膨脹巖路塹邊坡的加固方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及膨脹巖路塹邊坡的加固方法。膨脹巖含有較多親水礦物，含水率變化時(shí)能發(fā)生較大體積變化，具有遇水膨脹、軟化、崩解和失水收縮、開裂的特性。本發(fā)明作好墻頂?shù)孛媾潘こ毯?，分層分段開挖；刷坡、安裝沉降伸縮縫模板，設(shè)置面板泄水孔；噴射第一層混凝土；鉆孔、施工灌漿錨桿；安裝承壓板、掛網(wǎng)；噴射第二層混凝土；施工墻腳排水工程。本發(fā)明所用土釘加固膨脹巖路塹邊坡，一改過去傳統(tǒng)的挖方完成后再施工加固結(jié)構(gòu)的辦法，自上而下，開挖一層，加固封閉一層，縮短被加固膨脹巖體的暴露時(shí)間，以避免發(fā)生遇水膨脹軟化、滑坍等現(xiàn)象。
【專利說明】
膨脹巖路塹邊坡的加固方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于土建工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膨脹巖路塹邊坡的加固方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 膨脹巖含有較多親水礦物，含水率變化時(shí)能發(fā)生較大體積變化，具有遇水膨脹、軟 化、崩解和失水收縮、開裂的特性。膨脹巖具強(qiáng)烈的膨脹性和超固結(jié)性，無論是遇水膨脹或 是開挖過程中的應(yīng)力釋放，均能使路塹邊坡產(chǎn)生嚴(yán)重變形甚至破壞，素有工程中的癌癥之 稱。
[0003] 工程中遇膨脹巖邊坡時(shí)，一般要遵循緩坡率（1:1.5~1:1.75)寬平臺(tái)、加固坡腳和 選擇適宜的坡面防護(hù)工程相結(jié)合的原則;但往往采用緩坡率、寬平臺(tái)、矮擋墻加固坡腳的辦 法，可能會(huì)出現(xiàn)"剝山皮"的現(xiàn)象，開挖的邊坡很高、穩(wěn)定性差、防護(hù)難度大，對(duì)自然環(huán)境及山 坡破壞也很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種膨脹巖路塹邊坡的加固方法，采用土釘加固膨脹巖路塹 邊坡，縮短被加固膨脹巖體的暴露時(shí)間，避免遇水膨脹軟化、滑坍。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 膨脹巖路塹邊坡的加固方法，其特征在于：
[0007] 包括以下步驟：
[0008] 第一步:作好墻頂?shù)孛媾潘こ毯?，分層分段開挖；
[0009] 第二步:刷坡、安裝沉降伸縮縫模板，設(shè)置面板泄水孔；
[0010]第三步：噴射第一層混凝土；
[0011 ]第四步:鉆孔、施工灌衆(zhòng)錨桿；
[0012]第五步:安裝承壓板、掛網(wǎng)；
[0013] 第六步:噴射第二層混凝土；
[0014] 第七步:施工墻腳排水工程。
[0015] 第一步中：
[0016] 分層分段開挖采用自上而下、開挖一層加固封閉一層的方式進(jìn)行；
[0017] 每層開挖高度為2~3m，縱向長(zhǎng)度為50m;
[0018] 對(duì)不能及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土封閉的邊坡，預(yù)留不小于0.5m厚的穩(wěn)定邊坡保護(hù)層。
[0019] 第四步中，鉆孔施工的灌漿錨桿為土釘，釘徑100mm，釘?shù)乃脚c垂直間距均為 1.5m〇
[0020] 第四步中，土釘?shù)氖┕?shù)計(jì)算通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0021] 1) 土釘墻中的釘長(zhǎng)L = 0.6~1. OH，Η為土釘墻墻高；
[0022] 2)設(shè)定土釘?shù)乃介g距X，并計(jì)算土釘墻平間距X范圍內(nèi)所承受的土壓力；土釘?shù)?水平間距X和垂直間距Υ相近或相等，并小于2m;
