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原文传递钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法

专利名称：	钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法
摘要：	本发明公开了钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法，本发明的钢锚管通过管内外注浆实现了对风化岩层的加固处理，处理后的岩体地基承载力大幅度提高，完全满足上部路堤支挡结构的基础承载要求；同时处理后的风化岩层稳定性提高，钢锚管亦可作为边坡抗滑结构，实现了对原风化岩层边坡阻滑减灾的作用；本发明的加筋土(衡重式)挡土墙实现了传统挡土墙墙厚尺寸的突破，同时土工格网的铺设对于挡土墙稳定性而言具有较大意义；本发明施工方法技成熟，工序合理，具备快速建造优点，经济效益突出。本发明对于风化岩层地质上填筑公路路堤及支挡结构应用而言具有广泛前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中交一公局桥隧工程有限公司
发明人：	江翮;乔瑞军;高鹏飞;杨果林;张沛然
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201811528596.7
公开号：	CN109736346A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司
代理人：	沈波
分类号：	E02D29/02(2006.01);E;E02;E02D;E02D29
申请人地址：	100070 北京市丰台区科学城星火路10号B901、916室(园区)
主权项：	1.钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：该加筋衡重式挡土墙结构由钢锚管(1)、台阶砼基座(2)、衡重式挡土墙(3)、土工格网(4)、粘土下封层(5)、砂砾反滤层(6)、墙底排水沟(7)和墙顶排水沟(8)组成；所述钢锚管(1)由向钢管(10)内外二次注浆而得，其中钢管(10)管外注浆体与钢管(10)管周风化岩土体形成管周复合土体，以加固风化岩层；钢锚管(1)全身位于风化岩层地质内，各钢锚管(1)下端头处于同一水平线，而上端头所处高度呈现台阶式差异；所述台阶砼基座(2)上表面倾向填筑路堤方向，台阶砼基座(2)下底面为台阶型，每级台阶分别与下部钢锚管(1)连接并由其支撑，进而由多级台阶的台阶砼基座(2)与多根钢锚管(1)共同组成上部支挡结构的承托基础；所述衡重式挡土墙(3)墙身截面厚度为薄-中厚型，沿墙底至墙顶呈现变截面；衡重式挡土墙(3)下端底面位于台阶砼基座(2)之上，左下角端处有突出墙体的墙趾，墙趾左侧砌筑有墙底排水沟(7)；从墙底面起算在墙高1/2～2/3位置处，从靠路堤侧开始并沿着路堤侧指向路堤边坡临空侧方向墙身厚度减小，形成一定宽度的卸载台(9)，在衡重式挡土墙(3)墙顶中部向下墙体内内凹形成墙顶排水沟(8)；从衡重式挡土墙(3)墙顶右角端至粘土下封层(5)之间紧贴墙背面填筑一定宽度的砂砾反滤层(6)，所述粘土下封层(5)填筑底面为原风化岩层边坡面(15)，填筑高度视风化岩层风化程度及当地降水气候条件而决定，但不小于1m；在所述粘土下封层(5)上表面填筑透水性填料，其中在粘土下封层(5)及其上方填料填筑碾压过程中分层拉铺土工格网(4)，所述土工格网(4)一端铺至填筑路堤内，另一端拉铺至衡重式挡土墙(3)墙背处，与衡重式挡土墙(3)墙背处的预埋连接件挂接，从而形成加筋挡土墙支挡结构。 2.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：各节钢管(10)用丝扣(13)连接，要求连接强度不小于钢锚管(1)强度，连接部分前段设置对中环(14)，对中环(14)用工程塑料加工而成。 3.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述钢管(10)材质为热轧无缝钢管(10)，截面为圆形，外直径为6～12cm、壁厚不少于4mm。 