CN111535313A - 一种装配式套筒扩大头土钉装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式套筒扩大头土钉装置及其施工方法，装配式套筒扩大头与装配式杆件连接，装配式套筒扩大头包括滑动式套筒、光圆滑杆、上部连杆、下部连杆、固定式限位器、端部固定槽和弹簧；光圆滑杆的一端与装配式杆件的一端通过直螺纹连接头连接，光圆滑杆的另一端处安装端部固定槽；滑动式套筒能沿光圆滑杆上下滑动地套装在光圆滑杆上；弹簧套装在光圆滑杆上，弹簧的一端抵靠住直螺纹连接头，弹簧的另一端抵靠住滑动式套筒；一根上部连杆对应一根下部连杆，两者铰接连接；所述固定式限位器安装在光圆滑杆上，且位于滑动式套筒与端部固定槽之间。本装置用途广泛，可在岩石或土体介质中均可使用。

Description

一种装配式套筒扩大头土钉装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木建筑工程领域，具体地讲，涉及一种装配式套筒扩大头土钉装置及其施工方法。

背景技术

目前，基坑及边坡支护等领域较多地采用土钉作为一种加固措施，它能够加固岩土体并增强坡体整体性，现如今已经被广泛使用。但在设计和施工中土钉所能提供的极限抗拔承载力往往成为制约其支护效果的重要因素。如今最常被使用的土钉往往为普通螺纹钢筋，而钢管及钢绞线也可作为土钉被应用在工程中。这些常用的土钉提供的抗拔力主要取决于锚固体直径、土（岩）层极限粘结强度及锚固长度，故在土层相对明确时，为了保证抗拔力，往往需要加大或加长土钉体的尺寸，这就加大了施工难度并增加了工程成本，例如公开号为CN107304565A的专利申请：一种可回收土钉钢筋结构，就存在上述缺点。

因此，有必要对现有的土钉进行改进和优化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、简单、能提供更大的抗拔力的装配式套筒扩大头土钉装置，并提供施工方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种装配式套筒扩大头土钉装置，包括装配式杆件，其特征在于：还包括装配式套筒扩大头，所述装配式套筒扩大头与装配式杆件连接，装配式套筒扩大头包括滑动式套筒、光圆滑杆、上部连杆、下部连杆、固定式限位器、端部固定槽和弹簧；所述光圆滑杆的一端与装配式杆件的一端通过直螺纹连接头连接，光圆滑杆的另一端处安装端部固定槽；所述滑动式套筒能沿光圆滑杆上下滑动地套装在光圆滑杆上；所述弹簧套装在光圆滑杆上，弹簧的一端抵靠住直螺纹连接头，弹簧的另一端抵靠住滑动式套筒；所述上部连杆和下部连杆设置若干根，两者数量相等，若干根上部连杆沿滑动式套筒周向均布，并且其一端与滑动式套筒铰接；若干根下部连杆沿端部固定槽周向均布，并且其一端与端部固定槽铰接；一根上部连杆对应一根下部连杆，两者铰接连接；所述固定式限位器安装在光圆滑杆上，且位于滑动式套筒与端部固定槽之间。

优选的，所述上部连杆与下部连杆之间的铰接、上部连杆与滑动式套筒之间的铰接以及下部连杆与端部固定槽之间的铰接均是通过连接销钉。

优选的，所述装配式杆件上还安装有对中支架。

优选的，所述装配式杆件的另一端安装有端部固定装置。

优选的，所述滑动式套筒为中空的金属套筒，其内径略大于光圆滑杆的直径。弹簧为套筒式，其内径略大于光圆滑杆的直径，弹簧的直径略小于滑动式套筒的内径；且组装后的装配式套筒扩大头中，弹簧呈压缩状态。