[0023] 土釘墻水平間距X范圍內(nèi)所承受的土壓力為0.7Ea，Ea為庫倫主動(dòng)土壓力；
[0024] 3)計(jì)算單根土釘拉力T，T = 0.7Ea/n，n為X寬度內(nèi)垂直向的土釘根數(shù)；
[0025] 4) 土釘灌漿錨桿鋼筋直徑d及灌漿錨桿孔徑D計(jì)算：
[0026]
，Rg為鋼筋的容許抗拉強(qiáng)度；
[0027]灌漿錨桿孔徑D = T/jtLt，τ為錨桿砂漿與孔壁周邊的抗剪強(qiáng)度。
[0028]第三步和第六步中，噴射混凝土作為面板，為掛網(wǎng)噴射混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為20cm。
[0029] 第五步中：
[0030] 安裝承壓板、掛網(wǎng)在錨桿錨固砂漿強(qiáng)度達(dá)70%時(shí)進(jìn)行；
[0031]掛網(wǎng)為鋼筋鐵絲網(wǎng)，與土釘端頭承壓板焊接。
[0032]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 本發(fā)明所用土釘加固膨脹巖路塹邊坡，一改過去傳統(tǒng)的挖方完成后再施工加固結(jié) 構(gòu)的辦法，自上而下，開挖一層，加固封閉一層，縮短被加固膨脹巖體的的暴露時(shí)間，以避免 發(fā)生遇水膨脹軟化、滑坍等現(xiàn)象。
[0034] 本發(fā)明所述的土釘是采用有規(guī)律布置的灌漿錨桿加固原位膨脹巖體的一種技術(shù)， 由于原位膨脹巖體加入了灌漿錨桿，提高了巖體視凝聚力，增大了巖體的強(qiáng)度。用土釘加固 后的巖體，形成了力學(xué)性質(zhì)與原來膨脹巖體大為不同的復(fù)合材料重力式擋墻，以此來承受 墻后的土壓力，并且限制膨脹巖體的應(yīng)力釋放和約束巖體變形，把膨脹巖體鎖固在一起。重 力式擋墻的墻面可作成陡坡率1:0.176,因此可大大減少土方開挖量，節(jié)約用地，這些特點(diǎn) 使其工程造價(jià)低于其它的工程結(jié)構(gòu)物。土釘墻結(jié)構(gòu)近乎直立的噴射混凝土墻面，從根本上 減小了膨脹巖塹坡的受水面積，改善了其受水條件。
【附圖說明】
[0035]圖1為兩級(jí)土釘墻結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0037]本發(fā)明涉及的膨脹巖路塹邊坡的加固方法，采用的是陡坡率（1:0.176)結(jié)構(gòu)形式， 直接交與原始坡面，以減少對(duì)環(huán)境及自然山坡的破壞。施工的土釘墻的構(gòu)成是:A)被加固的 原位膨脹巖體、B) 土釘、C)面板、D)排水系統(tǒng)。土釘采用灌漿錨桿，把鋼筋插入放置到預(yù)先鉆 好的孔中，使其居中后灌注水泥砂漿錨固，釘徑100mm，釘?shù)乃脚c垂直間距均為1.5m;面板 用噴射混凝土，厚度20cm，分兩層噴射施工，中間掛鋼筋鐵絲網(wǎng)，并與土釘鋼筋焊接，使土釘 與面板連接成整體;排水系統(tǒng)包括土釘墻頂?shù)孛婧蛪δ_排水工程，以及設(shè)置在土釘墻面板 上的泄水孔。
[0038] 土釘與其周圍膨脹巖體的作用原理:其一是約束膨脹巖體膨脹變形和限制應(yīng)力釋 放;膨脹巖體無論是遇水膨脹或是開挖過程中的應(yīng)力釋放，均能使路塹邊坡產(chǎn)生嚴(yán)重變形 及位移，位移的大小由表向內(nèi)減??；當(dāng)膨脹巖體向外變形位移時(shí)，土釘由于表面摩擦作用而 約束了膨脹巖體側(cè)向位移。其次，同加筋土擋墻一樣，土釘墻面背后也存在著潛在滑動(dòng)面， 由于土釘材料為剛性的，因此潛在滑動(dòng)面兩邊的土釘就要抵抗變形，這樣潛在滑動(dòng)面兩邊 的被動(dòng)巖體阻力就得到了發(fā)揮。
[0039] 施工具體包括以下步驟：
[0040] 第一步:作好墻頂?shù)孛媾潘こ毯螅謱臃侄伍_挖；
[0041 ]第二步:刷坡、安裝沉降伸縮縫模板，設(shè)置面板泄水孔；
