专利名称：组合土钉支护施工方法
技术领域：
本发明涉及一种土钉支护施工方法，更具体地涉及一种适用于松散土层基坑的组合土钉支护施工方法。
背景技术：
土钉支护是一种用于保持土 体开挖和边坡稳定的新型挡土技术。由于其施工成本低、方法简单、速度快并且施工质量可靠，因此在基坑工程中应用广泛。土钉支护对施工场地的土层性质的依赖性较大。一般而言，适宜采用土钉支护的土层应具有一定胶结能力和密实程度的土层，例如砂土、粉土、砾石土、素填土以及坚硬或硬塑粘性土。但是，对于松散、软弱、土体强度差的土层，例如松散砂土以及有丰富地下水源的土层，则一般不能单独使用传统的土钉支护，尤其饱和粘性土和软土。这是由于土钉在这些土层中的抗拔力低，因此需要有很长很密的土钉。另外，软土的徐变还有可能使支护位移量显著增加而不能实现预计的加强效果。此外在施工中，由于松散、软弱、土体强度差的土层稳定性差，在开挖过程中土体变形、成孔后易垮孔、钢筋下方难，因此传统的土钉成孔较难，难以达到设计的要求。因此，为了实现对土体强度差的土层的支护以满足各种复杂条件下的工程需要，急需一种施工简单、成本低并且支护效果可靠的支护施工方法。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种组合土钉支护施工方法，其能够以较低的成本实现对土体强度差的土层的支护。根据本发明，提出了一种组合土钉支护施工方法，其包括以下步骤步骤一坡顶竖向预注衆施工；步骤二 土方开挖形成坡面，在坡面上喷射底层砼；步骤三在步骤二中形成的砼面上布设注浆孔并钻孔，其中钻孔工具的钻杆为钢管并且成孔后钢管留在孔内作为注浆管；步骤四向注浆管内注浆，然后向管内插入刚性杆件形成组合土钉；步骤五在坡面上布置面板拉筋，并且使面板拉筋与步骤四中的刚性杆件的外露头接合在一起；步骤六向面板拉筋上喷射面层砼，完成施工。根据本发明的方法，其适用于土体强度小于标贯值5击的施工土层。本发明的方法特别适用于基坑深度不大于9.0m，坡比不大于I : O. 2，松散、软弱填土或粉砂、流砂等土体强度差、富水的土层。在土方开挖前首先进行坡顶竖向预注浆施工，能改变土体松散状态。降低土体空隙减小，提高土体承载力，以克服传统方法中坡顶开挖后土体易出现松弛而产生坡顶开裂的问题，减少了基坑开挖过程中的土体变形。在一个优选的实施方案中，在根据步骤二到步骤六的施工期间，在基坑壁上进行竖向和/或斜向注浆，以加固基坑壁后背土体。在一个实施例中，注浆孔成梅花形布置。在一个优选的实施例中，在步骤三中，钻孔工具还包括布置在钢管前端部处的钻头。在另一个实施例中，也可以根据需要将钢管加长，以使其适用范围更广。在一个实施例中，在步骤四中向由钢管形成的注浆管内注浆。这样，钻孔工具的特殊构造使它兼具注浆管和土钉的功能在注浆时，其用作为注浆管；注浆完毕浆液终凝后，其成为土钉。这提高了注浆效率，避免了传统注浆施工中注浆管拔出时造成的砂浆流失，既保证了注浆的质量，又节约成本。这种施工方法克服了在松散、软弱填土或粉砂、流砂等土体强度差的土层中成孔难，成孔后易垮孔、钢筋下方难的技术难题。在一个实施例中，注浆方式为双液注浆，其中所述双液注浆为水泥-水玻璃双液注浆。在施工过程中，首先采用低压注浆将注浆孔自孔底向孔口充填饱满。待注浆浆液溢出孔口后，立即封堵孔口，逐步提高注浆压力，浆液在压力作用下向孔壁四周土体渗透、劈裂扩散、填充和挤密，保证浆液在土体中得到有效地扩散。在注浆结束后，待浆液初凝后向钢管内插入刚性杆件，例如钢筋形成以组合土钉，由此提高土钉的抗拉强度。并且，施工原料便宜，可大大降低工程造价。