一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统及施工工艺的制作方法

1.本发明涉及基坑支护的技术领域，尤其是涉及一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统及施工工艺。


背景技术：

2.土钉基坑支护技术是一种在我国基坑支护工程中广泛采用的技术。一般采用钢筋作为土钉，将钢筋土钉插入基坑边坡的土体内，切断钢筋土钉多余的部分，残留在边坡土体内的钢筋土钉可以加固边坡。再在边坡表面铺设一道钢筋网，喷射一层砼面层，钢筋土钉、边坡的土体、钢筋网以及砼面层构成类似重力挡土墙的挡土体系，从而维持基坑边坡安全。
3.由于钢筋具有难切断和耐腐蚀性差的特点，而且钢筋的生产成本较高，因此，一些基坑支护工程中，采用玻璃纤维增强树脂作为土钉。玻璃纤维增强树脂土钉又称为gfrp土钉，将gfrp土钉插入边坡的土体后，在gfrp土钉漏出土体的一端螺纹连接一个螺母，螺母抵紧钢筋网，使得钢筋网与gfrp土钉固定在一起。由于gfrp土钉与土体之间存在界面粘结摩擦力，当土体发生变形时，gfrp土钉产生被动应力，并通过其受拉作用对坡体进行加固。
4.但是，仅通过螺母固定，会导致gfrp土钉与钢筋网之间稳定性较差，钢筋网在受力后仍会晃动，从而使得基坑边坡的稳定性较差。


技术实现要素：

5.为了改善玻璃纤维增强树脂土钉与钢筋网之间的稳定性，本技术提供一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统及施工工艺。
6.第一方面，本技术提供的一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统采用如下的技术方案：一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统，包括砼面层、钢筋网和用于插设于边坡土体内的gfrp土钉，还包括砼填层和预埋块，所述砼填层包裹在gfrp土钉的表面上，所述砼填层插设于边坡土体内，所述边坡土体和gfrp土钉均与砼填层粘接，所述砼面层包括内砼层和外砼层，所述内砼层覆盖在边坡表面，所述预埋块上设有插孔，所述gfrp土钉穿设于插孔内，所述预埋块贯穿内砼层，所述内砼层与预埋块粘接，所述钢筋网粘接在内砼层上，所述gfrp土钉插设于钢筋网内，所述gfrp土钉上螺纹连接有螺母，所述螺母与钢筋网背离内砼层的一侧抵接，所述预埋块上设有用于与螺母相连的连接组件，所述外砼层覆盖在钢筋网背离内砼层的一侧，所述钢筋网、gfrp土钉、螺母、连接组件和内砼层均与外砼层粘接。
7.通过采用上述技术方案，砼填层可以增加gfrp土钉受到的摩擦力，有助于减少gfrp土钉松动；内砼层可以将预埋块固定在边坡土体上，操作连接组件与螺母连接后，预埋块和连接组件配合，有助于减少螺母松动，使得钢筋网抵紧gfrp土钉，外砼层有助于将钢筋网、gfrp土钉、螺母、连接组件和内砼层连接在一起，增强对边坡土体的约束，使得钢筋网和gfrp土钉在边坡上更加稳定。因此，本技术减少gfrp土钉和螺母松动，并增强边坡土体的稳定性，有助于改善玻璃纤维增强树脂土钉与钢筋网之间的稳定性，使得整个基坑支护系统
更加稳固。
8.可选的，所述连接组件包括连接齿条、固定块、固定环和用于固定连接齿条的限位件，所述固定块固定连接在预埋块上，所述固定块位于内砼层背离边坡土体的一侧，所述固定块上设有限位孔，所述限位件安装在限位孔的孔壁上，所述连接齿条固定连接在固定块上，所述连接齿条穿设于固定环和限位孔内，所述限位件与连接齿条相连。
9.通过采用上述技术方案，当限位件将连接齿条固定在固定块上时，连接齿条向固定环和螺母施加朝向预埋块的拉力，有助于螺母将钢筋网抵紧在内砼层上，从而增强钢筋网和gfrp土钉的稳定性。
10.可选的，所述限位件包括限位齿，所述限位齿固定连接在限位孔的孔壁上，所述连接齿条包括软条和若干个硬齿，若干个所述硬齿固定连接在软条上，所述软条穿设于固定环和限位孔内，所述限位齿卡接在相邻两硬齿之间。
11.通过采用上述技术方案，当连接齿条向靠近内砼层的方向滑动时，硬齿向限位齿施加推力，限位齿发生微形变，因此，连接齿条可以顺利滑动。当连接齿条向远离内砼层的方向滑动时，由于限位齿卡接在相邻两硬齿之间，因此，限位齿阻挡连接齿条滑动，从而使得连接齿条可以向固定环和螺母施加拉力，有助于螺母将钢筋网抵紧在内砼层上。软条具有柔性，可以弯折，便于穿设在固定环和限位孔内，硬齿的质地坚硬，当限位齿与硬齿卡接时，有助于减少硬齿发生形变。