优选的，所述滑动式套筒上下滑动的长度由光圆滑杆上部的直螺纹连接头及下部的固定式限位器限制。

本发明还提供了一种装配式套筒扩大头土钉装置的施工方法，步骤如下：

第一步：结合工程实际情况，在土（岩）层中施工标准段土钉孔，采用扩孔装置形成扩大段土钉孔；

第二步：通过直螺纹连接头将装配式套筒扩大头与装配式杆件连接在一起，根据实际需要，选择装配式杆件数量，装配式杆件与装配式杆件之间通过直螺纹连接头连接在一起；

第三步：将第二步中连接后的装置放入标准段土钉孔中，此时装配式套筒扩大头呈收缩状态，弹簧处于被压缩状态，直至装配式套筒扩大头进入扩大段土钉孔内，弹簧不再被压缩，然后滑动式套筒在弹簧的推力下，滑动式套筒沿光圆滑杆下滑，直至抵靠住固定式限位器，并带动展开上部连杆、下部连杆下滑，装置展开形成扩大头；扩大头由于标准段土钉孔直径限制，土钉将无法拔出；

第四步：检查并调整土钉位置及扩大状态，由内向外灌注混凝土，待混凝土强度满足设计要求后，采用端部固定装置将装配式杆件最外侧端部进行固定。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、提供了一种装配式套筒扩大头土钉装置及其施工方法，弹簧具备一定伸缩性，装配时即可推动滑动式套筒沿光圆滑杆向下，保证装配式套筒扩大头无外部约束时也可保持张开状态；当土钉插入标准段土钉孔时，根据实际土（岩）层的特点，本土钉系统可配合钢护筒使用，以保证装置顺利进入土（岩）层内部，受外部环境空间约束作用，可以推动下部连杆、连接销钉及上部连杆，推动滑动式套筒向上移动，使装配式套筒扩大头由扩大状态变为收缩状态，并顺利进入标准段土钉孔；当装配式套筒扩大头进入扩大段土钉孔时，由于外部空间释放，弹簧推动滑动式套筒向下，装配式套筒扩大头由收缩状态重新变为扩大状态，且扩大头可以在扩大段土钉孔内实现自锁，保证扩大头张开的可靠性；

2、扩大头与混凝土结合能够大大提高土钉抗拔力，充分发挥土（岩）体与结构的相互作用，增强支护或加固效果；从而减少常规土钉长度或直径，降低施工成本；

3、本装置的用途广泛，可在岩石或土体介质中均可使用，除作为土钉使用，通过施加预应力，亦可作为锚杆或锚索使用；

4、装置为可装配性，安装及施工简单，运输也十分方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例装配式套筒扩大头土钉装置的扩大状态图。

图2是本发明实施例中滑动式套筒处的连接示意图。

图3是本发明实施例中装配式套筒扩大头土钉装置的扩大状态三维视图。

图4是示意装配式套筒扩大头土钉装置的施工方法。

附图标记说明：

装配式杆件1；对中支架1.1；

直螺纹连接头2；

装配式套筒扩大头3；滑动式套筒3.1；光圆滑杆3.2；上部连杆3.3；下部连杆3.4；连接销钉3.5；固定式限位器3.6；端部固定槽3.7；弹簧3.8；

标准段土钉孔4；扩大段土钉孔5；混凝土6；端部固定装置7。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图4。

本实施例中公开了一种装配式套筒扩大头土钉装置，包括装配式杆件1和装配式套筒扩大头3，装配式套筒扩大头3与装配式杆件1连接，装配式杆件1上安装有对中支架1.1。具体地讲，装配式套筒扩大头3包括滑动式套筒3.1、光圆滑杆3.2、上部连杆3.3、下部连杆3.4、固定式限位器3.6、端部固定槽3.7和弹簧3.8。

本实施例中，光圆滑杆3.2的一端与装配式杆件1的一端通过直螺纹连接头2连接，光圆滑杆3.2的另一端处安装端部固定槽3.7。滑动式套筒3.1为中空的金属套筒，其内径略大于光圆滑杆3.2的直径。滑动式套筒3.1能沿光圆滑杆3.2上下滑动地套装在光圆滑杆3.2上。弹簧3.8套装在光圆滑杆3.2上，弹簧3.8的一端抵靠住直螺纹连接头2，弹簧3.8的另一端抵靠住滑动式套筒3.1。弹簧3.8为套筒式，其内径略大于光圆滑杆3.2直径，弹簧3.8直径略小于滑动式套筒3.1内径；且组装后的装配式套筒扩大头3中（此时扩大头处于收缩状态），弹簧3.8呈压缩状态。

