本发明涉及建筑施工地基基础工程领域，具体而言，涉及一种深基坑支护工程土钉墙。
背景技术：
土钉墙主要应用建筑深基坑支护等土体边坡加固工程。传统土钉墙是由随基坑开挖分层设置的、纵横向密布的土钉群、喷射混凝土面层及原位土体所组成的支护结构。通过土钉与土体的相互作用，形成了类似于重力式挡土墙的土体加固区带，提高原位土体的强度，增强边坡的稳定性。在坡面上设置的钢筋网喷射混凝土面层，它起到对坡面变形的约束作用。实践发现，传统的土钉墙在施工过程中存在如下缺点：需要在施工现场喷射混凝土面层，这对施工现场环境造成一定的污染，且面层不能回收再利用；无法对土钉墙施加预应力。
本发明所指的钢板与角钢带拼装式面层土钉墙，与目前已有的土钉墙(包括已有发明的装配式土钉墙)技术明显不同。关键在于施工操作简单，根据开挖坡面大小将预先组装好的单元薄钢板面层铺设在土坡上，并用连接螺栓将单元薄钢板面层拼装在一起，然后通过锁紧螺母锁定将土钉杆与拼装式土钉墙面层连成一体，可对土钉杆施加一定的预应力，形成整体支护挡土作用。同时，因预应力的施加使土坡变形得以控制，提高了支护工程的安全度。通过单元薄钢板面层拼装可实现面层的上下左右接长。并通过泄水管的设置实现了土钉墙浅部排水。用钢制面层代替喷射混凝土面层，减少了对场地及周边环境的污染，且钢制面层结构可以回收利用，减少了材料的浪费，降低了成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种钢板与角钢带拼装式面层土钉墙结构及施工方法，以改善传统的土钉墙(包括已发明的装配式土钉墙)施工过程中对环境的影响大，操作麻烦，不能实现浅部排水，以及不能施加预应力等问题。
实现本发明的目的技术方案如下：
一种钢板与角钢带拼装式面层土钉墙，包括薄钢板、横向角钢带、立板、竖向角钢带、连接螺栓、土钉杆、锁紧螺母，所述薄钢板包括若干块单块钢板，单块钢板的四个角均设置l形切口；所述立板的边长与钢板四个角所设置的l形切口边长相匹配，固定在横向角钢带、和竖向角钢带的连接处，其高度与角钢带齐平；所述锁紧螺母的内孔直径与土钉杆外径相匹配；所述垫板的外径应大于1.5倍土钉孔直径，垫板将土钉墙面层交汇处的横、竖向角钢带及立板覆盖，单元薄钢板面层采用连接螺栓拼装连接在一起形成拼装式土钉墙面层，通过锁紧螺母锁定，将土钉杆与拼装式土钉墙面层连成一体。
作为本发明的进一步改进，所述单块钢板的高度与相邻的上下土钉间距相等、长度均与土钉水平间距相等。
作为本发明的进一步改进，所述横向角钢带及竖向角钢带均为碳素钢等边角钢。
作为本发明的进一步改进，所述土钉杆的杆端设置有与锁紧螺母连接的丝扣。
作为本发明的进一步改进，土钉墙面层下面的土层中设置有泄水管，所述泄水管的管壁开有一组进水孔。
作为本发明的进一步改进，所述横向角钢带上间隔开设有过水孔。
作为本发明的进一步改进，相邻土钉孔之间开设2个过水孔。
本发明的有益效果如下：
本发明的特点在于此种土钉墙是将预先组装好的单元薄钢板面层铺设在开挖的土坡上，并用连接螺栓将单元薄钢板面层拼装在一起，在所拼装的土钉墙面层交汇处，施工成孔注浆型土钉(或击入式注浆土钉)，通过垫板将土钉墙面层交汇处的横、竖向角钢带及立板覆盖起来，并通过锁紧螺母锁定将土钉杆与拼装式土钉墙面层连成一体，可对土钉杆施加一定的预应力，形成整体支护挡土作用。同时，因预应力的施加使土坡变形得以控制，提高了支护工程的安全度。通过单元薄钢板面层拼装可实现面层的上下左右接长。并通过泄水管的设置实现了土钉墙浅部排水。用钢制面层代替喷射混凝土面层，减少了对场地及周边环境的污染，且钢制面层结构可以回收利用，减少了材料的浪费，降低了成本。
