CN106284339B - 一种袖阀管注浆排水土钉支档装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种袖阀管注浆排水土钉支档装置,其特征在于,包括钢制袖阀管、注浆管、水泥土、线圈、环氧树脂;钢制袖阀管一端开口、一端封闭,表面布置排水孔和注浆孔,并缠绕线圈,线圈与导电线路、高频交流电源相连;钢制袖阀内外两侧涂有环氧树脂保护层以保护层覆盖线圈;坡面设置有钢筋挂网并喷射水泥浆形成水泥土面层,水泥土覆盖钢筋挂网;在钢制袖阀管内高压注浆形成注浆体。带有线圈的钢制袖阀管,可以将电磁场和电磁加热作用于锚杆周围的土体中,在电磁场和温度场的共同作用下,降低土体中水的粘度,提高排水效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种岩土锚固工程技术领域,具体地说是一种袖阀管注浆排水土钉支档装置及其施工方法。
背景技术
基坑是常见的工程形式,基坑边坡的失稳、垮塌会造成严重的人员安全危险与经济损失。利用土钉支档结构对基坑边坡进行加固,是目前工程界最常用的重要方法之一;在土体中含水率较高的软土地区基坑中,土体的抗剪强度相对较小;如不能将土体中的水及时地排出,基坑边坡失稳或垮塌的风险将大大增加,因此必须要设法将土体内的水排出。针对这个技术难题,常见的方法是布置排水孔等排水设施。但是在实际工程应用中,受地形条件、施工方法和泥土沉积等因素影响,作为排水通道的排水孔容易发生堵塞,导致其排水效果大大降低,最终造成严重的工程事故,且排水设施的建设本身也需要不小的成本。现有技术中有一种排水土钉,土钉包含一根泄水管体,通过在卸水管体上开设有多个与所述卸水通道连通的渗水孔,用来分散卸水,以减少地下水渗流距离,从而降低渗流强度,不易引起涌沙等不良现象。但是,泄水管体表面较为光滑,一定程度上削弱了土钉与岩土体之间的摩擦作用,降低了土钉锚固力。现有技术中还存在一种排水土钉,土钉包含一根与螺旋片连接的管体,管体通过丝扣与土钉尖体连接,管体在螺旋片的根部设有排水细孔,可以将土体内部的水排出。但是,该排水土钉构造较为复杂,不便于大规模的使用。
目前把土体锚固和排水功能结合在一起的已有技术中,都是靠自由流入方式从土体到排水通道中;当土钉周围土体的渗透性较低时,会大大降低土钉的排水效果,排水时间增长,导致基坑边坡失稳或垮塌风险大大增加。同时,有些排水土钉会引起锚固力下降。因此,开发一种能快速排水,同时还能提供可靠锚固力的边坡加固土钉是非常有必要的。
发明内容
发明目的:为了克服上述不足和缺陷,解决当土钉周围土体渗透性较低导致排水土钉排水效果降低的问题;提出一种袖阀管注浆排水土钉支档装置及其施工方法。通过将绕有线圈的钢制袖阀管作为土钉杆体,可以将电磁场和电磁加热作用于土钉周围土体,钢制袖阀管内部高压注浆,可以在起到土体锚固作用的同时,实现快速排水的方案。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种袖阀管注浆排水土钉支档装置,包括高频交流电源、钢制袖阀管、水泥土面层和线圈。
所述钢制袖阀管包括注浆管和外管。所述钢制袖阀管的外管具有若干个排水孔和注浆孔。开有排水孔的区域靠近钢制袖阀管的尾部、开有注浆孔的区域靠近钢制袖阀管的头部。所述注浆孔的孔口具有橡皮套。
所述钢制袖阀管外管的内外壁覆盖环氧树脂保护层。所述线圈缠绕外管的外壁。所述线圈被包裹在环氧树脂保护层中。
所述注浆管具有两个环形的挡浆活塞。所述挡浆活塞套在注浆管上。所述挡浆活4塞的外边缘与注浆管的管壁接触。所述注浆管的管壁开有若干出浆孔,这些出浆孔位于两个环形的挡浆活塞之间的注浆管上。
所述线圈通过导线接入高频交流电源。
所述钢制袖阀管的头部插入岩土体、尾部处于岩土体外。
所述岩土体表面铺设钢筋挂网。喷射水泥土与钢筋挂网形成水泥土面层。
通过钢制袖阀管的注浆管注浆,注浆孔周围的岩土区域形成注浆体。
