CN112431214A - 一种土钉、边坡加固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土钉、边坡加固结构及其施工方法，属于边坡工程领域，具体方案如下：一种土钉，包括芯材、注浆管、分隔袋和若干个套环，分隔袋固定套设在芯材的底端，若干个套环固定在芯材的侧壁上，注浆管穿过若干个套环插入至分隔袋中。一种边坡加固结构，包括混凝土初喷层、若干个土钉、若干个端部连接控制构件和若干个预制连系梁，混凝土初喷层设置在边坡坡体的表面，若干个土钉均穿过混凝土初喷层插入边坡坡体内，每个土钉的顶端均通过端部连接控制构件固定，相邻的端部连接控制构件之间均通过预制连系梁固定连接。本发明记载的边坡加固结构采用大直径增强体土钉，减少土钉数量的同时提高边坡稳定性，从而缩短施工工期、降低施工成本。

Description

一种土钉、边坡加固结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及边坡工程领域，具体涉及一种土钉、边坡加固结构及其施工方法。

背景技术

由于不良的工程条件、气候环境等，边坡非常容易产生崩塌、滑坡等现象，严重危害边坡的安全性、稳定性。因此，有必要对可能存在病害的边坡进行有效的防护、加固。

土钉支护作为目前边坡防护、加固的一种措施，能够加固边坡土体并增强坡体的整体性，已经被广泛应用在各种类型的边坡中。但传统的土钉护坡技术仍存在以下缺点：(1)土钉坡面节点不稳固，易产生移位；(2)土钉极限抗拔承载力不足，加固效果不理想；(3)现场工作量大，施工效率低。为解决以上传统土钉结构存在的缺陷与不足，有必要对土钉结构进行改造与优化。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种适用于边坡加固结构的土钉结构，以解决传统的土钉极限抗拔承载力不足，加固效果不理想的问题。

本发明的第二个目的是提供一种边坡加固结构，以解决传统的土钉坡面节点不稳固，易产生移位的问题。

本发明的第三个目的是提供一种边坡加固结构的施工方法，以解决传统的土钉施工效率低的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种土钉，包括芯材、注浆管、分隔袋和若干个套环，所述分隔袋固定套设在芯材的底端，所述若干个套环固定在芯材的侧壁上，所述注浆管穿过若干个套环插入至分隔袋中。

进一步的，所述芯材的底端穿过分隔袋设置，所述分隔袋的顶端和底端均固定在芯材上，所述若干个套环均匀固定在芯材的一侧，所述注浆管的底端置于分隔袋的底端。

优选的，所述分隔袋的材质为聚氨酯橡胶。

一种所述土钉的边坡加固结构，包括混凝土初喷层、若干个土钉、若干个端部连接控制构件和若干个预制连系梁，所述混凝土初喷层设置在边坡坡体的表面，所述若干个土钉均穿过混凝土初喷层插入边坡坡体内，每个土钉的顶端均通过端部连接控制构件固定，相邻的端部连接控制构件之间均通过预制连系梁固定连接。

优选的，所述边坡加固结构中若干个预制连系梁的布设形状的基本单元为等边三角形。

进一步的，每个所述端部连接控制构件均包括圆柱体和设置在圆柱体顶端的环状凸缘，所述圆柱体的中部沿轴线方向设置有通孔，所述环状凸缘的周边均布设置有若干个容纳凹槽，所述土钉顶端穿过通孔与圆柱体固定连接，所述预制连系梁的端部设置在容纳凹槽的内部并与环状凸缘固定连接。

