CN112412340B - 砂层地质土钉墙支护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂层地质土钉成孔用吹孔装置及土钉墙支护施工方法，该吹孔装置包括空压机、沿土钉轴线方向由外向内推进待加固边坡内并对钉孔进行成孔施工的吹孔管、连接于空压机与吹孔管之间的连接软管和铺放于待加固边坡坡面上的带孔封堵板，吹孔管为与钉孔呈同轴布设的直管；该方法包括步骤：一、孔位确定；二、带孔封堵板铺放；三、吹孔；四、拔管；五、M次重复步骤三至步骤四，获得施工成型的钉孔。本发明采用与空压机送风口连接的吹风管由外至后插入坡体并进行吹孔，并结合带孔封堵板对孔口进行限位封堵，实现简便、快速在砂层中进行土钉成孔，能有效保证所成型钉孔的施工质量，并能确保边坡土钉墙支护效果。

Description

砂层地质土钉墙支护施工方法

本发明专利申请为申请日2018年1月26日、申请号201810079701.7，发明创造名称为《砂层地质土钉成孔用吹孔装置及土钉墙支护施工方法》的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于边坡支护施工技术领域，尤其是涉及一种砂层地质土钉成孔用吹孔装置及土钉墙支护施工方法。

背景技术

土钉墙是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。土钉墙的构造为设置在坡体中的加筋杆件(即土钉或锚杆)与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及喷射混凝土面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构，从而保证开挖面稳定的一种基坑支护形式。土钉墙支护与其他支护形式相比具有以下优点：材料用量少，施工速度快；施工设备轻便，操作方法简单；对场地土层适应性强；结构轻巧，柔度大，有良好的延性；施工所需要的场地小；安全可靠；经济，造价低的优点。因而，土钉墙成为了基坑支护中被广泛采用的形式。

钻孔注浆钉是先用钻机等机械设备在土体中钻孔(也称钉孔、土钉孔或土钉钻孔)，成孔后置入加筋杆件，然后沿全长注水泥浆施工成型的土钉。钻孔注浆钉几乎适用于各种土层，抗拔力较高，质量较可靠，造价较低，是最常用的土钉类型。在建筑工程项目中，砂层地质钻孔注浆钉的施工难度较大，主要是由于砂层(即砂土层)中土钉成孔难度非常大，尤其是粉砂土质边坡支护的问题比较突出，目前所采用的传统单一支护方式采用土钉墙支护或者是板桩支护方式均不能解决该软弱土质边坡支护，容易出现砂土流失、变形、基坑边坡失稳等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种砂层地质土钉成孔用吹孔装置，采用与空压机送风口连接的吹风管由外至后插入坡体并进行吹孔，并结合带孔封堵板对孔口进行限位封堵，实现简便、快速在砂层中进行土钉成孔，并能有效保证所成型钉孔的施工质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种砂层地质土钉成孔用吹孔装置，其特征在于：包括空压机、沿土钉轴线方向由外向内推进待加固边坡内并对钉孔进行成孔施工的吹孔管、连接于空压机与吹孔管之间的连接软管和铺放于待加固边坡坡面上的带孔封堵板，所述吹孔管为与钉孔呈同轴布设的直管，所述吹孔管的直径小于钉孔的孔径且其长度大于钉孔的长度；所述连接软管的一端与吹孔管的后端连接且其另一端与空压机的送风口连接；

所述带孔封堵板上开设有限位孔；所述带孔封堵板为平板且其与待加固边坡的坡面呈平行布设，所述限位孔与钉孔呈同轴布设，所述限位孔为圆孔且其孔径与钉孔的孔径相同；所述限位孔为供吹孔管穿过的穿孔。

上述砂层地质土钉成孔用吹孔装置，其特征是：所述待加固边坡前侧搭设有对吹孔管进行支撑的支撑架。

上述砂层地质土钉成孔用吹孔装置，其特征是：所述吹孔管为钢管，所述连接软管为尼龙软管；

还包括同轴套装在吹孔管上且能沿吹孔管进行前后移动的防护板，所述防护板为与带孔封堵板呈平行布设的平板。

上述砂层地质土钉成孔用吹孔装置，其特征是：还包括对空压机送风口的压力进行实时检测的风压检测单元和对吹孔管的推进位移进行实时检测的位移检测单元，所述风压检测单元和位移检测单元均与处理器连接；

所述带孔封堵板的内侧壁与待加固边坡的坡面紧贴，所述带孔封堵板为木板。

上述砂层地质土钉成孔用吹孔装置，其特征是：所述钉孔的孔径为Φ100mm～Φ150mm，所述吹孔管的外径为Φ42mm～Φ55mm且其壁厚为2mm～5mm。

上述砂层地质土钉成孔用吹孔装置，其特征是：所述待加固边坡坡面上设置有一层混凝土喷射层，所述混凝土喷射层上设置有圆孔，所述圆孔位于钉孔外侧，所述圆孔的孔径与钉孔的孔径相同且其与钉孔呈同轴布设；所述带孔封堵板平铺在混凝土喷射层上。