[0042]第三步:噴射第一層混凝土；
[0043]第四步:鉆孔、施工灌漿錨桿；
[0044]第五步:安裝承壓板、掛網(wǎng)；
[0045]第六步:噴射第二層混凝土；
[0046] 第七步:施工墻腳排水工程。
[0047] 第一步中：
[0048]分層分段開挖采用自上而下、開挖一層加固封閉一層的方式進(jìn)行；
[0049]每層開挖高度為2~3m，縱向長(zhǎng)度為50m;
[0050]對(duì)不能及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土封閉的邊坡，預(yù)留不小于0.5m厚的穩(wěn)定邊坡保護(hù)層。 [0051 ] 第四步中，鉆孔施工的灌漿錨桿為土釘，釘徑100mm，釘?shù)乃脚c垂直間距均為 1.5m〇
[0052] 土釘?shù)氖┕?shù)計(jì)算通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0053] 1)根據(jù)膨脹巖的工程性質(zhì)預(yù)先確定釘長(zhǎng)L，依據(jù)本發(fā)明所提供的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，土釘墻 中的釘長(zhǎng)L = 0.6~1. OH，Η為土釘墻墻高；
[0054] 2)設(shè)定土釘?shù)乃介g距X，并計(jì)算土釘墻平間距X范圍內(nèi)所承受的土壓力；考慮到 土釘墻面板受力均勻和結(jié)構(gòu)的合理性，以及施工方便等因素，土釘?shù)乃介g距X和垂直間距 Υ應(yīng)相近或相等，依據(jù)本發(fā)明所提供的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，土釘間距一般應(yīng)小于2m;根據(jù)本發(fā)明所提 供的土釘墻土壓力實(shí)際觀測(cè)結(jié)果及現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，土釘墻水平間距X范圍內(nèi)所承受的土壓力為 0 · 7Ea，Ea為庫倫主動(dòng)土壓力；
[0055] 3)計(jì)算單根土釘拉力T，T = 0.7Ea/n，n為X寬度內(nèi)垂直向的土釘根數(shù);計(jì)算時(shí)預(yù)先 確定一個(gè)η值，就可計(jì)算出單根土釘所承受的拉力T;待η值確定后，土釘?shù)拇怪遍g距Y值也就 確定了；
[0056] 4) 土釘灌漿錨桿鋼筋直徑d及灌漿錨桿孔徑D計(jì)算：
[0057]
，Rg為鋼筋的容許抗拉強(qiáng)度；
[0058]灌漿錨桿孔徑D = T/jtLt，τ為錨桿砂漿與孔壁周邊的抗剪強(qiáng)度。
[0059]之后進(jìn)行土釘墻的整體穩(wěn)定性檢算，土釘墻的整體穩(wěn)定性檢算方法與一般重力式 擋墻穩(wěn)定性檢算方法相同。當(dāng)土釘墻為上下兩級(jí)時(shí)，上下土釘墻的內(nèi)部穩(wěn)定性計(jì)算與整體 穩(wěn)定性檢算分別進(jìn)行;計(jì)算下墻時(shí)將上墻作為荷載考慮。
[0060]第三步和第六步中，噴射混凝土為面板，厚度為20cm。
[0061 ] 第五步中：
[0062]安裝承壓板、掛網(wǎng)在錨桿錨固砂漿強(qiáng)度達(dá)70%時(shí)進(jìn)行；
[0063]掛網(wǎng)為鋼筋鐵絲網(wǎng)，與土釘端頭承壓板焊接。
[0064] 土釘加固膨脹巖路塹邊坡的優(yōu)越性：
[0065]在土釘墻結(jié)構(gòu)中，原位膨脹巖體是其結(jié)構(gòu)組成的一部分，形成了力學(xué)性質(zhì)與原來 膨脹巖體大為不同的復(fù)合材料重力式擋墻;它的墻面可作成陡坡率1:0.176,因此可大大減 少土方開挖量，節(jié)約用地，這些特點(diǎn)使其工程造價(jià)低于其它的工程結(jié)構(gòu)物。
