CN114032930A - 一种边坡应急加固快速发泡填充方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡应急加固快速发泡填充方法，所述快速发泡填充材料为聚氨酯等种类的聚合物发泡材料。在边坡挡土墙与边坡间，利用高压喷射装置快速喷射聚合物发泡材料，并短时间内形成较高强度；最终形成结构筋为骨架、聚合物发泡材料为基体的结构材料，该结构材料与墙体、边坡形成一整体，从而提高边坡的安全稳定性。

Description

一种边坡应急加固快速发泡填充方法

技术领域

本发明属于土木工程中边坡病害治理技术领域，具体涉及一种边坡应急加固快速发泡填充方法。

背景技术

由于地质运动、天气灾害、人工活动等因素，导致边坡病害时有发生。因救援抢险任务、道路保通等紧急需要，一些边坡病害需要快速及时地进行治理，即对边坡进行应急加固，保证边坡短时间内不会发生严重滑移等现象发生。

受工程时间短、施工条件、加固效果等因素，目前一些常用的边坡治理技术与措施难以满足应急加固要求。例如挡土墙技术虽然具有施工费用不高、取材方便的特点，但整体性较差，加固效果相对较弱；抗滑桩技术具有桩位布置灵活、承载力强、可进行深层加固，但存在费用高，周期长等缺点。土钉支护技术是在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成孔，孔内放钢筋，并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射一定厚度的混凝土，使土体、钢筋与喷射混凝土面板结合形成一种挡土支护结构，但土钉设置位置处注入的水泥砂浆，以及坡面喷射的混凝土在凝固形成足够的强度前仍需要一定的时间，而且由于土钉支护一般采用分层开挖施工，施工累计时间总体较长，故影响了该技术在边坡应急加固中的应用。

亟需一种边坡应急加固方法，在满足应急加固安全效果、时效性的同时，提高施工经济性、简便性、可操作性要求。

发明内容

本发明提供一种边坡应急加固快速发泡填充方法，提高边坡加固的时效性和加固效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种边坡应急加固快速发泡填充方法，包括以下步骤：

