CN114457818A - 双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及边坡工程领域，特别是一种装配式双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系施工方法。包括以下施工步骤：S1.预制双壁砌块单体、注射式真空锚索的准备；S2.预制双壁挡土墙的单层横向骨架的装配；S3.安装注射式真空锚索，注射式真空锚索的前端与预制双壁挡土墙连接，注射式真空锚索的后端锚固于稳定岩体内；S4.按照自上而下的顺序，安装各层预制双壁砌块和注射式真空锚索，直至整个护坡体系完成施工。其充分利用大刚度装配式挡土墙与注射式真空锚索协同受力，形成刚柔并济且整体性极强的边坡加固体系，有效地防控边坡失稳破坏。
Description
技术领域
本发明涉及边坡工程领域，特别是一种装配式双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系施工方法。
背景技术
寒区温度的周期性改变对边坡稳定影响较大，冻融循环作用造成寒区边坡诸多病害，如边坡冻融滑塌破坏及冻胀破坏等，严重危害寒区边坡的安全性和稳定性。与此同时，西南地区地震频繁，护坡结构深受震害困扰，常发生倾倒和崩塌等病害。因此，有必要对寒区及西南地区边坡进行有效的防护、加固措施。
装配式挡土墙已广泛应用于边坡支护，但该类护坡结构虽然整体性较好，但对护坡基础要求比较高，并且该类整体式护坡属于刚性结构，一旦遭受寒区冻融循环和地震破坏，基础的不均匀变形超过一定量值后，护坡结构往往会出现裂缝等破坏，甚至会出现整体垮塌现象，不仅影响了边坡的稳定，又造成了经济的损失。
综上所述，提供一种既能够满足寒区冻胀和春融变形，体系中既有刚性结构也有柔性部件，可较好的协调边坡变形，且可在冬季施工的装配式刚柔并济护坡体系是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系及其施工方法，其充分利用大刚度装配式挡土墙与注射式真空锚索协同受力，形成刚柔并济且整体性极强的边坡加固体系，有效地防控边坡失稳破坏。
本发明的技术方案是：一种双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系施工方法，其中，包括以下施工步骤：
S1.预制双壁砌块单体、注射式真空锚索的准备：
双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系包括预制双壁挡土墙、注射式真空锚索、变形吸收层、土工格栅网，预制双壁挡土墙沿平行于边坡的方向设置，预制双壁挡土墙由数个沿水平方向和竖直方向依次排列的预制双壁砌块单体连接而成；预制双壁挡土器内填充有变形吸收层，注射式真空锚索与预制双壁挡土墙连接；
所述预制双壁砌块单体包括预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁，预制双壁砌块单体后壁设有预留锚索孔，注射式真空锚索的前部穿过预留锚索孔；
所述注射式真空锚索包括锚索索体、锚定螺母、金属活塞盘、密封垫圈、基板、环形锚固体和导向管，环形锚固体的一端与基板固定连接，另一端与导向管连接，环形锚固体、基板的中心均设有通孔，锚索索体依次穿过导向管、环形锚固体和基板，环形锚固体内设有环形腔，环形腔的直径大于锚索索体的直径，环形锚固体与基板组成锚定区域，环形锚固体的尺寸大于预留锚索孔的直径；
所述基板的外侧设有金属活塞盘，金属活塞盘的中心设有供锚索索体穿过的通孔Ⅰ，金属活塞盘的环形外侧固定有密封套筒Ⅰ，金属活塞盘背离基板的一侧设有锚定螺母，金属活塞盘与锚定螺母固定连接，锚索索体的外表面设有外螺纹，锚定螺母的内螺纹与锚索索体的外螺纹之间形成螺纹连接；
所述金属活塞盘与基板之间设有密封垫圈，密封垫圈的中心设有使锚索索体穿过的通孔Ⅱ，密封垫圈的环形外侧面与密封套筒Ⅰ的内侧面之间通过过盈配合密封连接，密封垫圈朝向基板的一端设有密封唇，密封唇位于密封套筒Ⅰ的外侧，密封唇用于实现密封垫圈与基板之间的密封；
所述金属活塞盘和密封垫圈之间设有胶囊存储腔，胶囊储存腔内设有干浆胶囊，干浆胶囊包括外层的合成树脂膜和位于合成树脂膜内的内容物；
所述金属活塞盘包括上盘和封堵扇叶，上盘和胶囊存储腔之间设有数个新月形的封堵扇叶，封堵扇叶沿上盘的周向均匀间隔设置，封堵扇叶的一端与密封套筒Ⅰ的内侧面固定连接，封堵扇叶的另一端与上盘的下表面固定连接，密封垫圈朝向金属活塞盘的端面沿其周向设有数个搅拌微柱，对应的在上盘朝向密封垫圈的一侧设有数层环形的凹槽，搅拌微柱的一端与密封垫圈固定连接，另一端***凹槽内，凹槽的内表面设有包含触变剂的环形聚酯薄膜，上盘上间隔设有数个排气孔；
S2.预制双壁挡土墙的单层横向骨架的装配：
