CN103215960B - 高聚物垂直支护体系注浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高聚物垂直支护体系注浆方法，包括如下步骤：（一）构建高聚物截水面板；（二）进行高聚物垂直支护体系的压顶施工；（三）在高聚物截水面板上进行高聚物锚固施工；（四）对高聚物锚固体进行构造连接；（五）依次竖向分层开挖，重复步骤(三)、（四），施工至设计深度，即完成高聚物垂直支护体系的施工。本发明构建的高聚物垂直支护体系具有快捷、轻质、高韧、经济、耐久等优点，利用本发明可快速对基坑、边坡、市政管道沟槽等进行垂直开挖，真正意义上实现了开挖过程中对边坡的超前截水与挡土，并大大的提升了对边坡的支护速率，为基坑、边坡、市政管道等的开挖支护提供了先进、高效、经济、实用的新方法，发展应用前景可观。

Description

高聚物垂直支护体系注浆方法

技术领域

本发明属于土木、水利、矿山、市政等基础设施边坡开挖支护技术领域，具体涉及基坑、边坡、市政管道等开挖的高聚物垂直支护体系注浆方法。

背景技术

新中国成立以来，我国土木、水利、矿山、市政等基础设施建设取得了举世瞩目的成就。在地下空间利用、矿产资源开采过程中，当面临复杂的地质条件时，往往需要采取边坡支护措施，很多时候还需要考虑地下水的影响。伴随着岩土工程技术、机械及土木工程材料等的发展，边坡支护技术得到了有效发展，相应地出现了土钉墙、复合土钉墙、地下连续墙、排桩支护、桩锚支护等支护结构体系形式。与此同时，为控制地下水对边坡支护及地下施工的影响，还需在支护体系中考虑设置止水帷幕或者辅以降水措施。特别是在地下水位较高、放坡空间有限的情况下，基坑支护必须考虑采取降水或止水等地下水处理措施。相比而言，采取止水方式，更能保证周边建筑物、构筑物及地下管线的安全。目前，边坡支护体系中的止水方法多采用水泥搅拌桩、旋喷工艺及TRD工法等技术。以上支护技术在工程实际中发挥了重要作用，但也存在一些技术不足。比如，对于土钉墙，它很难在软土、无粘结松散砂土以及在地下水丰富的情况下采用，另外土钉支护作为永久性结构时，需专门考虑锈蚀等耐久性问题；复合土钉墙的设计基本是借鉴土钉墙的设计方法，在设计计算中未考虑超前支护和止水帷幕的作用；对于地下连续墙，挖出的土砂和泥浆要用沉降设备和机械设备，造价高，排水对地下水易产生污染，开挖槽易引起建筑物沉降；对于排桩支护结构，目前尚未有成熟的设计方法，对排桩的受力机理、工作性状和适用条件等缺少***、深入的研究。另外，现有边坡支护技术在止水材料方面，采用的多是水泥类材料，构建的止水体为刚性体，与土体弹性模量差别较大，抗渗抗裂性能不足；在止水机理方面，现行技术止水时材料与土体脱离，灌浆类难以形成完整连续体；在施工方式方面，现行的几种技术是通过开槽、搅拌、喷射和振动的施工方法在土体中形成止水体，对边坡结构扰动破坏较大。可见，工程中常用的这些支护技术普遍存在着对边坡扰动破坏较大、工期较长、造价较高、施工不便等缺点。另外，在某些复杂地层条件下，即使运用上述多种边坡支护及止水施工方法的不同组合，仍难以达到安全实用、经济合理、质量可靠及保护环境等要求，使得因为设计和施工处理不当导致的安全事故时有发生。如对于较为松散的粉砂、细砂层、粉土层，若边开挖边支护，有时就会出现在开挖过程中支护结构尚未来得及施工，便已塌方的现象。但若提前采用改良边坡土体的方式，则会导致工期延长2～3倍，造价增加1倍以上。这种现状与当前我国土木、水利、矿山、市政等基础设施建设的发展需求很不适应。因此，研发集支护与截水功能于一体的支护新技术是当前基坑、边坡、市政管道开挖等过程中亟待解决的重大科技问题。

高聚物注浆技术是20世纪70年代发展起来的地基基础快速加固技术。该技术通过向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升地板的目的。目前，高聚物注浆技术主要应用于工业与民用建筑的地基加固和道路维修等领域。本专利发明了一种截水与支护加固功能一体化的高聚物垂直支护体系注浆方法，为土木、水利、矿山、市政等行业的基坑、边坡、市政管道开挖提供了全新的支护技术。目前国内还未见高聚物垂直支护体系注浆方法的相关报道。