本发明还公开一种袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,包括以下步骤:
1〕调查分析边坡地质条件,进行工程地质勘探和设计,分析确定土钉的设计长度和直径。
2〕根据设计长度和直径,提前制作钢制袖阀管:
所述钢制袖阀管包括注浆管和外管。所述钢制袖阀管的外管具有若干个排水孔和注浆孔。开有排水孔的区域靠近钢制袖阀管的尾部、开有注浆孔的区域靠近钢制袖阀管的头部。所述注浆孔的孔口具有橡皮套。
所述钢制袖阀管外管的内外壁覆盖环氧树脂保护层。所述线圈缠绕外管的外壁。所述线圈被包裹在环氧树脂保护层中。
所述注浆管具有两个环形的挡浆活塞。所述挡浆活塞套在注浆管上。所述挡浆活塞的外边缘与注浆管的管壁接触。所述注浆管的管壁开有若干出浆孔,这些出浆孔位于两个环形的挡浆活塞之间的注浆管上。
3〕在步骤1〕所述的边坡的坡面进行钢筋挂网的施工。
4〕将若干钢制袖阀管由封闭端压入边坡,并将钢制袖阀管的开口端与钢筋挂网焊接。
5〕在坡面喷射水泥土。水泥土与钢筋挂网形成水泥土面层。
6〕将所述线圈通过导线接入高频交流电源。
7〕通过注浆管,向注浆孔周围的岩土注浆。
注浆管上的两个挡浆活塞之间的区域为注浆区域。
注浆时,通过从下到上提升注浆管,控制两个挡浆活塞的位置,使得所述注浆区域遍历所有的注浆孔。即使得出浆孔中涌出的浆液从注浆孔注入到岩土中,形成注浆体。
进一步,所述钢制袖阀管其尾端开口、首端封闭。封闭的首端呈锥形,锥形角度为45度~60度。
钢制袖阀管长度为5m~10m,直径为80mm~120mm,壁厚为2mm~4mm。
钢制袖阀管上开有排水孔的区域,是靠近钢制袖阀管开口端的区域,这个区域的长度为1/2~2/3管长。
钢制袖阀管上开有排水孔的区域内,环形区域I和环形区域II交错分布。环形区域I内开有排水孔,环形区域II缠绕线圈。排水孔直径为20mm~30mm。
注浆孔的直径为10mm~20mm。
环氧树脂保护层的厚度为2mm~3mm。
进一步,所述的注浆管的首端为封闭端。注浆管的直径40mm~80mm。所述出浆孔的直径为5mm~10mm。注浆时,水泥浆只能通过出浆孔流出注浆管。
进一步,所述的钢筋挂网由普通带肋钢筋或光圆钢筋构成,钢筋的直径为8mm~10mm。
进一步,所述的线圈为直径0.5mm~1.0mm的铜线绕制而成,铜线表面包有绝缘层。
进一步,步骤3〕中,所述的钢筋挂网上部和基坑顶端相连,下部和基坑底端相连。
进一步,步骤4〕中,钢制袖阀管倾斜布置,倾斜角度2度~4度。
进一步,步骤6〕中,所述的导线路为直径6mm~10mm的电缆。所述的高频交流电源的电压为220v~380v、电流为10A~30A。
进一步,步骤7〕中,注浆压力为3MPa~5MPa。
有益效果:与传统土钉支档结构相比,本发明专利方案存在如下几点技术优势:
(1)将土钉施工和排水系统施工统一在一起,不仅起到对土体提供锚固力的作用,还能起到排水系统排出边坡土体中水的作用。
(2)将传统锚索替换为缠有线圈和布有排水孔的钢制袖阀管,可以将电磁场引入土钉周围的土体中,电磁场既能诱导土裂隙中的自由水产生感应磁矩,进而改变水的动力粘度,提高渗透速率,还可以作用于土体中的结合水,使其更容易脱离土体束缚,排出土体。
(3)将传统锚索替换为缠有线圈和布有排水孔的钢制袖阀管,可以将电磁加热作用于土钉周围土体。在电磁加热的作用下,钢管温度升高,引起土体中水的温度升高,降低水的粘度,使其更容易排出土体。
(4)通过利用注浆管在钢制袖阀管内部高压注浆,浆液通过出浆孔和注浆孔渗入土钉周围土体,在提高基坑边坡土体自承能力的同时,还可大大提高土钉的抗拉性能。同时,带有挡浆活塞的注浆管可以把水泥浆限制于挡浆活塞之间,注浆孔外侧设有橡皮圈,防止浆液回流到袖阀管内部,这样可以保证钢制袖阀管内部没有水泥浆,使排水通道更加畅通。
本发明装置施工方法简单,成本较低,在实现锚固作用的同时,电磁场和电磁加热作用的引入,还可以起到加速排水的作用,排水效果好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1的局部放大图;
