CN102051881B - 柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法。柔性面层土钉墙支护体系，包括：多个土钉、多个连接结构和柔性面层；每个所述连接结构的一端与对应的所述土钉固定连接，另一端与所述柔性面层固定连接；所述土钉固设在边坡上开设的钻孔中，所述柔性面层覆盖在所述边坡的表面上。通过注浆将土钉固定设置在边坡上开设的钻孔中，并通过连接结构将柔性面层与土钉连接在一起，柔性面层与土钉连接时可适当施加预应力，使柔性面层张紧后覆盖在边坡上，达到通过柔性面层土钉墙支护体系降低对边坡进行防护的工程造价的目的。
Description
柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法。
背景技术
[0002] 土钉墙是指采用土钉加固的基坑或边坡侧壁土体与面层等组成的支护结构。作为一种常见的基坑或边坡支护型式，土钉墙支护在非软土场地的基坑或边坡工程中被广泛应用。现有的土钉墙支护体系主要由土钉和面层两部分组成。土钉是指采用钻孔注浆、打入或射入的方式将钢筋、钢管或其他细长杆体材料置入岩土体中形成的加筋体。面层是阻止土坡侧向位移、承受潜在滑裂面主动区产生的土压力并将其传递至土钉的结构，是保证土钉体系内部稳定的重要组成部分。已有的土钉墙支护体系面层主要包括喷射混凝土面层、 现浇混凝土面层、预制混凝土面层和钢面板四种类型。其中喷射混凝土面层是最为常用的面层型式，它通常由钢筋网和连续多层喷射的混凝土构成。
[0003] 现行中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99)指出，土钉墙施工可按下列顺序进行：
[0004] 1)应按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志；
[0005] 2)喷射第一层混凝土 ；
[0006] 3)钻孔安设土钉、注浆，安设连接件；
[0007] 4)绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土 ；
[0008] 5)设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。
[0009] 为进一步缩短工期，降低工程造价，研究者对土钉和面层做了大量优化和改进。
[0010] 谭跃虎在中国专利公开号CN1380472的发明专利中公开了 “一种基坑支护用复合土钉支护施工的方法及支护施工用土钉”。该发明公开了一种基坑支护用复合土钉支护施工的方法，首先制作止水帷幕，并沿止水帷幕分层开挖，然后在止水帷幕上制作多排自钻式土钉支护，该自钻式土钉支护的制作采取先在止水帷幕上引孔，然后将土钉穿过引孔并将其钻入土层，在土钉钻入土层后从土钉内孔注浆，此后，在止水帷幕上设置钢筋网，最后喷射混凝土，安装垫板和螺母。该发明还公开了一种支护施工用土钉，包括杆体。在杆体内设有轴向孔，在杆体的头部设有钻头，在杆体的前部设有径向孔，该径向孔与轴向孔相通，在杆体的尾部设有螺纹。
[0011] 徐铭龙在公开号CN1403660的发明专利中公开了一种软土基坑的复合土钉临时支护墙结构“软土基坑毛竹复合土钉支护墙”。在基坑边坡中插有多根灌注水泥砂浆的圆管土钉，圆管土钉的表面设有出浆孔构成锚杆，设在基坑边坡表面混凝土层中的钢筋网则和露出的圆管土钉端部固定连接，圆管土钉采用贯通了各节的毛竹，在毛竹表面同样设有出浆孔。
[0012] 曾宪明等在公开号CN1540107的发明专利“软土边坡土钉支护工法”中公开了一种支护工法。他提出的软土边坡土钉支护结构包括一组位于土层中的土钉、钢筋网，在开挖坡面预先设置一排竖直的上部带有注浆孔的锚管，钢筋网位于锚管外部，土钉与锚管和钢筋网刚性连接固定，钢筋网外部具有一层喷射混凝土面层。
[0013] 周建明在公开号CN101050630的发明专利“扩头土钉施工工艺”。该发明涉及一种基坑支护工程中使用的端部直径扩大的土钉，向人们公开了一种缩短工段时间、降低工程造价的扩头土钉施工工艺。