12.可选的，所述预埋块包括内置板、外延块和伸缩倒刺，所述外延块固定连接在内置板上，所述插孔设于外延块背离内置板的侧壁上，所述插孔贯穿外延块和内置板，所述内置板插设于内砼层内，所述外延块贯穿内砼层，所述外延块插设于钢筋网中，所述连接组件安装在外延块上，所述内置板上设有预留孔，所述伸缩倒刺穿设于预留孔内，所述伸缩倒刺插设于边坡土体内，所述伸缩倒刺与边坡土体卡接。
13.通过采用上述技术方案，内置板和内砼层配合，有助于将外延块固定在边坡土体上，从而有助于连接组件固定螺母。当内置板向远离边坡土体的方向移动时，伸缩倒刺受到边坡土体的摩擦力，有助于阻挡内置板向远离边坡土体的方向移动，增强了内置板与边坡土体的稳定性。
14.可选的，所述伸缩倒刺包括筒壳、拉杆、倒刺杆体和弹簧，所述筒壳穿设于预留孔内，所述筒壳与内置板固定连接，所述筒壳插设于边坡土体内，所述拉杆穿设于筒壳内，所述倒刺杆体和弹簧均设于筒壳内，所述倒刺杆体的一端铰接在拉杆上，所述弹簧连接在倒刺杆体和拉杆之间，所述拉杆上螺纹连接有螺环，所述螺环与筒壳抵接。
15.通过采用上述技术方案，当倒刺杆体位于筒壳内时，有助于将筒壳插入边坡土体内。推动拉杆，可以将倒刺杆体推出筒壳，弹簧自动推动倒刺杆体转动，使得倒刺杆体可以插入土体中，螺环有助于将内置板抵紧在边坡表面上，当内置板向远离边坡土体的方向移动时，倒刺杆体与土体摩擦，有助于阻挡内置板向远离边坡土体的方向移动。
16.第二方面，本技术提供的一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统的施工工艺采用如下的技术方案：一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统的施工工艺，包括如下步骤：s1、开挖基坑，清理修整基坑的边坡，测放土钉孔位；s2、在土钉孔位处钻出土钉孔，将gfrp土钉插入土钉孔中，再向土钉孔中注浆并形
成砼填层；s3、将预埋块安装在边坡表面上，gfrp土钉贯穿预埋块，再向边坡表面喷射混凝土并形成内砼层；s4、将钢筋网抵接在内砼层上，gfrp土钉穿过钢筋网，再将螺母螺纹连接在gfrp土钉上，螺母将钢筋网抵紧在内砼层上，操作连接组件与螺母相连；s5、向钢筋网上喷射混凝土并形成外砼层，外砼层与内砼层组成砼面层，即形成玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统。
17.通过采用上述技术方案，采用玻璃纤维增强树脂代替传统钢筋作为土钉来加固基坑土体，施工时先在土中钻孔，后置入gfrp土钉，并沿孔全长注浆、在坡面挂钢筋网、喷射履盖混凝土，有助于形成密集的土钉群、钢筋网和砼面层组成的挡土体系。当gfrp土钉发生变形时，gfrp土钉产生被动应力，并通过其受拉作用对边坡土体进行加固，而砼面层和钢筋网则用于约束边坡土体变形，从而使基坑的边坡更加稳定。
18.可选的，在s2步骤中，向土钉孔中进行两次注浆，第一次注入水灰比为0.38～0.45的水泥砂浆，第二次注入水灰比为0.5的水泥浆。
19.通过采用上述技术方案，水泥砂浆凝固后的表面较粗糙，与土体的摩擦力更大，有助于增大gfrp土钉受到的摩擦力；水泥浆凝固后密封性更好，有助于增强砼填层的耐腐蚀性。
20.可选的，在s2步骤中，第一次注水泥砂浆的压力为0.48-0.52mpa，第二次注水泥浆的压力为0.8-1.0mpa。
21.通过采用上述技术方案，第二次注浆压力比第一次注浆压力大，有助于第二次注入的水泥浆填充水泥砂浆和土体之间的缝隙，使得砼填层的密封性更好。
22.可选的，在s5步骤中，在基坑的内底壁和基坑顶部四周的土体上挖掘排水沟。
23.通过采用上述技术方案，排水沟有助于排出基坑内部和基坑顶部的水，有助于减少水对基坑支护系统的侵蚀。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：本技术通过设置砼填层、预埋块和连接组件，减少gfrp土钉和螺母松动，并增强边坡土体的稳定性，有助于改善玻璃纤维增强树脂土钉与钢筋网之间的稳定性，使得整个基坑支护系统更加稳固；本技术通过设置内置板、外延块和伸缩倒刺，有助于阻挡内置板向远离边坡土体的方向移动，增强了内置板与边坡土体的稳定性；本技术的施工工艺有助于形成密集的土钉群、钢筋网和砼面层组成的挡土体系，使基坑的边坡更加稳定。