同时，本发明公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工质量易于保证的砂层地质边坡土钉墙支护施工方法，其特征在于：采用所述吹孔装置对待加固边坡上需施工土钉的钉孔进行成孔施工，包括以下步骤：

步骤一、孔位确定：对所施工钉孔的孔位进行测量放线；

步骤二、带孔封堵板铺放：根据步骤一中测量放线得出的所施工钉孔的孔位，将带孔封堵板铺放于待加固边坡的坡面上，并使带孔封堵板的限位孔与所施工钉孔呈同轴布设；

步骤三、吹孔：将吹孔管前端放置于步骤二中所述带孔封堵板的限位孔内，再沿土钉轴线方向将吹孔管由外向内匀速推进待加固边坡内；所述吹孔管推进过程中，通过空压机向吹孔管内连续注入高压空气且所注入高压空气经吹孔管前端进入待加固边坡进行吹孔，并获得与所施工钉孔呈同轴布设的孔洞，所述孔洞的深度不小于所施工钉孔的深度；

所述吹孔管推进过程中，通过经吹孔管前端进入待加固边坡的高压空气将所述孔洞内的土体由内至外吹出，并通过经吹孔管前端进入待加固边坡的高压空气对所述孔洞的孔壁进行施压加固；同时，通过带孔封堵板对所述孔洞孔口周侧的土体进行限位，使所述孔洞的孔径不大于所施工钉孔的孔径；

步骤四、拔管：沿土钉轴线方向由内向外将吹孔管从待加固边坡内拔出；

步骤五、M次重复步骤三至步骤四，获得施工成型的钉孔；其中，M为正整数且M≥1。

上述方法，其特征是：步骤三中所述高压空气的压力为0.75MPa～1.25MPa；

步骤三中将吹孔管由外向内匀速推进待加固边坡内时，所述吹孔管与所述孔洞之间的压力为0.05MPa～0.2MPa；

步骤三中将吹孔管由外向内匀速推进待加固边坡内时，推进速度为0.5m/min～2m/min；

步骤五中所述的M＝1、2、3或4。

上述方法，其特征是：步骤一中所述钉孔的孔径为Φ100mm～Φ150mm，步骤三中所述吹孔管的外径为Φ42mm～Φ55mm且其壁厚为2mm～5mm；

步骤三中进行吹孔时，待吹孔管推进至待加固边坡内的长度不小于所施工土钉的长度时，所述吹孔管停止推进，完成吹孔过程；

所述吹孔管停止推进后且步骤四中进行拔管之前，通过空压机向吹孔管内连续注入高压空气且所注入高压空气经吹孔管前端进入所述孔洞的孔底持续进行吹孔，直至所述孔洞的孔底形成扩大洞，所述扩大洞的孔径不小于Φ200mm。

上述方法，其特征是：待加固边坡上需施工土钉的数量为多个；

采用所述吹孔装置对待加固边坡上需施工土钉的钉孔进行成孔施工之前，先在待加固边坡坡面上喷射一层混凝土喷射层，并通过混凝土喷射层对待加固边坡的坡面进行初步加固；之后，对待加固边坡上需施工的所有土钉分别进行施工；最后，在混凝土喷射层上喷射一层混凝土喷射面层；

在混凝土喷射层上喷射所述混凝土喷射面层之前，先在混凝土喷射层上挂设一层钢筋网；所有土钉外端均与所述钢筋网紧固连接，所有土钉的外端和所述钢筋网均固定于所述混凝土喷射面层内；

对待加固边坡上任一个所述土钉进行施工时，先按照步骤一至步骤五中所述的方法进行成孔施工，获得该土钉的钉孔；再将预先加工好的土钉放入钉孔内，所述土钉外端伸出至钉孔外侧；之后采用注浆管向钉孔内注入浆液，待所注入浆液凝固后，获得施工成型的所述土钉；所述浆液为水泥浆或水泥砂浆；

步骤二中带孔封堵板铺放之前，先根据步骤一中测量放线得出的所施工钉孔的孔位，在混凝土喷射层上开设圆孔，所述圆孔位于所施工钉孔外侧，所述圆孔的孔径与所施工钉孔的孔径相同且其与所施工钉孔呈同轴布设。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、吹孔装置结构简单，投入成本低且安装布设方便。

2、吹孔装置使用操作简便且使用效果好，采用与空压机送风口连接的吹风管由外至后插入坡体并进行吹孔，并结合带孔封堵板对孔口进行限位封堵，实现简便、快速进行砂层土钉成孔，成功解决了砂层地质条件下土钉成孔的难题，保证了土钉墙的施工质量，加快了施工进度。

3、土钉成孔施工方法简单、设计合理且施工过程易于控制，钉孔施工质量能得到有效保证，具有工艺简单，操作简便的优势，可以加快施工进度，并降低工程成本，能安全、优质、高效地完成基坑支护的施工任务，能有效保证土钉墙的施工质量，提高边坡支护的施工速度，简化了在砂层区域基坑支护的方法，降低了工程造价，具有取得良好的经济和社会效益。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明吹孔装置的使用状态参考图。