图3是图1的局部放大图;
图4是本发明的钢制袖阀管示意图;
图5是图1的A-A剖面放大示意图;
图6是图5的局部放大图。
图中:高频交流电源1、注浆体2、钢制袖阀管3、排水孔4、水泥土面层5、线圈6、环氧树脂保护层7、导电线路8、注浆管9、注浆孔10、橡皮套11、出浆孔12、挡浆活塞13。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1:
一种袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,包括以下步骤:
1〕调查分析边坡地质条件,进行工程地质勘探和设计,分析确定土钉的设计长度和直径。
2〕根据设计长度和直径,提前制作钢制袖阀管3:
所述钢制袖阀管3包括注浆管9和外管。所述钢制袖阀管3的外管具有若干个排水孔4和注浆孔10。开有排水孔4的区域靠近钢制袖阀管3的尾部、开有注浆孔10的区域靠近钢制袖阀管3的头部。所述注浆孔10的孔口具有橡皮套11。
所述钢制袖阀管3外管的内外壁覆盖环氧树脂保护层7。所述线圈6缠绕外管的外壁。所述线圈6被包裹在环氧树脂保护层7中。
所述注浆管9具有两个环形的挡浆活塞13。所述挡浆活塞13套在注浆管9上。所述挡浆活塞13的外边缘与注浆管9的管壁接触。所述注浆管9的管壁开有若干出浆孔12,这些出浆孔12位于两个环形的挡浆活塞13之间的注浆管9上。
所述钢制袖阀管3其尾端开口、首端封闭。封闭的首端呈锥形,锥形角度为45度~60度。
钢制袖阀管3长度为5m,直径为80mm,壁厚为2mm。
钢制袖阀管3上开有排水孔4的区域,是靠近钢制袖阀管3开口端的区域,这个区域的长度为1/2管长。
钢制袖阀管3上开有排水孔4的区域内,环形区域I和环形区域II交错分布。环形区域I内开有排水孔4,环形区域II缠绕线圈6。排水孔4直径为20mm。
注浆孔12的直径为10mm
环氧树脂保护层7的厚度为2mm。涂涂环氧树脂时,当排水孔4被保环氧树脂护堵塞时,应及时做好清孔工作,避免排水孔4被封堵。
所述的注浆管9的首端为封闭端。注浆管9的直径40mm。所述出浆孔12的直径为5mm。注浆时,水泥浆只能通过出浆孔流出注浆管。
所述的线圈6为直径0.5mm的铜线绕制而成,铜线表面包有绝缘层。
3〕在步骤1〕所述的边坡的坡面进行钢筋挂网的施工。所述的钢筋挂网由普通带肋钢筋构成,钢筋的直径为8mm。所述的钢筋挂网上部和基坑边坡的顶端相连,下部和基坑边坡的底端相连。
4〕采用直接或预先机械引孔的方式,将若干钢制袖阀管3由封闭端压入边坡,并将钢制袖阀管3的开口端与钢筋挂网焊接。钢制袖阀管3倾斜布置,倾斜角度2度。
5〕在坡面喷射水泥土。水泥土与钢筋挂网形成水泥土面层5,水泥土覆盖钢筋网,并注意防止水泥土由钢制袖阀管开口端进入其内部。
6〕将所述线圈6通过导线接入高频交流电源1。所述的导线路为直径6mm的电缆。
所述的高频交流电源1的电压为220v、电流为10A。
7〕通过注浆管9,向注浆孔10周围的岩土注浆。注浆压力为3MPa。
注浆管9上的两个挡浆活塞13之间的区域为注浆区域。
注浆时,通过从下到上提升注浆管9,控制两个挡浆活塞13的位置,使得所述注浆区域遍历所有的注浆孔10。即使得出浆孔12中涌出的浆液从注浆孔10注入到岩土中,形成注浆体2。
实施例1:
一种袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,包括以下步骤:
1〕调查分析边坡地质条件,进行工程地质勘探和设计,分析确定土钉的设计长度和直径。
2〕根据设计长度和直径,提前制作钢制袖阀管3:
所述钢制袖阀管3包括注浆管9和外管。所述钢制袖阀管3的外管具有若干个排水孔4和注浆孔10。开有排水孔4的区域靠近钢制袖阀管3的尾部、开有注浆孔10的区域靠近钢制袖阀管3的头部。所述注浆孔10的孔口具有橡皮套11。