进一步的，所述预制连系梁的两端均固定设置有预埋金属连接块，所述容纳凹槽的内部设置有预埋金属凹槽，所述预埋金属连接块设置在预埋金属凹槽内并与预埋金属凹槽焊接。

一种所述的边坡加固结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、清理边坡坡体上的杂物并整平夯实；

步骤二、向整平后的边坡坡体喷射一层混凝土形成混凝土初喷层；

步骤三、按照设计要求准确定位每一层土钉的位置并添加标记；

步骤四、根据土钉的位置标记用钻机进行钻孔施工，并用扩孔装置进行分隔袋处的扩孔施工；

步骤五、土钉插入钻孔中，其顶端用端部连接控制构件固定；

步骤六、向土钉的注浆管中注入浆料；

步骤七、将预制连系梁与端部连接控制构件进行焊接施工。

进一步的，步骤五中，土钉插入钻孔中，其底端沿钻孔的轴线方向插入土体中。

进一步的，步骤六中，在注入浆料的过程中，根据土钉的具体尺寸、注浆压力及注浆管所处位置，将注浆管向钻孔外拉出，保证分隔袋的均匀膨胀。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1.本发明记载的土钉采用聚氨酯橡胶分隔袋，其具有优良的耐寒性、耐磨性及减震性等，可承受较大的注浆压力，在土体中可均匀膨胀，且对破裂岩石及砾石边坡的适应性较好。

2.本发明记载的边坡加固结构采用大直径增强体土钉(直径为200～300mm)，在减少土钉数量的同时提高边坡稳定性，从而缩短施工工期、降低施工成本。

3.本发明记载的边坡加固结构采用端部连接控制构件，其兼起固定大直径土钉、连接预制连系梁的作用，使得边坡加固体系的整体性、稳定性更好。

4.本发明记载的边坡加固结构采用的端部连接控制构件和预制连系梁均为工厂生产的预制装配式构件，在施工现场可直接通过焊接的方式进行连接，从而提高施工效率、缩短施工工期。

本发明适用范围：

适用于有防护加固要求的铁路工程、公路工程及其他类型的边坡工程。

附图说明

图1为本发明记载的土钉结构示意图；

图2为本发明记载的边坡加固结构剖面示意图；

图3为本发明所述端部连接控制构件的结构示意图；

图4为本发明所述端部连接控制构件A-A轴的剖面示意图；

图5为本发明所述端部连接控制构件B-B轴的剖面示意图；

图6为本发明所述预制连系梁的结构示意图；

图7为本发明所述端部连接控制构件和所述预制连系梁的焊接示意图；

图8为本发明边坡加固结构的平面示意图；

图9为本发明所述端部连接控制构件加固边坡的局部剖面示意图；

图10为本发明所述端部连接控制构件和所述预制连系梁焊接的局部平面示意图；

图中，1、芯材，2、注浆管，3、分隔袋，4、套环，5、混凝土初喷层，6、土钉，7、端部连接控制构件，8、预制连系梁，9、边坡坡体，10、截水沟，11、排水沟，71、圆柱体，72、环状凸缘，73、通孔，74、容纳凹槽，75、预埋金属凹槽，76、弹性橡胶圈A，77、弹性橡胶圈B，81、预埋金属连接块。

具体实施方式

下面结合附图1-10和具体实施方式对本发明的技术方案作更为详细的描述，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一

一种土钉，包括芯材1、注浆管2、分隔袋3和若干个套环4，所述分隔袋3固定套设在芯材1的底端，所述若干个套环4固定在芯材1的侧壁上，所述注浆管2穿过若干个套环4插入至分隔袋3中。

进一步的，所述芯材1的底端穿过分隔袋3设置，且在分隔袋3的末端有一定的延伸长度。分隔袋3的两端均固定在芯材1上，优选的，所述芯材1(包括连接处的套环4)与分隔袋3之间通过焊接加钢丝绑扎的方式进行连接。

进一步的，所述若干个套环4均匀焊接固定在芯材1的一侧，优选的，所述套环4在芯材1上的间距为1m。

进一步的，所述注浆管2的底端置于分隔袋3的底端。

优选的，所述芯材1的材质为钢筋，所述注浆管2为塑料材质的注浆软管，所述分隔袋的材质为聚氨酯橡胶，所述套环4的材质为钢材质。所述芯材1的直径为200～300mm。

本具体实施方式所述的大直径土钉显著增强极限抗拔承载力。

具体实施方式二

一种包含具体实施方式一所述土钉的边坡加固结构，包括混凝土初喷层5、若干个土钉6、若干个端部连接控制构件7和若干个预制连系梁8，所述混凝土初喷层5设置在边坡坡体9的表面，所述若干个土钉6均穿过混凝土初喷层5插入边坡坡体9内，每个土钉6的顶端均通过端部连接控制构件7固定，相邻的端部连接控制构件7之间均通过预制连系梁8固定连接。所述端部连接控制构件7兼起固定大直径土钉6和连接预制连系梁8的作用。