4.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：在钢筋加工场截取一定长度的钢筋折弯成U形钢筋托架(12)，其中U形钢筋托架(12)两端钢筋外表面与钢管(10)外表面平齐，U形钢筋托架(12)的直线段长度为100～120mm。 5.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述钢管(10)的注浆孔(11)沿单根钢管(10)长度方向每1m开钻6～7个，呈螺旋形布置，直径为6mm，注浆孔(11)孔外用橡胶带包裹。 6.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述台阶砼基座(2)下底面高程从沿路堤临空面至路堤体方向不断错台升高，形成倒台阶状，台阶砼基座(2)共有4级台阶；其中从路堤临空面侧起第I级台阶与第II阶台阶交错位置与衡重式挡土墙(3)墙趾左侧边线重合，第II级台阶与第III阶台阶交错位置、第III级台阶与第IV阶台阶交错位置分别为衡重式挡土墙(3)墙底宽度的1/3和2/3处；第I级台阶的宽度为衡重式挡土墙(3)墙趾前缘边与墙底排水沟(7)临空外包线之间距离的2倍。 7.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：台阶砼基座(2)第I级台阶、第II级台阶与第III阶台阶下的钢锚管(1)位于各级台阶宽度1/2处；第IV级台阶下的左侧钢锚管(1)桩心距第III级台阶与第IV阶台阶交错位置的宽度为1/6倍的衡重式挡土墙(3)底宽，其右侧钢锚管(1)与左侧钢锚管(1)成镜像对称，中间钢锚管(1)位于第IV级台阶的1/2处。 8.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述土工格网(4)从墙背端至填筑路堤内另一端拉铺宽度为衡重式挡土墙(3)墙底至路堤顶面高度的0.7倍。 9.钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法，其特征在于：其步骤为， S1材料准备及制作：按照结构方案和要求，采置各类材料，并进行材料加工制作，具体包括钢管(10)的工厂定制加工、钢管(10)注浆孔(11)开孔、U形钢筋托架(12)制作、各节钢管(10)的连接处加工、衡重式挡土墙(3)配筋加工；其中钢管(10)注浆孔(11)沿单根钢管(10)长度方向每1m开钻6～7个呈螺旋布置的直径为6mm孔洞，孔外用弹性较好的橡胶带包裹； S2基槽施工：基槽开挖前应进行施工测量放样，按照台阶砼基座(2)设计尺寸、位置坐标及高程采用全站仪放样于实地，定出开挖中线及边线，起点及终点，设立桩标，注明高程及开挖深度；采用机械开挖的方式进行，当基础开挖到离基底约有20cm时，采用人工修整，并使用打夯机进行碾压夯实； S3钢锚管(1)放样：按钢锚管(1)设计位置通过全站仪进行钢锚管(1)基础桩位施放，并用木楔在桩心处定位标记； S4引孔：选用钻机进行钢管(10)引孔，孔径为10cm，孔深按设计要求加长30～50cm，钻孔偏斜尺寸不大于钢锚管(1)总长度的1％； S5击入钢管(10)：将工厂制作加工完成的钢管(10)检查检验后，将U形钢筋托架(12)焊接于设计钢锚管(1)第一节钢管(10)的下端，并沿引孔位置把钢管(10)击入风化岩层地基中，待第一节钢管(10)外露地面高度为20～30cm时用丝扣13连接组装第二节钢管(10)，并将第二节钢管(10)击入，以此循环完成各节钢管(10)间的连接拼装与击入；要求各节钢管(10)的连接强度不小于钢锚管(1)强度，连接部分前段设置对中环(14)，对中环(14)的外径95mm，内径64mm，厚度20mm，用工程塑料加工而成；其中U形钢筋托架(12)与第一节钢管(10)下端之间由管底钢板16搭接； S6钢锚管(1)注浆：钢锚管(1)采用二次注浆法；第一次注浆采用M30水泥砂浆，浆液通过注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎碴压出孔外，当孔口流出浆液约15～20秒后，可停止注浆；第一次注浆完成后，立即进行封孔处理；封孔方法是先将钢锚管(1)外壁周围约40cm深的土层进行清理，清理半径约比管径大15cm，清理好后，先用水泥袋或棉纱围着钢锚管(1)填塞至孔口以下1米左右，并用钢钎沿钢管(10)四周插捣密实；配制水玻璃溶液和水泥浆液，水玻璃：水＝1：0.5，水灰比0.45；然后按水泥浆液：水玻璃溶液为1：0.5～0.6的体积比将双液混合搅拌均匀倒入孔内0.5米～1.0米深，经2～3分钟后，双液凝固，上部再用水灰比0.5水泥砂浆封孔；当第一次注浆后约4～5小时即进行第二次注浆，采用M30水灰比0.5～0.6的纯水泥浆，劈裂压力大于2MPa，第二次注浆时先在孔口安装密封盖，上部连接高压注浆管，打开排气阀；注浆量按每延米200升水泥浆液计； S7台阶砼基座(2)施工：清理基坑，绑扎衡重式挡土墙(3)和台阶砼基座(2)联结预埋钢筋，其中钢筋嵌入台阶砼基座(2)部分按设计要求做成喇叭型，绑扎前安放好混凝土定型垫块，以保证浇筑混凝土时钢筋保护层厚度；台阶砼基座(2)采用C20混凝土，浇注混凝土前按设计中台阶砼基座(2)的尺寸钉上木桩，四周拉线，沿线外缘依次装上8×10cm方木做成的木框，形成模板；混凝土应连续浇注，采用平板式振捣器振捣，振到表面平整密实，用木抹子搓平收浆，在终凝收浆后尽快予以覆盖和洒水养护； S8基槽回填：在基槽内台阶砼基座(2)完成拆模后进行回填，回填材料材质优先采用基槽内挖出的土和碎石，不得含有机杂质；回填时采用蛙式打夯机配合人工分层进行填筑；基槽回填要高出原地面，以防止基础被雨水侵蚀； S9衡重式挡土墙(3)施工：①测量放样：复测台阶砼基座(2)混凝土顶面标高，根据设计图纸用全站仪放出衡重式挡土墙的墙身各部尺寸，用墨斗将边线弹出；墙身分层施工时，按计算出的标高用墨斗在模板弹线作出标记，控制好每层墙身的顶面标高；②模板、钢筋及预埋连接件安装：根据放样尺寸支模板，模板采用厚度6mm平面钢模板，木方、钢管(10)作为支撑体系；墙身模板上应事先钻好间距600mm对拉螺栓眼，两侧模板的拉杆眼与模板面垂直，并在同一高度上；按照设计将墙身钢筋放入指定位置，并且固定牢固，同时将用于后续土工格网(4)挂接的预埋连接件与墙身钢筋绑扎联结；③砼浇筑：墙身混凝土浇灌从低处开始分层均匀进行，分层厚度控制在30cm左右；浇灌到衡重式挡土墙(3)顶面后及时抹面，定浆后再二次抹面，使表面平整，混凝土浇筑过程中采用插入式振捣器对混凝土进行振捣使其均匀密实；④养护：混凝土带模养护期间，采取带模包裹、浇水；顶面采用土工布覆盖，通过喷淋洒水措施进行保湿、潮湿养护； S10墙背回填及附属结构施工：当衡重式挡土墙(3)第一模墙身混凝土强度达到设计强度的75％时可进行墙背回填工作，待第一模墙身墙背回填完成，施工第二模衡重式挡土墙(3)墙身，之后进行第二模墙身墙背回填，以此循环完成其余施工；其中回填时，在风化砂岩地基上先行填筑粘土填料，形成粘土下封层(5)，粘土填筑层顶面做倾向衡重式挡土墙(3)的斜坡，便于透水性填筑层排水；粘土填筑层上填料采用粗粒砂类，砾类等透水性好及强度较高的无粘性土；根据衡重式挡土墙(3)的不同模数段以及填料填筑摊铺分层高度确定土工格网(4)拉铺位置高度，并在粘土下封层(5)及其他填料填筑过程中分层拉铺土工格网(4)；衡重式挡土墙(3)墙后设置50cm厚砂砾反滤层(6)，反滤层在泄水孔孔位处设置土工布包裹碎石的反滤包，防止回填料跌入泄水孔造成堵塞；回填填料分层摊铺，每层摊铺厚度不大于25cm，在墙身上作出标记，回填逐层夯实，夯实时在距离墙背1m范围内，采用小型夯实机进行夯实；墙身上纵横向间距为2m×2m，上下两排交错布置直径11cm的PVC泄水管，最下排泄水孔应高出地面30cm；衡重式挡土墙(3)沿墙身方向每隔5～10m或地形突变处设置一道沉降缝，沉降缝宽2cm，缝内填塞沥青麻絮，填塞深度不小于25cm；在衡重式挡土墙(3)第一模墙身施工完成后，在其左侧按设计尺寸砌筑墙底排水沟(7)；在最后一模墙身施工时，支护墙顶排水沟(8)模板，与墙身混凝土浇筑同时进行，形成墙顶排水沟(8)。
所属类别：	发明专利