该发明的土钉墙具有按需拼装、操作简单、施工方便、无环境污染、安全可靠、造价低等优点。
附图说明
图1单元薄钢板面层结构组成
图2拼装面层土钉墙结构
图3成孔注浆型土钉
图4击入式注浆土钉
图中标记：1.薄钢板，2.横向角钢带，3.螺钉，4.立板，5.竖向角钢带1.薄钢板，2.横向角钢带，3.螺钉，4.立板，5.竖向角钢带，6.连接螺栓，7.土钉杆，8.锁紧螺母，9.垫板，10.泄水管，11.过水孔，12.土钉孔壁1.薄钢板，2.横向角钢带，5.竖向角钢带，7.土钉杆，8.锁紧螺母，9.垫板，13.注浆体，14.喷浆孔，15.角钢倒刺，16.挡板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种钢板与角钢带拼装式面层土钉墙，它包括有薄钢板1、横向角钢带2、螺钉3、立板4、竖向角钢带5、连接螺栓6、土钉杆7、锁紧螺母8、垫板9、泄水管10、过水孔11等。薄钢板1为壁厚2mm～5mm的钢板，单块钢板平面尺寸依据土钉设计间距确定(高度与土钉上下间距相等、长度均与土钉水平间距相等)，钢板四个角均设置l形切口(切口边长略大于土钉孔设计半径)，钢板的内、外侧可涂防腐漆；横向角钢带2及竖向角钢带5均为碳素钢等边角钢，可选用l40×4～l60×5等型号；螺钉3为标准件，螺钉杆直径为φ5mm～φ10mm；立板4为厚度5mm左右的钢板，其边长与钢板四个角所设置的l形切口边长相匹配，焊接在横、竖向角钢带连接处，其高度与角钢带齐平；连接螺栓6为标准件，螺杆直径为φ10mm～φ16mm；土钉杆7钢筋宜采用hrb400、hrb500螺纹钢筋，钢筋直径宜取
本发明的施工方法如下：
1.在基坑坡面开挖之后，根据土方分层分段开挖高度与长度(一般分层开挖垂直高度为1.2m～1.4m，分段开挖长度为10m～20m)，将预先组装好的单元薄钢板面层(横向角钢带、竖向角钢带用螺钉固定在薄钢板上面，立板用焊接方法固定在钢板l形切口处，)铺设在土坡上，并用连接螺栓将单元薄钢板面层拼装在一起(形成拼装式土钉墙面层)，拼装面层所形成的网格点应与土钉孔设计间距相一致。
2.在所拼装的土钉墙面层交汇处，施工成孔注浆型土钉(或击入式注浆土钉)，成孔注浆型土钉如图3所示，击入式注浆土钉如图4所示。注浆土钉设置于横向角钢带2和竖向角钢带5的方法相同，图3和图4仅以在横向角钢带2上设置注浆土钉为例进行说明。安装好土钉杆7，待土钉注浆体强度达到设计要求之后，加设垫板9将土钉墙面层交汇处的横、竖向角钢带及立板覆盖起来，通过锁紧螺母8锁定将土钉杆与拼装式土钉墙面层连成一体。通过测力矩扳手(或穿心千斤顶)拧紧锁紧螺母(螺母与横向槽钢带之间可加设垫片)，对土钉杆施加一定的预应力，预应力值控制在土钉轴向拉力设计值的40％～70％。
3.按照预设位置，将泄水管10设置于面层下面的土层中(每2m2～4m2设置一根泄水管)，使靠近面层的土层积水顺着泄水管流出，通过坡脚排水系统排出。在横向角钢带上间隔设置一些过水孔11，使面层上面的雨水流入坡脚集水沟中，最后流入集水井排走。
