吸力调节支护结构及其施工方法.pdf

一种吸力调节支护结构及其施工方法，覆盖在土坡之上，土体边坡最外面覆盖有吸力调节面层，吸力调节面层由加劲网和防水层复合而成，上述防水层的材料是塑料、橡胶、土工膜、帆布、PVC纤维布、防水片材、复合防水材料或金属薄膜。上述防水层与加劲网连接或为分体结构或压接形成自加劲网防水层，其连接的方式是防水层与加劲网绑接、粘接、铆接或栓接，或者一至八层防水层与一至八层加劲网组合连接。可在非饱和土工程施工过程中调节土体吸力，降低支护工程造价，节约材料和资源，避免坍塌等安全事故。

1.  一种吸力调节面层，其特征在于：由加劲网和防水层复合而成。

2.  一种应用权利要求1所述吸力调节面层的吸力调节支护结构，覆盖在土坡之上，其特征在于：土体边坡最外面覆盖有吸力调节面层，吸力调节面层由加劲网和防水层复合而成。

3.  根据权利要求2所述的吸力调节支护结构，其特征在于：上述土体边坡处置入加筋体或支护桩。

4.  根据权利要求1或2或3所述的吸力调节支护结构，其特征在于：上述防水层的材料是塑料、橡胶、土工膜、帆布、PVC纤维布、防水片材、复合防水材料、或金属薄膜。

5.  根据权利要求1或2或3所述的吸力调节支护结构，其特征在于：上述加劲网是孔径为0.1mm～15m的塑料网、金属网、人造纤维网或植物纤维网或间距为0.1mm～15m的经线栏网或纬线栏网。

6.  根据权利要求1或2或3所述的吸力调节支护结构，其特征在于：上述防水层与加劲网连接或为分体结构或压接形成自加劲网防水层，其连接的方式是防水层与加劲网绑接、粘接、铆接或栓接，或者一至八层防水层与一至八层加劲网组合连接。

7.  根据权利要求2或3所述的一种吸力调节支护结构的施工方法，其特征在于有以下步骤：
步骤1：开挖土体，形成边坡；
步骤2：把加筋体或支护桩置入土体边坡中；
步骤3：在土体边坡外面作吸力调节面层；
步骤4：完成支护结构；
步骤5：利用吸力调节面层对土体内的吸力进行调节，局部或者全部揭开或覆盖吸力调节面层；
步骤6：支护结构完成预定功能后，回收加筋体，回收吸力调节面层；
步骤7：填孔；
步骤8：回填土，直至基坑回填至设计标高。

