專利名稱：高聚物垂直支護體系注漿方法
技術領域：
本發明屬于土木、水利、礦山、市政等基礎設施邊坡開挖支護技術領域，具體涉及基坑、邊坡、市政管道等開挖的高聚物垂直支護體系注漿方法。
背景技術：
新中國成立以來，我國土木、水利、礦山、市政等基礎設施建設取得了舉世矚目的成就。在地下空間利用、礦產資源開采過程中，當面臨復雜的地質條件時，往往需要采取邊坡支護措施，很多時候還需要考慮地下水的影響。伴隨著巖土工程技術、機械及土木工程材料等的發展，邊坡支護技術得到了有效發展，相應地出現了土釘墻、復合土釘墻、地下連續墻、排樁支 護、樁錨支護等支護結構體系形式。與此同時，為控制地下水對邊坡支護及地下施工的影響，還需在支護體系中考慮設置止水帷幕或者輔以降水措施。特別是在地下水位較高、放坡空間有限的情況下，基坑支護必須考慮采取降水或止水等地下水處理措施。相比而言，采取止水方式，更能保證周邊建筑物、構筑物及地下管線的安全。目前，邊坡支護體系中的止水方法多采用水泥攪拌樁、旋噴工藝及TRD工法等技術。以上支護技術在工程實際中發揮了重要作用，但也存在一些技術不足。比如，對于土釘墻，它很難在軟土、無粘結松散砂土以及在地下水豐富的情況下采用，另外土釘支護作為永久性結構時，需專門考慮銹蝕等耐久性問題；復合土釘墻的設計基本是借鑒土釘墻的設計方法，在設計計算中未考慮超前支護和止水帷幕的作用；對于地下連續墻，挖出的土砂和泥漿要用沉降設備和機械設備，造價高，排水對地下水易產生污染，開挖槽易引起建筑物沉降；對于排樁支護結構，目前尚未有成熟的設計方法，對排樁的受力機理、工作性狀和適用條件等缺少系統、深入的研究。另外，現有邊坡支護技術在止水材料方面，采用的多是水泥類材料，構建的止水體為剛性體，與土體彈性模量差別較大，抗滲抗裂性能不足；在止水機理方面，現行技術止水時材料與土體脫離，灌漿類難以形成完整連續體；在施工方式方面，現行的幾種技術是通過開槽、攪拌、噴射和振動的施工方法在土體中形成止水體，對邊坡結構擾動破壞較大。可見，工程中常用的這些支護技術普遍存在著對邊坡擾動破壞較大、工期較長、造價較高、施工不便等缺點。另外，在某些復雜地層條件下，即使運用上述多種邊坡支護及止水施工方法的不同組合，仍難以達到安全實用、經濟合理、質量可靠及保護環境等要求，使得因為設計和施工處理不當導致的安全事故時有發生。如對于較為松散的粉砂、細砂層、粉土層，若邊開挖邊支護，有時就會出現在開挖過程中支護結構尚未來得及施工，便已塌方的現象。但若提前采用改良邊坡土體的方式，則會導致工期延長2 3倍，造價增加I倍以上。這種現狀與當前我國土木、水利、礦山、市政等基礎設施建設的發展需求很不適應。因此，研發集支護與截水功能于一體的支護新技術是當前基坑、邊坡、市政管道開挖等過程中亟待解決的重大科技問題。高聚物注漿技術是20世紀70年代發展起來的地基基礎快速加固技術。該技術通過向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料發生化學反應后體積迅速膨脹并固化的特性，達到加固地基、填充脫空或提升地板的目的。目前，高聚物注漿技術主要應用于工業與民用建筑的地基加固和道路維修等領域。本專利發明了一種截水與支護加固功能一體化的高聚物垂直支護體系注漿方法，為土木、水利、礦山、市政等行業的基坑、邊坡、市政管道開挖提供了全新的支護技術。目前國內還未見高聚物垂直支護體系注漿方法的相關報道。
發明內容
本發明針對基坑、邊坡、市政管道開挖支護的發展需求和目前支護技術存在的不足，發明了一種集截水功能與支護加固功能于一體的高聚物垂直支護體系注漿方法。本發明是在充分發揮高聚物材料滲透系數小、耐久性強及膨脹特性優良的特點，并基于土壓力理論及巖土工程錨固理論研發而來的。利用該發明可快速對基坑、邊坡、市政管道溝槽等進行垂直開挖，真正意義上實現了開挖過程中對邊坡的超前截水與擋土，并大大的提升了對邊坡的支護速率，為基坑、邊坡、市政管道等的開挖支護提供了先進、高效、經濟、實用的新方法。本發明采取的技術方案為:
一種高聚物垂直支護體系注漿方法，包括如下步驟:
(一)構建高聚物截水面板，其具體步驟如下:
(1)高聚物截水面板定位及開槽:在需要進行垂直開挖的邊坡部位，按設計進行高聚物截水面板定位，然后使用三錐頭成槽板和靜力成槽機械進行連續開槽施工；
(2)槽孔內注漿:在槽孔中置入注漿管，注漿管深入槽孔底部；使用高聚物注漿裝備通過注漿管向槽孔內注射雙組份膨脹性高聚物注漿材料，同時利用注漿導管提升機連續提升注漿導管，漿液自下而上填滿槽孔，形成片狀高聚物截水面板；
(3)連接構建高聚物截水面板:重復上述步驟(2)，相鄰槽孔的高聚物截水面板薄片緊密膠結在一起，形成連續、均勻、規則的高聚物截水面板； (二)進行高聚物垂直支護體系的高聚物壓頂施工，其具體步驟如下:
(1)掛網鋼筋施工:豎向掛網鋼筋采用錘擊法施工，水平掛網鋼筋采用綁扎方法施工；
(2)在支護體系開挖側，垂直向下開挖280 320mm的淺槽，將面層構造鋼筋與壓頂內掛網鋼筋鎖定；
(3)在淺槽上方，定位安裝壓頂成型鋼模，在鋼模頂部預留的注漿孔內進行高聚物注漿，形成支護體系的高聚物壓頂；
(三)在高聚物截水面板上進行高聚物錨固施工，其具體施工步驟如下:
(1)按1.2 2m的豎向間距分層垂直開挖,在高聚物截水面板處預留150 200mm厚度的保護土體，采用人工方法進行清理；
(2)在清理后的截水面板上進行高聚物錨固施工，具體實施步驟如下:
a.錨桿制作:首先對桿體進行調直、除銹處理，切割焊接母材，焊接對中支架；然后在桿體端部綁扎封孔囊體和封孔注漿管，綁扎時囊體位于錨固段和自由段的交接處；在錨固注漿管進漿管口處設置可拆卸式進漿閥，使用喉箍緊固密封注漿管與注漿槍之間的連接接頭；注漿管共設置兩根，一根為封孔注漿管，出漿口位于囊體內；另一根為錨固注漿管，其出漿口深入孔底；
b.錨孔施工:在截水面板上間隔1.2 2m施工錨孔；
c.植入錨桿:將制作好的錨桿，植入錨孔內，確保桿體位置居中；d.高聚物注漿:首先進行封孔注漿，采用注漿裝備將雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入封孔囊體中；然后進行錨固注漿，采用注漿裝備將雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入錨固注漿管，漿體自錨孔底逐步填滿錨孔，膨脹擠密孔壁土體，與周圍土體緊密接觸，形成高聚物錨固體；
(四)對高聚物錨固體進行構造連接:用面層構造鋼筋、高聚物墊塊及鋼墊板將所有相鄰高聚物錨固體進行構造連接；
(五)依次豎向分層開挖，重復步驟(三)、(四)，施工至設計深度，即完成高聚物垂直支護體系的施工。與現行的支護技術相比，本發明具有以下優點:
(I)截水及支護功能一體化。利用該發明可快速對基坑、邊坡、市政管道溝槽等進行垂直開挖，同時實現了開挖過程中對邊坡的超前截水與擋土支護，大大提升了邊坡支護的施
工速率。(2)高聚物支護 體系中的高聚物錨固體抗拔力大，強度高。高聚物材料在反應過程中表現出非常強的膨脹特性，對錨固體側壁土體形成了較大的擠壓力，同時高聚物注漿材料與周圍巖土充分結合，形成的根系狀膠結結構，具有極強的粘結力，使得高聚物錨桿的抗拔效果明顯優于水泥漿體錨桿。(3)無水施工。采用無水注漿的施工方式，無水反應類高聚物材料不干縮，具有較強的抗拉性能和抗振抗裂性能。(4)施工快捷，不需養生。高聚物截水面板、壓頂、錨固注漿均可無間歇地連續作業，施工快捷。材料反應后15分鐘即形成90%左右的強度，不需養生，與傳統的支護結構體系相比，可節省80%以上的施工工期。( 5 )綜合經濟效益更具優勢。與傳統支護技術相比，高聚物垂直支護體系的最大特點是保證邊坡穩定的同時兼顧了截水功能，并節省了大量的施工工期。(6)施工方便。高聚物注漿系列化裝備適用于大、中、小各類場地，施工方便。(7)耐久性好。高聚物注漿材料性能穩定，無污染，柔韌性好，構建的高聚物支護體系與土體緊密粘合，協調變形，滲透系數小，作為隔水層對鋼筋有較好的防腐作用。因此，本發明研發的高聚物垂直支護體系注漿方法在基坑、邊坡、市政管道開挖等工程施工過程中具有明顯優勢。與現行的支護技術相比，高聚物垂直支護體系注漿方法又是一整套全新的技術，主要表現在:
(1)在支護材料和支護理念方面:高聚物垂直支護體系中的截水面板和錨固體從柔性支護理念出發，采用的是無水反應類高分子聚合物新型注漿材料，具有安全環保、輕質耐久、膨脹率高、抗滲性好、早強等特點。構建的高聚物截水面板是柔性防滲體，與土體緊密膠結，變形協調，抗滲抗裂性能好，真正實現了的超前支護，具有一次施工深度大、搭接容易等特點；
(2)在受力機理方面:高聚物垂直支護體系充分利用高聚物材料的高膨脹特性，膨脹后的高聚物錨固體與周邊土體的緊密結合，能夠提供了更大的抗拔力，有助于高聚物截水面板的穩定，節省了放坡卸載空間。錨桿整體發揮作用，通過構造連接在一起，錨桿之間協同受力，所有錨桿產生的抗拔力可平衡土體的側向土壓力，從而確保了支護體系的穩定性；
(3)在施工方式方面:高聚物垂直支護體系注漿方法利用高聚物材料的自膨脹性和流變性形成超薄高聚物截水面板，并完成壓頂和錨固，充分體現了施工快捷的技術優勢。綜上所述，本發明無論從支護材料、支護理念、受力機理還是施工工藝等方面都和現行的支護技術明顯不同，具有快捷、輕質、高韌、經濟、耐久等優點，并成功應用于基坑支護工程，發展應用前景可觀。
圖1-1為高聚物截水面板構示意圖。圖1-2為圖1-1俯視圖。圖2為高聚物垂直支護體系壓頂構造示意圖。圖3為高聚物錨固構造示意圖。圖4為高聚物錨固體構造連接示意圖。圖5-1為高聚物垂直支護體系整體效果立面示意圖。圖5-2為高聚物垂直支護體系整體效果剖面示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。一種高聚物垂直支護體系注漿方法，首先根據地質勘察報告、基礎圖紙及地區經驗等資料，設計高聚物 垂直支護體系，然后開始實施如下步驟:
(一)構建高聚物截水面板，其具體步驟如下:
(1)高聚物截水面板定位及開槽:在需要進行垂直開挖的邊坡部位，按設計進行高聚物截水面板定位，然后使用三錐頭成槽板和靜力成槽機械在地面I上進行連續開槽施工；
(2)槽孔內注漿:在槽孔2中置入注漿管，注漿管深入槽孔底部；使用高聚物注漿裝備通過注漿管向槽孔內注射雙組份膨脹性高聚物注漿材料，同時利用注漿導管提升機連續提升注漿導管，漿液自下而上填滿槽孔，形成片狀高聚物截水面板3 ；
(3)連接構建高聚物截水面板:重復上述步驟(2)，相鄰槽孔的高聚物截水面板薄片緊密膠結在一起，形成連續、均勻、規則的高聚物截水面板3，如圖1-1、圖1-2所示；
(二)進行高聚物垂直支護體系的高聚物壓頂施工，其具體步驟如下:
(1)掛網鋼筋施工:豎向掛網鋼筋5采用錘擊法施工，水平掛網鋼筋6采用綁扎方法施
工；
(2)在支護體系開挖側，垂直向下開挖280 320mm的淺槽，形成淺開挖后地面4，將面層構造鋼筋7與壓頂內掛網鋼筋鎖定；
(3)在淺槽上方，定位安裝壓頂成型鋼模8，在鋼模頂部預留的注漿孔9內進行高聚物注漿，形成支護體系的高聚物壓頂10，如圖2所示；
(三)在高聚物截水面板上進行高聚物錨固施工，其具體施工步驟如下:
(1)按1.2 2m的豎向間距分層垂直開挖,在高聚物截水面板處預留150 200mm厚度的保護土體，采用人工方法進行清理；
(2)在清理后的截水面板上進行高聚物錨固施工，具體實施步驟如下:
a.錨桿制作:桿體12根據設計需要可選用鋼筋、鋼絞線加工制作，首先對桿體進行調直、除銹處理，切割焊接母材，焊接對中支架13 ;然后在桿體12端部綁扎封孔囊體15和封孔注漿管14，綁扎時囊體位于錨固段和自由段的交接處；在錨固注漿管16進漿管口處設置可拆卸式進漿閥，使用喉箍緊固密封注漿管與注漿槍之間的連接接頭；注漿管共設置兩根，一根為封孔注漿管14，出漿口位于囊體內；另一根為錨固注漿管16，其出漿口深入孔底；
b.錨孔施工:在截水面板上間隔1.2 2m施工錨孔17 ；
c.植入錨桿:將制作好的錨桿，植入錨孔內，確保桿體位置居中；
d.高聚物注漿:首先進行封孔注漿，采用注漿裝備將雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入封孔囊體15中；然后進行錨固注漿，采用注漿裝備將雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入錨固注漿管16，漿體自錨孔底逐步填滿錨孔，膨脹擠密孔壁土體，與周圍土體緊密接觸，形成高聚物錨固體11，如圖3所示；
