自排水加筋管支护结构及其施工方法.pdf

一种自排水加筋管的自排水加筋管支护结构，将自排水加筋管插入土体边坡内，在土体的边坡外面覆有挡土面层，挡土面层与自排水加筋管相连，自排水加筋管与挡土面层构成整体结构。上述自排水加筋管为空心管，空心管的管壁分布有排水孔，空心管的内部塞有渗水防流土的多孔材料；上述挡土面层是钢筋混凝土面层、素混凝土面层、钢丝网层或木板护面层。本发明集排水与加筋功能于一体，可以有效排出支护背后土体内部的水或者调整土体内部的含水量，提高土中有效应力，改变土的性质和状态，提高土体的稳定性。本发明施工速度快，能够回收再利用，减少对环境的污染，提高施工的安全性，能够缩短工期、降低造价。

1.  一种自排水加筋管，为长杆形，其特征在于：自排水加筋管是空心管，空心管的管壁分布有排水孔。

2.  根据权利要求2所述的自排水加筋管，其特征在于：上述自排水加筋管是前端为尖头的金属管、非金属管、上述一种或者多种的组合管，管的内部塞有一种或多种渗水防流土的多孔材料，上述渗水防流土的多孔材料是多孔塑料、纤维丝团、海绵、级配土、砂石、煤渣、矿渣。

3.  根据权利要求2所述的自排水加筋管，其特征在于：上述自排水加筋管的管径为4mm～3000mm，排水孔的孔径为0.1mm～1000mm，上述自排水加筋管的外形是等截面管或变截面管。

4.  一种应用权利要求1所述自排水加筋管的自排水加筋管支护结构，其特征在于：将自排水加筋管间隔插入土体边坡内形成自排水加筋管支护结构。

5.  根据权利要求4所述的自排水加筋管的自排水加筋管支护结构，其特征在于：上述土体的边坡外面覆有挡土面层，挡土面层与自排水加筋管相连，并构成整体结构，挡土面层的材料是钢筋混凝土、钢筋水泥砂浆、钢筋水泥浆、混凝土、水泥砂浆、水泥浆、钢丝网、钢筋网、塑料网、木板，上述一种或者多种的组合。

6.  一种权利要求5所述的自排水加筋管支护结构的施工方法，其特征在于施工方法有以下步骤：
步骤1：在土体的边坡处确定加筋孔位；
步骤2：在加筋孔位将自排水加筋管置入土体中；
步骤3：在土体的边坡外面做挡土面层，挡土面层与自排水加筋管连接；
步骤4：重复1～4步骤，直至支护完成。

7.  根据权利要求6所述的自排水加筋管支护结构的施工方法，其特征在于在步骤1和2中，在土体的边坡处确定的加筋孔位成孔，自排水加筋管置入土体中的方法是送入、锤击入、夯击入或静压法置入土体。

8.  根据权利要求6或7所述的自排水加筋管支护结构的施工方法，其特征在于在步骤4后进行施加预应力步骤，自排水加筋管分为锚固段和自由段两部分，有3种方法可以形成自排水加筋管的自由段，1.用变截面自排水加筋管实现，大截面部分为锚固段，小截面部分为自由段；2.在管上外包塑料，涂润滑剂，或上述的组合，形成自由段部分；3.方法1和2的组合形成自由段部分，张拉自排水加筋管的自由段并锁定，即施加了预应力。

9.  根据权利要求6或7所述的自排水加筋管支护结构的施工方法，其特征在于在步骤4中，在自排水加筋管的外管口边沿固定负压排水装置，进行负压排水。

10.  根据权利要求6或7所述的自排水加筋管支护结构的施工方法，其特征在于在步骤4后有以下步骤：
步骤5：支护完成预定功能后，拔管；
步骤6：填孔；
步骤7：回填土；
步骤8：重复6～7工序，直至基坑回填至设计标高。