待边坡整平后，向坡面喷射C30混凝土面层，自左向右装配预制双壁砌块单体，一整排预制双壁砌块单体施工完毕后，将PVC注浆软管穿过预留注浆软管孔，对水平方向的预制双壁砌块单体进行固定，使相邻预制双壁砌块单体形成横向骨架；
待横向预制双壁砌块单体连接及固定工作完成后，通过PVC注浆软管进行注浆施工；
在预制双壁砌块单体后壁的预留锚索孔位置处的稳定岩体内，利用锚索钻机钻孔，孔深不小于注射式真空锚索的长度；
S3.安装注射式真空锚索，注射式真空锚索的前端与预制双壁挡土墙连接，注射式真空锚索的后端锚固于稳定岩体内：
S3.1安装注射式真空锚索；
将环形锚固体、基板、密封垫圈、装有干浆胶囊的胶囊存储腔、金属活塞盘、锚定螺母依次穿入锚索索体的端部，通过加载装置对锚定螺母施加预紧力锁紧，在锚定螺母的旋转锁紧作用下，金属活塞盘随锚定螺母转动并向基板方向运动，锚定螺母对金属活塞盘施加向基板方向的挤压力；
S3.2注射式真空锚索的前端与预制双壁挡土墙连接，注射式真空锚索的后端锚固于稳定岩体内：
在压力阈值下，金属活塞盘被挤压在密封垫圈上，金属活塞盘与密封垫圈之间的胶囊存储腔的体积越来越小，胶囊储存腔内的干浆胶囊被挤压，当搅拌微柱穿过干浆胶囊并***凹槽内后，干浆胶囊被刺穿，干浆胶囊内的可固化浆液流出，当搅拌微柱与凹槽接触后，金属活塞盘无法继续向基板方向运动，通过锚定螺母与锚索索体之间的螺纹连接，使金属活塞盘的位置固定；
金属活塞盘随锚定螺母转动过程中，搅拌微柱和封堵扇叶也随之转动，在搅拌微柱和封堵扇叶的转动作用下，可固化浆液被充分搅拌，并与凹槽内表面的环形聚酯薄膜充分接触，可固化浆液与环形聚酯薄膜内的触变剂充分接触并反应后，具有触变性的可固化浆液在密封垫圈的导流作用下，不断流动至环形锚固体内的环形腔、以及锚索索体和稳定岩体之间的注浆腔体内，将环形腔和注浆腔体内的空气通过排气孔排出，环形腔和注浆腔体内形成真空环境后，在真空环境产生的负压作用下，持续的将可固化浆液吸入环形腔和注浆腔体内；
环形腔内的浆液固化后，不仅实现锚索索体与基板、环形锚固体之间的紧固连接，而且可固化浆液使密封垫圈向外膨胀，使密封垫圈与密封套筒Ⅰ、基板紧密配合，从而将锚索索体锚定于基板和环形锚固体组成的锚定区域内，而环形锚固体紧扣于预留锚索孔的前侧，实现注射式真空锚索和预制双壁砌块单体后壁的连接；注浆腔体内的浆液固化后，锚索索体与钻孔周边的稳定岩体之间形成锚固力；
待注射式真空锚索和预制双壁砌块安装完成后，将土工格栅网的一端铺设于预制双壁砌块单体后壁的外延板上，另一端铺设于土层上，且用封闭型沉头铆钉将土工格栅网固定于土层中；
S4.按照自上而下的顺序，安装各层预制双壁砌块和注射式真空锚索，直至整个护坡体系完成施工。
上述步骤S4中包括以下具体步骤：
S4.1按照自上而下的顺序，进行预制双壁挡土墙单层横向骨架的装配：
待步骤S2中的注浆施工完成24h后，按照设计要求继续定位下一层预制双壁砌块的位置并添加标记，重复S2至S3的步骤，完成该层预制双壁砌块和注射式真空锚索的装配；
S4.2在竖向相邻两层预制双壁砌块之间形成竖向骨架，并在竖直方向的预留注浆软管孔内注浆：
自上而下装配预制双壁砌块单体，通过上层预制双壁砌块单体底部的限位凸起2和对应的下层预制双壁砌块单体顶部的定位孔，实现上、下层预制双壁砌块单体之间的定位连接，待上、下两层施工完毕后，将PVC注浆软管依次穿过各竖直相邻的预制双壁砌块单体的竖直的预留注浆软管孔，对竖直方向的预制双壁砌块单体进行固定，使相邻预制双壁砌块单体形成竖向骨架；
待竖向预制双壁砌块单体连接及固定工作完成后，通过PVC注浆软管进行注浆施工；
S4.3重复步骤S4.1至步骤S4.2，按照自上而下的顺序，进行预制双壁挡土墙单层横向骨架和竖向的相邻两预制双壁砌块组成的竖向骨架的装配：
按照从上而下的顺序，依次完成横向骨架和竖向骨架的装配，直至沿整个护坡完成预制双壁挡土墙的装配；
待预制双壁砌块装配完毕，将大粒径碎石填充于砌块的凹槽中，形成变形吸收层，完成护坡体系的施工。
上述步骤S3.2中，用微型排气泵通过金属活塞盘上的排气孔排出钻孔的空气，使环形腔和注浆腔体内形成真空环境，锚固结束后对排气孔进行封堵。
所述预制双壁砌块单体包括预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁，预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁之间呈平行设置，且预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁之间固定连接，预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁之间的间隙内设有橡胶肋板，预制双壁砌块单体前壁的厚度大于预制双壁砌块单体后壁的厚度，在预制双壁砌块单体前壁、预制双壁砌块单体后壁和橡胶肋板形成的间隙、以及相邻两预制双壁砌块单体之形成的间隙内填充有大粒径碎石，形成变形吸收层；
