装配式柔性面层可回收复合土钉墙及施工方法与流程

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种装配式柔性面层可回收复合土钉墙以及装配式柔性面层可回收复合土钉墙的施工方法。

背景技术：

传统土钉墙支护体系中面层主要有以下四种类型：喷射混凝土面层、现浇混凝土面层、预制混凝土面层以及刚面板，而其中喷射混凝土面层是传统土钉墙最为常用的形式，这种面层虽然施工工艺简单，但在实际施工过程中却存在以下不足：混凝土消耗大成本高，养护时间过长施工效率低，施工噪音、粉尘对环境影响大，混凝土面层与部分土层未紧密连接支护效果差，面层易渗水脱落。

针对传统土钉墙喷射混凝土面层存在的问题，有必要开发一种施工工期短、混凝土消耗少、防渗支护效果好的支护结构及施工方法，本发明正是在这样的背景下开发而成的，应用于实际基坑支护施工中产生较好的经济社会效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对传统喷射混凝土土钉墙支护体系中混凝土消耗大成本高，养护时间过长施工效率低，施工噪音、粉尘对环境影响大，混凝土面层与部分土层未紧密连接支护效果差，面层易渗水脱落等问题，提出了一种装配式柔性面层可回收复合土钉墙及其施工方法。

为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及的一种装配式柔性面层可回收复合土钉墙，包括由倾斜的坑壁围成的基坑，基坑的底部设有集水沟，基坑底部位于集水沟与坑壁之间铺设隔水膜和碎石排水沟；所述的坑壁上间隔设置斜向可回收锚杆和土钉，坑壁的表面依次铺设有疏水层、防水土工膜、土工格栅和混凝土防火层，防水土工膜和土工格栅自上往下整体铺设，防水土工膜和土工格栅的顶部延伸至基坑顶面，并通过竖向可回收锚杆和混凝土压顶固定，所述的疏水层的底部与碎石排水沟连通；混凝土防火层的外表面设有横向腰梁和纵向腰梁，横向腰梁和纵向腰梁围合形成若干矩形区域，斜向可回收锚杆的端部固定连接在横向腰梁上，土钉的端部设在横向腰梁和纵向腰梁围成的矩形区域内。

优选地，所述的竖向可回收锚杆设在距离坑壁2～2.5m的基坑顶面处，且沿基坑四周间隔布置，相邻竖向可回收锚杆间距2m。

优选地，所述的斜向可回收锚杆呈“一”字状间隔布置坑壁上，其端部采用锚杆固定垫板固定在横向腰梁上。

优选地，所述的横向腰梁和纵向腰梁通过焊接的方式连接。

优选地，每个由横向腰梁和纵向腰梁围合形成的矩形区域内均设置至少两排、两列土钉。

优选地，所述的疏水层包括若干高强度纤维绳网袋，每个高强度纤维绳网袋内均填充有级配连砂石，相邻高强度纤维绳网袋之间通过连接钢丝相互连接。

优选地，所述的土钉的端部以及所述的斜向可回收锚杆的端部通过交叉设置的连接筋相互连接。

优选地，所述的土钉的端部设有扩大钢垫板，扩大钢垫板的直径为土钉直径的3～5倍。

一种上述装配式柔性面层可回收复合土钉墙的施工方法，包括以下步骤：

s1：上层坑壁上间隔施工斜向可回收锚杆和土钉，并在基坑顶面施工竖向可回收锚杆；

s2：铺设上层坑壁表面铺设疏水层；

s3：依次铺设上层坑壁处的防水土工膜和土工格栅，并土工格栅表面喷涂混凝土防火层，形成坑壁柔性面层；

s4：施工横向腰梁和纵向腰梁，并将斜向可回收锚杆的端部用锚杆固定垫板及锚杆螺母固定在横向腰梁上，土钉的端部用土钉螺母固定在混凝土防火层表面；

s5：重复s1～s4，依次完成以下若干层坑壁的锚杆、土钉、疏水层和坑壁柔性面层的施工；

s6：基坑底面开挖碎石排水沟和集水沟替换，碎石排水沟的两端分别与疏水层和集水沟连通。

优选地，所述s3中，防水土工膜和土工格栅的顶部用竖向可回收锚杆和混凝土压顶固定，且自上往下依次铺设在疏水层上，上层坑壁铺设完成后把多余的防水土工膜和土工格栅卷起来；所述s5中，下层坑壁的疏水层施工完成后，再把圈起的防水土工膜和土工格栅自上往下依次铺设在下层坑壁的疏水层上。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明柔性面层采用防水土工膜、土工格栅互相搭配使用，防水土工膜能阻止降水浸入基坑边坡的坡体，防止基坑坡体产生膨胀力，土工格栅能够释放基坑边坡土体压力，降低土钉承担的荷载，保证基坑的稳定。