[0014] 贾洪等在公开号CN101122132的发明专利“可拆卸复合材料面板土钉支护体系” 中公开了属于建筑辅助工程技术领域的一种可拆卸复合材料面板土钉支护体系。其特征在于，可拆卸复合材料面板由可拆卸锚具和土钉固定在基坑壁上，并由板间防水装置连接组成；服务期限结束后可将复合材料面板拆卸下来，为下一工程继续服务。
[0015] 谭捍华在公开号CN101538863的发明专利“永久性土工编织袋土钉挡墙的修筑的方法及结构”中公开了一种永久性土工编织袋土钉挡墙的修筑的方法。其特征在于：先取土装入编织袋中得到土工编织袋，然后用土工编织袋排列填筑，得到土工编织袋挡墙；然后再向土工编织袋挡墙内钻孔，在钻孔中放置土钉钢筋和注浆管，通过注浆管进行注浆，并在土工编织袋挡墙外侧和墙顶制作钢筋混凝土面层，得到永久性的挡墙。
[0016] 上述文献中的面层均采用混凝土、钢筋混凝土、钢面板或高比模量的复合材料等相对刚性的面层。刚性面层施工速度慢，造价高，受力不够均勻，施工工艺复杂且不够环保。 上述文献中土钉和面层的连接常采用端头锁定筋（或螺杆+螺母）、垫板、横向加强筋的刚性连接型式，其连接工艺复杂，施工速度慢，造价相对较高。
[0017] 由上可知，现有技术通过向边坡喷射混凝土，以在边坡上形成混凝土面层实现对边坡进行防护，喷射混凝土的施工工期长，工人的劳动强度大，并且混凝土的价格较高。因此，现有技术中对边坡进行防护的工程造价较高。
发明内容
[0018] 本发明提供一种柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法，用以解决现有土钉墙支护体系技术中对边坡进行防护的工程造价较高的缺陷，达到通过柔性面层土钉墙支护体系降低对边坡进行防护的工程造价的目的。
[0019] 本发明提供一种柔性面层土钉墙支护体系，包括：多个土钉、多个连接结构和柔性面层；每个所述连接结构的一端与对应的所述土钉固定连接，另一端与所述柔性面层固定连接；所述土钉固设在边坡上开设的钻孔中，所述柔性面层覆盖在所述边坡的表面上。
[0020] 本发明提供的柔性面层土钉墙支护体系，通过注浆将土钉固定设置在边坡上开设的钻孔中，并通过连接结构将柔性面层与土钉连接在一起，柔性面层与土钉连接时可适当施加预应力，使柔性面层张紧后覆盖在边坡上；当边坡出现侧向位移时，柔性面层被土钉牢靠的拉紧以使柔性面层能够紧密的贴附在边坡的表面上，此时，边坡位移产生的土压力通过柔性面层和连接结构传递给土钉，再通过土钉传到滑裂面以外的地层中去。柔性面层的约束作用和土钉的加筋作用可以有效限制边坡位移，从而保持边坡的稳定。从而可以通过柔性面层土钉墙支护体系实现对边坡进行防护，由于采用柔性面层替代混凝土，达到通过柔性面层土钉墙支护体系降低对边坡进行防护的工程造价的目的。
[0021] 如上所述的柔性面层土钉墙支护体系，为了增强柔性面层的结构强度，柔性面层土钉墙支护体系还包括加强筋，所述加强筋固设在所述柔性面层上。[0022] 如上所述的柔性面层土钉墙支护体系，所述加强筋包括多条横向加强筋和多条纵向加强筋；所述横向加强筋与所述纵向加强筋相互交叉的固接在一起的形成网状结构。
[0023] 如上所述的柔性面层土钉墙支护体系，所述横向加强筋与所述纵向加强筋为加强带，或为加强绳。
[0024] 如上所述的柔性面层土钉墙支护体系，为了方便快捷的通过连接结构将柔性面层与土钉连接，所述连接结构为柔性连接绳；所述柔性连接绳的一端固设在所述土钉上，另一端固设在所述柔性面层上，或通过加强筋固设在所述柔性面层上。
[0025] 如上所述的柔性面层土钉墙支护体系，为了有效的通过连接结构将柔性面层与土钉连接，所述连接结构为刚性连接柱；所述刚性连接柱的一端固设在所述土钉上，另一端固设在所述柔性面层上。
[0026] 如上所述的柔性面层土钉墙支护体系，所述柔性面层为土工织物，或为土工膜，或为土工复合材料、或为土工特种材料。