所述钢制袖阀管3外管的内外壁覆盖环氧树脂保护层7。所述线圈6缠绕外管的外壁。所述线圈6被包裹在环氧树脂保护层7中。
所述注浆管9具有两个环形的挡浆活塞13。所述挡浆活塞13套在注浆管9上。所述挡浆活塞13的外边缘与注浆管9的管壁接触。所述注浆管9的管壁开有若干出浆孔12,这些出浆孔12位于两个环形的挡浆活塞13之间的注浆管9上。
所述钢制袖阀管3其尾端开口、首端封闭。封闭的首端呈锥形,锥形角度为45度~60度。
钢制袖阀管3长度为10m,直径为120mm,壁厚为4mm。
钢制袖阀管3上开有排水孔4的区域,是靠近钢制袖阀管3开口端的区域,这个区域的长度为2/3管长。
钢制袖阀管3上开有排水孔4的区域内,环形区域I和环形区域II交错分布。环形区域I内开有排水孔4,环形区域II缠绕线圈6。排水孔4直径为30mm。
注浆孔12的直径为20mm。
环氧树脂保护层7的厚度为3mm。涂涂环氧树脂时,当排水孔4被保环氧树脂护堵塞时,应及时做好清孔工作,避免排水孔4被封堵。
所述的注浆管9的首端为封闭端。注浆管9的直径80mm。所述出浆孔12的直径为10mm。注浆时,水泥浆只能通过出浆孔流出注浆管。
所述的线圈6为直径1.0mm的铜线绕制而成,铜线表面包有绝缘层。
3〕在步骤1〕所述的边坡的坡面进行钢筋挂网的施工。所述的钢筋挂网由普通带肋钢筋或光圆钢筋构成,钢筋的直径为10mm。所述的钢筋挂网上部和基坑边坡的顶端相连,下部和基坑边坡的底端相连。
4〕采用直接或预先机械引孔的方式,将若干钢制袖阀管3由封闭端压入边坡,并将钢制袖阀管3的开口端与钢筋挂网焊接。钢制袖阀管3倾斜布置,倾斜角度4度。
5〕在坡面喷射水泥土。水泥土与钢筋挂网形成水泥土面层5,水泥土覆盖钢筋网,并注意防止水泥土由钢制袖阀管开口端进入其内部。
6〕将所述线圈6通过导线接入高频交流电源1。所述的导线路为直径10mm的电缆。所述的高频交流电源1的电压为380v、电流为30A。
7〕通过注浆管9,向注浆孔10周围的岩土注浆。注浆压力为5MPa。
注浆管9上的两个挡浆活塞13之间的区域为注浆区域。
注浆时,通过从下到上提升注浆管9,控制两个挡浆活塞13的位置,使得所述注浆区域遍历所有的注浆孔10。即使得出浆孔12中涌出的浆液从注浆孔10注入到岩土中,形成注浆体2。
Claims (10)
1.一种袖阀管注浆排水土钉支档装置,其特征在于:包括高频交流电源(1)、钢制袖阀管(3)、水泥土面层(5)和线圈(6);
所述钢制袖阀管(3)包括注浆管(9)和外管;所述钢制袖阀管(3)的外管具有若干个排水孔(4)和注浆孔(10);开有排水孔(4)的区域靠近钢制袖阀管(3)的尾部、开有注浆孔(10)的区域靠近钢制袖阀管(3)的头部;所述注浆孔(10)的孔口具有橡皮套(11);
所述钢制袖阀管(3)外管的内外壁覆盖环氧树脂保护层(7);所述线圈(6)缠绕外管的外壁;所述线圈(6)被包裹在环氧树脂保护层(7)中;所述注浆管(9)具有两个环形的挡浆活塞(13);所述挡浆活塞(13)套在注浆管(9)上;所述挡浆活塞(13)的外边缘与注浆管(9)的管壁接触;所述注浆管(9)的管壁开有若干出浆孔(12),这些出浆孔(12)位于两个环形的挡浆活塞(13)之间的注浆管(9)上;
所述线圈(6)通过导线接入高频交流电源(1);
所述钢制袖阀管(3)的头部插入岩土体、尾部处于岩土体外;
所述岩土体表面铺设钢筋挂网;喷射水泥土与钢筋挂网形成水泥土面层(5);
通过钢制袖阀管(3)的注浆管(9)注浆,注浆孔(10)周围的岩土区域形成注浆体(2)。
2.一种袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
1〕调查分析边坡地质条件,进行工程地质勘探和设计,分析确定土钉的设计长度和直径;
2〕根据设计长度和直径,提前制作钢制袖阀管(3):
