一种预加固边坡岩土体的土钉墙施工方法

技术领域

本发明属于边坡加固技术领域，具体是一种预加固边坡岩土体的土钉墙施工方法。

背景技术

土钉墙是一种通过钢筋等高强度材料对原位岩土体进行加固，从而提高原位岩土体的“视凝聚力”及其强度，使土钉及喷射混凝土面层与被加固岩土体形成了性质与原来岩土体大为不同的复合材料“视重力式挡土墙”的原位土体加筋技术，广泛应用于边坡及基坑加固工程。

目前，我国在边坡及基坑土钉墙加固治理过程中主要采用钻孔注浆型土钉。土钉墙按照“自上而下，分层开挖，分层锚固，分层喷护”的原则组织施工，并及时挂网喷射混凝土，坡面不得长期处于暴露状态而使边坡发生失稳现象。

例如中国专利，公告号为CN107119682B的专利公开了一种土钉墙及其施工方法，方法包括：S1、基层喷涂，在修整基坑的边坡面后，在边坡面上喷涂基层混凝土，基层混凝土的厚度150-200mm；S2、成孔，根据需求确定土钉位置并挂线定位，然后通过钻机对准孔位中心进行土钉孔钻取，其中，孔深和直径根据施工需求而定；S3、土钉成型，将钢筋钉(22)插入到隔绝套(23)中，将端部连接件(24)螺纹连接到钢筋钉(22)的内端，并将钢筋钉(22)插入到土钉孔中，然后向土钉孔中灌注水泥浆形成混凝土外皮(25)，直至隔绝套(23)端部时停止灌注；S4、垫块安装，在完成水泥浆灌注后，在水泥浆凝固前将垫块(21)连接到钢筋钉(22)上，直至垫块(21)插入到水泥浆中，然后将垫块(21)周围挖空后用水泥土填埋将垫块(21)与基层混凝土连接成一体；S5、钢筋钉预紧，将张紧螺母(261)连接到第一螺纹段(222)上，在张紧螺母(261)与垫块(21)抵接后继续转动，直至钢筋钉(22)绷紧；S6、钢筋网固定，在基层混凝土壁上用钢筋编织出钢筋网(11)；S7、墙体喷涂，在基层混凝土和钢筋网(11)外喷涂第二层混凝土形成墙体(1)，第二层混凝土厚度为150-200mm且不没过垫块。

该专利采用自上而下，分层开挖，分层锚固，分层喷护，结合垫块、隔绝套和端部连接件将钢筋钉和混凝土外皮分隔开对钢筋钉进行保护，但是在开挖边坡岩土体时，对于高度较高需要分层开挖的边坡，容易受外界因素导致坍塌，因此，我们提出了一种预加固边坡岩土体的土钉墙施工方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种预加固边坡岩土体的土钉墙施工方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种预加固边坡岩土体的土钉墙施工方法，包括如下步骤：

S1、修整预加固边坡岩土体；

S2、确定放坡坡度、打孔位置和打孔尺寸,根据放坡高度划分为若干层；

S3、挖机沿边坡坡面采用S型作业路线逐层开挖岩土体，钻孔机错位同步作业安装土钉；

S4、根据土钉孔位置，依次在预制板对应位置钻第三螺纹孔，将预制板按层拼接；

S5、连接件紧固连接钢筋与预制板；

S6、压顶施工。

采用上述方案后实现了以下有益效果：

1.相较于现有技术在开挖边坡岩土体时，对于高度较高需要分层开挖的边坡，容易受外界因素导致坍塌份问题，本方案采用S型作业路线分层开挖，错位同步锚固的施工方法，在下一层开挖前对当前层的岩土体进行打孔加固，保证坡面的稳定性，降低了施工过程中外界因素导致岩土体坍塌的风险，钻孔机和挖机采用S型作业路线逐层错位施工，使挖机和钻孔机能够交替休息，避免施工设备长时间施工，降低了挖机和钻孔机同步作业时相互影响产生的安全风险，同时提高了施工效率；

2.相较于现有技术采用混凝土浇筑施工效率不高，本方案采用装配式预制板与钢筋连接，安装便捷，提高了施工效率。

进一步，所述S1中修整岩土体包括清刷现状边坡坡面植被及表土层并测量放线，开挖前对坡顶进行修整碾压。

有益效果：开挖前进行修整坡面避免施工时植被影响施工。

进一步，所述S3中施工具体为：将每层岩土体划分为若干片区，挖机开挖第i层岩土体的第二片区时，钻孔机连接钻具随挖机相同作业方向开始作业，对第i-1层岩土体进行打孔和注浆加固，挖机开完完毕第i层岩土体时停止作业，等待钻孔机对第i-1层岩土体打孔完毕再进行第i+1层的岩土体开挖作业，重复以上步骤直至坡面的岩土体开挖和打孔完毕。

