一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法与流程

文档序号：12818368阅读：212来源：国知局

本发明涉及环境岩土工程技术领域，尤其涉及一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法。

背景技术：

土钉支护是一种用于保持基坑和边坡稳定的常见挡土技术。由于其施工成本低、方法简单、速度快并且施工质量可靠，在基坑和边坡工程中特别是在非软土场地的基坑和边坡工程中被广泛应用。现有的土钉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。

传统面层均采用混凝土、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，受力不够均匀，施工工艺复杂且不够环保。

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。专利号为201010543317.1的发明专利中公开了一种采用柔性面层的土钉墙支护体系“柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法”。该发明采用新型柔性面层材料代替传统的刚性面层，解决了刚性面层施工速度慢，造价高，受力不均匀，施工工艺复杂且不够环保的问题；土钉和面层的连接采用高强柔性绳索连接形式，加快了施工速度，简化了施工工艺，降低了工程造价。土工布、土工格栅等土工合成材料具有良好的耐久性能，而且作为面层可与后期边坡绿化结合，为解决长期以来支护与绿化脱节的问题奠定了基础。

技术实现要素：

本发明提供了一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法，所述边坡防护体系采用土工合成材料代替传统的钢筋网作为混凝土或加固土的加筋材料，采用掺入了土壤固化外加剂(简称土壤固化剂)的土壤所形成的加固土代替传统的混凝土，采用frp、gfrp等高强纤维合成材料代替传统的钢筋作为传统钻孔注浆土钉的杆体材料，用以解决现有土钉支护技术中面层和土钉施工速度慢，造价高，耐久性差，施工工艺复杂且不够环保的问题。本发明可以为土钉支护特别是结合生态工程的边坡防护工程提供一种经济、高效、耐久、环保的选择。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系，所述边坡防护体系包括有多个土钉、多个与土钉数量相适配的连接结构和固设在边坡表面的土工合成材料增强加固土面层；所述边坡上开设有钻孔，所述土钉的一端固设于钻孔中，另一端穿过土工合成材料增强加固土面层通过连接结构施加预应力将土工合成材料增强加固土面层压紧至边坡表面；所述边坡防护系统还包括有加强筋，所述加强筋以土钉为节点通过连接结构固设在所述土工合成材料增强加固土面层内。

优选的，所述土钉包括有土钉杆体，所述土钉杆体为具有通长螺纹的frp、gfrp筋材。

优选的，所述连接结构为相互配合使用的垫板和螺母；所述土钉杆体穿过土工合成材料增强加固土面层后与垫板和螺母通过螺纹固定连接，通过旋转紧固螺母可以施加预应力，将土工合成材料增强加固土面层压紧至边坡表面。

优选的，所述边坡防护系统还包括有多个定位支架，每个所述定位支架包括有两个与土钉杆体配合连接的圆环套件和一个固设在两个圆环套件之间的弧形支撑架。

优选的，所述土工合成材料增强加固土面层为以土工合成材料为筋材的加固土混合物。

优选的，所述土工合成材料为土工织物、土工复合材料或土工特种材料中的一种。

优选的，所述加固土为掺入土壤固化外加剂的土壤或者为混凝土。

本发明还公开了一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法，采用具有土工合成材料增强加固土面层的边坡防护体系，该施工方法的工艺流程包括开挖修坡、成孔、土钉制作、土钉安装、浆液制备、土钉注浆、喷射底层加固土或混凝土、铺设土工合成材料、设置加强筋、安装连接结构、喷射顶层加固土或混凝土，开挖下一层土方、修坡并分层分段循环施工至设计基底标高后验收，具体步骤包括：

(1)按照施工设计要求开挖工作面至第一道土钉施工标高，修整边坡；

(2)按照施工设计要求的位置，采用钻孔机朝迎土面斜向下钻孔；

(3)制作所述土钉杆体筋材，土钉杆体筋材上安装定位支架和注浆管，将土钉杆体筋材连同注浆管推送至钻孔内距离孔底50mm处，孔径设置为100mm-200mm，土钉杆体筋材的直径设置为10mm-40mm；