自排水加筋管支护结构及其施工方法
(一)技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，特别是一种基坑和边坡的支护结构及其方法。
(二)背景技术
现有的岩土工程中，基坑和边坡常用的支护结构是挡土墙、护坡桩(钢桩、混凝土桩)或者地下连续墙。上述结构通过单独设置排水管等措施进行排水，支护与排水是分开的，尤其是难以有效的对上层土体滞水进行排水，如果土体滞水不能被有效引流，就会埋下基坑和边坡塌陷的隐患。上述传统结构施工周期长，工程造价高，而且遇到砂卵石时，难以施工。由于施工技术等原因，目前还没有适合用于基坑、边坡等深层自排水和上层滞水的有效方法。
(三)发明内容
本发明提出了一种自排水加筋管支护结构(Reinforced Drainage Tube Structure，下简称RDTS)及其施工方法，要解决在支护的同时排出支护背后土体内部水的问题，并解决进一步提高施工的安全性、进一步缩短工期、降低造价的问题。
本发明的技术方案：这种自排水加筋管，为长杆形，其特征在于：自排水加筋管是空心管，空心管的管壁分布有排水孔。
上述自排水加筋管是前端为尖头的金属管、非金属管、上述一种或者多种的组合管，管的内部塞有一种或多种渗水防流土的多孔材料，上述渗水防流土的多孔材料是多孔塑料、纤维丝团、海绵、级配土、砂石、煤渣、废弃矿渣。
上述自排水加筋管的管径为4mm～3000mm，排水孔的孔径为0.1mm～1000mm，上述自排水加筋管的外形是等截面管或变截面管。
这种应用上述自排水加筋管的自排水加筋管支护结构，其特征在于：将自排水加筋管间隔插入土体边坡内形成自排水加筋管支护结构。
上述土体的边坡外面覆有挡土面层，挡土面层与自排水加筋管相连，并构成整体结构，挡土面层是钢筋混凝土、钢筋水泥砂浆、钢筋水泥浆、混凝土、水泥砂浆、水泥浆、钢丝网、钢筋网、塑料网、木板，上述一种或者多种的组合。
上述自排水加筋管支护结构的施工方法，其特征在于施工方法有以下步骤：
步骤1：在土体的边坡处确定加筋孔位；
步骤2：在加筋孔位将自排水加筋管置入土体中；
步骤3：在土体的边坡外面做挡土面层，挡土面层与自排水加筋管连接；
步骤4：重复1～4步骤，直至支护完成。
在步骤1和2中，在土体的边坡处确定的加筋孔位成孔，自排水加筋管置入土体中的方法是送入、锤击入、夯击入或静压法置入土体。
在步骤4后进行施加预应力步骤，自排水加筋管分为锚固段和自由段两部分，有3种方法可以形成自排水加筋管的自由段，1.用变截面自排水加筋管实现，大截面部分为锚固段，小截面部分为自由段；2.在管上外包塑料、涂润滑剂，或上述的组合，形成自由段部分；3.方法1和2的组合形成自由段部分，张拉自排水加筋管的自由段并锁定，即施加了预应力。
在步骤4中，可在自排水加筋管的外管口边沿固定负压排水装置，进行负压排水。
在步骤4后有以下步骤：
步骤5：支护完成预定功能后，拔管；
步骤6：填孔；
步骤7：回填土；
步骤8：重复6～7工序，直至基坑回填至设计标高。
有益效果：本发明与被支护土体形成一个整体，有利于土体深层水和上层滞水的排出，有利于调整土体内部的含水量，有利于提高被支护边坡土体的稳定性。本发明集排水与加筋功能于一体，改变了土中水的渗流方向，可以有效排出支护背后土体内部的水，提高土中有效应力，改变土的性质和状态，提高土体的稳定性。本发明施工速度快，能够回收再利用，减少对环境的污染，提高施工的安全性，能够缩短工期、降低造价。本发明的自排水加筋管支护结构既可以施加预应力，也可以不施加预应力，从而既能够用于预防边坡或基坑浅层滑动，又能够用于预防边坡或基坑的深层滑动。本发明可适用于多种施工方法，可以采用预成孔技术进行施工，静压技术施工，也可锤击法施工。本发明可适应于多种地质情况，如：粘土、粉土、沙卵石等。
(四)附图说明
图1是自排水加筋管的外形示意图，以等截面多排水孔钢管为例。
图2是自排水加筋管的剖面示意图。
图3是变截面自排水加筋管的外形示意图。
图4是变截面自排水加筋管的外形示意图。
图5是自排水加筋管支护结构实施例的示意图，以钢筋混凝土面层为例。
图6是自排水加筋管支护结构施工方法步骤1的示意图；
图7是自排水加筋管支护结构施工方法步骤2的示意图；
图8是自排水加筋管支护结构施工方法步骤3的示意图；
图9是自排水加筋管支护结构施工方法步骤4的示意图；