[0027] 本发明还提供一种柔性面层土钉墙支护体系施工方法，采用如上所述的柔性面层土钉墙支护体系。该施工方法的具体步骤包括：
[0028] 在待防护边坡上开设钻孔，并将所述柔性面层土钉墙支护体系中的土钉固定在所述钻孔中；
[0029] 将所述柔性面层土钉墙支护体系中的柔性材料面覆盖在所述边坡上；
[0030] 通过所述柔性面层土钉墙支护体系中的连接结构，将所述柔性面层与土钉紧密连接，以使所述柔性面层贴附在所述边坡上。
[0031] 本发明提供的柔性面层土钉墙支护体系施工方法，通过注浆将土钉固定设置在边坡上开设的钻孔中，并通过连接结构将柔性面层与土钉连接在一起，柔性面层与土钉连接时可适当施加预应力，使柔性面层张紧后覆盖在边坡上；当边坡出现侧向位移时，柔性面层被土钉牢靠的拉紧以使柔性面层能够紧密的贴附在边坡的表面上，此时，边坡位移产生的土压力通过柔性面层和连接结构传递给土钉，再通过土钉传到滑裂面以外的地层中去。柔性面层的约束作用和土钉的加筋作用可以有效限制边坡位移，从而保持边坡的稳定。从而可以通过柔性面层土钉墙支护体系实现对边坡进行防护，由于采用柔性面层替代混凝土， 达到通过柔性面层土钉墙支护体系降低对边坡进行防护的工程造价的目的。
附图说明
[0032] 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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033] 图1为本发明柔性面层土钉墙支护体系实施例的使用状态参考图；
[0034] 图2为图1中A-A向剖面图；
[0035] 图3为图2中B区域的局部放大示意图一；
[0036] 图4为图2中B区域的局部放大示意图二；
[0037] 图5为本发明柔性面层土钉墙支护体系施工方法实施例的流程图。具体实施方式
[0038] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。
[0039] 图1为本发明柔性面层土钉墙支护体系实施例的使用状态参考图，图2为图1中 A-A向剖面图。如图1和图2所示，本实施例柔性面层土钉墙支护体系，包括：多个土钉2、 多个连接结构3和柔性面层1 ；每个连接结构3的一端与对应的土钉2固定连接，另一端与柔性面层1固定连接；土钉2固设在边坡10上开设的钻孔101中，柔性面层1覆盖在边坡 10的表面上。
[0040] 具体而言，本实施例通过注浆将土钉2固定设置在边坡10上开设的钻孔101中， 并通过连接结构3将柔性面层1与土钉2连接在一起，柔性面层1与土钉2连接时可适当施加预应力，使柔性面层1张紧后覆盖在边坡10上；当边坡10出现侧向位移时，柔性面层 1被土钉2牢靠地拉紧以使柔性面层1能够紧密地贴附在边坡10的表面上，此时，边坡10 位移产生的土压力通过柔性面层1和连接结构3传递给土钉2，再通过土钉2传到边坡滑裂面以外的地层中去。柔性面层1的约束作用和土钉2的加筋作用可以有效限制边坡位移， 从而保持边坡10的稳定。柔性面层1为柔性结构，重量轻，代替了已有技术的喷射钢筋混凝土面层，工作人员可以方便地将柔性面层1铺设在边坡10的表面上，显著的缩短了将本实施例柔性面层土钉墙支护体系设置在边坡10上的工期，并且由于柔性面层1的价格比混凝土低，有效的降低了进行边坡防护的工程造价。另外，柔性面层1在受到边坡10位移产生的土压力时，能够将力均勻的分散到柔性面层1的整个表面上，使柔性面层1能够整体承受边坡10侧向位移产生的土压力，有效的避免喷射钢筋混凝土面层局部受力过大而产生破损的现象。其中，本实施例中的柔性面层1可以为土工织物，或为土工膜，或为土工复合材料、或为土工特种材料等土工合成材料；或为其他结构强度较高的柔性材料。本实施例柔性面层土钉墙支护体系对柔性面层1的具体材料不做限制。