实施例1：
(1)某基坑开挖深度9m，开挖土层自上而下依次为杂填土、黏土、粉土等，设计采用钢板与角钢带拼装式面层土钉墙进行支护。土钉左右间距及上下间距均为1.2m，采用成孔注浆型土钉，土钉钻孔直径为φ100mm，土钉平均长度为10m，土钉杆选用hrb400螺纹钢筋，钢筋直径为φ32mm，单根土钉轴向拉力设计值为130kn。薄钢板选用壁厚5mm的45#钢钢板，单块钢板长度与高度均为1.2m，钢板四个角均设置l形切口(切口边长为52mm)，在单块钢板的中心部位设置一个φ48mm泄水孔，在钢板边侧间隔200mm设置φ8mm螺钉孔(螺钉孔中心距钢板外边缘距离为25mm)，钢板的内、外侧涂一层防腐漆。
(2)现场组装单元薄钢板面层。横向角钢带及竖向角钢带均选用等边角钢(l50×5碳素钢)，单根角钢下料长度为1095mm，沿角钢底边中心线间隔200mm设置5个φ8mm螺钉孔(与薄钢板的螺钉孔位置相对应)，沿角钢侧边中心线间隔200mm设置5个φ12mm螺栓孔(相邻角钢带螺栓孔位置相对应)，沿角钢侧边间隔500mm设置2个φ10mm的过水孔(上、下角钢过水孔位置相对应)。立板选用厚度5mm的钢板，其边长与为52mm(与钢板四个角所设置的l形切口边长相匹配)，焊接在横、竖向角钢带连接处，其高度为45mm(焊接后与角钢带高度齐平)。泄水管为直径φ48mm、长度0.5m的短塑料管，管壁开有一组φ10mm的进水孔。
(3)基坑坡面土方分层分段开挖，分层开挖垂直高度为1.2m，分段开挖长度为12m，经开挖验坡之后，进行单元薄钢板面层的拼装，横向共计拼装10个单元薄钢板面层，上下、左右相邻面层板的角钢带用φ12mm螺栓连接成一体。
(4)在所拼装的土钉墙面层交汇处，施工成孔注浆型土钉，土钉钻孔直径为φ100mm，土钉平均长度为10m，一次分段开挖长度共计施工10根土钉，安装好土钉杆及注浆管路。待土钉注浆体强度达到设计要求之后，加设垫板将土钉墙面层交汇处的横、竖向角钢带及立板覆盖起来，垫板采用壁厚为15mm的圆形钢板，其内径为φ34mm，外径为
(5)在每个单元薄钢板面层中心设置一根泄水管，泄水管插入土层深度为0.4m，使靠近面层的土层积水顺着泄水管流出，通过坡脚排水系统排出。薄钢板面层上的积水通过设置在横向角钢带上的φ10mm的过水孔向下流出，流入坡脚集水沟中，最后流入集水井排走。
(6)当上部已施工的土钉墙起支护作用之后，继续向下分层分段挖土，经开挖验坡之后，通过单元薄钢板面层拼装来实现面层的上下左右接长。
经现场检测，该基坑所采用的钢板与角钢带拼装式面层土钉墙变形小，墙顶水平变形值没有超过14mm，地面沉降量小于10mm，基坑底部没有发生隆起现象，坡面面层钢板没有明显的形变及鼓涨等现象，工程成本比传统的土钉墙(喷射混凝土面层)降低27％左右，且面层钢板及角钢带实现了回收再利用。
实施例2：
(1)某基坑开挖深度6m，开挖土层自上而下依次为杂填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土等，设计采用钢板与角钢带拼装式面层土钉墙进行支护。土钉左右间距及上下间距均为1.4m，采用击入式钢管注浆土钉，钢管外径为