在施工过程中，通过调整水泥与水玻璃的比例，进而调节浆液在不同土层中的初凝时间，从而有效地控制浆液的扩散半径，避免浆液流失，保证了浆液在孔壁四周形成锯齿状注浆结石体，大大增加了组合土钉的锚固直径，提高了其抗拔能力。克服了传统土钉在松散、软弱填土中，由于土体界面摩阻力低，引起的土钉抗拔力不足的问题，保证了工程质量。在一个实施例中，所述面板拉筋包括挂在刚性杆件的外露头上的钢筋网和布置在钢筋网外侧的与刚性杆件的外露头接合并压接在钢筋网上的加强筋。在施工过程中，钢筋网与坡面土层之间垫砖石垫块，使钢筋网与坡面之间保持一定距离，使钢筋网具有保护层。加强筋将上下层的组合土钉接合在一起并且压紧钢筋网，以使钢筋网、加强筋与土钉成为一个整体。在一个实施例中，还包括在步骤五之后，步骤六之前的附加步骤安装泄水管，以便于排水、保持坡面稳定。与现有技术相比，本发明采用包括用作钻杆的钢管和布置在钢管前端部的钻头的钻孔工具进行钻孔，并且钻孔后钢管留在土层中。使用这种钢管的施工方法克服了在松散填土、软弱土层或粉砂、流砂等土体强度差、富水的土层中成孔难，成孔后钻具退出时易垮孔而土钉钢筋下放困难的技术难题。同时，这种钢管兼具注浆管和土钉的功能在注浆时其用作注浆管；注浆完毕浆液终凝后向其中插入刚性杆件成为土钉。从而提高注浆效率，避免了传统注浆施工中注浆管拔出时造成的砂浆流失，既保证了注浆的质量，又节约成本。此夕卜，本发明的预备步骤在土方开挖前，在坡顶部竖向预注浆，克服了传统方法中坡顶开挖后易出现土层松弛的问题，从而减少了基坑开挖过程中土体产生的变形。而且在坡面注浆期间，选择性地同时在基坑壁上进行竖向和/或斜向注浆，实现了可同时加固基坑壁后背土体。
下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中图I是根据本发明的钻孔工具的示意图；图2是根据本发明的施工步骤示意图；图3是根据本发明的组合土钉施工平面图；图4是根据本发明的组合土钉施工剖视图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施例方式下面将接合附图对本发明作进一步说明。图I显示了根据本发明的钻孔工具100，其包括用作钻杆的钢管11和布置在钢管11的前部端部的钻头12。优选地，可根据实际情况使用连接套14将多个钢管11连接起来，以达到所要求的钻孔深度。钻孔工具100的钻头12由具有较强穿透力的材料构成，使得钻孔工具100能穿过各类土层。在使用中，钻孔工具100由钢管11在坡面上钻孔。在一个实施例中，所使用的驱动设备为便携式钻机，例如手持式煤电钻孔机。钻孔后，钢管11留在孔中不拔出并在下文所述的注浆过程中用作注浆管。优选地，钻头12也不从孔中取出，以便于施工。图2说明了根据本发明的施工步骤，其中土方开挖前，首先进行坡顶竖向预注浆施工，如步骤201。竖向预注浆用于增强土体的承载力，从而减少土方开挖过程中，土体的变形。之后，进行土方开挖形成坡面，在坡面上喷射底层砼24，如图4中所示，如步骤202。在施工过程中，如有必要，开挖土方后进行人工坡面修整，然后再进行喷射底层砼24。接着，在底层砼面24上布置注浆孔，如步骤203。在施工过程中，打孔前应按设计要求确定出孔位并作出标记，然后使用便携式成孔设备进行钻孔。钻孔作业应严格按标定的孔位和设计的孔角、孔深钻孔并做好记录。在一个实施例中，注浆孔呈梅花型布置并且注浆孔的深度相同。在另一个实施例中，使用手持式煤电钻成孔，成孔孔径为60mm。根据本发明，使用钻孔工具100回旋钻进成孔，成孔后钢管11不拔出而是兼具注浆管和下文所述的组合土钉30的功能。这提高了注浆效率，避免了传统注浆施工中注浆管拔出时造成的砂浆流失，既保证了注浆的质量，又节约成本。