图2为本发明吹孔装置的成孔状态示意图。

图2-1为本发明钉孔孔壁的受力状态示意图。

图3为本发明吹孔装置的电路原理框图。

图4为本发明土钉成孔的施工方法流程框图。

附图标记说明:

1—空压机； 2—支撑架； 3—连接软管；

4—吹孔管； 5—带孔封堵板； 6—混凝土喷射层；

7—待加固边坡； 8—钉孔； 9—限位孔；

10—风压检测单元； 11—位移检测单元； 12—处理器；

13—防护板； 14—倾角检测单元。

具体实施方式

如图1所示的一种砂层地质土钉成孔用吹孔装置，包括空压机1、沿土钉轴线方向由外向内推进待加固边坡7内并对钉孔8进行成孔施工的吹孔管4、连接于空压机1与吹孔管4之间的连接软管3和铺放于待加固边坡7坡面上的带孔封堵板5，所述吹孔管4为与钉孔8呈同轴布设的直管，所述吹孔管4的直径小于钉孔8的孔径且其长度大于钉孔8的长度；所述连接软管3的一端与吹孔管4的后端连接且其另一端与空压机1的送风口连接；

所述带孔封堵板5上开设有限位孔9；所述带孔封堵板5为平板且其与待加固边坡7的坡面呈平行布设，所述限位孔9与钉孔8呈同轴布设，所述限位孔9为圆孔且其孔径与钉孔8的孔径相同；所述限位孔9为供吹孔管4穿过的穿孔。

所述吹孔管4的前后两端均开口，吹孔管4通过连接软管3与空压机1的送风口连通。

其中，所述待加固边坡7为砂层边坡。所述砂层边坡的坡体为砂层。本实施例中，所述砂层地质边坡的坡体为粉砂层。粉砂层中的粉砂土是岩石经过风化作用后的产物，颗粒介于细砂土和粉土之间，其颗粒组成中以砂粒和粉粒为主，粘性颗粒含量相对较少。

本实施例中，所述待加固边坡7为基坑边坡，根据岩土工程勘察报告，基坑开挖深度范围内地层主要由黄土状粉质粘土和中砂构成。基坑开挖深度为m6～8m，且地面1m～2m以下均为砂层，砂层厚度4m～6m。基坑支护形式为土钉墙支护，如何能在砂层中进行土钉的成孔是土钉墙支护的难点，并且直接关系到土钉墙在砂层中的施工质量。

根据岩土工程勘察报告，黄土状粉质粘土：黄褐色，土质不均匀，见蜗牛壳碎片及铁、锰质条纹，可塑状态，层厚0.5m～2.6m；中砂：灰黄色，矿质成分以石英、长石为主，松散～稍密，级配不良，层厚1.2m～6.9m；中粗砂：矿质成分以石英、长石为主，中密，级配不良，层厚5m～11.0m。地下水稳定水位为-7.2m～-8.7m。

实际施工时，所述待加固边坡7上由上至下布设于多排土钉，上下相邻两排所述土钉之间的间距为1.5m～2.5m。每排所述土钉中均包括多个由左至右布设于待加固边坡7上的所述土钉，左右相邻两个所述土钉之间的间距为1.2m～2.2m。所述待加固边坡7上所有土钉均呈平行布设，每个所述土钉均由外向内逐渐向下倾斜。所述土钉的长度为4m～6m且其水平面之间的倾角为10°～18°。

本实施例中，所述待加固边坡7上由上至下布设于三排土钉。

实际施工过程中，可根据具体需要，对待加固边坡7上所布设土钉的排数、相邻两个所述土钉之间的间距、左右相邻两个所述土钉之间的间距以及所述土钉的长度和倾斜角度进行相应调整。

本实施例中，所述空压机1为喷浆用螺杆式空气压缩机，也可以其它类型的空气压缩机。

所述吹孔管4为钢管，也可以采用其它硬性材质的直管，如合金管等。采用吹孔管4采用钢管，不仅成本低，加工制作简便，并且能多次重复使用。本实施例中，所述吹孔管4为通长钢管。为使用简便，所述吹孔管4也可以采用由多个钢管管节由前至后拼接而成的组装管，多个所述钢管管节的管径均相同且其均呈同轴布设，相邻两个所述钢管管节之间通过螺纹连接接头进行紧固连接。

本实施例中，所述连接软管3为尼龙软管，投入成本低，连接简便，并且结实耐用、能多次重复使用，能有效满足高压空气连续注入需求。

实际使用时，所述连接软管3也可以采用其它类型的软管，如金属软管等。

本实施例中，所述吹孔管4的长度大于所述土钉的长度。

如图2所示，实际使用过程中，通过空压机1向吹孔管4内连续注入高压空气且所注入高压空气经吹孔管4前端(即前端口)进入待加固边坡7进行吹孔，具体是将待加固边坡7上吹孔管4前方的土体(即砂土)吹走并形成孔洞，随着吹孔管4由外至内逐渐插入已经形成的孔洞内，孔洞内的土体顺着气流前进的方向被吹出，使得待加固边坡7的砂层中沿吹孔管4推进方向逐渐形成一个孔洞。