[0041] 本实施例柔性面层土钉墙支护体系，通过注浆将土钉固定设置在边坡上开设的钻孔中，并通过连接结构将柔性面层与土钉连接在一起，柔性面层与土钉连接时可适当施加预应力，使柔性面层张紧后覆盖在边坡上；当边坡出现侧向位移时，柔性面层被土钉牢靠的拉紧以使柔性面层能够紧密的贴附在边坡的表面上，此时，边坡位移产生的土压力通过柔性面层和连接结构传递给土钉，再通过土钉传到滑裂面以外的地层中去。柔性面层的约束作用和土钉的加筋作用可以有效限制边坡位移，从而保持边坡的稳定。从而可以通过柔性面层土钉墙支护体系实现对边坡进行防护，由于采用柔性面层替代混凝土，达到通过柔性面层土钉墙支护体系降低对边坡进行防护的工程造价的目的。与已有的土钉墙支护体系及其施工方法相比，本发明提供的柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法具有明显优势。柔性面层的价格与传统的喷射钢筋混凝土面层相比相对较低，可降低工程造价30%〜50% ； 柔性面层重量较轻，易于搬运，工人能够在基坑开挖过程中边坡形成后较短的时间内方便的将柔性面层铺设在边坡的表面上，且采用的柔性面层无需养护龄期，故采用本发明提高了支护效率，加快了支护施工速度，降低了工人的劳动强度；本发明解决了喷射混凝土的噪音、扬尘等环境污染问题，改善了工人的作业环境；柔性面层无需消耗水泥、砂和石子，利于
6环境保护，符合科学发展和低碳经济的要求；柔性面层土钉墙支护体系具有较强的耐久性， 适合作为永久性支护结构使用；柔性面层可以方便的与坡面绿化相结合，易于实现永久性生态边坡设计。
[0042] 基于上述技术方案，可选的，为了增强柔性面层1的结构强度，本实施例柔性面层土钉墙支护体系还包括加强筋，加强筋固设在柔性面层1上。
[0043] 具体而言，本实施例中的加强筋可以包括多条横向加强筋42和多条纵向加强筋 41 ；横向加强筋42与纵向加强筋41可以以土钉为节点相互交叉的固接在一起形成网状结构。通过加强筋可以有效的增强柔性面层1的结构强度，从而可以使柔性面层1能够承受边坡10侧向位移产生的更大的土压力，本实施例柔性面层土钉墙支护体系能够更加有效的保证边坡10的稳定。其中，本实施例中的横向加强筋42与纵向加强筋41可以为柔性面层1上局部加强形成的加强带，或为柔性面层1铺设后附加的加强绳。
[0044] 进一步的，如图3所示，为了方便快捷的通过连接结构3将柔性面层1与土钉2连接，本实施例中的连接结构3可以为柔性连接绳；柔性连接绳的一端固设在土钉2上，另一端固设在柔性面层1。具体的，本实施例中连接结构3采用柔性连接绳，例如：高强高模纤维绳索或尼龙绳索等。在本实施例柔性面层土钉墙支护体系使用过程中，本实施例中的柔性连接绳的一端可以固定在土钉2中，另一端穿过柔性面层1后与加强筋绑在一起，从而可以更加方便的通过连接结构3将柔性面层1与土钉2连接在一起。通过采用柔性连接绳可以使本实施例柔性面层土钉墙支护体系更方便施工，并且柔性连接绳具有耐腐蚀使用寿命长的优点，从而延长了本实施例柔性面层土钉墙支护体系的使用寿命。另外，本实施例中的连接结构3采用柔性连接绳后，可以方便工人操作，工人可以将柔性连接绳的一端部采用打结或胶粘或采用其他固定方式方便牢固的实现与土钉2固定在一起，而柔性连接绳的另一端部可以与柔性面层1系在一起，也可以将柔性连接绳穿过柔性面层1与加强筋固定连接在一起，从而通过柔性连接绳与加强筋形成的绳结30将柔性连接绳与柔性面层1固定连接，从而方便的通过柔性连接绳将柔性面层1与土钉2固定连接。
[0045] 同样的，如图4所示，为了有效的通过连接结构3将柔性面层1与土钉2连接，连接结构3可以包括刚性连接柱；刚性连接柱的一端固设在土钉2上，另一端可以通过安装垫板32和螺母33固设在柔性面层1上。在本实施例柔性面层土钉墙支护体系使用过程中， 刚性连接柱可以采用螺杆，螺杆的一端可以与土钉2焊接在一起，另一端穿过柔性面层1并通过安装垫板32和螺母33固定在柔性面层1上。
[0046] 图5为本发明柔性面层土钉墙支护体系施工方法实施例的流程图。如图5所示， 本实施例柔性面层土钉墙支护体系施工方法采用本发明柔性面层土钉墙支护体系实施例中的柔性面层土钉墙支护体系，其具体步骤包括：