所述预制双壁砌块单体后壁的底部固定连接有外延板，外延板位于预制双壁砌块单体后壁的后方，外延板的后侧固定有土工格栅网，土工格栅网通过封闭型沉头铆钉固定在土层中。
所述预制双壁砌块单体前壁的顶部表面设有数个定位孔，对应的在预制双壁砌块单体前壁的底部表面固定有数个限位凸起，当从上至下装配预制双壁砌块单体时，下层预制双壁砌块单体顶部表面的定位孔恰好***上层预制双壁砌块单体底部表面的限位凸起内。
所述预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁内均设有数条水平方向的PVC注浆软管孔和竖直方向的PVC注浆软管孔；
所述预制双壁砌块单体前壁的侧面和顶部表面均设有数个弹性橡胶垫片，预制双壁砌块单体前壁的后侧壁的一侧固定有导向滑块。
所述合成树脂膜由聚酯纤维或环氧树脂制成，内容物为可固化浆液，内容物为可固化浆液，其内容物包含：40％-75％的钙铝硫酸盐基水硬性水泥；35％-60％的矿物填料，所述矿物填料采用沙子；0.02％-5％的触变剂，所述触变剂采用基于纤维素的胶体剂；0.02％-5％的基于三聚氰胺磺酸盐的超塑化剂；0.02％-5％的引气剂，所述引气剂采用脂肪酸和树脂酸及其盐。
发明的有益效果是：
(一)本申请采用的预制双壁砌块，具有以下优点：
(1)抗震性强：由于肋板采用柔性结构，可减少地震时墙体抵抗动态土压力所产生的应力，以防挡土墙开裂和倒塌。此外，在季节性冻土区针对冻胀期和春融期墙背土的不均匀沉降具有跟随性，进而保证挡土墙的整体稳定性；
(2)经济效益好：由于箱型砌块所用混凝土、钢筋、模板等较少，可极大缩短工期，降低成本；
(3)预制双壁砌块的前壁单体和后壁单体倾斜角度可根据所需支护边坡设计，灵活性强于传统的倾斜式挡土墙和大型砌块，对高陡边坡及砾石边坡的适应性均较好，施工速度快且难度低，是一种较好的滑坡应急处置手段。
(4)间隙内填充大粒径单粒度碎石后，其抗倾覆能力强等，可承受较大的土压力，提高挡土墙的整体稳定性；
(二)本申请采用的注射式真空锚索，由于筒内为真空环境，筒外为大气压力，一方面产生较大的吸力较好维持边坡稳定，另一方面锚索难以在冻胀期被拔出，在冻胀期和冻融期均可缓冲变形增加体系可靠度，严寒期注射式真空锚索减小或阻止冻胀位移，春融期，边坡塌陷时注射式真空锚索将沉陷的支护结构反向移动至原位；
(三)本申请采用的注射式真空锚索，其一端紧扣在预制双壁挡土结构预留安装孔，另一端打入边坡稳定岩土层内，一方面可以加固岩体，改善双壁挡土结构受力，另一方面可以增加体系的整体性和强度；
(四)本申请采用大粒径碎石层作为变形吸收层，其高排水性保证春融期背面土壤的稳定，冻胀期可作为变形缓冲层，且挡土单元在地震时抵抗土压力，产生的应变可通过变形吸收层分散，对地基、背土的不等沉降也有协调性，从而保持整个挡土墙的稳定性；
综上所述，本申请适用于寒区及西南地区有防护加固要求的铁路工程、公路工程及其他类型的边坡工程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是预制双壁砌块单体的结构示意图；
图3是预制双壁砌块单体前壁的结构示意图；
图4是预制双壁砌块单体后壁的结构示意图；
图5是预制双壁砌块单体后壁安装有注射式真空锚索的结构示意图；
图6是预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁的装配示意图；
图7是预制双壁砌块单体的主视结构示意图；
图8是预制双壁砌块单体的右视结构示意图；
图9是预制双壁砌块单体的俯视结构示意图；
图10是预制双壁砌块单体的配筋图；
图11是木工格栅网的局部俯视结构示意图；
图12是数个预制双壁挡土墙的主视结构示意图；
图13是注射式真空锚索的剖面结构示意图；
图14是金属活塞盘的仰视结构示意图；
图15是密封垫圈的俯视结构示意图；
图16是金属活塞盘、胶囊存储腔和密封垫圈的剖面结构示意图；
图17是锚固状态下封堵扇叶、金属活塞盘和密封垫圈的结构示意图；
图18是初始状态时金属活塞盘和干浆胶囊的结构示意图；
图19是注射式真空锚索安装示意图；
图20是干浆胶囊的示意图。
图中：1锚索索体；3金属活塞盘；4锚定螺母；5通孔Ⅰ；6胶囊存储腔；7密封垫圈； 8基板；9环形锚固体；10环形腔；11锚定区域；12注浆腔体；13封堵扇叶；14搅拌微柱； 15密封套筒Ⅰ；16密封唇；17通孔Ⅱ；18密封套筒Ⅱ；19凹槽；20排气孔；21干浆胶囊； 22环型聚脂薄膜；23预留锚索孔；25土工格栅网；26封闭型沉头铆钉；27橡胶垫片；29限位凸起；30变形吸收层；31定位孔；32导向滑块；33预留注浆软管孔；34预制双壁砌块单体前壁；35预制双壁砌块单体后壁；36橡胶肋板；37外延板；38注射式真空锚索；39上盘。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
