CN112921981A - 一种锚固结构及土钉墙支护结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种锚固结构及土钉墙支护结构的施工方法，包括锚管和多个设于锚管外侧的挤压条，所述挤压条与所述锚管沿轴向滑移设置，所述锚管的外壁朝向自身轴心方向凹陷成型有凹陷槽，所述挤压条沿所述锚管的径向分为两部分，将其中一部分命名为配合部，另一部分命名为成型部，所述配合部与所述凹陷槽相配合，所述成型部外凸于所述锚管的外侧；所述锚管还设有供所述挤压条所控制的扩张组件。本申请通过设置多个挤压条，以锚管为滑移基础，挤切锚孔的内壁，从而形成不规则截面的锚孔，从而增大土体与注浆水泥的接触面积，并利用锚孔内土对挤压条的挤压包覆力，以综合加强锚管与土体之间的连接强度。

Description

一种锚固结构及土钉墙支护结构的施工方法

技术领域

本申请涉及基坑支护施工的领域，尤其是涉及一种锚固结构及土钉墙支护结构的施工方法。

背景技术

土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力；从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。

常规的土钉墙一般由土钉、钢筋网片和混凝土构成，施工时先在基坑侧壁的土体中设置土钉，然后将钢筋网片挂装并固定在土钉上，再喷射混凝土到钢筋网片上形成土钉墙。

当土体较为坚硬时，需要先引孔再插入土钉，然后进行注浆，利用凝固水泥浆作为连接介质，将土钉与土体连接为一体；但是钻孔为类圆形，水泥浆与钻孔的内壁之间的接触面积较小，因此土钉与土体的连接强度有待提高。

发明内容

为了提高连接强度，本申请提供一种锚固结构及土钉墙支护结构的施工方法。

本申请提供的一种锚固结构及土钉墙支护结构的施工方法，采用如下的技术方案：

一种锚固结构，包括锚管和多个设于锚管外侧的挤压条，所述挤压条与所述锚管沿轴向滑移设置，所述锚管的外壁朝向自身轴心方向凹陷成型有凹陷槽，所述挤压条沿所述锚管的径向分为两部分，将其中一部分命名为配合部，另一部分命名为成型部，所述配合部与所述凹陷槽相配合，所述成型部外凸于所述锚管的外侧；所述锚管还设有供所述挤压条所控制的扩张组件。

通过采用上述技术方案，施工时，先钻锚孔，并插入锚管，然后通过配合部和凹陷槽的配合，沿锚管轴向将多个挤压条同时压入锚孔内，该过程中挤压条的成型部挤切锚孔的孔壁，然后挤压条还控制扩张组件的扩张，以进一步挤扩锚孔的孔壁；首先，挤压条和扩张组件对锚孔孔壁具有挤切扩张的作用，从而形成不规则截面的锚孔，从而增大土体与注浆水泥的接触面积，以加强锚管与土体之间的连接强度；其次，受挤压的锚孔孔壁对挤压条反过来挤压包裹，进一步提高了锚管与土体之间的连接强度；再次，利用事先插入的锚管作为挤压条挤入的滑移基础，能够便于挤压条更加稳定对锚孔孔壁施加挤压力，避免坚硬土层难以压入的情况发生。

可选的，所述挤压条设为三个，且各挤压条沿所述锚管圆周均匀排布。

通过采用上述技术方案，三个挤压条同时挤入锚孔内时，利用锚孔孔壁对挤压条的反作用力，一来，该反作用力能够保持锚管相对锚孔的位置，减少其偏移，二来，三个反作用力相互制衡，能够确保三个挤压条均能够按原有路径去挤压土体，而不会被反作用力所作用而偏位，即提高挤压效果的稳定性，三来，挤压条的位置偏移量小，能够大大降低挤压条的压入操作难度。

可选的，所述挤压条的成型部的断面呈楔形，且所述成型部的尖楔侧远离所述锚管轴心设置；且尖楔侧与所述锚管轴心之间的径向距离沿挤压条插入钻孔方向逐渐增加。

通过采用上述技术方案，首先，尖楔侧能够作为挤压刃，便于挤压条对锚孔孔壁进行挤切，其次，径向距离的改变，使得挤压条能够较为舒缓地对锚孔孔壁进行挤切，减少压入难度，再次，挤压条的前端在插入锚孔内的过程中，锚孔孔壁的反作用力通过挤压条的前端施加于锚管上，即迫使挤压条更加贴合锚管，即有对中效果，提高挤压条压入过程中的路径直线度，从而提高挤压效果和减少挤压难度。