发明内容

本发明针对基坑、边坡、市政管道开挖支护的发展需求和目前支护技术存在的不足，发明了一种集截水功能与支护加固功能于一体的高聚物垂直支护体系注浆方法。本发明是在充分发挥高聚物材料渗透系数小、耐久性强及膨胀特性优良的特点，并基于土压力理论及岩土工程锚固理论研发而来的。利用该发明可快速对基坑、边坡、市政管道沟槽等进行垂直开挖，真正意义上实现了开挖过程中对边坡的超前截水与挡土，并大大的提升了对边坡的支护速率，为基坑、边坡、市政管道等的开挖支护提供了先进、高效、经济、实用的新方法。

本发明采取的技术方案为：

一种高聚物垂直支护体系注浆方法，包括如下步骤：

（一）构建高聚物截水面板，其具体步骤如下：

（1）高聚物截水面板定位及开槽：在需要进行垂直开挖的边坡部位，按设计进行高聚物截水面板定位，然后使用三锥头成槽板和静力成槽机械进行连续开槽施工；

（2）槽孔内注浆：在槽孔中置入注浆管，注浆管深入槽孔底部；使用高聚物注浆装备通过注浆管向槽孔内注射双组份膨胀性高聚物注浆材料，同时利用注浆管提升机连续提升注浆管，浆液自下而上填满槽孔，形成片状高聚物截水面板；

（3）连接构建高聚物截水面板：重复上述步骤（2），相邻槽孔的高聚物截水面板薄片紧密胶结在一起，形成连续、均匀、规则的高聚物截水面板；

（二）进行高聚物垂直支护体系的高聚物压顶施工，其具体步骤如下：

（1）挂网钢筋施工：竖向挂网钢筋采用锤击法施工，水平挂网钢筋采用绑扎方法施工；

（2）在支护体系开挖侧，垂直向下开挖280～320mm的浅槽，将面层构造钢筋与压顶内挂网钢筋锁定；

（3）在浅槽上方，定位安装压顶成型钢模，在钢模顶部预留的注浆孔内进行高聚物注浆，形成支护体系的高聚物压顶；

（三）在高聚物截水面板上进行高聚物锚固施工，其具体施工步骤如下：

（1）按1.2～2m的竖向间距分层垂直开挖，在高聚物截水面板处预留150～200mm厚度的保护土体，采用人工方法进行清理；

（2）在清理后的截水面板上进行高聚物锚固施工，具体实施步骤如下：

a.锚杆制作：首先对杆体进行调直、除锈处理，切割焊接母材，焊接对中支架；然后在杆体端部绑扎封孔囊体和封孔注浆管，绑扎时囊***于锚固段和自由段的交接处；在锚固注浆管进浆管口处设置可拆卸式进浆阀，使用喉箍紧固密封注浆管与注浆枪之间的连接接头；注浆管共设置两根，一根为封孔注浆管，出浆口位于囊体内；另一根为锚固注浆管，其出浆口深入孔底；

b.锚孔施工：在截水面板上间隔1.2～2m施工锚孔；

c.植入锚杆：将制作好的锚杆，植入锚孔内，确保杆***置居中；

d.高聚物注浆：首先进行封孔注浆，采用注浆装备将双组份膨胀性高聚物注浆材料注入封孔囊体中；然后进行锚固注浆，采用注浆装备将双组份膨胀性高聚物注浆材料注入锚固注浆管，浆体自锚孔底逐步填满锚孔，膨胀挤密孔壁土体，与周围土体紧密接触，形成高聚物锚固体；

（四）对高聚物锚固体进行构造连接：用面层构造钢筋、高聚物垫块及钢垫板将所有相邻高聚物锚固体进行构造连接；

（五）依次竖向分层开挖，重复步骤(三)、（四），施工至设计深度，即完成高聚物垂直支护体系的施工。

与现行的支护技术相比，本发明具有以下优点：

（1）截水及支护功能一体化。利用该发明可快速对基坑、边坡、市政管道沟槽等进行垂直开挖，同时实现了开挖过程中对边坡的超前截水与挡土支护，大大提升了边坡支护的施工速率。

（2）高聚物支护体系中的高聚物锚固体抗拔力大，强度高。高聚物材料在反应过程中表现出非常强的膨胀特性，对锚固体侧壁土体形成了较大的挤压力，同时高聚物注浆材料与周围岩土充分结合，形成的根系状胶结结构，具有极强的粘结力，使得高聚物锚杆的抗拔效果明显优于水泥浆体锚杆。

（3）无水施工。采用无水注浆的施工方式，无水反应类高聚物材料不干缩，具有较强的抗拉性能和抗振抗裂性能。

（4）施工快捷，不需养生。高聚物截水面板、压顶、锚固注浆均可无间歇地连续作业，施工快捷。材料反应后15分钟即形成90%左右的强度，不需养生，与传统的支护结构体系相比，可节省80%以上的施工工期。