本发明所述的双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系的施工方法，包括以下施工步骤。
第一步，预制双壁砌块单体、注射式真空锚索等构件的准备。具体包括以下步骤。
双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系包括预制双壁挡土墙、注射式真空锚索38、变形吸收层30、土工格栅网25。预制双壁挡土墙沿平行于边坡的方向设置，预制双壁挡土墙由数个沿水平方向和竖直方向依次排列的预制双壁砌块单体连接而成。如图2至图6所示，预制双壁砌块单体包括预制双壁砌块单体前壁34和预制双壁砌块单体后壁35，预制双壁砌块单体前壁34和预制双壁砌块单体后壁35由混凝土和钢筋预制而成，预制双壁砌块单体前壁34和预制双壁砌块单体后壁35之间呈平行设置，且预制双壁砌块单体前壁34和预制双壁砌块单体后壁35之间固定连接，预制双壁砌块单体前壁34和预制双壁砌块单体后壁35之间的间隙内设有橡胶肋板36，本实施例中每个预制双壁砌块单体内间隔设置有两个橡胶肋板 36，橡胶肋板36在预设钢筋骨架处通过一定厚度的橡胶块装配而成，具有减震、耐磨、防滑、柔韧等优点。预制双壁砌块单体前壁34的厚度大于预制双壁砌块单体后壁35的厚度，因此预制双壁砌块单体前壁34的刚度大于预制双壁砌块单体后壁35，预制双壁砌块单体前壁34 主要起到了刚性护坡的作用，而预制双壁砌块单体后壁35与其他组件共同作用起到了柔性护坡的作用。在预制双壁砌块单体前壁34、预制双壁砌块单体后壁35和橡胶肋板36形成的间隙、以及相邻两预制双壁砌块单体之形成的间隙内填充有大粒径碎石，形成变形吸收层30，其抗倾覆能力强，可承受较大的土压力，提高预制双壁挡土墙的整体稳定性。
预制双壁砌块单体后壁35的底部固定连接有外延板37，外延板37位于预制双壁砌块单体后壁35的后方，外延板37的后侧固定有土工格栅网25，木工格栅网25由多层玻纤土工格栅组成，土工格栅网通过封闭型沉头铆钉26固定在土层中。通过外延板37来布设及固定土工格栅网25。
预制双壁砌块单体前壁34的顶部表面设有数个定位孔31，对应的在预制双壁砌块单体前壁34的底部表面固定有数个限位凸起29，当从上至下装配预制双壁砌块单体时，下层预制双壁砌块单体顶部表面的定位孔恰好***上层预制双壁砌块单体底部表面的限位凸起29 内，从而实现了上层预制双壁砌块单体和下层预制双壁砌块单体之间的定位连接。预制双壁砌块单体前壁34和预制双壁砌块单体后壁35内均设有数条水平方向的PVC注浆软管孔33和竖直方向的PVC注浆软管孔33，当PVC软管依次通过水平方向的数个PVC注浆软管孔33时，实现了水平方向的预制双壁砌块单体之间的固定连接；当PVC软管依次通过竖直方向相邻的数个PVC注浆软管孔时，实现了竖直方向的预制双壁砌块单体之间的固定连接。
预制双壁砌块单体前壁34的侧面和顶部表面均设有数个弹性橡胶垫片27，考虑到一定的施工误差，所述相邻箱型砌块装配时若存在一定空隙，可用橡胶垫片进行填补。预制双壁砌块单体前壁34的后侧壁的一侧固定有导向滑块32，通过设置导向滑块，当自左向右装配预制箱型砌块时，通过导向滑块可以保证相邻两预制双壁砌块之间能够准确装配。
预制双壁砌块单体后壁35设有预留锚索孔23，注射式真空锚索38的前部穿过预留锚索孔23。如图13至图19所示，注射式真空锚索38包括锚索索体1、锚定螺母4、金属活塞盘3、密封垫圈7、基板8、环形锚固体9和导向管12，环形锚固体9的一端与基板8固定连接，另一端与导向管12连接，环形锚固体9、基板8的中心均设有通孔，锚索索体1依次穿过导向管12、环形锚固体9和基板8，环形锚固体9内设有环形腔10，环形腔10的直径大于锚索索体1的直径。本申请中环形锚固体9与基板8组成了锚定区域11，在锚定区域11内，实现了将锚索索体1与基板8、环形锚固体9之间的锚固。锚索索体1与稳定岩体之间形成注浆腔体12。
在预制双壁砌块单体后壁35的预留锚索孔23位置处，利用锚索钻机在稳定岩体内钻孔，孔深等于锚索预埋长度，即不小于注射式真空锚索38的长度，注射式真空锚索38位于钻孔内。注射式真空锚索38的环形锚固体9固定在预留锚索孔23内，本实施例中，环形锚固体 9的环形外壁与预留锚索孔23的内壁之间呈过盈配合，从而实现了环形锚固体9与预留锚索孔23之间的固定连接。由于环形锚固体9的尺寸大于预留锚索孔23的直径，因此注射式真空锚索38的前端紧扣于预留锚索孔23的外侧，从而实现了注射式真空锚索38与预制双壁砌块单体后壁35之间的连接。
