CN104179177A - 一种用于基坑支护结构的钉锚装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于基坑支护结构的钉锚装置及其施工方法，该装置包括外顶杆、位于所述外顶杆内部的内杆、设置在外顶杆外部的扩大头锚固器和包裹所述扩大头锚固器的蒙皮，多个扩大头锚固器沿外顶杆轴向分布。本发明在土钉的端部增加了扩大头结构，从而大大地提高了土钉的抗拔力，增大了支护结构的安全度，扩大了土钉支护结构的应用范围；本发明扩大头采用机械方法形成，施工便捷，安全可靠，不像传统方法采用水泥浆或水泥砂浆形成扩大头，需要较长的养护期，由此本发明不仅大大缩短工期，而且受力更可靠，施工更方便；由于钉锚支护结构具有土钉和锚杆的双重功能，其即可用于好的土质，也可用于较差的土质。

Description

一种用于基坑支护结构的钉锚装置及其施工方法

 

技术领域

本发明属于土木建筑工程领域，涉及一种基坑支护工程，特别涉及一种用于基坑支护结构的钉锚装置及其施工方法。

 

背景技术

目前在无内支撑基坑支护结构中，常用的方法有：放坡法、土钉墙法、锚杆法、复合土钉法。放坡法支护只有在土质较好时才能采用；土钉墙法通常是将钢管或钢筋植入土体，植入的方法是采用钻孔植入后并灌浆、直接顶入或击打植入。土钉的抗拔力完全依靠土钉与土之间的摩擦力，当土质相对较差，或地下水位较高时，摩擦力较小，由此计算所得的抗拔力自然也较小，满足不了实际工程的需要，大大限制了土钉支护结构在基坑支护工程中的应用。本人申请的加筋约束土的复合支护结构专利，其土钉的密度、截面积以及刚度都大大提高，对无支撑基坑支护结构有所改进，但在软弱土层中抗拔力仍然偏小，效果不很理想。目前常用的桩和锚杆支护结构有钻孔压浆法和旋喷锚二种，钻孔压浆法形成的锚杆直径偏小，锚杆抗拔力自然也较小，要求锚杆较长；旋喷锚形成的锚杆采用旋喷法施工，锚头直径与旋喷压力和土质有关，压力愈大，锚头直径愈大，土质愈好，锚头直径随之变小，这样就带来了问题，即锚头直径的不确定性和锚杆抗拔力的不确定性，这正是旋喷锚杆的缺点与不足，此外，无论是钻孔法施工或是旋喷法施工，都需要在空洞中灌注水泥浆或水泥砂浆，而这些浆体需要凝固，需要养护，达到强度需要时间，这使得工期变长。总之，这些常用的传统的方法不仅工艺比较麻烦，效果不易保证，而且还需要养护时间，工期长，造价高。

 

发明内容

技术问题：本发明的目的旨在提供一种机械式的，无需养护的，施工方便，抗拔效果好的既有锚杆功能又有土钉作用的用于基坑支护结构的钉锚装置及其施工方法。       

技术方案：本发明的用于基坑支护结构的钉锚装置，包括外顶杆、位于所述外顶杆内部的内杆、设置在外顶杆外部的扩大头锚固器和包裹所述扩大头锚固器的蒙皮，多个扩大头锚固器沿外顶杆轴向分布；扩大头锚固器包括套在外顶杆外部的后滑套和沿外顶杆周向分布的多个铰接杆组合，所述铰接杆组合包括一端相互铰接的第一铰杆、第二铰杆。所述第一铰杆另一端与外顶杆外部设置的固定环铰接，所述第二铰杆另一端与滑套固定连接；滑套能够沿外顶杆轴向滑动；外顶杆上设置有轴向的滑槽，内杆上设置的滑槽键穿过滑槽与滑套连接。

本发明的优选方案中，扩大头锚固器的第一铰杆位于外顶杆的杆顶一侧，第二铰杆位于杆尾一侧。

本发明的优选方案中，内杆位于外顶杆顶端一侧的端部设置有锥形体，所述外顶杆上安装有与锥形体对应设置的滑撑体，所述滑撑体为T型断面，其腹板穿过外顶杆上的方形槽，腹板端部的斜面与锥形体的圆锥面滑动接触，其翼板位于外顶杆外侧面与第一铰杆之间；滑撑体能够在其轴向运动推动下，在方形槽中做径向运动，从而推动第一铰杆扩展。