8.  根据权利要求7所述的吸力调节支护结构的施工方法，其特征在于：在步骤2后，增加对加筋体施加预应力的步骤。

9.  根据权利要求7所述的吸力调节支护结构的施工方法，其特征在于：在步骤2中，把加筋体置入土体的边坡中的方法有静压法、预成孔法或锤击法。

10.  根据权利要求7所述的吸力调节支护结构的施工方法，其特征在于：对于永久性或者其他不拔管的支护情况，可省略6、7、8之一个或者2-3步骤。

吸力调节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，特别是一种基坑支护的材料、结构及其施工方法。
(二)背景技术
土的孔隙中存在气体，则土称为非饱和土，当土中孔隙中无气体、被水充满时称为饱和土。地球上大部分的表层土处于非饱和状态，我国的非饱和土分布也很广泛，现有相当数量的支护工程属于非饱和土支护。现有非饱和土的支护结构是在土层边坡内置有加筋体(支护桩)，土层边坡外面覆有混凝土保护层。在工程实践中主要存在两个问题：(1)、支护工程工程造价远高于满足工程实际安全时的造价，施工周期较长，浪费了大量本无需投入的材料、能源等自然资源和人力资源。(2)、支护需要喷锚一层混凝土保护层，由于混凝土保护层有许多微小的裂缝，容易使雨水渗入边坡土体内，土体内的滞水不能有效排出，降低了边坡土体中的吸力，埋下了基坑和边坡塌陷的隐患。若发生基坑和边坡塌陷的事故，不仅带来工期的延迟、造价的急剧升高等问题，而且危害到人的生命。
随着科学的发展，有一些岩土工程师研究了非饱和土的吸力问题，提出了一些吸力测试和吸力与土力学性能关系的研究成果，但这些研究成果仅停留在学术理论上，但如何应用于实际工程，一直是岩土工程面临的难题，也是制约非饱和土土力学本身进一步发展的瓶颈。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种吸力调节支护结构及其施工方法，主要解决在非饱和土工程施工过程中调节土体吸力、降低支护工程造价、节约材料和资源、避免坍塌等安全事故的问题。
本发明的目的是这样实现的：
一种吸力调节面层，其特征在于：由加劲网和防水层复合而成。
一种应用上述吸力调节面层的吸力调节支护结构，覆盖在土坡之上，其特征在于：土体边坡最外面覆盖有吸力调节面层，吸力调节面层由加劲网和防水层复合而成。
上述防水层的材料可以是塑料薄膜、PVC纤维布、橡胶片、土工膜、帆布、防水片材或金属薄膜。
上述防水层与加劲网连接或为分体结构或压接形成自加劲网防水层，其连接的方式是防水层与加劲网绑接、粘接、铆接或栓接，或者一至八层防水层与一至八层加劲网组合连接。
上述加劲网是孔径为0.1mm～15m的塑料网、金属网、人造纤维网或植物纤维网或间距为0.1mm～15m的经线栏网或纬线栏网。
上述土体边坡处置入加筋体或支护桩。
上述吸力调节支护结构的施工方法，其特征在于有以下步骤：
步骤1：开挖土体，形成边坡；
步骤2：把加筋体或支护桩置入土体边坡中；
步骤3：在土体边坡外面作吸力调节面层；
步骤4：完成支护结构；
步骤5：利用吸力调节面层对土体内的吸力进行调节，局部或者全部揭开或覆盖吸力调节面层；
步骤6：支护结构完成预定功能后，回收加筋体和吸力调节面层；
步骤7：填孔；
步骤8：回填土，直至基坑回填至设计标高。
在步骤2后，可增加对加筋体施加预应力的步骤。
在步骤2中，可把加筋体置入土体的边坡中的方法有静压法、预成孔法或锤击法。
对于永久性或者其他不拔管的支护情况，可省略步骤6、7、8。
本发明对边坡土体结构的支护机理：本发明充分利用了非饱和土的特有性质，非饱和土中的吸力与土内的含水量相关，当非饱和土中的含水量合适时，土体吸力使土体具有粘聚稳定的特性，当非饱和土中的含水量过多时，土体吸力下降，出现强度下降、流化或松散的特性；吸力过大时，土体容易产生裂缝，强度也会下降。本发明的吸力调节面层相当于给边坡土体披上一层保护皮层，调节土体内部的含水量，进而调整土体的吸力。本发明的吸力调节面层可起到有利于保持土体内的吸力稳定、防止雨水渗入土体内、防止土体内的含水量增大，从而增加土粒之间的粘聚力或者内摩擦角，减少土压力值，减少基坑土坡倒塌事故。。
本发明与现有传统技术相比具有的有益效果：本发明中的吸力调节面既能够防止土体的局部塌落和外部水的冲刷和渗透，又能够保持或者调节土体内部的吸力，有利于提高施工的安全性，能够缩短工期、降低造价，即可以单独使用，也可以结合其它支护方式组合使用。本发明与被支护土体形成一个整体，有利于防止雨水渗入土体内，也有利于调节土体内的水，有利于提高土体的稳定性，能够人工调节土体的吸力，提高了土中有效应力，改变土的性质和状态，故称之吸力调节支护结构。吸力调节支护结构可以施加预应力，也可以承受非预应力，吸力调节支护结构可与支护桩等支护技术组合使用，从而即能够用于预防边坡(基坑)浅层滑动，又能够用于预防边坡(基坑)的深层滑动。  吸力调节支护结构适用于多种施工方法，吸力调节面层为干作业，便于工厂化生产，施工速度快，可回收再利用，造价低廉，绿色环保，防止了坍塌等安全事故，为非饱和土土力学应用到工程实践提供了一种新的技术手段。可广泛适应于粘土、粉土、沙卵石等多种非饱和土。