(4)制备浆液，通过注浆管向钻孔中灌浆；

(5)向边坡表面上喷射底层加固土或混凝土，龄期为7-28天；

(6)在底层加固土或混凝土坡面上铺设土工合成材料；

(7)以土钉杆体为节点铺设纵横加强筋；

(8)安装连接结构，将垫片套入土钉杆体后，通过旋转紧固螺母可以施加预应力，将土工合成材料增强加固土面层压紧至边坡表面；

(9)在土工合成材料和连接结构上喷射顶层加固土或混凝土，龄期为7-28天；

(10)按设计要求开挖工作面至所述下一道土钉施工标高，修整边坡；

(11)重复步骤(2)-(10)直至开挖到设计基底标高；

(12)施工后验收。

与现有技术方案相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法，与现有技术中的土钉墙支护体系及其施工方法相比，具有明显优势。本发明中采用的土工合成材料，为土工织物、土工复合材料、土工特种材料等土工合成材料，或者为其它结构强度较高的柔性材料，上述材料的价格与钢筋网价格相比，价格相对较低，可降低工程造价，且土工合成材料重量较轻，易于搬运，施工速度快，降低了工人的劳动强度，提高了施工效率；加固土中掺入了土壤固化外加剂(简称土壤固化剂)的土壤，可以就地取材，利于环境保护；土工合成材料面层筋材和具有通长螺纹的frp、gfrp土钉筋材具有较强的耐久性，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。

附图说明

图1为本发明实施例的使用状态参考立面图；

图2为图1中a-a向剖面图；

图3为图2中b区域的局部放大示意图；

图4为本发明实施例的流程图；

附图标记：

1、土钉；100、土钉杆体；101、注浆体；2、连接结构；20、螺母；21、垫板；3、土工合成材料增强加固土面层；30、土工合成材料；31、加固土；4、加强筋；5、边坡；6、圆环套件；7、支撑架。

具体实施方式

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。

如附图1-3所示，本发明公开了一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系，包括：所述边坡防护体系包括有多个土钉1、多个与土钉1数量相适配的连接结构2和固设在边坡5表面的土工合成材料增强加固土面层3；所述边坡5上开设有钻孔，所述土钉1的一端固设于钻孔中，另一端穿过土工合成材料增强加固土面层3通过连接结构2施加预应力将土工合成材料增强加固土面层3压紧至边坡5表面；为了增强土工合成材料增强加固土面层3的整体性，所述边坡防护系统还包括有加强筋4，所述加强筋4以土钉1为节点通过连接结构2固设在所述土工合成材料增强加固土面层3内。

具体而言，本发明提供了一种具有土工合成材料增强加固土面层的边坡防护体系，通过注浆将土钉1固定设置在边坡5上开设的钻孔中，并通过连接结构2将土工合成材料增强加固土面层3与土钉1连接在一起；当边坡5出现侧向位移时，土工合成材料增强加固土面层3被土钉1牢靠的拉紧以使土工合成材料增强加固土面层3能够紧密的贴附在边坡5的表面上，此时，边坡5位移产生的土压力通过土工合成材料增强加固土面层3和连接结构2传递给土钉1，再通过土钉1传到滑裂面以外的地层中去。土工合成材料增强加固土面层3的约束作用和土钉1的加筋作用可以有效限制边坡位移，从而保持边坡的稳定。

如附图3所示，本发明中的土工合成材料增强加固土面层3为以土工合成材料30为筋材的加固土31混合物。土工合成材料30增强加固土31面层的土工合成材料30为土工织物、土工复合材料、土工特种材料等土工合成材料，或为其它结构强度较高的柔性材料；所述加固土31为掺入了土壤固化外加剂(简称土壤固化剂)的土壤，或者为混凝土。

如附图2-3所示，本发明中土钉杆体100为具有通长螺纹的frp、gfrp筋材；本发明中连接结构为相互配合使用的垫板21和螺母20；所述土钉杆体100穿过土工合成材料增强加固土面层3后与垫板21和螺母20通过螺纹固定连接，通过旋转紧固螺母20可以施加预应力，将土工合成材料增强加固土面层3压紧至边坡5表面。

作为优选的技术方案，边坡防护系统还包括有多个定位支架，每个所述定位支架包括有两个与土钉杆体100配合连接的圆环套件6和一个固设在两个圆环套件6之间的弧形支撑架7，在将土钉1置入钻孔前，先将土钉杆体100依次穿入多个圆环套件6后，再将土钉1和定位支架一同放入钻孔内，进行注浆，可防止土钉1在注浆过程中发生倾斜，对土钉1起到定位的作用，同时，在注浆后增强土钉1的稳固性。

本发明还提供一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系的施工方法，采用具有土工合成材料增强加固土面层的边坡防护体系，该施工方法的工艺流程包括开挖修坡、成孔、土钉制作、土钉安装、浆液制备、土钉注浆、喷射底层加固土或混凝土、铺设土工合成材料、设置加强筋、安装连接结构、喷射顶层加固土或混凝土，开挖下一层土方、修坡并分层分段循环施工至设计基底标高后验收，具体步骤包括：