本发明的优选方案中，蒙皮的一端与滑套封闭连接，另一端与第一铰杆和第二铰杆的铰接处连接。

本发明的钉锚装置施工方法，包括以下步骤：

1）在基坑内侧逐根将以上所述钉锚装置从支护桩之间植植入支护桩后面的土体内，植入时钉锚装置上的扩大头锚固器处于收拢状态，植入的方法可采用直接顶入法或先钻孔再植入的施工方法； 

2）在外顶杆内部插入一根工具杆，使其顶住内杆，然后用千斤顶顶紧工具杆，同时牵拉外顶杆，使得扩大头锚固器张开，形成扩大头，并随即将外顶杆锚固在支护桩上，取出工具杆；

3）按照上述步骤连续植入钉锚装置，形成扩大头，并将外顶杆锚固在支护桩上，直至钉锚结构全部施工完成。

有益效果：与传统的无支撑支护结构相比，本发明有以下优点：

与一般土钉支护结构相比，本发明在土钉的端部增加了扩大头结构，从而大大地提高了土钉的抗拔力，增大了支护结构的安全度，这样原来不能使用土钉支护结构的地方，采用本发明后，转而变成能够使用，扩大了土钉支护结构的应用范围；与传统的桩锚支护结构相比，本发明扩大头采用机械方法形成，施工便捷，安全可靠，不像传统方法采用水泥浆或水泥砂浆形成扩大头，需要较长的养护期，由此本发明不仅大大缩短工期，而且受力更可靠，施工更方便；由于钉锚支护结构具有土钉和锚杆的双重功能，其即可用于好的土质，也可用于较差的土质，应用范围大大扩大，因此，采用本发明后，可以节约造价、缩短工期、施工简便、应用范围广。

 

附图说明

图1为将用于基坑支护结构的钉锚装置植入土体时的示意图。

图2为将用于基坑支护结构的钉锚装置张开时的示意图。

图3为将用于基坑支护结构的钉锚装置张开后的工作状态示意图。

图中有：外顶杆1、内杆2、扩大头锚固器3、蒙皮4、锥形体5、后滑套31、第一铰杆32、第二铰杆33、固定套34、滑槽11、滑槽键21、、蒙皮固定件41、工具内顶杆22、滑撑体51、翼板52、方形槽53。

 

具体实施方式

本发明的用于基坑支护结构的钉锚装置，包括外顶杆1、位于所述外顶杆1内部的内杆2、设置在外顶杆1外部的扩大头锚固器3、包裹所述扩大头锚固器3的蒙皮4，多个扩大头锚固器3沿外顶杆1轴向分布；扩大头锚固器3包括套在外顶杆1外部的滑套31和沿外顶杆1周向分布的多个铰接杆组合，所述铰接杆组合包括一端相互铰接的第一铰杆32和第二铰杆33，所述第一铰杆32另一端与外顶杆1上设置的固定环34铰接，所述第二铰杆33另一端与滑套31固定连接，滑套31能够沿外顶杆1轴向滑动；外顶杆1上设置有轴向的滑槽11，内杆2上设置的滑槽键21穿过滑槽11与滑套31连接。扩大头锚固器3的第一铰杆32位于外顶杆1的杆顶一侧，第二铰杆33位于杆尾一侧，蒙皮4的一端与滑套31封闭连接，另一端与第一铰杆32和第二铰杆33的铰接处连接。。

本发明钉锚装置的另一种实施例中，在内杆2位于外顶杆1杆顶一侧的端部设置有锥形体5，所述外顶杆1上安装有与锥形体5对应设置的滑撑体51，所述滑撑体51为T型断面，其腹板穿过外顶杆1上的方形槽53后，腹板端部的斜面与锥形体5的圆锥面滑动接触，其翼板位于外顶杆1外侧面与第一铰杆32之间；滑撑体51能够在滑撑体51的轴向运动推动下，在方形槽53中做径向运动，从而推动第一铰杆32扩展。这是由于在扩大头刚刚开始展开时即展开启动时，由于第一铰杆32和第二铰杆33，与外顶杆1的夹角太小，使得展开启动非常困难，需要非常大的力才能启动展开工作，为了减小展开启动力，特设置了这套装置。这套装置仅能够在内杆2的顶端这一个地方设置，原因是：如果在其他地方设置，则须把内杆2切断，这会造成内杆2的不连续，所以尽管我们想多设置，但无奈只能在在内杆2的顶端这一个地方设置。当对第一铰杆32的每一个杆件的内侧施加一个顶力时，扩大头的展开就变得容易，其工作过程为在外顶杆1内部插入一根工具杆22，使其顶住内杆2，然后用千斤顶顶推工具杆22，此时内杆2向前移动，锥形体5必然同步向前移动，由于锥形体5与滑撑体51滑动接触，且均为斜面，其必然带动撑体51向外张开，滑撑体51的另一边带有翼板52，翼板52位于顶撑第一铰杆32的内部，这样当滑撑体51向外张开时，翼板52也同步向外张开，进而对第一铰杆32施加了一个向外的顶力。