如图2-1所示，成孔过程中，通过吹孔管4持续向孔洞内输送高压空气，在吹孔管4由外至内向砂层内推进过程中，在孔洞内形成空气压力，并在成孔时给所成型孔洞的孔壁施加挤压力，增强了孔壁的承载力，在成孔结束吹孔管4拔出孔洞后，在一定的时间内孔洞内壁不会垮塌。

本实施例中，本发明所述的砂层地质土钉成孔用吹孔装置，还包括同轴套装在吹孔管4上且能沿吹孔管4进行前后移动的防护板13，所述防护板13为与带孔封堵板5呈平行布设的平板。

实际施工时，通过防护板13能有效防止从孔洞内吹出的土体对施工人员和施工设备造成损害。本实施例中，所述防护板13与带孔封堵板5之间的间距为0.15m～0.5m。所述防护板13与带孔封堵板5之间为供从孔洞内吹出的土体排出的排土通道。

本实施例中，所述防护板13为圆形木板且其直径大于钉孔8的孔径，所述防护板13的中部开有供吹孔管4安装的安装孔。

本实施例中，所述待加固边坡7前侧搭设有对吹孔管4进行支撑的支撑架2。

为施工方便，所述支撑架2为由多根杆件拼装而成的脚手架。

所述支撑架2靠近待加固边坡7的一侧上部设置有对吹孔管4进行支撑的倾斜支座，通过调整所述倾斜支座的倾斜角度能对吹孔管4的倾斜角度进行简便、快速调整，从而能有效保证所成型钉孔8的倾斜角度。

本实施例中，本发明所述的砂层地质土钉成孔用吹孔装置，还包括推动吹孔管4进行前后直线移动的推动装置，所述推动装置与吹孔管4的后部节段为推动段。所述推动装置为电动推动机构且其与所述推动段连接。

所述吹孔管4的前部节段为插入段，所述吹孔管4由所述插入段和所述推动段连接而成。所述插入段的长度不小于所述土钉的长度。

实际进行成孔施工时，只需观测所述插入段的插入长度即可准确了解当前所成型孔洞的长度，操作性更强。

本实施例中，所述插入段的长度与所述土钉的长度相同。

实际施工时，也可以人工推动吹孔管4进行前后直线移动。

本实施例中，如图3所示，本发明所述的砂层地质土钉成孔用吹孔装置，还包括对空压机1送风口的压力进行实时检测的风压检测单元10和对吹孔管4的推进位移进行实时检测的位移检测单元11，所述风压检测单元10和位移检测单元11均与处理器12连接。

同时，本发明所述的砂层地质土钉成孔用吹孔装置，还包括对吹孔管4的倾斜角度进行实时检测的倾角检测单元14，所述倾角检测单元14与处理器12连接。

实际进行吹孔过程中，通过风压检测单元10对空压机1送风口的压力进行实时检测并将所检测信息同步传送至处理器12，从而简便、快速、实时且准确了解当前输送高压气体的压力；并通过位移检测单元11对吹孔管4的推进位移进行实时检测并将所检测信息同步传送至处理器12，从而简便、快速、实时且准确了解当前所成型孔洞的长度；同时通过倾角检测单元14对吹孔管4的倾斜角度进行实时检测并将所检测信息同步传送至处理器12，从而简便、快速、实时且准确了解当前所成型孔洞的倾斜角度。因而，实际操作非常简便，并且能有效保证吹孔质量。

本实施例中，所述带孔封堵板5的内侧壁与待加固边坡7的坡面紧贴。

实际施工时，通过带孔封堵板5能有效保证所成型钉孔的位置和孔径。

为施工简便，并能有效保证带孔封堵板5的效果能充分、有效发挥，本发明所述的砂层地质土钉成孔用吹孔装置，还包括由外至内对带孔封堵板5进行支顶并使带孔封堵板5内侧壁与待加固边坡7的坡面紧贴的支顶装置。本实施例中，所述支顶装置为液压千斤顶。

实际进行成孔过程中，通过带孔封堵板5对所述孔洞孔口周侧的土体进行限位，一方面能有效防止孔口塌孔，另一方面通过带孔封堵板5由外至内对孔洞周侧土体进行顶压，该顶压力与通过吹孔管4持续向孔洞内输送高压空气给所成型孔洞孔壁施加的挤压力相配合，进一步保证所成型孔洞的质量，使得所成型孔洞更加稳固，能有效防止塌孔。同时，采用带孔封堵板5能对待加固边坡7上当前所施工钉孔8的孔位处土体进行有效稳固，能有效减少钉孔8成孔过程对待加固边坡7上其它区域的影响，确保待加固边坡7的整体稳固性。