获取现场工程地质信息，根据所述现场工程地质信息选择挡土墙类型以及位置；

在边坡坡面钻孔并插入水平结构筋和竖直结构筋；

根据确定的挡土墙类型以及位置建设挡土墙，并将水平结构筋与挡土墙墙体连接；

在边坡挡土墙与边坡间利用高压喷射装置快速喷射聚合物发泡材料，形成较高强度的以结构筋为骨架、以聚合物发泡材料为基体的结构材料。

进一步的，所述聚合物发泡材料为聚氨酯。

进一步的，在边坡坡面钻孔并插入水平结构筋和竖直结构筋的方法包括：

在边坡坡面上水平方向钻孔，并插入水平结构筋；

在边坡坡面上竖直方向钻孔，插入竖直结构筋；

将水平结构筋与竖直结构筋利用铁丝进行连接。

进一步的，所述现场工程地质信息包括工程地质环境、边坡的类型、位置、面积、厚度和危险程度；

获取现场工程地质信息的方法包括：现场考察、实地勘测。

进一步的，所述挡土墙为加筋挡土墙；

建设挡土墙的方法包括以下步骤：

清除边坡表面风化、松软的土石；

将水平结构筋一端从边坡上引出，并将水平结构筋伸入挡土墙中；

选择合理的挡土墙轴线，进行挡土墙基槽开挖，所述挡土墙基槽一侧为边坡；

在挡土墙基槽的底部浇筑挡土墙的混凝土底板；

在底板上安装垂直于底板的挡土墙结构筋，结构筋的下端锚固在混凝土底板内的筋笼中，结构筋长度超过挡土墙顶面设计标高；

将从边坡中引出的水平结构筋与挡土墙结构筋通过细铁丝连接；

铺设一层土工布于基槽上的实体部分的上表面；

分层回填填料至挡土墙设计高度，并进行整体压实，整平；

在最后一层包裹填料的土工布的上表面浇筑钢 筋混凝土顶板。

进一步的，所述挡土墙还设置有排水设施以疏干墙后坡料中的水分；

所述排水设施包括地面排水设施和墙身排水设施；

所述地面排水设施包括地面排水沟；所述墙身排水设置包括根据渗水量在墙身的适当高度处布置的泄水孔。

进一步的，所述泄水孔尺寸包括5cm×10cm、10cm×10cm、15cm ×20cm的方孔和直径5~10cm的圆孔；

所述泄水孔间距为2~3m，上下交错设置；最下排泄水孔的底部应高出挡土墙的墙趾0.3-0.5m；

在最下一排泄水孔的底部设置有0.3-0.5m厚的粘土隔水层；

在泄水孔进口处设置有粗粒料反滤层。

进一步的，所述加筋挡土墙包括多层单元层结构；

所述单元结构层由混凝土垫层及其上方的水泥土层夹回填土层形成；

所述单元结构层的倾角与边坡坡度一致，混凝土垫层处设置有垂直向下压入土体中的若干钢管，使混凝土垫层和钢管组合形成刚性结构，单元结构层中设置有与边坡同倾角的钢管，钢管的两端分别通过水泥土层约束固定，中部与从边坡中引出的水平结构筋连接。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明采用一种“挡土墙+结构筋/快速发泡聚合物填充材料”的新方法，实现边坡的应急加固。该方法施工速度快，安全性好，材料容易获得，操作简单。具体包括：

①整个边坡应急加固步骤环节较少，不需对边坡进行大型土工作业，人员只需在坡面进行钻孔、埋置结构筋等简易操作，且发泡材料可迅速膨胀，施工周期短，对边坡环境扰动小，安全性高；

②发泡填充材料、结构筋等材料自重较小不会给结构物（挡土墙）额外增加重量；

③发泡填充材料防水性能优异，因此减排水措施容易实施。

④发泡填充材料可利用其多孔、比强度高，吸能性好的特点，提高边坡稳定性。

附图说明

图1是本发明边坡应急加固快速发泡填充方法一种边坡示意图。

图2是本发明边坡应急加固快速发泡填充方法另一种边坡示意图。

图3为本发明的施工流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

本实施例提供一种边坡应急加固快速发泡填充方法。所属的快速发泡材料为聚合物发泡材料（如聚氨酯等）。包括以下步骤：

步骤1：通过现场考察边坡类型及工程地质环境，若边坡属于陡直边坡，依据相关规范选择较高挡土墙，位置设置在边坡坡底（见图1），如果挡土墙下面的地基基础一般，则需要对其加固；

步骤2：在边坡坡面上水平钻孔，并插入结构筋，之后在竖直方向钻孔，插入防锈结构筋，水平结构筋与竖直结构筋利用铁丝进行连接；其中需要考虑结构筋间距、尺寸的影响；结构筋可以为防锈钢筋或纤维筋；

步骤3：依据相关规范布置挡土墙；并将水平结构筋与墙体连接；

步骤4：在边坡挡土墙与边坡间，利用高压喷射装置快速喷射聚合物发泡材料，并短时间内形成较高强度；形成结构筋为骨架、聚合物发泡材料为基体的结构材料，该结构材料与墙体、边坡形成一整体，从而提高边坡的安全稳定性。

具体的边坡应急加固快速发泡填充结构如图1-2所示。

实施例二：

本实施例提供一种边坡应急加固快速发泡填充方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤1：通过现场考察边坡类型及工程地质环境，该边坡属于平缓边坡，依据相关规范选择挡土墙，位置设置在边坡坡底（见图2），如果挡土墙下面的地基基础一般，则需要对其加固。

具体的，现场工程地质信息包括工程地质环境、边坡的类型、位置、面积、厚度和危险程度；获取现场工程地质信息的方法包括：现场考察、实地勘测以及查阅相关资料。

本实施例所指的相关规范包括：《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《水工挡土墙设计规范》SL379-2007、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012、《建筑边坡工程技术规范)) GB 50330-2013等现行规范、规程。

步骤2：在边坡坡面上水平钻孔，并插入防锈钢筋（或纤维筋），之后在竖直方向钻孔，插入防锈钢筋，水平钢筋与竖直钢筋利用铁丝进行连接。

其中需要考虑钢筋间距、尺寸的影响；钢筋间距和尺寸可以根据现场边坡的地质条件、边坡的类型、位置、面积、厚度和危险程度进行计算确定，具体计算过程参照挡土墙相关规范，一般钢筋间距在0.3-3m之间，钢筋直径尺寸为8-32mm之间。