（5）综合经济效益更具优势。与传统支护技术相比，高聚物垂直支护体系的最大特点是保证边坡稳定的同时兼顾了截水功能，并节省了大量的施工工期。

（6）施工方便。高聚物注浆系列化装备适用于大、中、小各类场地，施工方便。

（7）耐久性好。高聚物注浆材料性能稳定，无污染，柔韧性好，构建的高聚物支护体系与土体紧密粘合，协调变形，渗透系数小，作为隔水层对钢筋有较好的防腐作用。

因此，本发明研发的高聚物垂直支护体系注浆方法在基坑、边坡、市政管道开挖等工程施工过程中具有明显优势。与现行的支护技术相比，高聚物垂直支护体系注浆方法又是一整套全新的技术，主要表现在：

（1）在支护材料和支护理念方面：高聚物垂直支护体系中的截水面板和锚固体从柔性支护理念出发，采用的是无水反应类高分子聚合物新型注浆材料，具有安全环保、轻质耐久、膨胀率高、抗渗性好、早强等特点。构建的高聚物截水面板是柔性防渗体，与土体紧密胶结，变形协调，抗渗抗裂性能好，真正实现了的超前支护，具有一次施工深度大、搭接容易等特点；

（2）在受力机理方面：高聚物垂直支护体系充分利用高聚物材料的高膨胀特性，膨胀后的高聚物锚固体与周边土体的紧密结合，能够提供了更大的抗拔力，有助于高聚物截水面板的稳定，节省了放坡卸载空间。锚杆整体发挥作用，通过构造连接在一起，锚杆之间协同受力，所有锚杆产生的抗拔力可平衡土体的侧向土压力，从而确保了支护体系的稳定性；

（3）在施工方式方面：高聚物垂直支护体系注浆方法利用高聚物材料的自膨胀性和流变性形成超薄高聚物截水面板，并完成压顶和锚固，充分体现了施工快捷的技术优势。

综上所述，本发明无论从支护材料、支护理念、受力机理还是施工工艺等方面都和现行的支护技术明显不同，具有快捷、轻质、高韧、经济、耐久等优点，并成功应用于基坑支护工程，发展应用前景可观。

附图说明

图1-1为高聚物截水面板构示意图。

图1-2为图1-1俯视图。

图2为高聚物垂直支护体系压顶构造示意图。

图3为高聚物锚固构造示意图。

图4为高聚物锚固体构造连接示意图。

图5-1为高聚物垂直支护体系整体效果立面示意图。

图5-2为高聚物垂直支护体系整体效果剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种高聚物垂直支护体系注浆方法，首先根据地质勘察报告、基础图纸及地区经验等资料，设计高聚物垂直支护体系，然后开始实施如下步骤：

（一）构建高聚物截水面板，其具体步骤如下：

（1）高聚物截水面板定位及开槽：在需要进行垂直开挖的边坡部位，按设计进行高聚物截水面板定位，然后使用三锥头成槽板和静力成槽机械在地面1上进行连续开槽施工；

（2）槽孔内注浆：在槽孔2中置入注浆管，注浆管深入槽孔底部；使用高聚物注浆装备通过注浆管向槽孔内注射双组份膨胀性高聚物注浆材料，同时利用注浆管提升机连续提升注浆管，浆液自下而上填满槽孔，形成片状高聚物截水面板3；

（3）连接构建高聚物截水面板：重复上述步骤（2），相邻槽孔的高聚物截水面板薄片紧密胶结在一起，形成连续、均匀、规则的高聚物截水面板3，如图1-1、图1-2所示；

（二）进行高聚物垂直支护体系的高聚物压顶施工，其具体步骤如下：

（1）挂网钢筋施工：竖向挂网钢筋5采用锤击法施工，水平挂网钢筋6采用绑扎方法施工；

（2）在支护体系开挖侧，垂直向下开挖280～320mm的浅槽，形成浅开挖后地面4，将面层构造钢筋7与压顶内挂网钢筋锁定；

（3）在浅槽上方，定位安装压顶成型钢模8，在钢模顶部预留的注浆孔9内进行高聚物注浆，形成支护体系的高聚物压顶10，如图2所示；

（三）在高聚物截水面板上进行高聚物锚固施工，其具体施工步骤如下：

（1）按1.2～2m的竖向间距分层垂直开挖，在高聚物截水面板处预留150～200mm厚度的保护土体，采用人工方法进行清理；

（2）在清理后的截水面板上进行高聚物锚固施工，具体实施步骤如下：

a.锚杆制作：杆体12根据设计需要可选用钢筋、钢绞线加工制作，首先对杆体进行调直、除锈处理，切割焊接母材，焊接对中支架13；然后在杆体12端部绑扎封孔囊体15和封孔注浆管14，绑扎时囊***于锚固段和自由段的交接处；在锚固注浆管16进浆管口处设置可拆卸式进浆阀，使用喉箍紧固密封注浆管与注浆枪之间的连接接头；注浆管共设置两根，一根为封孔注浆管14，出浆口位于囊体内；另一根为锚固注浆管16，其出浆口深入孔底；