优选的，所述边坡加固结构中若干个预制连系梁8的布设形状的基本单元为等边三角形。

进一步的，每个所述端部连接控制构件7均包括一体连接的圆柱体71和设置在圆柱体71顶端的环状凸缘72，所述圆柱体71的中部沿轴线方向设置有通孔73，所述环状凸缘72的周边均布设置有若干个容纳凹槽74，所述土钉6顶端穿过通孔73与圆柱体71固定连接，所述预制连系梁8的端部设置在容纳凹槽74的内部并与环状凸缘72固定连接。优选的，所述圆柱体71和环状凸缘72的材质为混凝土材质。所述通孔73的直径大于土钉6顶端(包含芯材1和套环4)的直径。

优选的，所述容纳凹槽74的数量为六个。

进一步的，所述预制连系梁8的两端均固定设置有预埋金属连接块81，所述容纳凹槽74的内部设置有预埋金属凹槽75，所述预埋金属连接块81设置在预埋金属凹槽75内并与预埋金属凹槽75焊接。优选的，所述预制连系梁8的材质为混凝土材质。

进一步的，所述通孔73内壁上设置有弹性橡胶圈A76，所述土钉6的顶端设置在弹性橡胶圈A76的内部，作用是增强土钉6与端部连接控制构件7的摩擦力；所述圆柱体71的外侧壁上设置有弹性橡胶圈B77，所述圆柱体71固定在边坡坡体9钻孔的顶端内部，作用是增强端部连接控制构件7与边坡坡体9钻孔内壁的摩擦力。

本具体实施方式所述的边坡加固结构解决了传统土钉坡面节点不稳固，易产生移位的问题。

具体实施方式三

一种具体实施方式二所述的边坡加固结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、对铁路边坡进行地质勘察，根据工程要求设计所述大直径土钉6、端部连接控制构件7和预制连系梁8的具体尺寸及数量，并提交工厂进行生产；清理边坡坡体9上的杂物并整平夯实，在坡顶设置截水沟10，坡面设置排水槽，坡底设置排水沟11；

步骤二、向整平后的边坡坡体9喷射一层5mm厚的混凝土面层形成混凝土初喷层5；

步骤三、按照设计要求准确定位第一层和第二层土钉6的位置并在这些位置添加标记；

步骤四、根据土钉6的位置标记用钻机进行钻孔施工，并用扩孔装置进行分隔袋3处的扩孔施工；钻孔直径及深度和土钉6的具体尺寸相适应；钻孔的直径大于圆柱体71的直径；

步骤五、在上述钻孔施工的过程中，可同时进行土钉6的埋入施工以及其和端部连接控制构件7的连接、固定施工；

步骤六、待土钉6的埋入、连接及固定工作完成后，对土钉6的注浆管2进行注浆施工，应选择合适的注浆压力，尽可能保证分隔袋3和钻孔空隙中浆液的均匀性及密实度；

步骤七、待注浆施工完成后，将预制连系梁8与端部连接控制构件7进行焊接施工；

步骤八、待上述注浆施工完成24h后，按照设计要求继续定位下一层土钉6的位置并在这些位置添加标记，重复步骤四至步骤七的过程直至整个边坡加固体系完成施工。

进一步的，步骤二中，混凝土初喷层5的覆盖区域超过边坡坡体9的坡顶及坡底一段距离。

进一步的，步骤五中，在土钉的埋入施工中，土钉6插入钻孔中，其底端沿钻孔的轴线方向插入土体中一定深度；所述土钉6和端部连接控制构件7的连接、固定施工时，应将所述端部连接控制构件7旋转至正确的设计位置，以保证后续其与预制连系梁8焊接施工的方便及土钉6与钻孔间同轴度的要求。

进一步的，步骤六中，对土钉6进行注浆施工时，应根据土钉6的具体尺寸、注浆压力及注浆管2所处位置，适时将注浆管2向孔外拉出，以保证分隔袋3能均匀膨胀至预期尺寸的同时，满足分隔袋3和钻孔空隙中浆液的均匀性及密实度要求；所述注浆浆液为混凝土浆液。

