔（7）直徑、間距相等，在排風管（11）外面包裹目數為90~160的密目紗布；根據工程設計計算確定錨管（8）的長度，錨管（8）為長度為4~6m，直徑為30~40mm的鋼管，在錨管（8）的前段開設有螺紋，后半段開設有出漿孔（10），并焊接一個外徑略大于排風管（11）的擋板（9）；定位環（13）是將直徑略大于錨管（8）的鋼環作為內環（14）、直徑略小于通風管（6）作為中環（15）和直徑略小于排風管（11）的鋼環作為外環（16），利用連筋（17）將三個環焊接制成，并在中環（15）和外環（16）上沿環均勻焊接長度為50~100mm的鋼筋；在通風管（6）的兩端套上兩個定位環（13），將錨管（8）嵌套在內環（14）內，排風管（11）套在外環（16）上，組成通風錨管（5）；

（2）制作法蘭墊板（29）：用金屬材料制作內墊環（30）和外墊環（31），并用連接體（32）將兩者焊接連接；內墊環（30）直徑為35~45mm，外墊環（31）直徑為160~200mm；

（3）制作彈簧（33）和錨具（34）：制作剛度系數為300~800N/mm，長度為70~120mm的彈簧（33），彈簧（33）的直徑取值在法蘭墊板（29）的內墊環（30）的直徑和錨具（34）的外徑之間；制作外徑40~50mm，內徑與錨管（8）相同的錨具（34），錨具（34）內開設有螺紋；

（4）預制風扇（19）：風扇支架（20）的中部底座設有與錨管（8）的前段外螺紋相配合的內螺紋；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：首先根據工程設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）的施設位置；

（6）施工通風錨管（5）：在凍土層中開設孔洞，將通風錨管（5）放置于孔洞內，并在錨管（8）內壓力注入錨固漿體（26），使從出漿孔（10）滲出，形成錨固體；

（7）施工土工格柵（27）：在坡面上鋪設土工格柵（27）；

（8）澆注框架（1）的橫梁（2）和立柱（3）：在第一根立柱（3）和第一排橫梁（1）的設計位置處支模，在支模而成的槽內綁扎橫梁（2）、立柱（3）的鋼筋骨架并澆筑混凝土形成框架（1）；

（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（1）上；

（10）施工排水管（28）和種植被（35）：在凍土層中開設孔洞，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樁（4）：在開設的樁孔內放入鋼筋籠，將立柱的底端外伸鋼筋和基礎樁（4）的內鋼筋焊接連接，澆注基礎樁（4）；

（14）在坡腳支模、澆筑混凝土排水渠（36）；

（15）安裝通風系統：在框架（1）的橫梁（2）或立柱（3）上固定太陽能板（25）和溫控開關（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（24）和太陽能板（25）串聯起來。