基板8的外侧设有金属活塞盘3，金属活塞盘3的中心设有通孔Ⅰ5，锚索索体1从通孔Ⅰ5中穿过。金属活塞盘3的环形外侧固定有密封套筒Ⅰ15，密封套筒Ⅰ15的外侧设有密封套筒Ⅱ18，密封套筒Ⅱ18的一端与基板8固定连接。密封套筒Ⅰ15滑动设置在密封套筒Ⅱ18内，当密封套筒Ⅰ15在密封套筒Ⅱ18内滑动时，金属活塞盘3也上下滑动。金属活塞盘3背离基板8的一侧设有锚定螺母4，金属活塞盘3与锚定螺母4固定连接。锚索索体1的外表面设有外螺纹，锚定螺母4的内螺纹与锚索索体1的外螺纹之间形成螺纹连接。将锚定螺母 4向基板8方向拧动时，金属活塞盘3随锚定螺母4转动的同时向基板8方向移动。
金属活塞盘3与基板8之间设有密封垫圈7，密封垫圈7的中心设有使锚索索体1穿过的通孔Ⅱ17，密封垫圈7的环形外侧面与密封套筒Ⅰ15的内侧面之间通过过盈配合密封连接，密封垫圈7朝向基板8的一端设有密封唇16，密封唇16位于密封套筒Ⅰ15的外侧，密封唇16用于实现密封垫圈7与基板8之间的密封。通过密封套筒Ⅰ15和密封垫圈7，对浆液起到了密封作用。
初始状态下，金属活塞盘3和密封垫圈7之间设有胶囊存储腔6，胶囊储存腔6内设有干浆胶囊21，干浆胶囊21包括外层的合成树脂膜和位于合成树脂膜内的内容物，合成树脂膜由聚酯纤维或环氧树脂制成，内容物为可固化浆液，其内容物包含：40％-75％的钙铝硫酸盐基水硬性水泥；35％-60％的矿物填料，本实施例中，矿物填料采用沙子；0.02％-5％的触变剂，本实施例中，触变剂采用基于纤维素的胶体剂；0.02％-5％的基于三聚氰胺磺酸盐的超塑化剂； 0.02％-5％的引气剂，本实施例中，引气剂采用脂肪酸和树脂酸及其盐。
金属活塞盘3包括上盘39和封堵扇叶13，上盘39和胶囊存储腔6之间设有数个新月形的封堵扇叶13，封堵扇叶13沿上盘39的周向均匀间隔设置，封堵扇叶13的一端与密封套筒Ⅰ15的内侧面固定连接，封堵扇叶13的另一端与上盘39的下表面固定连接。密封垫圈7 朝向金属活塞盘3的端面沿其周向设有数个搅拌微柱14，本实施例中，沿密封垫圈7的圆周设有内外两层，每层包括数个均匀间隔设置的搅拌微柱14，对应的在上盘39朝向密封垫圈7的一侧设有数层环形的凹槽19，搅拌微柱14的一端与密封垫圈7固定连接，另一端***凹槽19内。本实施例中，搅拌微柱14的自由端呈弧形，对应的凹槽截面形状为弧形，有利于实现搅拌微柱14和凹槽19之间的接触。凹槽19的内表面设有环形聚酯薄膜22。上盘39上还间隔设有数个排气孔20，通过排气孔20可以将锚定区域11内的空气排出，实现锚定区域 11的真空环境。
当金属活塞盘3随锚定螺母4向基板8方向移动时，搅拌微柱14与凹槽19之间的间隙逐渐减小，当搅拌微柱14穿过干浆胶囊21时，搅拌微柱14刺破干浆胶囊的合成树脂膜，使合成树脂膜内的可固化浆液流出。与此同时，金属活塞盘3还随锚定螺母4转动，金属活塞盘3转动的同时带动密封套筒Ⅰ15、密封垫圈7转动，因此封堵扇叶13和搅拌微柱14也随之转动。通过搅拌微柱14和封堵扇叶13的转动，不仅可以防止可固化浆液倒灌，同时对可固化浆液进行充分的搅拌，实现了可固化浆液与环形聚酯薄膜22中的触变剂充分混合，触变剂使可固化浆液具有触变性，从而确保可固化浆液不会下陷或流出钻孔，典型的触变剂包括基于纤维素的胶体剂，本实施例中的触变剂采用羟丙基甲基纤维素。
具有触变性的可固化浆液膨胀，在密封垫圈7的导流作用下流入环形锚固体9的环形腔 10和注浆腔体12内，将环形腔10和注浆腔体12内的空气通过排气阀20排出，在排气孔20 处可以设有微型排气泵，通过排气泵不断的将钻孔内的空气排出，使环形腔10和注浆腔体 12内形成真空环境，在真空环境产生的负压作用下，不断的将可固化浆液吸入环形腔10和注浆腔体12内。在环形腔10内，当浆液固化后，实现了锚索索体1与基板8、环形锚固体9之间的固定连接，从而将基板8和环形锚固体9锚固在锚索索体1的端部，将锚索索体锚定于基板和环形锚固体组成的锚定区域内，而环形锚固体紧扣于预留锚索孔的前侧，实现了注射式真空锚索和预制双壁砌块单体后壁的连接；另外，可固化浆液使密封垫圈7向外膨胀，使密封垫圈7与密封套筒Ⅰ15和基板8紧密配合，起到了对浆液密封的作用。在注浆腔体12内，当浆液固化后，锚索索体1的后端通过浆体固定在稳定岩体的钻孔内，从而实现了注射式真空锚索38的自锚固。
对边坡进行地质勘察，根据工程要求设计预制双壁砌块单体、PVC注浆软管、注射式真空锚索等构件的具体尺寸及数量，在工厂进行预制生产。
搬运预制双壁砌块单体、PVC注浆软管、注射式真空锚索等构件到施工现场，清理边坡上的杂石并整平夯实。
第二步，预制双壁挡土墙的单层横向骨架的装配。
待边坡整平后，向坡面喷射一层约6mm厚的C30混凝土面层。然后，自左向右装配预制双壁砌块单体，通过导向滑块32可以实现相邻两预制双壁砌块单体之间的准确定位，一整排预制双壁砌块单体施工完毕后，将PVC注浆软管穿过预留注浆软管孔33，对水平方向的预制双壁砌块单体进行固定，使相邻预制双壁砌块单体形成横向骨架。相邻两预制双壁砌块装配时，如果存在间隙，可以采用橡胶垫片27对孔隙进行填补。