有益效果：在下一层开挖前对当前层的岩土体进行打孔加固，保证坡面的稳定性，降低了施工过程中外界因素导致岩土体坍塌的风险，钻孔机和挖机采用S型作业路线逐层错位施工，使挖机和钻孔机能够交替休息，避免施工设备长时间施工，降低了挖机和钻孔机同步作业时相互影响产生的安全风险，同时提高了施工效率。

进一步，所述S3中钻具包括钻头和钻杆，钻头呈锥形，钻头侧壁设有外螺纹，钻头远离尖端的一端以圆心为中心依次开有第一螺纹孔和第二螺纹孔，第一螺纹孔能够与钻杆螺纹连接，第二螺纹孔能够与用于锚固的钢筋螺纹连接。

有益效果：钻头呈锥形且设有外螺纹，使得打孔时无需排土，节省了人力成本，钻头打孔时进行钢筋锚固，钻杆退孔时进行注浆加固，提高了施工效率。

进一步，钻杆内设有对中支架。

有益效果：可以避免钢筋贯穿中空钻杆时偏移。

进一步，所述S3中钻具打孔和注浆加固具体为：钻头通过第二螺纹孔和第一螺纹孔依次与钢筋和钻杆紧固连接，根据打孔位置进行打孔，待钻头到达预定位置时，中空钻杆远离钻头的一端与水泥浆输送机连接，反向转动中空钻杆使中空钻杆退出土钉孔的同时注入水泥浆，水泥浆注入至土钉孔距离边坡斜面30～50mm时停止注浆。

有益效果：由于钢筋沿中空钻杆进入土钉孔，避免了现有技术中土钉孔无支撑部件导致岩土体碎屑堵塞土钉孔，进而导致钢筋无法顺利进入土钉孔的缺陷，并且钻头侧壁设置的螺纹使土钉孔侧壁成螺纹状，提高了预应力，减小岩土体对钢筋的压力，延长了钢筋的使用寿命，钻孔的同时进行钢筋加固，退孔的同时进行注浆加固，提高了土钉的稳定性，提高了施工效率。

进一步，所述S4中预制板侧壁设有两组凸块和两组凹槽，凸块和凹槽沿预制板侧壁对向布置，凹槽侧壁对称设有限位槽，限位槽内设有弹性件，弹性件靠近凹槽侧壁的一端固定连接有限位块。

有益效果：凸块挤压限位块，限位块通过弹性件滑入限位槽，凸块进入凹槽后，限位块回弹，与凸块的凹面相抵，使相邻预制板连接，本方案中的预制板之间的连接未额外设置连接件，减小了相邻预制板的缝隙，减少积水渗入岩土体。

进一步，所述S5中连接件包括第一连接件和第二连接件，第一连接件包括圆柱凸块，圆柱凸块上设有若干倒刺插块，圆柱凸块远离倒刺插块的一侧以圆心为中心依次开设有螺纹槽和通孔，第二连接件包括圆柱块，圆柱块以圆心为中心开有第三螺纹孔，圆柱块侧壁设有外螺纹，圆柱块能够通过外螺纹和螺纹槽螺纹连接。

有益效果：第二连接件使预制板与钢筋之间紧固连接，第一连接块加固钢筋、预制板与岩土体的紧固性。

进一步，所述S5中连接件紧固连接钢筋与预制板具体为：第一连接件的通孔套在钢筋上，第一连接件的倒刺插块插入岩土体，拼接完成的预制板沿第三螺纹孔贯穿钢筋，预制板通过第二连接件与钢筋和第一连接件紧固连接。

有益效果：第二连接件使预制板与钢筋之间紧固连接，第一连接块加固钢筋、预制板与岩土体的紧固性，相较于现有技术，本方案中的连接件结构简单易于制备。

附图说明

图1为本发明实施例的土钉墙施工方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的边坡岩土体的土钉墙的剖面图，其中a为第i-1层岩土体，b为第i层岩土体，c为第i+1层岩土体。

图3为本发明实施例的边坡岩土体的土钉墙的正视图。

图4为本发明实施例的钻具的打孔作业时的剖面图。

图5为本发明实施例的钻具的退孔作业时的剖面图。

图6为本发明实施例的预制板的侧视图。

图7为本发明实施例的预制板的剖面图。

图8为本发明实施例的第一连接件的剖面图。

图9为本发明实施例的第二连接件的剖面图。

图10为本发明实施例的连接件紧固连接钢筋与预制板的剖面图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：钻头1、第一螺纹孔101、第二螺纹孔102、钢筋2、钻杆3、土钉孔4、预制板5、凸块51、凹槽52、限位槽53、弹性件54、限位块55、第一连接件6、圆柱凸块61、倒刺插块62、螺纹槽63、通孔64、第二连接件7、圆柱块71、第三螺纹孔72。