进一步的，步骤七中，考虑到一定的施工误差，所述预制连系梁8与所述端部连接控制构件7焊接时若存在一定空隙，可用金属垫片进行填补。

本具体实施方式，通过向边坡坡体9打射大直径土钉6，并将其与坡面预制连系梁8连接，形成整体性极强的边坡加固体系，解决了传统土钉结构存在的缺陷与不足。

Claims (10)

1.一种土钉，其特征在于：包括芯材(1)、注浆管(2)、分隔袋(3)和若干个套环(4)，所述分隔袋(3)固定套设在芯材(1)的底端，所述若干个套环(4)固定在芯材(1)的侧壁上，所述注浆管(2)穿过若干个套环(4)插入至分隔袋(3)中。

2.根据权利要求1所述的一种土钉，其特征在于：所述芯材(1)的底端穿过分隔袋(3)设置，所述分隔袋(3)的顶端和底端均固定在芯材(1)上，所述若干个套环(4)均匀固定在芯材(1)的一侧，所述注浆管(2)的底端置于分隔袋(3)的底端。

3.根据权利要求1所述的一种土钉，其特征在于：所述分隔袋(3)的材质为聚氨酯橡胶。

4.一种包含权利要求1-3任一权利要求所述土钉的边坡加固结构，其特征在于：包括混凝土初喷层(5)、若干个土钉(6)、若干个端部连接控制构件(7)和若干个预制连系梁(8)，所述混凝土初喷层(5)设置在边坡坡体(9)的表面，所述若干个土钉(6)均穿过混凝土初喷层(5)插入边坡坡体(9)内，每个土钉(6)的顶端均通过端部连接控制构件(7)固定，相邻的端部连接控制构件(7)之间均通过预制连系梁(8)固定连接。

5.根据权利要求4所述的边坡加固结构，其特征在于：所述边坡加固结构中若干个预制连系梁(8)的布设形状的基本单元为等边三角形。

6.根据权利要求4所述的边坡加固结构，其特征在于：每个所述端部连接控制构件(7)均包括圆柱体(71)和设置在圆柱体(71)顶端的环状凸缘(72)，所述圆柱体(71)的中部沿轴线方向设置有通孔(73)，所述环状凸缘(72)的周边均布设置有若干个容纳凹槽(74)，所述土钉(6)顶端穿过通孔(73)与圆柱体(71)固定连接，所述预制连系梁(8)的端部设置在容纳凹槽(74)的内部并与环状凸缘(72)固定连接。

7.根据权利要求6所述的边坡加固结构，其特征在于：所述预制连系梁(8)的两端均固定设置有预埋金属连接块(81)，所述容纳凹槽(74)的内部设置有预埋金属凹槽(75)，所述预埋金属连接块(81)设置在预埋金属凹槽(75)内并与预埋金属凹槽(75)焊接。

8.一种权利要求4-7任一权利要求所述的边坡加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、清理边坡坡体(9)上的杂物并整平夯实；

步骤二、向整平后的边坡坡体(9)喷射一层混凝土形成混凝土初喷层(5)；

步骤三、按照设计要求准确定位每一层土钉(6)的位置并添加标记；

步骤四、根据土钉(6)的位置标记用钻机进行钻孔施工，并用扩孔装置进行分隔袋(3)处的扩孔施工；

步骤五、土钉(6)插入钻孔中，其顶端用端部连接控制构件(7)固定；

步骤六、向土钉(6)的注浆管(2)中注入浆料；

步骤七、将预制连系梁(8)与端部连接控制构件(7)进行焊接施工。

9.根据权利要求8所述的边坡加固结构的施工方法，其特征在于：步骤五中，土钉(6)插入钻孔中，其底端沿钻孔的轴线方向插入土体中。

10.根据权利要求8所述的边坡加固结构的施工方法，其特征在于：步骤六中，在注入浆料的过程中，根据土钉(6)的具体尺寸、注浆压力及注浆管(2)所处位置，将注浆管(2)向钻孔外拉出，保证分隔袋(3)的均匀膨胀。

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