(四)對高聚物錨固體進行構造連接:用面層構造鋼筋7、高聚物墊塊18及鋼墊板19將所有相鄰高聚物錨固體進行構造連接，如圖4所示；
(五)依次豎向分層開挖，重復步驟(三)、(四)，施工至設計深度20，即完成高聚物垂直支護體系的施工，如圖 5-1、圖5-2所示。
權利要求
1.一種高聚物垂直支護體系注漿方法，其特征在于:包括如下步驟: (一)構建高聚物截水面板，其具體步驟如下: (1)高聚物截水面板定位及開槽:在需要進行垂直開挖的邊坡部位，按設計進行高聚物截水面板定位，然后使用三錐頭成槽板和靜力成槽機械進行連續開槽施工； (2)槽孔內注漿:在槽孔中置入注漿管，注漿管深入槽孔底部；使用高聚物注漿裝備通過注漿管向槽孔內注射雙組份膨脹性高聚物注漿材料，同時利用注漿導管提升機連續提升注漿導管，漿液自下而上填滿槽孔，形成片狀高聚物截水面板； (3)連接構建高聚物截水面板:重復上述步驟(2)，相鄰槽孔的高聚物截水面板薄片緊密膠結在一起，形成連續、均勻、規則的高聚物截水面板； (二)進行高聚物垂直支護體系的高聚物壓頂施工，其具體步驟如下: (1)掛網鋼筋施工:豎向掛網鋼筋采用錘擊法施工，水平掛網鋼筋采用綁扎方法施工； (2)在支護體系開挖側，垂直向下開挖280 320mm的淺槽，將面層構造鋼筋與壓頂內掛網鋼筋鎖定； (3)在淺槽上方，定位安裝壓頂成型鋼模，在鋼模頂部預留的注漿孔內進行高聚物注漿，形成支護體系的高聚物壓頂； (三)在高聚物截水面板上進行高聚物錨固施工，其具體施工步驟如下: (1)按1.2 2m的豎向間距分層垂直開挖,在高聚物截水面板處預留150 200mm厚度的保護土體，采用人工方法進行清理； (2)在清理后的截水面板上進行高聚物錨固施工，具體實施步驟如下: a.錨桿制作:首先對桿體進行調直、除銹處理，切割焊接母材，焊接對中支架；然后在桿體端部綁扎封孔囊體和封孔注漿管，綁扎時囊體位于錨固段和自由段的交接處；在錨固注漿管進漿管口處設置可拆卸式進漿閥，使用喉箍緊固密封注漿管與注漿槍之間的連接接頭；注漿管共設置兩根，一根為封孔注漿管，出漿口位于囊體內；另一根為錨固注漿管，其出漿口深入孔底； b.錨孔施工:在截水面板上間隔1.2 2m施工錨孔； c.植入錨桿:將制作好的錨桿，植入錨孔內，確保桿體位置居中； d.高聚物注漿:首先進行封孔注漿，采用注漿裝備將雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入封孔囊體中；然后進行錨固注漿，采用注漿裝備將雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入錨固注漿管，漿體自錨孔底逐步填滿錨孔，膨脹擠密孔壁土體，與周圍土體緊密接觸，形成高聚物錨固體； (四)對高聚物錨固體進行構造連接:用面層構造鋼筋、高聚物墊塊及鋼墊板將所有相鄰高聚物錨固體進行構造連接； (五)依次豎向分層開挖，重復步驟(三)、(四)，施工至設計深度，即完成高聚物垂直支護體系的施工。
全文摘要
本發明涉及一種高聚物垂直支護體系注漿方法，包括如下步驟(一)構建高聚物截水面板；(二)進行高聚物垂直支護體系的壓頂施工；(三)在高聚物截水面板上進行高聚物錨固施工；(四)對高聚物錨固體進行構造連接；(五)依次豎向分層開挖，重復步驟(三)、(四)，施工至設計深度，即完成高聚物垂直支護體系的施工。本發明構建的高聚物垂直支護體系具有快捷、輕質、高韌、經濟、耐久等優點，利用本發明可快速對基坑、邊坡、市政管道溝槽等進行垂直開挖，真正意義上實現了開挖過程中對邊坡的超前截水與擋土，并大大的提升了對邊坡的支護速率，為基坑、邊坡、市政管道等的開挖支護提供了先進、高效、經濟、實用的新方法，發展應用前景可觀。
文檔編號E02D15/04GK103215960SQ20131012366
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優先權日2013年4月11日
發明者王復明, 石明生, 張蓓, 郭成超, 潘艷輝 申請人:河南博特工程防護有限公司