本实施例中，所述带孔封堵板5为木板，实际支设简便，投入成本低。

本实施例中，所述钉孔8的孔径为Φ100mm～Φ150mm，所述吹孔管4的外径为Φ42mm～Φ55mm且其壁厚为2mm～5mm。

实际施工时，可根据具体需要，对钉孔8的孔径以及吹孔管4的外径和壁厚进行相应调整。通常情况下，所述钉孔8的孔径越大，吹孔管4的外径越大且其壁厚越大。

本实施例中，为确保待加固边坡7的稳固性，吹孔之前，所述待加固边坡7坡面上设置有一层混凝土喷射层6，所述混凝土喷射层6上设置有圆孔，所述圆孔位于钉孔8外侧，所述圆孔的孔径与钉孔8的孔径相同且其与钉孔8呈同轴布设；所述带孔封堵板5平铺在混凝土喷射层6上。

采用本发明所述的砂层地质土钉成孔用吹孔装置对砂层地质边坡进行土钉墙支护施工时，如图4所示，采用所述吹孔装置对待加固边坡7上需施工土钉的钉孔8进行成孔施工，包括以下步骤：

步骤一、孔位确定：对所施工钉孔8的孔位进行测量放线；

步骤二、带孔封堵板铺放：根据步骤一中测量放线得出的所施工钉孔8的孔位，将带孔封堵板5铺放于待加固边坡7的坡面上，并使带孔封堵板5的限位孔9与所施工钉孔8呈同轴布设；

步骤三、吹孔：将吹孔管4前端放置于步骤二中所述带孔封堵板5的限位孔9内，再沿土钉轴线方向将吹孔管4由外向内匀速推进待加固边坡7内；所述吹孔管4推进过程中，通过空压机1向吹孔管4内连续注入高压空气且所注入高压空气经吹孔管4前端进入待加固边坡7进行吹孔，并获得与所施工钉孔8呈同轴布设的孔洞，所述孔洞的深度不小于所施工钉孔8的深度；

所述吹孔管4推进过程中，通过经吹孔管4前端进入待加固边坡7的高压空气将所述孔洞内的土体由内至外吹出，并通过经吹孔管4前端进入待加固边坡7的高压空气对所述孔洞的孔壁进行施压加固；同时，通过带孔封堵板5对所述孔洞孔口周侧的土体进行限位，使所述孔洞的孔径不大于所施工钉孔8的孔径；

步骤四、拔管：沿土钉轴线方向由内向外将吹孔管4从待加固边坡7内拔出；

步骤五、M次重复步骤三至步骤四，获得施工成型的钉孔8；其中，M为正整数且M≥1。

本实施例中，步骤五中所述的M＝1、2、3或4。

实际施工时，可根据具体需要，对M的取值大小进行相应调整。通过M次重复步骤三至步骤四，能有效保证所成型钉孔8的施工质量。每一次重复步骤三至步骤四时，沿土钉轴线方向将吹孔管4由外向内匀速推进至上一次吹孔施工完成的所述孔洞内进行进一步的成孔施工。

本实施例中，步骤三中所述高压空气的压力为0.75MPa～1.25MPa。

步骤三中将吹孔管4由外向内匀速推进待加固边坡7内时，所述吹孔管4与所述孔洞之间的压力为0.05MPa～0.2MPa。

步骤三中将吹孔管4由外向内匀速推进待加固边坡7内时，推进速度为0.5m/min～2m/min。其中，推进速度为沿土钉轴线方向的推进速度。

实际施工时，可根据具体需要，对所述高压空气的压力和吹孔管4的推进速度进行相应调整。通常情况下，所述钉孔8的孔径越大，待加固边坡7的砂层密度越大，所述高压空气的压力越大，且吹孔管4的推进速度越慢。

并且，步骤一中所述钉孔8的孔径为Φ100mm～Φ150mm，步骤三中所述吹孔管4的外径为Φ42mm～Φ55mm且其壁厚为2mm～5mm。

步骤三中进行吹孔时，待吹孔管4推进至待加固边坡7内的长度不小于所施工土钉的长度时，所述吹孔管4停止推进，完成吹孔过程。

本实施例中，步骤三中所述孔洞的孔径与所施工钉孔8的孔径相同；

步骤三中进行吹孔时，待吹孔管4推进至待加固边坡7内的长度与所施工土钉的长度相同时，完成吹孔过程。

本实施例中，待加固边坡7上需施工土钉的数量为多个。

采用所述吹孔装置对待加固边坡7上需施工土钉的钉孔8进行成孔施工之前，先在待加固边坡7坡面上喷射一层混凝土喷射层6，并通过混凝土喷射层6对待加固边坡7的坡面进行初步加固；之后，对待加固边坡7上需施工的所有土钉分别进行施工；最后，在混凝土喷射层6上喷射一层混凝土喷射面层；

在混凝土喷射层6上喷射所述混凝土喷射面层之前，先在混凝土喷射层6上挂设一层钢筋网；所有土钉外端均与所述钢筋网紧固连接，所有土钉的外端和所述钢筋网均固定于所述混凝土喷射面层内。

实际施工时，先对基坑进行开挖并获得待加固边坡7，开挖时应尽量减少对待加固边坡7坡面的扰动；基坑开挖完成后，对待加固边坡7坡面进行修整，清除坡面上虚土。本实施例中，待加固边坡7的坡面坡度为1︰0.6。