(2)本发明通过疏水层把自稳土层的水导入到碎石排水沟再排到集水沟，解决了自稳土层排水问题。

(3)斜向可回收锚杆固定连接在横向腰梁上，横向腰梁和纵向腰梁焊接连接后加固整个坑壁，并在划分的区域内用土钉进行加固，锚杆、土钉、腰梁的组合大大提高了基坑支护强度。

(4)相比于传统钢筋混凝土面层初喷、钢筋网编织铺设、终喷3道工序，且养护时间过长的现状，本发明采用柔性面层代替传统钢筋混凝土面层，缩短了混凝土喷射和养护龄期，缩短工期约20％。

(5)本发明只消耗少量混凝土，节约了资源，同时解决了喷射混凝土的噪音、扬尘等环境污染问题，完全符合科学发展和低碳经济的要求。

(6)本发明中柔性面层、锚杆均为可回收材料，大大降低了材料费用，节省了施工成本。

附图说明

图1是装配式柔性面层可回收复合土钉墙的剖面图；

图2是高强度纤维绳网袋示意图；

图3是装级配连砂石的高强度纤维绳网袋示意图；

图4是疏水层施工完成示意图；

图5是锚杆、土钉固定后的结构示意图；

图6是本发明步骤一完成后的结构示意图；

图7是本发明步骤二完成后的结构示意图；

图8是本发明步骤三完成后的结构示意图；

图9是本发明步骤四完成后的结构示意图；

图10是本发明步骤五完成后的结构示意图；

图11是本发明步骤六完成后的结构示意图。

标注说明：1-自稳土层，2-混凝土压顶，3-疏水层，4-防水土工膜，5-土工格栅，6-斜向可回收锚杆，7-混凝土扩体段，8-横向腰梁，9-锚杆固定垫板，10-土钉，11-扩大钢垫板，12-土钉螺母，13-碎石排水沟，14-隔水膜，15-集水沟，16-截水沟，17-高强度纤维绳网袋，18-级配连砂石，19-开口，20-端丝，21-高强度纤维绳，22-混凝土防火层，23-连接筋，24-临时集水沟，25-连接钢丝，26-锚杆螺母，27-焊接钢板，28-竖向可回收锚杆，29-基坑顶面，30-坑壁，31-纵向腰梁，32-基坑底面。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一：

结合附图1所示，本发明涉及的一种装配式柔性面层可回收复合土钉墙包括由倾斜的坑壁30围成的基坑，基坑的底部设有集水沟15，基坑底部位于集水沟15与坑壁30之间铺设隔水膜14和碎石排水沟13，坑壁30上的斜向可回收锚杆6和土钉10，基坑顶面29沿着坑壁30均匀布置有竖向可回收锚杆28，竖向可回收锚杆28距离坑壁2m～2.5m，且相邻竖向可回收锚杆28间距2m。所述的坑壁30上依次施工有疏水层3、防水土工膜4，土工格栅5和混凝土防火层22。其中，所述的疏水层3沿着坑壁30铺设，其底部与碎石排水沟13连通，其作用在于把自稳土层1的水导入到碎石排水沟13再排到集水沟15内。

结合附图2～3所示，上述疏水层3由多个高强度纤维绳网袋17外包级配连砂石18的结构相互连接而成，高强度纤维绳网袋17尺寸为2m×2m×5cm，高强度纤维绳网袋17其中三个边缘设置端丝20，并用高强度纤维绳21连接，只留一个开口19，然后向高强度纤维绳网袋17内填充级配连砂石18，封住开口19，形成单个疏水层单体。结合附图4所示，把装级配连砂石的高强度纤维绳网袋按秩序穿过斜向可回收锚杆6和土钉10安放在坑壁30上，并用连接钢丝25相互连接装级配连砂石的高强度纤维绳网袋，组成疏水层3。