本实施例中，上部连杆3.3和下部连杆3.4设置若干根，两者数量相等，本实施例中上部连杆3.3和下部连杆3.4均设置四根。四根上部连杆3.3沿滑动式套筒3.1周向均布，并且其一端与滑动式套筒3.1铰接；四根下部连杆3.4沿端部固定槽3.7周向均布，并且其一端与端部固定槽3.7铰接；一根上部连杆3.3对应一根下部连杆3.4，两者铰接连接。上部连杆3.3与下部连杆3.4之间的铰接、上部连杆3.3与滑动式套筒3.1之间的铰接以及下部连杆3.4与端部固定槽3.7之间的铰接均是通过连接销钉3.5。

本实施例中，固定式限位器3.6安装在光圆滑杆3.2上，且位于滑动式套筒3.1与端部固定槽3.7之间。滑动式套筒3.1上下滑动的长度由光圆滑杆3.2上部的直螺纹连接头2及下部的固定式限位器3.6限制。

本实施例中，装配式套筒扩大头土钉装置的装配过程为：首先对装配式套筒扩大头3进行装配：将光圆滑杆3.2穿入滑动式套筒3.1内，将上部连杆3.3和下部连杆3.4通过连接销钉3.5连接在一起，并将上部连杆3.3的端部通过连接销钉3.5与与滑动式套筒3.1连接，将下部连杆3.4通过连接销钉3.5与端部固定槽3.7连接，重复以上操作，对其他三个扩大器进行装配，形成装配式套筒扩大头3，将弹簧3.8套装在光圆滑杆3.2上，然后将装配式套筒扩大头3与装配式杆件1通过直螺纹连接头2连接，并使得弹簧3.8的一端抵靠住直螺纹连接头2，弹簧3.8的另一端抵靠住滑动式套筒3.1，从而构成一种装配式套筒扩大头土钉。

本实施例中，装配式套筒扩大头3利用可沿光圆滑杆3.2上下滑动的滑动式套筒3.1并结合上部连杆3.3、下部连杆3.4，可在四个方向形成可伸缩的扩大器。通过对装配式套筒扩大头3的预先装配，并与装配式杆件1和直螺纹连接头2共同构成扩大头土钉，土钉进入扩大孔内由于受弹簧3.8的推力沿光圆滑杆3.2下滑展开并与扩大孔形成自锁体系，灌注混凝土形成锚固体，提供较高的抗拔力，对土（岩）体进行加固。

在其他的实施例中，装配式套筒扩大头土钉亦可施加一定的预应力，并在外端部采用锚具进行锚固，按作锚杆使用。或者，装配式套筒扩大头亦可连接在钢绞线上，采用预应力张拉并进行外端的锚固，按作锚索使用。

本实施例中还提供了一种装配式套筒扩大头土钉装置的施工方法，步骤如下：

第一步：结合工程实际情况，在土岩层中施工标准段土钉孔4，采用扩孔装置形成扩大段土钉孔5；

第二步：通过直螺纹连接头2将装配式套筒扩大头3与装配式杆件1连接在一起，根据实际需要，选择装配式杆件1数量，装配式杆件1与装配式杆件1之间通过直螺纹连接头2连接在一起；

第三步：将第二步中连接后的装置放入标准段土钉孔4中，此时装配式套筒扩大头3呈收缩状态，弹簧3.8处于被压缩状态，直至装配式套筒扩大头3进入扩大段土钉孔5内，弹簧3.8不再被压缩，然后滑动式套筒3.1在弹簧3.8的推力下，滑动式套筒3.1沿光圆滑杆3.2下滑，直至抵靠住固定式限位器3.6，并带动展开上部连杆3.3、下部连杆3.4下滑，装置展开形成扩大头；扩大头由于标准段土钉孔4直径限制，土钉将无法拔出；