待横向预制双壁砌块单体连接及固定工作完成后，通过PVC注浆软管进行注浆施工，且应选择合适的注浆压力，尽可能保证孔空隙中浆液的均匀性及密实度。
然后，在预制双壁砌块单体后壁35的预留锚索孔22位置处的稳定岩体内，利用锚索钻机打孔，孔深等于锚索预埋长度，即不小于注射式真空锚索38的长度。
第三步，安装注射式真空锚索38，注射式真空锚索的前端与预制双壁挡土墙连接，注射式真空锚索的后端锚固于稳定岩体内。
(一)安装注射式真空锚索。
将环形锚固体9、基板8、密封垫圈7、装有干浆胶囊的胶囊存储腔6、金属活塞盘3、锚定螺母4依次穿入锚索索体1的端部，通过加载装置对锚定螺母4施加预紧力锁紧，在锚定螺母4的旋转锁紧作用下，金属活塞盘3随锚定螺母4转动并向基板8方向运动，此时锚定螺母4对金属活塞盘3施加向基板8方向的挤压力。
(二)注射式真空锚索的前端与预制双壁挡土墙连接，注射式真空锚索的后端锚固于稳定岩体内。
在压力阈值下，金属活塞盘3被挤压在密封垫圈7上。金属活塞盘3与密封垫圈7之间的胶囊存储腔6的体积越来越小，胶囊储存腔6内的干浆胶囊21被挤压。当搅拌微柱14穿过干浆胶囊21并***凹槽19内后，干浆胶囊21被刺穿，干浆胶囊21内的可固化浆液流出。当搅拌微柱14与凹槽19接触后，金属活塞盘3无法继续向基板8方向运动，此时通过锚定螺母4与锚索索体之间的螺纹连接，使金属活塞盘3的位置固定。
金属活塞盘3随锚定螺母4转动过程中，搅拌微柱14和封堵扇叶13也随之转动，在搅拌微柱14和封堵扇叶13的转动作用下，可固化浆液被充分搅拌，并与凹槽19内表面的环形聚酯薄膜22充分接触，可固化浆液与环形聚酯薄膜22内的触变剂充分接触并反应后，可固化浆液具有触变性，具有触变性的可固化浆液在密封垫圈7的导流作用下，不断流动至环形锚固体9内的环形腔10、以及注浆腔体12内；
金属活塞盘3向密封垫圈7方向运动、以及可固化浆体流入环形腔10和注浆腔体12的过程中，环形腔10和钻孔内的空气通过排气孔20排出，使环形腔10和注浆腔体12内形成真空环境，真空环境形成的负压力不断的将可固化浆体吸入环形腔10和注浆腔体12内；
环形腔10内，当浆液固化后，在锚索索体1与基板8、环形锚固体9之间形成锚固力，同时可固化浆液膨胀使密封垫圈7向外膨胀，使密封垫圈7与密封套筒Ⅰ15、基板8紧密配合，将锚索索体1锚定于基板8和环形锚固体9组成的锚定区域11内，而环形锚固体9紧扣于预留锚索孔23的前侧，实现了注射式真空锚索38和预制双壁砌块单体后壁35的连接；注浆腔体12内，当浆液固化后，在锚索索体1与钻孔周边的稳定岩体之间形成锚固力。
金属活塞盘3上的排气阀20处可以设置微型排气泵，通过微型排气泵可以加速环形腔 10和钻孔内气体的排出，便于在环形腔和钻孔内形成真空环境，锚固结束后对排气孔20进行封堵。
待注射式真空锚索38和预制双壁砌块安装完成后，将土工格栅网25的一端铺设于预制双壁砌块单体后壁35的外延板37上，另一端铺设于土层上，且用封闭型沉头铆钉26将土工格栅网25固定于土层中。
第四步，按照自上而下的顺序，安装各层预制双壁砌块和注射式真空锚索，直至整个护坡体系完成施工。
(一)按照自上而下的顺序，进行预制双壁挡土墙单层横向骨架的装配。
待第二步中的注浆施工完成24h后，按照设计要求继续定位下一层预制双壁砌块的位置并在这些位置添加标记。重复第二步至第三步的步骤，完成该层预制双壁砌块和注射式真空锚索的装配。
(二)在竖向相邻两层预制双壁砌块之间形成竖向骨架，并在竖直方向的预留注浆软管孔内注浆。
自上而下装配预制双壁砌块单体，通过上层预制双壁砌块单体底部的限位凸起29和对应的下层预制双壁砌块单体顶部的定位孔31，实现上、下层预制双壁砌块单体之间的定位连接，待上、下两层施工完毕后，将PVC注浆软管依次穿过各竖直相邻的预制双壁砌块单体的竖直的预留注浆软管孔，对竖直方向的预制双壁砌块单体进行固定，使相邻预制双壁砌块单体形成竖向骨架。
待竖向预制双壁砌块单体连接及固定工作完成后，通过PVC注浆软管进行注浆施工，且应选择合适的注浆压力，尽可能保证孔空隙中浆液的均匀性及密实度。
(三)重复步骤(一)至步骤(二)，按照自上而下的顺序，进行预制双壁挡土墙单层横向骨架和竖向的相邻两预制双壁砌块组成的竖向骨架的装配。
按照从上而下的顺序，依次完成横向骨架和竖向骨架的装配，直至沿整个护坡完成预制双壁挡土墙的装配，最终由预制双壁砌块单体组成的挡土墙如图12所示。
待预制双壁砌块装配完毕，将大粒径碎石填充于砌块的凹槽中，形成变形吸收层30，完成护坡体系的施工。
在对预制双壁砌块进行注浆施工时，应根据砌块的具体尺寸、注浆压力及注浆软管所处位置，适时将注浆软管向孔外拉出，以保证预制双壁砌块能均匀凝聚至预期程度的同时，满足孔空隙中浆液的均匀性及密实度要求；所述注浆浆液为混凝土浆液。