[0047] 步骤1、在待防护边坡上开设钻孔，并将柔性面层土钉墙支护体系中的土钉固定在钻孔中；
[0048] 步骤2、将柔性面层土钉墙支护体系中的柔性材料面覆盖在边坡上；
[0049] 步骤3、通过柔性面层土钉墙支护体系中的连接结构，将柔性面层与土钉紧密连接，以使柔性面层贴附在边坡上。
[0050] 本实施例柔性面层土钉墙支护体系施工方法，通过注浆将土钉固定设置在边坡上开设的钻孔中，并通过连接结构将柔性面层与土钉连接在一起，柔性面层与土钉连接时可
7适当施加预应力，使柔性面层张紧后覆盖在边坡上；当边坡出现侧向位移时，柔性面层被土钉牢靠的拉紧以使柔性面层能够紧密的贴附在边坡的表面上，此时，边坡位移产生的土压力通过柔性面层和连接结构传递给土钉，再通过土钉传到滑裂面以外的地层中去。柔性面层的约束作用和土钉的加筋作用可以有效限制边坡位移，从而保持边坡的稳定。从而可以通过柔性面层土钉墙支护体系实现对边坡进行防护，由于采用柔性面层替代混凝土，达到通过柔性面层土钉墙支护体系降低对边坡进行防护的工程造价的目的。与已有的土钉墙支护体系及其施工方法相比，本发明提供的柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法具有明显优势。柔性面层的价格与传统的喷射钢筋混凝土面层相比相对较低，可降低工程造价 30%〜50% ；柔性面层重量较轻，易于搬运，工人能够在基坑开挖过程中边坡形成后较短的时间内方便的将柔性面层铺设在边坡的表面上，且采用的柔性面层无需养护龄期，故采用本发明提高了支护效率，加快了支护施工速度，降低了工人的劳动强度；本发明解决了喷射混凝土的噪音、扬尘等环境污染问题，改善了工人的作业环境；柔性面层无需消耗水泥、砂和石子，利于环境保护，符合科学发展和低碳经济的要求；柔性面层土钉墙支护体系具有较强的耐久性，适合作为永久性支护结构使用；柔性面层可以方便的与坡面绿化相结合，易于实现永久性生态边坡设计。
[0051] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1. 一种柔性面层土钉墙支护体系施工方法，其特征在于，采用柔性面层土钉墙支护体系，所述柔性面层土钉墙支护体系，包括：多个土钉、多个连接结构和柔性面层；每个所述连接结构的一端与对应的所述土钉固定连接，另一端与所述柔性面层固定连接；所述土钉固设在边坡上开设的钻孔中，所述柔性面层覆盖在所述边坡的表面上；该施工方法的具体步骤包括：在待防护边坡上开设钻孔，并将所述柔性面层土钉墙支护体系中的土钉固定在所述钻孔中；将所述柔性面层土钉墙支护体系中的柔性材料面覆盖在所述边坡上；通过所述柔性面层土钉墙支护体系中的连接结构，将所述柔性面层与土钉紧密连接， 以使所述柔性面层贴附在所述边坡上。
2.根据权利要求1所述的柔性面层土钉墙支护体系施工方法，其特征在于，所述柔性面层土钉墙支护体系还包括加强筋，所述加强筋固设在所述柔性面层上。
3.根据权利要求2所述的柔性面层土钉墙支护体系施工方法，其特征在于，所述加强筋包括多条横向加强筋和多条纵向加强筋；所述横向加强筋与所述纵向加强筋相互交叉的固接在一起形成网状结构。
4.根据权利要求3所述的柔性面层土钉墙支护体系施工方法，其特征在于，所述横向加强筋与所述纵向加强筋为加强带，或为加强绳。
5.根据权利要求1〜4任一所述的柔性面层土钉墙支扩体系施工方法，其特征在于，所述连接结构为柔性连接绳；所述柔性连接绳的一端固设在所述土钉上，另一端固设在所述柔性面层上，或通过所述加强筋固设在所述柔性面层上。
6.根据权利要求1〜4任一所述的柔性面层土钉墙支护体系施工方法，其特征在于，所述连接结构为刚性连接柱；所述刚性连接柱的一端固设在所述土钉上，另一端固设在所述柔性面层上。
7.根据权利要求1所述的柔性面层土钉墙支护体系施工方法，其特征在于，所述柔性面层为土工织物，或为土工膜，或为土工复合材料、或为土工特种材料。
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