所述钢制袖阀管(3)包括注浆管(9)和外管;所述钢制袖阀管(3)的外管具有若干个排水孔(4)和注浆孔(10);开有排水孔(4)的区域靠近钢制袖阀管(3)的尾部、开有注浆孔(10)的区域靠近钢制袖阀管(3)的头部;所述注浆孔(10)的孔口具有橡皮套(11);
所述钢制袖阀管(3)外管的内外壁覆盖环氧树脂保护层(7);线圈(6)缠绕外管的外壁;所述线圈(6)被包裹在环氧树脂保护层(7)中;
所述注浆管(9)具有两个环形的挡浆活塞(13);所述挡浆活塞(13)套在注浆管(9)上;
所述挡浆活塞(13)的外边缘与注浆管(9)的管壁接触;所述注浆管(9)的管壁开有若干出浆孔(12),这些出浆孔(12)位于两个环形的挡浆活塞(13)之间的注浆管(9)上;
3〕在步骤1〕所述的边坡的坡面进行钢筋挂网的施工;
4〕将若干钢制袖阀管(3)由封闭端压入边坡,并将钢制袖阀管(3)的开口端与钢筋挂网焊接;
5〕在坡面喷射水泥土;水泥土与钢筋挂网形成水泥土面层(5);
6〕将所述线圈(6)通过导线接入高频交流电源(1);
7〕通过注浆管(9),向注浆孔(10)周围的岩土注浆;
注浆管(9)上的两个挡浆活塞(13)之间的区域为注浆区域;
注浆时,通过从下到上提升注浆管(9),控制两个挡浆活塞(13)的位置,使得所述注浆区域遍历所有的注浆孔(10);使得出浆孔(12)中涌出的浆液从注浆孔(10)注入到岩土中,形成注浆体(2)。
3.根据权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:所述钢制袖阀管(3)其尾端开口、首端封闭;封闭的首端呈锥形,锥形角度为45度~60度;
钢制袖阀管(3)长度为5m~10m,直径为80mm~120mm,壁厚为2mm~4mm;
钢制袖阀管(3)上开有排水孔(4)的区域,是靠近钢制袖阀管(3)开口端的区域,这个区域的长度为1/2~2/3管长;
钢制袖阀管(3)上开有排水孔(4)的区域内,环形区域I和环形区域II交错分布;环形区域I内开有排水孔(4),环形区域II缠绕线圈(6);排水孔(4)直径为20mm~30mm;
注浆孔(12)的直径为10mm~20mm;
环氧树脂保护层(7)的厚度为2mm~3mm。
4.根据权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:所述的注浆管(9)的首端为封闭端;注浆管(9)的直径40mm~80mm;所述出浆孔(12)的直径为5mm~10mm;注浆时,水泥浆只能通过出浆孔流出注浆管。
5.根据权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:所述的钢筋挂网由普通带肋钢筋或光圆钢筋构成,钢筋的直径为8mm~10mm。
6.根据权利要求权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:所述的线圈(6)为直径0.5mm~1.0mm的铜线绕制而成,铜线表面包有绝缘层。
7.根据权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:步骤3〕中,所述的钢筋挂网上部和基坑顶端相连,下部和基坑底端相连。
8.根据权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:步骤4〕中,钢制袖阀管(3)倾斜布置,倾斜角度2度~4度。
9.根据权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:步骤6〕中,所述的导线路为直径6mm~10mm的电缆;所述的高频交流电源(1)的电压为220v~380v、电流为10A~30A。
10.根据权利要求2所述袖阀管注浆排水土钉支档装置的施工方法,其特征在于:步骤7〕中,注浆压力为3MPa~5MPa。
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