由于砂层坡面易被扰动，凡挖好的坡面，需立即进行初喷浆(即混凝土喷射层6)，使待加固边坡7表面固结，以加固坡面，保证在后续施工过程中，坡面的稳定。所述混凝土喷射层6为混凝土初喷层。因而，需及时进行混凝土喷射层6施工，以增强边坡稳定并封闭坡面。所述混凝土喷射层6为薄混凝土层且其厚度为3cm～10cm。

实际施工时，在混凝土喷射层6上挂设所述钢筋网时，既可以在混凝土喷射层6施工完成且所喷射混凝土凝固后、对待加固边坡7上土钉施工之前进行挂设，也可以在待加固边坡7上所有土钉均施工完成后进行挂设。

本实施例中，对对待加固边坡7上土钉施工之前挂设所述钢筋网，所述钢筋网的挂设与常规土钉墙施工中钢筋网的挂设方法相同，所述钢筋网牢固固定在待加固边坡7的边壁上，并通过插入待加固边坡7上的钢筋对所述钢筋网进行固定。

待混凝土喷射层6中所喷射混凝土凝固后，再对待加固边坡7上需施工土钉进行施工。

步骤三中进行吹孔时，开动空压机1后，所成型孔洞(即砂孔)内的土体(即砂土)顺着高压空气流动方向9吹出孔洞，并且高压空气同步对孔洞的孔壁产生挤压力，确保孔洞的孔壁临时不会塌孔。随着砂土从孔洞内不断吹出，将吹孔管4逐渐插入孔洞内，在达到设计要求深度后，缓慢将吹孔管4拔出孔洞，反复操作M遍，直至土钉孔(即钉孔8)成型为止。

对待加固边坡7上任一个所述土钉进行施工时，先按照步骤一至步骤五中所述的方法进行成孔施工，获得该土钉的钉孔8；再将预先加工好的土钉放入钉孔8内，所述土钉外端伸出至钉孔8外侧；之后采用注浆管向钉孔8内注入浆液，待所注入浆液凝固后，获得施工成型的所述土钉；所述浆液为水泥浆或水泥砂浆。其中，所述水泥浆为水泥净浆。

实际施工时，采用注浆管向钉孔8内注入浆液时，向钉孔8内进行全孔注浆(也称灌浆)。其中，将土钉放入钉孔8内，也称为土钉放置。本实施例中，所述土钉为平直钢筋。将预先加工好的土钉放入钉孔8之前，将注浆管固定在所述土钉上，且所述注浆管随土钉同步放入钉孔8内。

本实施例中，所述土钉上由前至后焊接固定有多个用于导正的定位卡。将土钉放入钉孔8时，通过所述土钉将所述注浆管带入距离孔底0.3m的位置处，然后进行灌浆。灌注时，钉孔8内一定要灌满，不能形成空洞和空隙。

实际施工过程中，待钉孔8内注浆完成后，在所述土钉的外端焊接固定加强钢筋，通过所述加强钢筋将所述土钉与所述钢筋网紧固、可靠连接。待所有土钉上的加强钢筋均焊接完成后，对所述混凝土喷射面层进行喷射。

本实施例中，所述混凝土喷射层6与所述混凝土喷射面层形成混凝土喷射层，所述混凝土喷射层的厚度为60cm～80cm。

本实施例中，所述混凝土喷射层6施工完成后，对待加固边坡7上所有需施工土钉的钉孔8的孔位分别进行测量方法，并在混凝土喷射层6上对测量放线得出的各钉孔8的孔位分别进行标记。

对各钉孔8的孔位进行标记时，在混凝土喷射层6上标记出该钉孔8的中心位置和轮廓线。

本实施例中，步骤四中进行拔管之前，先关闭空压机1。

本实施例中，步骤二中带孔封堵板铺放之前，先根据步骤一中测量放线得出的所施工钉孔8的孔位，在混凝土喷射层6上开设圆孔，所述圆孔位于所施工钉孔8外侧，所述圆孔的孔径与所施工钉孔8的孔径相同且其与所施工钉孔8呈同轴布设。

实际施工时，步骤三中所述高压空气带动砂土沿高压空气流动方向(即高压空气在孔洞与吹孔管4之间的环形空腔内的流动方向)从孔洞内吹出的同时，对孔壁形成挤压力，保证孔壁不会临时塌孔，钉孔8成孔后应及时安置土钉并注浆。其中，注浆方法与常规土钉墙所采用的注浆方法相同。土钉采用压力注浆，注浆时一定要注满整个钉孔8，以免减弱土钉的作用影响土钉墙的稳定性。

本实施例中，钉孔8成型后，及时安置土钉并注浆，具体是在1小时内进行安置土钉与注浆，以防孔内砂层含水率变化造成塌孔。不能及时注浆的孔洞，需用塑料布或模板等物封闭孔口，保持孔内湿度，防止孔内水分变化或内壁砂层表面风化造成塌孔。