b.锚孔施工：在截水面板上间隔1.2～2m施工锚孔17；

c.植入锚杆：将制作好的锚杆，植入锚孔内，确保杆***置居中；

d.高聚物注浆：首先进行封孔注浆，采用注浆装备将双组份膨胀性高聚物注浆材料注入封孔囊体15中；然后进行锚固注浆，采用注浆装备将双组份膨胀性高聚物注浆材料注入锚固注浆管16，浆体自锚孔底逐步填满锚孔，膨胀挤密孔壁土体，与周围土体紧密接触，形成高聚物锚固体11，如图3所示；

（四）对高聚物锚固体进行构造连接：用面层构造钢筋7、高聚物垫块18及钢垫板19将所有相邻高聚物锚固体进行构造连接，如图4所示；

（五）依次竖向分层开挖，重复步骤(三)、（四），施工至设计深度20，即完成高聚物垂直支护体系的施工，如图5-1、图5-2所示。

Claims (1)

1.一种高聚物垂直支护体系注浆方法，其特征在于：包括如下步骤：

（一）构建高聚物截水面板，其具体步骤如下：

（1）高聚物截水面板定位及开槽：在需要进行垂直开挖的边坡部位，按设计进行高聚物截水面板定位，然后使用三锥头成槽板和静力成槽机械进行连续开槽施工；

（2）槽孔内注浆：在槽孔中置入注浆管，注浆管深入槽孔底部；使用高聚物注浆装备通过注浆管向槽孔内注射双组份膨胀性高聚物注浆材料，同时利用注浆管提升机连续提升注浆管，浆液自下而上填满槽孔，形成片状高聚物截水面板；

（3）连接构建高聚物截水面板：重复上述步骤（2），相邻槽孔的高聚物截水面板薄片紧密胶结在一起，形成连续、均匀、规则的高聚物截水面板；

（二）进行高聚物垂直支护体系的高聚物压顶施工，其具体步骤如下：

（1）挂网钢筋施工：竖向挂网钢筋采用锤击法施工，水平挂网钢筋采用绑扎方法施工；

（2）在支护体系开挖侧，垂直向下开挖280～320mm的浅槽，将面层构造钢筋与压顶内挂网钢筋锁定；

（3）在浅槽上方，定位安装压顶成型钢模，在钢模顶部预留的注浆孔内进行高聚物注浆，形成支护体系的高聚物压顶；

（三）在高聚物截水面板上进行高聚物锚固施工，其具体施工步骤如下：

（1）按1.2～2m的竖向间距分层垂直开挖，在高聚物截水面板处预留150～200mm厚度的保护土体，采用人工方法进行清理；

（2）在清理后的截水面板上进行高聚物锚固施工，具体实施步骤如下：

a.锚杆制作：首先对杆体进行调直、除锈处理，切割焊接母材，焊接对中支架；然后在杆体端部绑扎封孔囊体和封孔注浆管，绑扎时囊***于锚固段和自由段的交接处；在锚固注浆管进浆管口处设置可拆卸式进浆阀，使用喉箍紧固密封注浆管与注浆枪之间的连接接头；注浆管共设置两根，一根为封孔注浆管，出浆口位于囊体内；另一根为锚固注浆管，其出浆口深入孔底；

b.锚孔施工：在截水面板上间隔1.2～2m施工锚孔；

c.植入锚杆：将制作好的锚杆，植入锚孔内，确保杆***置居中；

d.高聚物注浆：首先进行封孔注浆，采用注浆装备将双组份膨胀性高聚物注浆材料注入封孔囊体中；然后进行锚固注浆，采用注浆装备将双组份膨胀性高聚物注浆材料注入锚固注浆管，浆体自锚孔底逐步填满锚孔，膨胀挤密孔壁土体，与周围土体紧密接触，形成高聚物锚固体；

（四）对高聚物锚固体进行构造连接：用面层构造钢筋、高聚物垫块及钢垫板将所有相邻高聚物锚固体进行构造连接；

（五）依次竖向分层开挖，重复步骤(三)、（四），施工至设计深度，即完成高聚物垂直支护体系的施工。