在一个优选的实施例中，钢管11和钻头12均不拔出以方便施工。接下来，向钢管11形成的注浆孔内注浆，然后向其中插入刚性杆件形成组合土钉30，如步骤204。在施工过程中，使用水泥-水玻璃进行双液注浆。首先进行低压注浆，当浆液从孔底往孔口反浆后，使用止浆塞23封堵孔口以便于逐步提高注浆压力进行高压双液注浆，最后封孔。在一个实施例中，每次加压O. 2-0.4MPa，封孔注浆压力控制在2-3MPa。注浆液在压力作用下向孔壁四周土体渗透、劈裂扩散、填充和挤密，保证浆液在土体中得到有效的扩散。待所注浆液初凝后向钢管11内插入螺纹钢筋22，形成组合土钉30。待注浆液完全凝结后，将钢管11和螺纹钢筋22 —起朝向坡面弯曲一定角度形成钩状。在一个实施例中，将钢管11和螺纹钢筋22 —起弯曲90°，长200mm，伸入坡面以与下面步骤中的面板拉筋相接合，如步骤204。在另一个实施例中，注衆所使用的水泥为普通娃酸盐水泥(P. 032. 5),水玻璃的浓度为40° Be'。所述水玻璃用作添加剂以调节注浆液的初凝时间，从而有效控制浆液的扩散半径，避免浆液流失，并且保证浆液在孔壁四周形成锯齿状注浆结石体21，大大增加组合土钉30的抗拔能力，即采用了双液注浆方法。在一个实施例中，水泥浆液的水灰质量比0.5 1-1 1，水泥浆液与水玻璃液体的体积比I : 0.1-1 O. 15。注浆液严格按设计配合比计量并搅拌均匀，随拌随用，并严防石块、杂物混入，一次拌合的注浆液应在初凝前用完。在施工过程中，浆液浓度由稀到浓，水 泥浆凝固后的强度为M15-M20。应注意地是，在注浆开始时或中途停止超过10分钟时，应用水或稀水泥浆润滑注浆机及其管路，作业结束时使用水清洗。然后，在坡面上布置面板拉筋，并且使面板拉筋与步骤204中的刚性杆件，例如螺纹钢筋22的外露头接合在一起。当用作注浆孔的钢管11露出坡面时，也使面板拉筋与钢管相接合，如图3和图4所示。根据本发明，面板拉筋包括钢筋网25和布置在钢筋网25外侧的加强筋26。在施工过程中，布置钢筋网25应在封孔注浆4小时后进行。加强筋26压紧钢筋网25并与组合土钉30的螺纹钢筋22形成的钩状接合在一起，从而组合土钉30、钢筋网25、加强筋26形成一个整体。在一个特定的实施例中，钢筋网25由Φ6. 5的钢筋构成，布网间距为200X200mm。钢筋网25布置为与坡面之间有3-4cm的距离，使得钢筋网25具有保护层。钢筋网25与组合土钉30的相交处用电焊焊接，其余用18#铁丝扎牢。加强筋26使用Φ14的钢筋，在上下层组合土钉30之间进行“叉”型焊接。最后，向面板拉筋上嗔射面层5全27,如图4中所不，完成施工，如步骤206。在一个实施例中，喷射砼面所使用的为普通硅酸盐水泥(P. 032. 5)，砂为中粗砂，含水率在5-7%，粒径在5-12mm。混凝土标号为C20。其中，水泥与砂石的重量比为1:3-4，水灰比为O. 4-0. 45，砂率为45-55%，速凝剂用量为水泥重量的3_5%。所使用的混凝土严格配比计量和搅拌时间次数，当采用强制性搅拌机搅拌时，搅拌时间不少于I分钟；当采取人工拌和时，拌和次数不少于3次。混合料随拌随用，存放时间不超过30分钟。在施工过程中，要分区喷射混凝土，在同一作业区内仍要分片进行。喷射顺序是自下而上，分两次喷射成型第一次喷射约50mm，待其初凝后再进行第二次喷射50mm，最终形成厚度约IOOm的混凝土壁。在一个优选的实施例中，也可在基坑开挖和形成组合土钉30过程中，根据现场地层情况，在基坑壁上分层布设竖向或斜向注浆孔以加固基坑壁后背土体。根据本发明，在布置完面板拉筋后，喷射面层砼27之前，安装泄水管，以便于排水、保持坡面稳定。在一个未示出的实施例中，泄水管使用Φ50的PVC管。在施工过程中，将PVC管周边打孔，坡面内放置少量卵石，并将PVC管用铁丝捆扎在钢筋网上，纵横间距2m。最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包