本实施例中，所述吹孔管4停止推进后且步骤四中进行拔管之前，通过空压机1向吹孔管4内连续注入高压空气且所注入高压空气经吹孔管4前端进入所述孔洞的孔底持续进行吹孔，直至所述孔洞的孔底形成扩大洞，所述扩大洞的孔径不小于Φ200mm。所述扩大洞为与钉孔8前端连接的球形孔洞。

这样，所述钻孔8内注浆完成后，所述扩大洞内形成扩大头，这样能进一步增大所述土钉的锚固力。

实际施工时，当基坑边坡为高度＞8m的边坡时，由上至下对所述基坑边坡进行分层开挖，每一层开挖完成后，均按照本发明所述的土钉墙支护方法对开挖形成的边坡(即待加固边坡7)进行支护。并且，待上一层开挖且支护后的所述混凝土喷射面中所喷射混凝土的强度达到设计强度的80％后，再对下一层进行开挖。每层开挖的最大深度取决于在支护投入工作前土壁能自稳而不发生滑移破坏的能力，基坑每层开挖深度与土钉竖向间距相等。

当基坑边坡为长度＞20m的边坡时，沿长度方向将基坑边坡由前至后划分为多个坡段，每个所述坡段的长度为10m～15m，所述坡段的长度取决于土壁自稳能力；再将多个所述坡段分为一期坡段和二期坡段，所述一期坡段和所述二期坡段呈交错布设。实际施工时，先对所有一期坡段同步进行开挖，并按照本发明所述的土钉墙支护方法对开挖后的一期坡段(即待加固边坡7)进行支护。并且，待所有一期坡段上支护后的所述混凝土喷射面中所喷射混凝土的强度达到设计强度的80％后，再对所有二期坡段同步进行开挖，并按照本发明所述的土钉墙支护方法对开挖后的二期坡段(即待加固边坡7)进行支护。

当基坑面积较大时，允许在距离基坑四周边坡8m～10m的基坑中部自由开挖，但应与分层作业区的开挖相协调。

实际进行开挖时，挖土选用对坡面土体扰动小的挖土设备，避免边壁出现超挖或造成边壁土体松动；坡面经机械开挖后，要采用人工进行切削清坡，以使坡度与坡面平整度达到设计要求；待所述土钉施工完成后，再清坡。

由上述内容可知，采用在砂层边坡中采用所述吹孔装置进行吹孔，再进行土钉安置及注浆，实现多个土钉对待加固边坡7进行支护；同时，结合钢筋网与混凝土喷射层封闭坡面，进一步加强边坡土体，以防止雨水侵入造成砂土液化使边坡失稳。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：采用砂层地质土钉成孔用吹孔装置对待加固边坡(7)上需施工土钉的钉孔(8)进行成孔施工；所述砂层地质土钉成孔用吹孔装置包括空压机(1)、沿土钉轴线方向由外向内推进待加固边坡(7)内并对钉孔(8)进行成孔施工的吹孔管(4)、连接于空压机(1)与吹孔管(4)之间的连接软管(3)和铺放于待加固边坡(7)坡面上的带孔封堵板(5)，所述吹孔管(4)为与钉孔(8)呈同轴布设的直管，所述吹孔管(4)的直径小于钉孔(8)的孔径且其长度大于钉孔(8)的长度；所述连接软管(3)的一端与吹孔管(4)的后端连接且其另一端与空压机(1)的送风口连接；

所述带孔封堵板(5)上开设有限位孔(9)；所述带孔封堵板(5)为平板且其与待加固边坡(7)的坡面呈平行布设，所述限位孔(9)与钉孔(8)呈同轴布设，所述限位孔(9)为圆孔且其孔径与钉孔(8)的孔径相同；所述限位孔(9)为供吹孔管(4)穿过的穿孔；

对待加固边坡(7)上需施工土钉的钉孔(8)进行成孔施工时，包括以下步骤：

步骤一、孔位确定：对所施工钉孔(8)的孔位进行测量放线；

步骤二、带孔封堵板铺放：根据步骤一中测量放线得出的所施工钉孔(8)的孔位，将带孔封堵板(5)铺放于待加固边坡(7)的坡面上，并使带孔封堵板(5)的限位孔(9)与所施工钉孔(8)呈同轴布设；

步骤三、吹孔：将吹孔管(4)前端放置于步骤二中所述带孔封堵板(5)的限位孔(9)内，再沿土钉轴线方向将吹孔管(4)由外向内匀速推进待加固边坡(7)内；所述吹孔管(4)推进过程中，通过空压机(1)向吹孔管(4)内连续注入高压空气且所注入高压空气经吹孔管(4)前端进入待加固边坡(7)进行吹孔，并获得与所施工钉孔(8)呈同轴布设的孔洞，所述孔洞的深度不小于所施工钉孔(8)的深度；

所述吹孔管(4)推进过程中，通过经吹孔管(4)前端进入待加固边坡(7)的高压空气将所述孔洞内的土体由内至外吹出，并通过经吹孔管(4)前端进入待加固边坡(7)的高压空气对所述孔洞的孔壁进行施压加固；同时，通过带孔封堵板(5)对所述孔洞孔口周侧的土体进行限位，使所述孔洞的孔径不大于所施工钉孔(8)的孔径；