滑撑体51的断面为T形，翼板52为T字形的“一”，外挑部分用来支顶第一铰杆32中的二根杆，由于翼板52处在第一铰杆32的里面，其必然受到第一铰杆32包围，所以滑撑体51不会掉落。

本发明的钉锚装置施工方法，包括以下步骤：

1）在基坑内侧逐根将所述钉锚装置的钉锚结构从支护桩之间植植入支护桩后面的土体内，植入时钉锚装置上的扩大头锚固器3处于收拢状态，植入的方法可采用直接顶入法或先钻孔再植入的施工方法；；

2）在外顶杆1内部插入一根工具杆22，使其顶住内杆2，然后用千斤顶顶紧工具杆22，同时牵拉外顶杆1，使得扩大头锚固器张开，形成扩大头，并随即将外顶杆锚固在支护桩上，取出工具杆22；

3）连续植入钉锚装置，然后按上述步骤3形成扩大头，锚固外顶杆1端部，直至钉锚结构全部施工完成。

实施例：  

某基坑坑深为8m,土质至上而下分别为杂填土、素填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土，该基坑采用钉锚结构进行基坑支护，外顶杆采用直径为159的钢管，扩大头锚固器采用撑开后的直径达到800mm，蒙皮采用帆布，蒙皮仅在第一铰杆32铰接杆上设置。钉锚装置采用千斤顶顶入，扩大头撑开后将外顶管锚固在支护桩的腰梁上即可。

Claims (5)

1.一种用于基坑支护结构的钉锚装置，其特征在于，该钉锚装置包括外顶杆（1）、位于所述外顶杆（1）内部的内杆（2）、设置在外顶杆（1）外部的扩大头锚固器（3）、包裹所述扩大头锚固器（3）的蒙皮（4），多个扩大头锚固器（3）沿外顶杆（1）轴向分布；

所述扩大头锚固器（3）包括套在外顶杆（1）外部的滑套（31）和沿外顶杆（1）周向分布的多个铰接杆组合，所述铰接杆组合包括一端相互铰接的第一铰杆（32）和第二铰杆（33），所述第一铰杆（32）另一端与外顶杆（1）上设置的固定环（34）铰接，所述第二铰杆（33）另一端与滑套（31）固定连接，滑套（31）能够沿外顶杆（1）轴向滑动；外顶杆（1）上设置有轴向的滑槽（11），内杆（2）上设置的滑槽键（21）穿过滑槽（11）与滑套（31）连接。

2.根据权利要求1所述的用于基坑支护结构的钉锚装置，其特征在于，所述扩大头锚固器（3）的第一铰杆（32）位于外顶杆（1）的杆顶一侧，第二铰杆（33）位于杆尾一侧。

3.根据权利要求1所述的用于基坑支护结构的钉锚装置，其特征在于，所述内杆（2）位于外顶杆（1）顶端一侧的端部设置有锥形体（5），所述外顶杆（1）上安装有与锥形体（5）对应设置的滑撑体（51），所述滑撑体（51）为T型断面，其腹板穿过外顶杆（1）上的方形槽（53）后，腹板端部的斜面与锥形体（5）的圆锥面滑动接触，其翼板位于外顶杆（1）外侧面与第一铰杆（32）之间；滑撑体（51）能够在滑撑体（51）的轴向运动推动下，在方形槽（53）中做径向运动，从而推动第一铰杆（32）扩展。

4.根据权利要求1所述的用于基坑支护结构的钉锚装置，其特征在于，所述蒙皮（4）的一端与滑套（31）封闭连接，另一端与第一铰杆（32）和第二铰杆（33）的铰接处连接。

5.一种基坑支护施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）在基坑内侧逐根将权利要求1、2、3或4所述的钉锚装置从支护桩之间植入支护桩后面的土体内，植入时钉锚装置上的扩大头锚固器（3）处于收拢状态，植入的方法可采用直接顶入法或先钻孔再植入的施工方法；

2）在外顶杆（1）内部插入一根工具杆（22），使其顶住内杆（2），然后用千斤顶顶紧工具杆（22），同时牵拉外顶杆（1），使得扩大头锚固器张开，形成扩大头，并随即将外顶杆（1）锚固在支护桩上，取出工具杆（22）；

3）按照上述步骤连续植入钉锚装置，形成扩大头，并将外顶杆（1）锚固在支护桩上，直至钉锚结构全部施工完成。