[发明专利]一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境岩土工程技术领域，尤其涉及一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法。

背景技术

土钉支护是一种用于保持基坑和边坡稳定的常见挡土技术。由于其施工成本低、方法简单、速度快并且施工质量可靠，在基坑和边坡工程中特别是在非软土场地的基坑和边坡工程中被广泛应用。现有的土钉支护体系主要由土钉和面层两部分组成。土钉是指采用钻孔注浆、打入或射入的方式将钢筋、钢管或其他细长杆体材料置入岩土体中形成的加筋体。面层是阻止土坡侧向位移、承受潜在滑裂面主动区产生的土压力并将其传递至土钉的结构，是保证土钉体系内部稳定的重要组成部分。已有的土钉墙支护体系面层主要包括喷射混凝土面层、现浇混凝土面层、预制混凝土面层和钢面板四种类型。其中喷射混凝土面层是最为常用的面层型式，它通常由钢筋网和连续多层喷射的混凝土构成。

传统面层均采用混凝土、钢筋混凝土、钢面板或高比模量的复合材料等相对刚性的面层。刚性面层施工速度慢，造价高，受力不够均匀，施工工艺复杂且不够环保。

为进一步缩短工期，降低工程造价，研究者对土钉和面层做了大量优化和改进。专利号为201010543317.1的发明专利中公开了一种采用柔性面层的土钉墙支护体系“柔性面层土钉墙支护体系及其施工方法”。该发明采用新型柔性面层材料代替传统的刚性面层，解决了刚性面层施工速度慢，造价高，受力不均匀，施工工艺复杂且不够环保的问题；土钉和面层的连接采用高强柔性绳索连接形式，加快了施工速度，简化了施工工艺，降低了工程造价。土工布、土工格栅等土工合成材料具有良好的耐久性能，而且作为面层可与后期边坡绿化结合，为解决长期以来支护与绿化脱节的问题奠定了基础。

发明内容

本发明提供了一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法，所述边坡防护体系采用土工合成材料代替传统的钢筋网作为混凝土或加固土的加筋材料，采用掺入了土壤固化外加剂(简称土壤固化剂)的土壤所形成的加固土代替传统的混凝土，采用FRP、GFRP等高强纤维合成材料代替传统的钢筋作为传统钻孔注浆土钉的杆体材料，用以解决现有土钉支护技术中面层和土钉施工速度慢，造价高，耐久性差，施工工艺复杂且不够环保的问题。本发明可以为土钉支护特别是结合生态工程的边坡防护工程提供一种经济、高效、耐久、环保的选择。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系，所述边坡防护体系包括有多个土钉、多个与土钉数量相适配的连接结构和固设在边坡表面的土工合成材料增强加固土面层；所述边坡上开设有钻孔，所述土钉的一端固设于钻孔中，另一端穿过土工合成材料增强加固土面层通过连接结构施加预应力将土工合成材料增强加固土面层压紧至边坡表面；所述边坡防护系统还包括有加强筋，所述加强筋以土钉为节点通过连接结构固设在所述土工合成材料增强加固土面层内。

优选的，所述土钉包括有土钉杆体，所述土钉杆体为具有通长螺纹的FRP、GFRP筋材。

优选的，所述连接结构为相互配合使用的垫板和螺母；所述土钉杆体穿过土工合成材料增强加固土面层后与垫板和螺母通过螺纹固定连接，通过旋转紧固螺母可以施加预应力，将土工合成材料增强加固土面层压紧至边坡表面。

优选的，所述边坡防护系统还包括有多个定位支架，每个所述定位支架包括有两个与土钉杆体配合连接的圆环套件和一个固设在两个圆环套件之间的弧形支撑架。

优选的，所述土工合成材料增强加固土面层为以土工合成材料为筋材的加固土混合物。

优选的，所述土工合成材料为土工织物、土工复合材料或土工特种材料中的一种。

优选的，所述加固土为掺入土壤固化外加剂的土壤或者为混凝土。

本发明还公开了一种土工合成材料增强土面层的边坡防护体系及施工方法，采用具有土工合成材料增强加固土面层的边坡防护体系，该施工方法的工艺流程包括开挖修坡、成孔、土钉制作、土钉安装、浆液制备、土钉注浆、喷射底层加固土或混凝土、铺设土工合成材料、设置加强筋、安装连接结构、喷射顶层加固土或混凝土，开挖下一层土方、修坡并分层分段循环施工至设计基底标高后验收，具体步骤包括：

(1)按照施工设计要求开挖工作面至第一道土钉施工标高，修整边坡；

(2)按照施工设计要求的位置，采用钻孔机朝迎土面斜向下钻孔；

(3)制作所述土钉杆体筋材，土钉杆体筋材上安装定位支架和注浆管，将土钉杆体筋材连同注浆管推送至钻孔内距离孔底50mm处，孔径设置为100mm-200mm，土钉杆体筋材的直径设置为10mm-40mm；