步骤四、拔管：沿土钉轴线方向由内向外将吹孔管(4)从待加固边坡(7)内拔出；

步骤五、M次重复步骤三至步骤四，获得施工成型的钉孔(8)；其中，M为正整数且M≥1；

所述砂层地质土钉成孔用吹孔装置还包括同轴套装在吹孔管(4)上且能沿吹孔管(4)进行前后移动的防护板(13)，所述防护板(13)为与带孔封堵板(5)呈平行布设的平板；所述防护板(13)与带孔封堵板(5)之间的间距为0.15m～0.5m，所述防护板(13)与带孔封堵板(5)之间为供从孔洞内吹出的土体排出的排土通道；通过带孔封堵板(5)能有效保证所成型钉孔的位置和孔径；

步骤三中所述高压空气的压力为0.75MPa～1.25MPa；

步骤三中将吹孔管(4)由外向内匀速推进待加固边坡(7)内时，所述吹孔管(4)与所述孔洞之间的压力为0.05MPa～0.2MPa；

步骤三中将吹孔管(4)由外向内匀速推进待加固边坡(7)内时，推进速度为0.5m/min～2m/min；

步骤三中进行吹孔时，待吹孔管(4)推进至待加固边坡(7)内的长度不小于所施工土钉的长度时，所述吹孔管(4)停止推进，完成吹孔过程；所述吹孔管(4)停止推进后且步骤四中进行拔管之前，通过空压机(1)向吹孔管(4)内连续注入高压空气且所注入高压空气经吹孔管(4)前端进入所述孔洞的孔底持续进行吹孔，直至所述孔洞的孔底形成扩大洞，所述扩大洞的孔径不小于Φ200mm。

2.按照权利要求1所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：所述待加固边坡(7)前侧搭设有对吹孔管(4)进行支撑的支撑架(2)。

3.按照权利要求1或2所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：所述吹孔管(4)为钢管，所述连接软管(3)为尼龙软管。

4.按照权利要求1或2所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：所述砂层地质土钉成孔用吹孔装置还包括对空压机(1)送风口的压力进行实时检测的风压检测单元(10)和对吹孔管(4)的推进位移进行实时检测的位移检测单元(11)，所述风压检测单元(10)和位移检测单元(11)均与处理器(12)连接；

所述带孔封堵板(5)的内侧壁与待加固边坡(7)的坡面紧贴，所述带孔封堵板(5)为木板。

5.按照权利要求1或2所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：所述钉孔(8)的孔径为Φ100mm～Φ150mm，所述吹孔管(4)的外径为Φ42mm～Φ55mm且其壁厚为2mm～5mm。

6.按照权利要求1或2所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：所述待加固边坡(7)坡面上设置有一层混凝土喷射层(6)，所述混凝土喷射层(6)上设置有圆孔，所述圆孔位于钉孔(8)外侧，所述圆孔的孔径与钉孔(8)的孔径相同且其与钉孔(8)呈同轴布设；所述带孔封堵板(5)平铺在混凝土喷射层(6)上。

7.按照权利要求1所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：

步骤五中所述的M＝1、2、3或4。

8.按照权利要求1或7所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：步骤一中所述钉孔(8)的孔径为Φ100mm～Φ150mm，步骤三中所述吹孔管(4)的外径为Φ42mm～Φ55mm且其壁厚为2mm～5mm。

9.按照权利要求1或7所述的砂层地质土钉墙支护施工方法，其特征在于：待加固边坡(7)上需施工土钉的数量为多个；

采用所述吹孔装置对待加固边坡(7)上需施工土钉的钉孔(8)进行成孔施工之前，先在待加固边坡(7)坡面上喷射一层混凝土喷射层(6)，并通过混凝土喷射层(6)对待加固边坡(7)的坡面进行初步加固；之后，对待加固边坡(7)上需施工的所有土钉分别进行施工；最后，在混凝土喷射层(6)上喷射一层混凝土喷射面层；

在混凝土喷射层(6)上喷射所述混凝土喷射面层之前，先在混凝土喷射层(6)上挂设一层钢筋网；所有土钉外端均与所述钢筋网紧固连接，所有土钉的外端和所述钢筋网均固定于所述混凝土喷射面层内；

对待加固边坡(7)上任一个所述土钉进行施工时，先按照步骤一至步骤五中所述的方法进行成孔施工，获得该土钉的钉孔(8)；再将预先加工好的土钉放入钉孔(8)内，所述土钉外端伸出至钉孔(8)外侧；之后采用注浆管向钉孔(8)内注入浆液，待所注入浆液凝固后，获得施工成型的所述土钉；所述浆液为水泥浆或水泥砂浆；

步骤二中带孔封堵板铺放之前，先根据步骤一中测量放线得出的所施工钉孔(8)的孔位，在混凝土喷射层(6)上开设圆孔，所述圆孔位于所施工钉孔(8)外侧，所述圆孔的孔径与所施工钉孔(8)的孔径相同且其与所施工钉孔(8)呈同轴布设。

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