(2)现场组装单元薄钢板面层。横向角钢带及竖向角钢带均选用等边角钢(l40×4碳素钢)，单根角钢下料长度为1314mm，沿角钢底边中心线间隔200mm设置6个φ6mm螺钉孔(与薄钢板的螺钉孔位置相对应)，沿角钢侧边中心线间隔200mm设置6个φ10mm螺栓孔(相邻角钢带螺栓孔位置要对应)，沿角钢侧边间隔500mm设置2个φ10mm的过水孔(上、下角钢过水孔位置相对应)。立板选用厚度5mm的钢板，其边长与为42mm(与钢板四个角所设置的l形切口边长相匹配)，焊接在横、竖向角钢带连接处，其高度为36mm(焊接后与角钢带高度齐平)。泄水管为直径φ48mm、长度0.4m的短塑料管，管壁开有一组φ8mm的进水孔。
(3)基坑坡面土方分层分段开挖，分层开挖垂直高度为1.4m，分段开挖长度为11.2m，经开挖验坡之后，进行单元薄钢板面层的拼装，横向共计拼装8个单元薄钢板面层，上下、左右相邻面层板的角钢带用φ10mm螺栓连接成一体。
(5)在所拼装的土钉墙面层交汇处，施工击入式钢管注浆土钉，土钉钢管直径为φ48mm，土钉平均长度为12m，一次分段开挖长度共计施工8根土钉，待击入式钢管土钉的注浆体强度达到设计要求之后，加设垫板将土钉墙面层交汇处的横、竖向角钢带及立板覆盖起来，垫板采用壁厚为15mm的圆形钢板，其内径为φ50mm，外径为
(5)在每个单元薄钢板面层中心设置一根泄水管，泄水管插入土层深度为0.3m，使靠近面层的土层积水顺着泄水管流出，通过坡脚排水系统排出。薄钢板面层上的积水通过设置在横向角钢带上的φ10mm的过水孔向下流出，流入坡脚集水沟中，最后流入集水井排走。
(6)当上部已施工的土钉墙起支护作用之后，继续向下分层分段挖土，经开挖验坡之后，通过单元薄钢板面层拼装来实现面层的上下左右接长。
经现场检测，该基坑所采用的钢板与角钢带拼装式面层土钉墙变形小，墙顶水平变形值没有超过16mm，地面沉降量小于11mm，基坑底部没有发生隆起现象，坡面面层钢板没有明显的形变及鼓涨等现象，工程成本比传统的土钉墙(喷射混凝土面层)降低32％左右，且面层钢板及槽钢带实现了回收再利用。
综上所述，本发明一种钢板与角钢带拼装式面层土钉墙，主要用于建筑深基坑支护、土体边坡加固等岩土工程领域。它是由薄钢板、横向角钢带、螺钉、立板、竖向角钢带、连接螺栓、土钉杆、锁紧螺母、垫板、泄水管等组成。在基坑坡面开挖之后，根据土方分层分段开挖高度与长度，将预先组装好的单元薄钢板面层(横向角钢带、竖向角钢带用螺钉固定在薄钢板上面，立板用焊接方法固定在钢板l形切口处)铺设在土坡上，并用连接螺栓将单元薄钢板面层拼装在一起(形成拼装式土钉墙面层)，然后施工成孔注浆型土钉(或击入式注浆土钉)，待土钉注浆体强度达到设计要求之后，在土钉墙面层交汇处上方加设垫板，然后通过锁紧螺母锁定将土钉杆与拼装式土钉墙面层连成一体，可对土钉杆施加一定的预应力，最后将泄水管设置于面层下面的土层中。
该钢板与角钢带拼装式面层土钉墙施工操作简单，单元薄钢板面层采用螺栓连接可实现快速拼装，并因预应力的施加使土坡变形得以控制，提高了支护工程的安全度。用钢制面层代替喷射混凝土面层，减少了对场地及周边环境的污染，且钢制面层结构可以回收利用，减少了材料的浪费，降低了成本。
以上所述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的指导下，所作的修改与改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。