步骤3：依据相关规范布置挡土墙；并将水平钢筋与墙体连接。

具体的，本实施例的挡土墙为加筋挡土墙；加筋挡土墙包括多层单元层结构；所述单元结构层由混凝土垫层及其上方的水泥土层夹回填土层形成；所述单元结构层的倾角与边坡坡度一致，混凝土垫层处设置有垂直向下压入土体中的若干钢管，使混凝土垫层和钢管组合形成刚性结构，单元结构层中设置有与边坡同倾角的钢管，钢管的两端分别通过水泥土层约束固定，中部与从边坡中引出的水平钢筋连接。

在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基底；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。

另外，挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后坡料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，从而使墙身免受额外的静水压力；消除粘性土填料因含水量增加产生的膨胀压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力。挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水可设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。

墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm ×20cm的方孔，或直径5~10cm的圆孔。泄水孔间距一般为2~3m，上下交错设置。为防止水分渗入地基，在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层。在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层，以避免堵塞孔道。当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时，应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0.5m之间设置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。

建设挡土墙的方法包括以下步骤：

（1）清除边坡表面风化、松软的土石；

（2）将水平钢筋一端从边坡上引出，并将水平钢筋伸入挡土墙中；

（3）选择合理的挡土墙轴线，进行挡土墙基槽开挖，所述挡土墙基槽一侧为边坡；

（4）在挡土墙基槽的底部浇筑挡土墙的混凝土底板；

（5）在底板上安装垂直于底板的挡土墙钢筋，钢筋的下端锚固在混凝土底板内的筋笼中，钢筋长度超过挡土墙顶面设计标高，在坑底将若干空心钢管按设定位置向下压入土体中，并使空心钢管的上端有一段露出坑底面的长度；

（6）将从边坡中引出的水平钢筋与挡土墙钢筋通过细铁丝连接；

（7）铺设一层土工布于基槽上的实体部分的上表面；

（8）分层回填填料至挡土墙设计高度，并进行整体压实，整平；

（9）在最后一层包裹填料的土工布的上表面浇筑钢 筋混凝土顶板。

（10）在挡土墙顶面的边坡侧、底面的外侧分别开挖纵向排水沟。

具体的，分层回填的步骤包括：

1）将基槽内除横向渗沟和纵向渗沟区域外的其它区域灌满混凝土并养护形成混凝土垫层；

2）按照边坡倾角在混凝土层表面上依次填筑一层水泥土和多层回填土，每一层填筑时在纵向渗沟中填筑碎石，水泥土为水泥与回填料的混合土；

3）沿填筑好的水泥土层和回填土层的倾角方向倾斜压入空心钢管，空心钢管的下端插入水泥土层中，并使其上端有一段长度露出回填土层的表面；

4）取出空心钢管内的土体，然后往空心钢管内灌满水直至水位不再发生变化，然后在回填土上再填筑一层水泥土并养护；

5）重复步骤2）至步骤4）直至挡土墙设计高度。

步骤4：在边坡挡土墙与边坡间，利用高压喷射装置快速喷射聚合物发泡材料，并短时间内形成较高强度；形成钢筋为骨架、聚合物发泡材料为基体的结构材料，该结构材料与墙体、边坡形成一整体，从而提高边坡的安全稳定性。

具体的，本实施例中的聚合物发泡材料可以采用授权公告号为CN102443134B的发明专利-一种聚氨酯硬质泡沫及其制备方法中的聚氨酯硬质泡沫，其具体的配置方法为：

按照配比将100份组合聚醚、1.5-3份表面活性剂、1.5-3份复合催 化剂和1-3份水混合均匀得到聚醚多元醇混合物，并将聚醚多元醇混合物冷冻到 15℃以下，然后将16-26份的由甲酸甲酯和HFC-245fa形成的混合发泡剂与冷冻 后的聚醚多元醇混合物混合均匀，用高压发泡机将140-170份聚合异氰酸酯和含 有发泡剂的多元醇混合物进行混合，制备聚氨酯硬质泡沫，其中高压发泡机的操 作条件为：料温19±2℃，操作压力125±25bar。