以上对本发明所提供的双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系施工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
S1.预制双壁砌块单体、注射式真空锚索的准备：
双壁挡土墙—注射式真空锚索协同护坡体系包括预制双壁挡土墙、注射式真空锚索、变形吸收层、土工格栅网，预制双壁挡土墙沿平行于边坡的方向设置，预制双壁挡土墙由数个沿水平方向和竖直方向依次排列的预制双壁砌块单体连接而成；预制双壁挡土器内填充有变形吸收层，注射式真空锚索与预制双壁挡土墙连接；
所述预制双壁砌块单体包括预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁，预制双壁砌块单体后壁设有预留锚索孔，注射式真空锚索的前部穿过预留锚索孔；
所述注射式真空锚索包括锚索索体、锚定螺母、金属活塞盘、密封垫圈、基板、环形锚固体和导向管，环形锚固体的一端与基板固定连接，另一端与导向管连接，环形锚固体、基板的中心均设有通孔，锚索索体依次穿过导向管、环形锚固体和基板，环形锚固体内设有环形腔，环形腔的直径大于锚索索体的直径，环形锚固体与基板组成锚定区域，环形锚固体的尺寸大于预留锚索孔的直径；
所述基板的外侧设有金属活塞盘，金属活塞盘的中心设有供锚索索体穿过的通孔Ⅰ，金属活塞盘的环形外侧固定有密封套筒Ⅰ，金属活塞盘背离基板的一侧设有锚定螺母，金属活塞盘与锚定螺母固定连接，锚索索体的外表面设有外螺纹，锚定螺母的内螺纹与锚索索体的外螺纹之间形成螺纹连接；
所述金属活塞盘与基板之间设有密封垫圈，密封垫圈的中心设有使锚索索体穿过的通孔Ⅱ，密封垫圈的环形外侧面与密封套筒Ⅰ的内侧面之间通过过盈配合密封连接，密封垫圈朝向基板的一端设有密封唇，密封唇位于密封套筒Ⅰ的外侧，密封唇用于实现密封垫圈与基板之间的密封；
所述金属活塞盘和密封垫圈之间设有胶囊存储腔，胶囊储存腔内设有干浆胶囊，干浆胶囊包括外层的合成树脂膜和位于合成树脂膜内的内容物；
所述金属活塞盘包括上盘和封堵扇叶，上盘和胶囊存储腔之间设有数个新月形的封堵扇叶，封堵扇叶沿上盘的周向均匀间隔设置，封堵扇叶的一端与密封套筒Ⅰ的内侧面固定连接，封堵扇叶的另一端与上盘的下表面固定连接，密封垫圈朝向金属活塞盘的端面沿其周向设有数个搅拌微柱，对应的在上盘朝向密封垫圈的一侧设有数层环形的凹槽，搅拌微柱的一端与密封垫圈固定连接，另一端***凹槽内，凹槽的内表面设有包含触变剂的环形聚酯薄膜，上盘上间隔设有数个排气孔；
S2.预制双壁挡土墙的单层横向骨架的装配：
待边坡整平后，向坡面喷射C30混凝土面层，自左向右装配预制双壁砌块单体，一整排预制双壁砌块单体施工完毕后，将PVC注浆软管穿过预留注浆软管孔，对水平方向的预制双壁砌块单体进行固定，使相邻预制双壁砌块单体形成横向骨架；
待横向预制双壁砌块单体连接及固定工作完成后，通过PVC注浆软管进行注浆施工；
在预制双壁砌块单体后壁的预留锚索孔位置处的稳定岩体内，利用锚索钻机钻孔，孔深不小于注射式真空锚索的长度；
S3.安装注射式真空锚索，注射式真空锚索的前端与预制双壁挡土墙连接，注射式真空锚索的后端锚固于稳定岩体内：
S3.1安装注射式真空锚索；
将环形锚固体、基板、密封垫圈、装有干浆胶囊的胶囊存储腔、金属活塞盘、锚定螺母依次穿入锚索索体的端部，通过加载装置对锚定螺母施加预紧力锁紧，在锚定螺母的旋转锁紧作用下，金属活塞盘随锚定螺母转动并向基板方向运动，锚定螺母对金属活塞盘施加向基板方向的挤压力；
S3.2注射式真空锚索的前端与预制双壁挡土墙连接，注射式真空锚索的后端锚固于稳定岩体内：
在压力阈值下，金属活塞盘被挤压在密封垫圈上，金属活塞盘与密封垫圈之间的胶囊存储腔的体积越来越小，胶囊储存腔内的干浆胶囊被挤压，当搅拌微柱穿过干浆胶囊并***凹槽内后，干浆胶囊被刺穿，干浆胶囊内的可固化浆液流出，当搅拌微柱与凹槽接触后，金属活塞盘无法继续向基板方向运动，通过锚定螺母与锚索索体之间的螺纹连接，使金属活塞盘的位置固定；
金属活塞盘随锚定螺母转动过程中，搅拌微柱和封堵扇叶也随之转动，在搅拌微柱和封堵扇叶的转动作用下，可固化浆液被充分搅拌，并与凹槽内表面的环形聚酯薄膜充分接触，可固化浆液与环形聚酯薄膜内的触变剂充分接触并反应后，具有触变性的可固化浆液在密封垫圈的导流作用下，不断流动至环形锚固体内的环形腔、以及锚索索体和稳定岩体之间的注浆腔体内，将环形腔和注浆腔体内的空气通过排气孔排出，环形腔和注浆腔体内形成真空环境后，在真空环境产生的负压作用下，持续的将可固化浆液吸入环形腔和注浆腔体内；