[0066] 膨脹巖體最顯著的特點(diǎn)之一是吸水膨脹，失水開裂。土釘墻結(jié)構(gòu)近乎直立的噴射 混凝土墻面，從根本上減小了膨脹巖塹坡的受水面積，改善了其受水條件。
[0067] 由于把原位膨脹巖體用作土釘墻的主要結(jié)構(gòu)組成部分，即僅在原位膨脹巖體中加 入了土釘，并在開挖后的坡面上施作了薄層的掛網(wǎng)噴射混凝土，因此土釘墻具有很好的場(chǎng) 地適應(yīng)性;土釘墻施工機(jī)具均采用常規(guī)的、小型的，故可在場(chǎng)地狹窄的條件下施工。
[0068] 本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書 而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 膨脹巖路塹邊坡的加固方法，其特征在于： 包括以下步驟： 第一步:作好墻頂?shù)孛媾潘こ毯?，分層分段開挖； 第二步:刷坡、安裝沉降伸縮縫模板，設(shè)置面板泄水孔； 第三步:噴射第一層混凝土； 第四步:鉆孔、施工灌漿錨桿； 第五步:安裝承壓板、掛網(wǎng)； 第六步:噴射第二層混凝土； 第七步:施工墻腳排水工程。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹巖路塹邊坡的加固方法，其特征在于： 第一步中： 分層分段開挖采用自上而下、開挖一層加固封閉一層的方式進(jìn)行； 每層開挖高度為2~3m，縱向長(zhǎng)度為50m; 對(duì)不能及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土封閉的邊坡，預(yù)留不小于〇.5m厚的穩(wěn)定邊坡保護(hù)層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹巖路塹邊坡的加固方法，其特征在于： 第四步中，鉆孔施工的灌漿錨桿為土釘，釘徑100mm，釘?shù)乃脚c垂直間距均為1.5m。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨脹巖路塹邊坡的加固方法，其特征在于： 第四步中，土釘?shù)氖┕?shù)計(jì)算通過以下步驟實(shí)現(xiàn)： 1) 土釘墻中的釘長(zhǎng)L = 0.6~1. OH，Η為土釘墻墻高； 2) 設(shè)定土釘?shù)乃介g距X，并計(jì)算土釘墻平間距X范圍內(nèi)所承受的土壓力；土釘?shù)乃?間距X和垂直間距Υ相近或相等，并小于2m; 土釘墻水平間距X范圍內(nèi)所承受的土壓力為〇 · 7Ea，Ea為庫倫主動(dòng)土壓力； 3) 計(jì)算單根土釘拉力T，T = 0.7Ea/n，η為X寬度內(nèi)垂直向的土釘根數(shù)； 4) 土釘灌漿錨桿鋼筋直徑d及灌漿錨桿孔徑D計(jì)算：，Rg為鋼筋的容許抗拉強(qiáng)度； 灌漿錨桿孔徑D = T/3iLt，t為錨桿砂漿與孔壁周邊的抗剪強(qiáng)度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹巖路塹邊坡的加固方法，其特征在于： 第三步和第六步中，噴射混凝土作為面板，為掛網(wǎng)噴射混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為20cm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹巖路塹邊坡的加固方法，其特征在于： 第五步中： 安裝承壓板、掛網(wǎng)在錨桿錨固砂漿強(qiáng)度達(dá)70 %時(shí)進(jìn)行； 掛網(wǎng)為鋼筋鐵絲網(wǎng)，與土釘端頭承壓板焊接。
【文檔編號(hào)】E02D17/20GK105926646SQ201610304911
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】李成
【申請(qǐng)人】中鐵第勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司