本实施例中的聚氨酯硬质泡沫制备可以根据现场实际情况调整。

本发明采用一种“挡土墙+结构筋/快速发泡聚合物填充材料”的新方法，实现边坡的应急加固。该方法施工速度快，安全性好，材料容易获得，操作简单。具体体现为：①整个边坡应急加固步骤环节较少，不需对边坡进行大型土工作业，人员只需在坡面进行钻孔、埋置结构筋等简易操作，且发泡材料可迅速膨胀，施工周期短，对边坡环境扰动小，安全性高；②发泡填充材料、结构筋等材料自重较小不会给结构物（挡土墙）额外增加重量；③发泡填充材料防水性能优异，因此减排水措施容易实施。④发泡填充材料可利用其多孔、比强度高，吸能性好的特点，提高边坡稳定性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取现场工程地质信息，根据所述现场工程地质信息选择挡土墙类型以及位置；

在边坡坡面钻孔并插入水平结构筋和竖直结构筋；

根据确定的挡土墙类型以及位置建设挡土墙，并将水平结构筋与挡土墙墙体连接；

在边坡挡土墙与边坡间利用高压喷射装置快速喷射聚合物发泡材料，形成较高强度的以结构筋为骨架、以聚合物发泡材料为基体的结构材料。

2.根据权利要求1所述的边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，所述聚合物发泡材料为聚氨酯。

3.根据权利要求1所述的边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，在边坡坡面钻孔并插入水平结构筋和竖直结构筋的方法包括：

在边坡坡面上水平方向钻孔，并插入水平结构筋；

在边坡坡面上竖直方向钻孔，插入竖直结构筋；

将水平结构筋与竖直结构筋利用铁丝进行连接。

4.根据权利要求1所述的边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，所述现场工程地质信息包括工程地质环境、边坡的类型、位置、面积、厚度和危险程度；

获取现场工程地质信息的方法包括：现场考察、实地勘测。

5.根据权利要求1所述的边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，所述挡土墙为加筋挡土墙；

建设挡土墙的方法包括以下步骤：

清除边坡表面风化、松软的土石；

将水平结构筋一端从边坡上引出，并将水平结构筋伸入挡土墙中；

选择合理的挡土墙轴线，进行挡土墙基槽开挖，所述挡土墙基槽一侧为边坡；

在挡土墙基槽的底部浇筑挡土墙的混凝土底板；

在底板上安装垂直于底板的挡土墙结构筋，结构筋的下端锚固在混凝土底板内的筋笼中，结构筋长度超过挡土墙顶面设计标高；

将从边坡中引出的水平结构筋与挡土墙结构筋通过细铁丝连接；

铺设一层土工布于基槽上的实体部分的上表面；

分层回填填料至挡土墙设计高度，并进行整体压实，整平；

在最后一层包裹填料的土工布的上表面浇筑钢 筋混凝土顶板。

6.根据权利要求1所述的边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，所述挡土墙还设置有排水设施以疏干墙后坡料中的水分；

所述排水设施包括地面排水设施和墙身排水设施；

所述地面排水设施包括地面排水沟；所述墙身排水设置包括根据渗水量在墙身的适当高度处布置的泄水孔。

7. 根据权利要求1所述的边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，所述泄水孔尺寸包括5cm×10cm、10cm×10cm、15cm ×20cm的方孔和直径5~10cm的圆孔；

所述泄水孔间距为2~3m，上下交错设置；最下排泄水孔的底部应高出挡土墙的墙趾0.3-0.5m；

在最下一排泄水孔的底部设置有0.3-0.5m厚的粘土隔水层；

在泄水孔进口处设置有粗粒料反滤层。

8.根据权利要求1所述的边坡应急加固快速发泡填充方法，其特征在于，所述加筋挡土墙包括多层单元层结构；

所述单元结构层由混凝土垫层及其上方的水泥土层夹回填土层形成；

所述单元结构层的倾角与边坡坡度一致，混凝土垫层处设置有垂直向下压入土体中的若干钢管，使混凝土垫层和钢管组合形成刚性结构，单元结构层中设置有与边坡同倾角的钢管，钢管的两端分别通过水泥土层约束固定，中部与从边坡中引出的水平结构筋连接。

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