环形腔内的浆液固化后，不仅实现锚索索体与基板、环形锚固体之间的紧固连接，而且可固化浆液使密封垫圈向外膨胀，使密封垫圈与密封套筒Ⅰ、基板紧密配合，从而将锚索索体锚定于基板和环形锚固体组成的锚定区域内，而环形锚固体紧扣于预留锚索孔的前侧，实现注射式真空锚索和预制双壁砌块单体后壁的连接；注浆腔体内的浆液固化后，锚索索体与钻孔周边的稳定岩体之间形成锚固力；
待注射式真空锚索和预制双壁砌块安装完成后，将土工格栅网的一端铺设于预制双壁砌块单体后壁的外延板上，另一端铺设于土层上，且用封闭型沉头铆钉将土工格栅网固定于土层中；
S4.按照自上而下的顺序，安装各层预制双壁砌块和注射式真空锚索，直至整个护坡体系完成施工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中包括以下具体步骤：
S4.1按照自上而下的顺序，进行预制双壁挡土墙单层横向骨架的装配：
待步骤S2中的注浆施工完成24h后，按照设计要求继续定位下一层预制双壁砌块的位置并添加标记，重复S2至S3的步骤，完成该层预制双壁砌块和注射式真空锚索的装配；
S4.2在竖向相邻两层预制双壁砌块之间形成竖向骨架，并在竖直方向的预留注浆软管孔内注浆：
自上而下装配预制双壁砌块单体，通过上层预制双壁砌块单体底部的限位凸起2和对应的下层预制双壁砌块单体顶部的定位孔，实现上、下层预制双壁砌块单体之间的定位连接，待上、下两层施工完毕后，将PVC注浆软管依次穿过各竖直相邻的预制双壁砌块单体的竖直的预留注浆软管孔，对竖直方向的预制双壁砌块单体进行固定，使相邻预制双壁砌块单体形成竖向骨架；
待竖向预制双壁砌块单体连接及固定工作完成后，通过PVC注浆软管进行注浆施工；
S4.3重复步骤S4.1至步骤S4.2，按照自上而下的顺序，进行预制双壁挡土墙单层横向骨架和竖向的相邻两预制双壁砌块组成的竖向骨架的装配：
按照从上而下的顺序，依次完成横向骨架和竖向骨架的装配，直至沿整个护坡完成预制双壁挡土墙的装配；
待预制双壁砌块装配完毕，将大粒径碎石填充于砌块的凹槽中，形成变形吸收层，完成护坡体系的施工。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3.2中，用微型排气泵通过金属活塞盘上的排气孔排出钻孔的空气，使环形腔和注浆腔体内形成真空环境，锚固结束后对排气孔进行封堵。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预制双壁砌块单体包括预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁，预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁之间呈平行设置，且预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁之间固定连接，预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁之间的间隙内设有橡胶肋板，预制双壁砌块单体前壁的厚度大于预制双壁砌块单体后壁的厚度，在预制双壁砌块单体前壁、预制双壁砌块单体后壁和橡胶肋板形成的间隙、以及相邻两预制双壁砌块单体之形成的间隙内填充有大粒径碎石，形成变形吸收层；
所述预制双壁砌块单体后壁的底部固定连接有外延板，外延板位于预制双壁砌块单体后壁的后方，外延板的后侧固定有土工格栅网，土工格栅网通过封闭型沉头铆钉固定在土层中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预制双壁砌块单体前壁的顶部表面设有数个定位孔，对应的在预制双壁砌块单体前壁的底部表面固定有数个限位凸起，当从上至下装配预制双壁砌块单体时，下层预制双壁砌块单体顶部表面的定位孔恰好***上层预制双壁砌块单体底部表面的限位凸起内。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预制双壁砌块单体前壁和预制双壁砌块单体后壁内均设有数条水平方向的PVC注浆软管孔和竖直方向的PVC注浆软管孔；
所述预制双壁砌块单体前壁的侧面和顶部表面均设有数个弹性橡胶垫片，预制双壁砌块单体前壁的后侧壁的一侧固定有导向滑块。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成树脂膜由聚酯纤维或环氧树脂制成，内容物为可固化浆液，内容物为可固化浆液，其内容物包含：40％-75％的钙铝硫酸盐基水硬性水泥；35％-60％的矿物填料，所述矿物填料采用沙子；0.02％-5％的触变剂，所述触变剂采用基于纤维素的胶体剂；0.02％-5％的基于三聚氰胺磺酸盐的超塑化剂；0.02％-5％的引气剂，所述引气剂采用脂肪酸和树脂酸及其盐。
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