实施例基本如附图1-图10所示：

钻具包括钻头1和钻杆3，钻头1呈锥形，钻头1侧壁设有外螺纹，钻头1远离尖端的一端以圆心为中心依次开有第一螺纹孔101和第二螺纹孔102，第一螺纹孔101能够与钻杆3螺纹连接，第二螺纹孔102能够与用于锚固的钢筋2螺纹连接，钻杆3内设有对中支架。

预制板5侧壁设有两组凸块51和两组凹槽52，凸块51和凹槽52沿预制板5侧壁对向布置，凹槽52侧壁对称设有限位槽53，限位槽53内设有弹性件54，弹性件54靠近凹槽52侧壁的一端固定连接有限位块55。

连接件包括第一连接件6和第二连接件7，第一连接件6包括圆柱凸块61，圆柱凸块61上设有若干倒刺插块62，圆柱凸块61远离倒刺插块62的一侧以圆心为中心依次开设有螺纹槽63和通孔64，第二连接件7包括圆柱块71，圆柱块71以圆心为中心开有第三螺纹孔72，圆柱块71侧壁设有外螺纹，圆柱块71能够通过外螺纹和螺纹槽63螺纹连接。

具体实施过程如下：

一种预加固边坡岩土体的土钉墙施工方法，包括步骤如下：

S1、修整预加固边坡岩土体：清刷现状边坡坡面植被及表土层并测量放线，开挖前对坡顶进行修整碾压。

S2、确定放坡坡度、打孔位置和打孔尺寸,根据放坡高度划分为若干层。

S3、挖机沿边坡坡面采用S型作业路线逐层开挖岩土体，钻孔机错位同步作业安装土钉；

将每层岩土体划分为若干片区，挖机开挖第i层岩土体的第二片区时，钻孔机连接钻具随挖机相同作业方向开始作业，对第i-1层岩土体进行打孔和注浆加固，挖机开完完毕第i层岩土体时停止作业，等待钻孔机对第i-1层岩土体打孔完毕再进行第i+1层的岩土体开挖作业，重复以上步骤直至坡面的岩土体开挖和打孔完毕。

在下一层开挖前对当前层的岩土体进行打孔加固，保证坡面的稳定性，降低了施工过程中外界因素导致岩土体坍塌的风险，钻孔机和挖机采用S型作业路线逐层错位施工，使挖机和钻孔机能够交替休息，避免施工设备长时间施工，降低了挖机和钻孔机同步作业时相互影响产生的安全风险，同时提高了施工效率。

S3中打孔和注浆加固具体如下：

将本方案中的钻头1的第一螺纹孔101与中空钻杆3一端螺纹连接，将钢筋2贯穿中空钻杆3，并与钻头1的第二螺纹孔102螺纹连接，由于中空钻杆3内设有对中支架，可以避免钢筋2贯穿中空钻杆3时偏移，钢筋2与钻头1紧固连接后，中空钻杆3与钻孔机的输出端可拆卸连接，根据打孔位置进行打孔，待钻头1到达预定位置时，中空钻杆3远离钻头1的一端与水泥浆输送机连接，反向转动中空钻杆3使中空钻杆3退出土钉孔4的同时注入水泥浆，水泥浆注入至土钉孔4距离边坡斜面30～50mm时停止注浆。

由于钢筋2沿中空钻杆3进入土钉孔4，避免了现有技术中土钉孔4无支撑部件导致岩土体碎屑堵塞土钉孔4，进而导致钢筋2无法顺利进入土钉孔4的缺陷，并且钻头1侧壁设置的螺纹使土钉孔4侧壁成螺纹状，提高了预应力，减小岩土体对钢筋2的压力，延长了钢筋2的使用寿命，钻孔的同时进行钢筋2加固，退孔的同时进行注浆加固，提高了土钉的稳定性，提高了施工效率。

S4、根据土钉孔4位置，依次在预制板5对应位置钻第三螺纹孔72，将预制板5按层拼接：

拟放置在坡面边缘的预制板5，采用切割工具将其多余的凸块51切除，预制板5的凸块51卡接在相邻凹槽52内，凸块51挤压限位块55，限位块55通过弹性件54滑入限位槽53，凸块51进入凹槽52后，限位块55回弹，与凸块51的凹面相抵，使相邻预制板5连接，本方案中的预制板5之间的连接未额外设置连接件，减小了相邻预制板5的缝隙，减少积水渗入岩土体，由于凸块51和限位块55均做倒角处理，凸块51能够挤压限位块55滑入凹槽52。

S5、连接件紧固连接钢筋2与预制板5：第一连接件6的通孔64套在钢筋2上，第一连接件6的倒刺插块62插入岩土体，拼接完成的预制板5沿第三螺纹孔72贯穿钢筋2，预制板5通过第二连接件7与钢筋2和第一连接件6紧固连接，具体为：第二连接件7依次与钢筋2、第三螺纹孔72和第一连接件6的螺纹槽63螺纹连接。

S6、压顶施工：坡顶、坡底浇筑混凝土压顶，避免积水渗入边坡岩土体。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。