再结合附图1所示，疏水层3表面铺设有坑壁柔性面层，该坑壁柔性面层由从下至上的防水土工膜4、土工格栅5和混凝土防火层22组成。所述的防水土工膜4和土工格栅5是自上往下整体铺设形成的，防水土工膜4和土工格栅5的顶端铺设至基坑顶面29处，并用竖向可回收锚杆28和混凝土压顶2固定在基坑顶面29，防水土工膜4采用两布一膜的复合土工膜，纵横向断裂强度≥5kn/m，断裂伸长率≤30％；土工格栅5采用双向土工格栅，纵横向拉伸屈服力≥20kn/m，纵横向断裂伸长率≤30％，延伸率≤13％，cbr顶破强度≥1.2kn，土工格栅5接点强度不得小于抗拉强度的80％，土工格栅5网孔尺寸为4cm×4cm，肋条截面为矩形；所述的混凝土防火层22是在防水土工膜4和土工格栅5上喷射一层厚度1～3mm的混凝土砂浆。

结合附图1和5所示，混凝土防火层22的表面设有横向腰梁8和纵向腰梁31，所述的横向腰梁8和纵向腰梁31均采用两根32c型槽钢组合而成，且两根槽钢之间用焊接钢板27相连接，焊接钢板间距20cm，纵向腰梁31的两端与其上下方的横向腰梁8焊接连接。所述的斜向可回收锚杆6的端部设有锚杆固定垫板9，斜向可回收锚杆6的端部固定连接在横向腰梁8上，并用锚杆螺母26锁紧；土钉10设在横向腰梁8和纵向腰梁31围合形成的矩形区域内，土钉10的端部设有的扩大钢垫板11，扩大钢垫板11采用直径为8～12cm的钢板，并且通过土钉螺母12锁紧。上述的斜向可回收锚杆6采用ⅱ级或ⅲ级钢筋，直径18～32mm，斜向可回收锚杆横向间距3m，纵向间距2m；上述的土钉10采用采用ⅱ级或ⅲ级钢筋，直径16～22mm，在横向腰梁8和纵向腰梁31围成的矩形区域内可按两排两列或两三排两三列的形式设置土钉10的层数。土钉10的端部以及斜向可回收锚杆6的端部还可以采用交叉布置的连接筋23相互连接，连接筋23采用a8钢筋。

上述装配式柔性面层可回收复合土钉墙的施工方法包括以下步骤：

步骤一：结合附图6所示，在基坑顶面29施工截水沟16和竖向可回收锚杆28，在上层坑壁30上开挖钻孔挤扩注浆形成混凝土扩体段7，并插入斜向可回收锚杆6，在上层坑壁30指定位置施工土钉10，在基坑底面32开挖临时集水沟24。

步骤二：结合附图7所示，把装级配连砂石18的高强度纤维绳网袋17按秩序穿过斜向可回收锚杆6和土钉10安放在上层坑壁30上组成疏水层3，用连接钢丝25相互连接装级配连砂石18的高强度纤维绳网袋17。

步骤三：结合附图8所示，铺设上层坑壁的防水土工膜4和土工格栅5，铺设时，在基坑顶面29用竖向可回收锚杆28和混凝土压顶26固定，自上往下依次铺设在疏水层3上，上层坑壁铺设完成后把多余的防水土工膜(4)、土工格栅(5)卷起来，并在防水土工膜4和土工格栅5表面喷涂混凝土防火层22，形成上层坑壁的坑壁柔性面层。

步骤四：结合附图9所示，在上层坑壁的混凝土防火层22表面施工横向腰梁8和纵向腰梁31，斜向可回收锚杆6用锚杆固定垫板9固定在横向腰梁8上，土钉10用土钉螺母12和扩大钢垫板11固定在混凝土防火层22表面，斜向可回收锚杆6和土钉10之间采用连接筋23连接。

步骤五：结合附图10所示，上层装配式柔性面层可回收复合土钉墙施工完成后，填埋临时集水沟24，放坡，在下层坑底32开挖临时集水沟24，进行下层坑壁30的斜向可回收锚杆6、土钉10固定施工，具体施工方式和上层一样，在下层坑壁上施工疏水层3，把圈起的防水土工膜4和土工格栅5自上往下依次铺设在疏水层3上，最后喷涂混凝土防火层22。

步骤六：结合附图11所示，在坑底32开挖碎石排水沟13，把临时集水沟24用集水沟15替换，通过疏水层3把自稳土层1的水导入到碎石排水沟13再排到集水沟15。

以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。