附图说明
25.图1是本技术实施例的玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统的结构示意图。
26.图2是用于体现本技术实施例的钢筋网的结构示意图。
27.图3是图2中a处的放大图。
28.图4是本技术实施例的gfrp土钉和预埋块的结构示意图。
29.图5是用于体现预埋块的结构的剖视图。
30.图6是图5中b处的放大图。
31.附图标记说明：1、砼面层；11、内砼层；111、通槽；12、外砼层；2、钢筋网；3、gfrp土钉；31、螺母；32、垫片；4、砼填层；5、预埋块；51、插孔；52、内置板；521、预留孔；53、外延块；54、伸缩倒刺；541、筒壳；542、拉杆；543、倒刺杆体；544、弹簧；545、螺环；6、连接组件；61、连接齿条；611、软条；612、硬齿；62、固定块；621、限位孔；63、固定环；64、限位齿；7、排水沟。
具体实施方式
32.以下结合附图1-6对本技术作进一步详细说明。
33.本技术实施例公开一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统。
34.参照图1和图2，玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统，包括砼面层1、钢筋网2和gfrp土钉3。gfrp土钉3插入基坑土体内，砼面层1包括内砼层11和外砼层12，内砼层11覆盖在边坡表面，钢筋网2抵接在内砼层11上，外砼层12覆盖在钢筋网2上,基坑的顶壁和底壁上均设有排水沟7。
35.参照图3，玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统，还包括预埋块5连接组件6。预埋块5抵接在边坡土体上，预埋块5贯穿内砼层11，内砼层11与边坡表面和预埋块5粘接。钢筋网2是若干根钢筋纵横交错并焊接而成的网状结构，将钢筋网2抵接在内砼层11上，gfrp土钉3插入钢筋网2的孔隙中。gfrp土钉3上套设有垫片32，垫片32与钢筋网2背离内砼层11的一侧抵接，将螺母31螺纹连接在gfrp土钉3上，拧紧螺母31，螺母31将垫片32和钢筋网2抵紧在内砼层11上。钢筋网2抵接在内砼层11上，gfrp土钉3插入钢筋网2内，gfrp土钉3上螺纹连接有螺母31，螺母31位于钢筋网2背离内砼层11的一侧，螺母31与钢筋网2抵接。
36.连接组件6安装在预埋块5上，连接组件6与螺母31相连。外砼层12覆盖在钢筋网2上，gfrp土钉3、螺母31和连接组件6均位于外砼层12内，钢筋网2、gfrp土钉3、螺母31、连接组件6和内砼层11均与外砼层12粘接。
37.参照图3和图4，预埋块5包括内置板52、外延块53和伸缩倒刺54，外延块53焊接在内置板52一侧的侧壁上，内置板52背离外延块53的侧壁抵接在边坡土体上，内置板52位于内砼层11内，内砼层11上设有通槽111，外延块53穿过通槽111并贯穿内砼层11，连接组件6安装在外延块53上。
38.参照图5，外延块53背离内置板52的侧壁上设有插孔51，插孔51延伸至内置板52背离外延块53的侧壁上，gfrp土钉3穿过插孔51。内置板52上设有预留孔521，伸缩倒刺54穿设在预留孔521内，伸缩倒刺54插入边坡土体内并与边坡土体卡接。
39.参照图5，玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统还包括砼填层4，砼填层4包裹在gfrp土钉3的周壁上，砼填层4是水泥砂浆和水泥浆凝固而成的层，砼填层4与gfrp土钉3的周壁粘接，砼填层4插设在边坡土体内。
40.参照图6，伸缩倒刺54包括筒壳541、拉杆542、倒刺杆体543和弹簧544，内置板52上设有预留孔521，筒壳541穿设在预留孔521内，筒壳541与内置板52焊接。倒刺杆体543铰接在拉杆542的一端，弹簧544位于倒刺杆体543和拉杆542之间，弹簧544的一端与倒刺杆体543焊接，弹簧544的另一端与拉杆542焊接。拉杆542、倒刺杆体543和弹簧544均插设在筒壳541内，拉杆542上螺纹连接有螺环545，螺环545位于内置板52背离边坡土体的一侧。