(四)附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明实施例二的结构示意图。
图3是本发明实施例三的结构示意图。
图4是本发明实施例四的结构示意图。
图5是吸力调节面层实施例一的结构示意图；
图6是图5中A-A剖面的结构示意图。
图7是吸力调节面层实施例二的结构示意图；
图8是图6中B-B剖面的结构示意图。
图9是吸力调节面层实施例三的结构示意图；
图10是图9中C-C剖面的结构示意图。
图11是本发明吸力调节施工方法步骤1的示意图；
图12是本发明吸力调节施工方法步骤2之一的示意图；
图13是本发明吸力调节施工方法步骤2之二的示意图；
图14是本发明吸力调节施工方法步骤3之一的示意图；
图15是本发明吸力调节施工方法步骤3之二的示意图；
图16是本发明吸力调节施工方法步骤4的示意图；
图17是本发明吸力调节施工方法步骤5的示意图；
图18是本发明吸力调节施工方法步骤6的示意图；
图19是本发明吸力调节施工方法步骤7的示意图；
图20是本发明吸力调节施工方法步骤8的示意图。
图21是无加筋体的土体边坡应用吸力调节面层的结构示意图。
图22是有支护桩的土体边坡应用吸力调节面层的结构示意图。
图中：1-土体边坡、2-加筋体、3-吸力调节面层、31-防水层、32-加劲网、4-孔、5-建筑主体结构、6-回填土、7-支护桩。
(五)具体实施方式
吸力调节支护结构的实施例一参见图1所示，这种吸力调节支护结构，在土体边坡1内置入加筋体2，上述加筋体2可以选择普通钢筋、预应力钢筋、金属锚杆、塑料锚杆、钢筋混凝土锚杆或管壁分布有排水孔的塑料锚管、金属锚管或钢筋混凝土锚管。土体边坡最外面覆盖有吸力调节面层3，吸力调节面层3由加劲网32和防水层31复合而成。上述防水层的材料可选择可以防水的塑料、橡胶、帆布、土工膜、PVC纤维布、防水片材、复合防水材料或金属薄膜。
吸力调节支护结构的实施例二参见图2，吸力调节面层3的防水层31内面与加劲网32连接或活动分体连接，吸力调节面层3覆盖在土体边坡上并固定，可通过挂、钉、锚、压、拉等措施把吸力调节面层固定在土体表面。
吸力调节支护结构的实施例三参见图3，吸力调节面层覆盖在无加筋体的土体边坡上并固定。
吸力调节支护结构的实施例四参见图4，吸力调节面层覆盖在有支护桩的土体边坡上并固定。
吸力调节面层3的实施例一参见图5、图6，吸力调节面层3由一层防水层31与一片加劲网32固定连接，固定连接的方式有绑接、粘接、铆接、栓接或压接为一体。防水层与加劲网可以是注塑为一体的，也可以是两片各自分离的。
吸力调节面层3的实施例二参见图7、图8，吸力调节面层3是一个内部带有加劲网32的防水层31。
吸力调节面层3的实施例三参见图9、图10，吸力调节面层3由一层防水层31与两片加劲网32呈夹心连接。加劲网32的材质可以是塑料网、金属网、人造纤维网、植物纤维网、经线栏网或纬线栏网。加劲网32是孔径可为0.1mm-15m之间的任意值，例如可以是50mm、100mm或200mm，孔的形状可以是矩形网或多边形或，圆形网，材当然也可以有其它多层复合的形式，例如两层防水层与一片加劲网夹心连接等。
本发明吸力调节支护结构的优选施工方法参见图11-20，有以下步骤：
步骤1参见图11，开挖土体，形成边坡。
步骤2参见图12、13，在边坡上成孔4，把加筋体2置入土体边坡1中，可选用静压法、预成孔法或锤击法。
步骤3参见图14、图15，在土体边坡外面作吸力调节面层3。先将加劲网32与边坡固定，再覆盖揭、盖灵活的防水层31。
步骤4参见图16，重复工作，完成支护结构。
步骤5参见图16，利用吸力调节面层对土体内的吸力进行调节，本发明可局部或者全部揭开或覆盖吸力调节面层，有利于边坡土体内的吸力保持，在大气中含水量低时，可全部打开或局部打开吸力调节面层，从而增大土体内部吸力，在下雨的时候，关闭所有的吸力调节面层，防止雨水的入侵，避免吸力过大的损失；土体内部吸力过大时，必要时可通过人工降水，使得吸力保持在一定的合理范围内。
步骤6参见图17，支护结构完成预定功能后，回收加筋体2和吸力调节面层3。
步骤7参见图18，向拔出加筋体2的孔4中填土。
步骤8参见图19、20，向基坑中回填土6，直至基坑回填至设计标高。
在另一实施例中，在步骤2后，增加对加筋体施加预应力的步骤。
在其它实施例中，对于永久性或者其他不拔管的支护情况，可省略步骤6、7、8。
本发明吸力调节支护结构的施工方法实施例三参见图21，支护结构无加筋体，也无支护桩，由吸力调节面层覆盖在边坡上。可省略基本工法中的2、3、6中的回收加筋体。也可省略基本工法中的2、3、6、7。
本发明吸力调节支护结构的施工方法实施例四见图22，吸力调节结构内有支护桩，施工步骤为：1、成桩；2、开挖土体；3、施工吸力调节面层；4、重复2～3工序，直至支护完成；5、支护完成预定功能后，回收吸力调节面层；6、回填土；7、重复5~6工序，直至基坑回填至设计标高。在该实施例中也可不回收吸力调节面层。