图10是自排水加筋管支护结构施工方法步骤5的示意图；
图11是自排水加筋管支护结构施工方法步骤6的示意图；
图12是自排水加筋管支护结构施工方法步骤7的示意图；
图13是自排水加筋管支护结构施工方法步骤8的示意图。
图14是自排水加筋管支护结构施工方法施加预应力步骤实施例的示意图。
图15是自排水加筋管支护结构施工方法施加预应力步骤另一实施例的示意图。
1-自排水加筋管、2-排水孔、3-渗水防流土的多孔材料、4-土体、5-挡土面层、6-挡土面层中的钢筋、7-成孔、8-回填土、11-锚固段、12-自由段、13-外包塑料、涂润滑剂。
(五)具体实施方式
本发明自排水加筋管的实施例一参见图1、2，自排水加筋管1是等截面、前端为封闭尖头的空心管，空心管的管壁分布有排水孔2，空心管的内部塞有一种或多种渗水防流土的多孔材料3。上述自排水加筋管可以是金属管、非金属管或上述一种或者多种的组合管，非金属管包括钢筋混凝土管、塑料管。上述渗水防流土的多孔材料可以是多孔塑料、纤维丝团、海绵、级配土、砂石、煤渣或废弃矿渣。上述自排水加筋管的管径可为4mm～3000mm，排水孔的孔径可为0.1mm～1000mm，排水孔2可以是均匀排列或非均匀排列，也可以是交错排列。
本发明自排水加筋管的实施例二参见图3，上述自排水加筋管1的管壁分布有排水孔2，其外形是前粗后细的变截面管，其直径较粗的前段为锚固段11，较细的后段为自由段12。
本发明自排水加筋管的实施例三参见图4，上述自排水加筋管1的管壁分布有排水孔2，自排水加筋管1的外形是前细后粗的变截面管，其直径较细的前段为锚固段11，较粗的后段为自由段12，在管的自由段12外面可外包塑料、涂润滑剂13。
本发明的自排水加筋管支护结构参见图5，将分布均匀的自排水加筋管1插入土体4的边坡内，在土体的边坡外面覆有挡土面层5，挡土面层与自排水加筋管相连，构成整体结构。上述挡土面层中可以布置钢筋6，可根据实际情况选择挡土面层，挡土面层的材料可以是钢筋混凝土、钢筋水泥砂浆、钢筋水泥浆、混凝土、水泥砂浆、水泥浆、钢丝网、钢筋网、塑料网、木板，上述一种或者多种的组合。
本发明自排水加筋管支护结构的施工方法实施例一参见图6-13，6、其施工方法有以下步骤：
步骤1参见图6：在土体的边坡处确定加筋孔位。根据需要，可以在土体的边坡处确定的加筋孔位成孔7。
步骤2参见图7：在加筋孔位将自排水加筋管置入土体中。自排水加筋管置入土体中的方法是送入、锤击入、夯击入或静压法置入土体。
步骤3参见图8：在土体的边坡外面做挡土面层，挡土面层与自排水加筋管相连。
步骤4参见图9：重复1～4步骤，直至支护完成。
当土体内含水时，位于自排水加筋管上层土体中的水从自排水加筋管的排水孔渗流到自排水加筋管中，经自排水加筋管中的透水防流土材料过滤，从自排水加筋管外管口流出边坡土体之外。如果需要，可在自排水加筋管的外管口边沿固定负压排水装置，进行负压排水。
步骤5参见图10：支护完成预定功能后，拔管；
步骤6参见图11：填孔；
步骤7参见图12：回填土8；
步骤8参见图13：重复6～7工序，直至基坑回填至设计标高。
自排水加筋管结构根据工程功能的需要，有多种施工方法。下面以基坑临时性支护，且对加筋管进行回收再利用为例，称之为自排水加筋管结构基本施工方法。
在上述基本工法基础上，可以替代、省略、增加部分施工步骤，从而构成多种施工方法，下面列举有代表性的方法如下：
施工方法实施例二：在基本工法的工序中，增加施加预应力步骤。参见图14，施加预应力时，自排水加筋管分为锚固段11和自由段12两部分，有3种方式可以形成自排水加筋管的自由段，1.用变截面自排水加筋管实现，大截面部分为锚固段11，小截面部分为自由段12。2.在管上外包塑料、涂润滑剂，或上述的组合，形成自由段部分。3.方法1和2的组合形成自由段部分。在完成基本工法的基本工法1-4的工序后，张拉自排水加筋管的自由段并锁定，即施加了预应力，参见图15。
施工方法实施例三：在基本工法工序中，增加“对自排水加劲管进行负压排水”工序。
施工方法实施例四：用夯击的方式把自排水加筋管送入土体中。
施工方法实施例五：用静压的方式把自排水加筋管送入土体中。
施工方法实施例六：对于特定功能要求的支护，可以省略上述1～5工法中的若干步骤。如边坡支护，可以省去基本工法中的成孔步骤。对于永久性或者其他不拔管的支护情况，可以省去基本工法中步骤6、步骤7。