41.将内置板52抵接在边坡表面上，同时，gfrp土钉3插入插孔51内。然后将筒壳541插入预留孔521和边坡土体内，再将筒壳541与内置板52焊接。再将拉杆542、倒刺杆体543和弹簧544均插入筒壳541内，推动拉杆542，当倒刺杆体543从筒壳541内滑出并插入边坡土体内时，弹簧544自动推动倒刺杆体543转动，倒刺杆体543插入土体中。再反向拉动拉杆542，倒刺杆体543与筒壳541插入边坡土体内的一端卡接，然后，将螺环545螺纹连接在拉杆542上，拧紧螺环545，螺环545与内置板52抵接。拉杆542和内置板52即固定在边坡土体上。
42.参照图6，连接组件6包括连接齿条61、固定块62、固定环63和限位件，固定块62焊接在外延块53上，固定块62位于内砼层11背离边坡土体的一侧，连接齿条61包括软条611和若干个硬齿612，软条611的一端固定连接在固定块62上，若干个硬齿612均焊接在软条611上，所有硬齿612沿软条611的长度方向依次排列。固定环63焊接在螺母31上，固定块62上设有限位孔621，限位件设于限位孔621内并安装在限位孔621的孔壁上，软条611依次穿过固定环63和限位孔621，限位件与硬齿612卡接。
43.本实施例的限位件为限位齿64，限位齿64焊接在限位孔621的孔壁上，限位齿64的倾斜方向与硬齿612的倾斜方向相反，限位齿64插入相邻的两个硬齿612之间并与硬齿612卡接。
44.先将钢筋网2抵接在内砼层11上，同时，gfrp土钉3穿过钢筋网2，将垫片32套设在gfrp土钉3，然后将螺母31拧紧在gfrp土钉3上，螺母31将垫片32和钢筋网2抵紧在内砼层11上。再将软条611先穿过固定环63，再穿过限位孔621，拉紧软条611后停止拉动软条611，限位齿64卡接在相邻两个硬齿612之间，螺母31和固定环63即固定在固定块62上。
45.本技术实施例还公开一种玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统的施工工艺。玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统的施工工艺，包括如下步骤：s1、在工作面上用白灰划出开挖范围线，然后在范围线的范围内开挖基坑，采用小型机具或人工铲锹对基坑的边壁进行切削清坡和修坡，将基坑的边壁和内部清理完成后，测放出土钉孔位。
46.s2、采用人工洛阳铲在土钉孔位处钻出土钉孔，土钉孔的直径大于80mm，倾角为15
°
，土钉孔的孔深大于gfrp土钉3长度。将gfrp土钉3插入土钉孔中，再向土钉孔中注浆。注浆采用两次注浆工艺。第一次注浆采用水灰比为0.38～0.45的水泥砂浆，本实施例采用水灰比为0.42的水泥砂浆；第一次注浆的灌浆量为土钉孔体积的1.2倍，第一次注浆的注浆压力控制在0.48-0.52mpa，本实施例第一次注浆的注浆压力控制在0.5mpa。待第一注入的水泥砂浆初凝后，再向土钉孔内进行第二次注浆，第二次注浆采用水灰比为0.5的水泥浆，第二次注浆的灌浆量为第一次注浆的灌浆量的35%，第二次注浆的注浆压力控制在0.8-1.0mpa内，本实施例第二次注浆的注浆压力为0.8mpa，水泥浆和水泥砂浆凝固后形成砼填层4。
47.s3、将内置板52抵接在边坡表面上并将gfrp土钉3穿过插孔51，将筒壳541插入预留孔521内，再将筒壳541插入边坡土体内，将拉杆542设有倒刺杆体543的一端插入筒壳541内，同时推动拉杆542，将倒刺杆体543退出筒壳541并插入边坡土体内，然后将螺环545螺纹连接在拉杆542上，拧紧螺环545。再向边坡表面喷射混凝土，混凝土凝固后形成内砼层11。
48.s4、将钢筋网2抵接在内砼层11上并将gfrp土钉3穿过钢筋网2的缝隙，将垫片32套设在gfrp土钉3上，再将螺母31螺纹连接在gfrp土钉3上，拧紧螺母31，螺母31将垫片32和钢
筋网2抵紧在内砼层11上。然后，将软袋插入固定环63中，再将软袋插入限位孔621中，拉紧软带。
49.s5、向钢筋网2上喷射混凝土，混凝土覆盖gfrp土钉3、螺母31和外延块53，混凝土凝固后形成外砼层12，外砼层12与内砼层11组成砼面层1，再在基坑的顶壁和底壁上外挖掘出排水沟7，即完成玻璃纤维增强树脂土钉基坑支护系统的施工。
50.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。