含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种组合土钉支护施工方法，包括 步骤一坡顶竖向预注衆施工； 步骤二 土方开挖形成坡面，在坡面上喷射底层砼； 步骤三在步骤二中形成的砼面上布设注浆孔并钻孔，其中钻孔工具的钻杆为钢管并且成孔后钢管留在孔内作为注浆管； 步骤四向注浆管内注浆，然后向管内插入刚性杆件形成组合土钉； 步骤五在坡面上布置面板拉筋，并且使面板拉筋与步骤四中的刚性杆件的外露头接合在一起； 步骤六向面板拉筋上喷射面层砼，完成施工。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在根据步骤二到步骤六的施工期间，在基坑壁上进行竖向和/或斜向注浆。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在步骤三中采用的钻孔工具还包括布置在钢管前端部处的钻头。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤四中向由钢管形成的注浆孔内注浆。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述注浆方式为双液注浆，其中所述双液注浆为水泥-水玻璃双液注浆。
6.根据权利要求I到5中任一项所述的方法，其特征在于，所述面板拉筋包括挂在刚性杆件的外露头上的钢筋网和布置在钢筋网的外侧与刚性杆件的外露头接合并压接在钢筋网上的加强筋。
7.根据权利要求I到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述刚性杆件为钢筋。
8.根据权利要求I到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述注浆孔成梅花形布置。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还包括在步骤五之后，步骤六之前的附加步骤安装泄水管，以便于排水、保持坡面稳定。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法在土体强度小于贯标值5击的土层中的用途。
全文摘要
本发明涉及一种组合土钉支护施工方法，属于岩土工程领域。其包括步骤一坡顶竖向预注浆施工；步骤二土方开挖形成坡面，在坡面上喷射底层砼；步骤三在步骤二中形成的砼面上布设注浆孔并钻孔，其中钻孔工具的钻杆为钢管并且成孔后钢管留在孔内作为注浆管；步骤四向注浆管内注浆，然后向管内插入刚性杆件形成组合土钉；步骤五在坡面上布置面板拉筋，并且使面板拉筋与步骤四中的刚性杆件的外露头接合在一起；步骤六向面板拉筋上喷射面层砼，完成施工。本发明的方法解决了对土体强度差的土层的支护问题，具有施工成本低、工期短的优点。
文档编号E02D17/02GK102877470SQ20121026507
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者黄友汉, 曹剑书, 牛建东, 戴习东, 王克宏, 谭旭亮, 罗蓉, 刘毅 申请人:湖南恒盾岩土工程注浆科技有限公司, 中南大学, 湖南省第三工程有限公司