第四步：检查并调整土钉位置及扩大状态，由内向外灌注混凝土6，待混凝土强度满足设计要求后，采用端部固定装置7将装配式杆件1最外侧端部进行固定。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种装配式套筒扩大头土钉装置，包括装配式杆件（1），其特征在于：还包括装配式套筒扩大头（3），所述装配式套筒扩大头（3）与装配式杆件（1）连接，装配式套筒扩大头（3）包括滑动式套筒（3.1）、光圆滑杆（3.2）、上部连杆（3.3）、下部连杆（3.4）、固定式限位器（3.6）、端部固定槽（3.7）和弹簧（3.8）；所述光圆滑杆（3.2）的一端与装配式杆件（1）的一端通过直螺纹连接头（2）连接，光圆滑杆（3.2）的另一端处安装端部固定槽（3.7）；所述滑动式套筒（3.1）能沿光圆滑杆（3.2）上下滑动地套装在光圆滑杆（3.2）上；所述弹簧（3.8）套装在光圆滑杆（3.2）上，弹簧（3.8）的一端抵靠住直螺纹连接头（2），弹簧（3.8）的另一端抵靠住滑动式套筒（3.1）；所述上部连杆（3.3）和下部连杆（3.4）设置若干根，两者数量相等，若干根上部连杆（3.3）沿滑动式套筒（3.1）周向均布，并且其一端与滑动式套筒（3.1）铰接；若干根下部连杆（3.4）沿端部固定槽（3.7）周向均布，并且其一端与端部固定槽（3.7）铰接；一根上部连杆（3.3）对应一根下部连杆（3.4），两者铰接连接；所述固定式限位器（3.6）安装在光圆滑杆（3.2）上，且位于滑动式套筒（3.1）与端部固定槽（3.7）之间。

2.根据权利要求1所述的装配式套筒扩大头土钉装置，其特征在于：所述上部连杆（3.3）与下部连杆（3.4）之间的铰接、上部连杆（3.3）与滑动式套筒（3.1）之间的铰接以及下部连杆（3.4）与端部固定槽（3.7）之间的铰接均是通过连接销钉（3.5）。

3.根据权利要求1所述的装配式套筒扩大头土钉装置，其特征在于：所述装配式杆件（1）上还安装有对中支架（1.1）。

4.根据权利要求1所述的装配式套筒扩大头土钉装置，其特征在于：所述装配式杆件（1）的另一端安装有端部固定装置（7）。

5.根据权利要求1所述的装配式套筒扩大头土钉装置，其特征在于：所述滑动式套筒（3.1）为中空的金属套筒，其内径略大于光圆滑杆（3.2）的直径；所述弹簧（3.8）为套筒式，其内径略大于光圆滑杆（3.2）的直径，弹簧（3.8）的直径略小于滑动式套筒（3.1）的内径；且组装后的装配式套筒扩大头（3）中，弹簧（3.8）呈压缩状态。

6.根据权利要求1所述的装配式套筒扩大头土钉装置，其特征在于：所述滑动式套筒（3.1）上下滑动的长度由光圆滑杆（3.2）上部的直螺纹连接头（2）及下部的固定式限位器（3.6）限制。

7.一种如权利要求1-6任一项权利要求所述的装配式套筒扩大头土钉装置的施工方法，其特征在于：步骤如下：

第一步：结合工程实际情况，在土（岩）层中施工标准段土钉孔（4），采用扩孔装置形成扩大段土钉孔（5）；

第二步：通过直螺纹连接头（2）将装配式套筒扩大头（3）与装配式杆件（1）连接在一起，根据实际需要，选择装配式杆件（1）数量，装配式杆件（1）与装配式杆件（1）之间通过直螺纹连接头（2）连接在一起；

第三步：将第二步中连接后的装置放入标准段土钉孔（4）中，此时装配式套筒扩大头（3）呈收缩状态，弹簧（3.8）处于被压缩状态，直至装配式套筒扩大头（3）进入扩大段土钉孔（5）内，弹簧（3.8）不再被压缩，然后滑动式套筒（3.1）在弹簧（3.8）的推力下，滑动式套筒（3.1）沿光圆滑杆（3.2）下滑，直至抵靠住固定式限位器（3.6），并带动展开上部连杆（3.3）、下部连杆（3.4）下滑，装置展开形成扩大头；扩大头由于标准段土钉孔（4）直径限制，土钉将无法拔出；

第四步：检查并调整土钉位置及扩大状态，由内向外灌注混凝土（6），待混凝土强度满足设计要求后，采用端部固定装置（7）将装配式杆件（1）最外侧端部进行固定。

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