可选的，所述凹陷槽的槽壁设有钢珠，所述配合部的外壁与所述凹陷槽的槽壁之间具有间隙，且所述配合部的外壁设有与所述钢珠配合的滚槽，所述滚槽沿所述挤压条的长度方向设置。

通过采用上述技术方案，一来，钢珠和滚槽的配合，能够减少挤压条与锚管相对滑移时的阻力，从而减少挤压条的挤压难度；二来，通过设置间隙，能够减少凹陷槽的槽壁所附着的土对挤压条的滑移的影响。

可选的，所述扩张组件包括多个沿所述锚管轴向依次连接的连杆组，所述连杆组包括端部相铰接的第一连杆和第二连杆，远离所述挤压条的连杆组的第一连杆的端部铰接连接有固定块，所述固定块固定于所述凹陷槽的槽壁，相邻连杆组的第二连杆与第一连杆的端部共同铰接连接有滑块，靠近所述挤压条的连杆组的第二连杆的端部铰接连接有供所述挤压条滑移抵接的抵接块，所述滑块和所述抵接块均与所述凹陷槽滑移连接；所述第一连杆固定有破土刺。

通过采用上述技术方案，挤压条滑移的过程中，其端部抵到抵接块上，然后迫使连杆组收折(第一连杆和第二连杆相靠近翻转)，从而带动破土刺随第一连杆翻转(沿远离锚管轴心方向翻转)，破土刺翻转过程中对锚孔孔壁的土壤进行挤压破坏，从而对锚孔的孔壁造成扩大部位，而注浆水泥进入该扩大部位后，能够大大提高与锚孔孔壁的接触面积和连接强度；并且破土刺采用弧形的运动轨迹对土壤进行挤压破坏，能够有效降低对锚孔孔壁的挤压难度，以及提高对锚孔孔壁的挤压造型的效果。

可选的，所述第一连杆的长度等于所述第二连杆的长度。

通过采用上述技术方案，能够提高第一连杆的翻转后的外凸距离，从而提高锚孔孔壁的扩大部位的尺寸，从而提高注浆水泥与锚孔孔壁的接触面积和连接强度。

可选的，所述破土刺的长度大于所述第一连杆，所述破土刺的端部为尖锐端，且所述破土刺沿自身展开方向的侧面具有两个相对倾斜的排土面。

通过采用上述技术方案，更进一步减少破土刺对锚孔孔壁的挤压难度，以及提高破土刺对锚孔孔壁的挤压造型的效果。

可选的，所述凹陷槽的槽壁滑移设有限位块，所述挤压条的配合部设有供所述限位块插入的限位槽。

通过采用上述技术方案，当挤压条挤压完毕后，通过限位块与限位槽的配合，能够阻止挤压条的进一步滑移，从而将挤压条和锚管进行固定连接，以避免在浆液凝固过程中，挤压条受到外部作用力而相对锚管移动所导致浆液凝固体结构受损的情况发生。

可选的，所述锚管设有第一出浆孔，所述挤压条设有与所述第一出浆孔连通的第二出浆孔，所述成型部的外表面开设有多个沿所述挤压条长度方向间隔排布的V型槽，所述第二出浆孔的出口处位于所述V型槽的槽壁。

通过采用上述技术方案，V型槽的设置，一来，能够提高成型部对锚孔孔壁的挤切效果，二来，成为供浆液积聚的空间，从而使得浆液能够渗入V型槽所对应位置的孔壁内，从而提高锚管与土体的连接强度。

一种土钉墙支护结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、钻锚孔，并插入锚管；

S2、通过配合部和凹陷槽的配合，沿锚管轴向将多个挤压条同时压入锚孔内，该过程中挤压条的成型部挤切锚孔的孔壁，然后挤压条还控制扩张组件的扩张，以进一步挤扩锚孔的孔壁；

S3、于锚管内注浆；

S4、铺设钢筋网和加强筋；

S5、喷射混凝土面层。

通过采用上述方案，通过同时对挤压条进行施力，利用锚孔孔壁对挤压条的反作用力，能够确保三个挤压条均能够按原有路径去挤压土体，而不会被反作用力所作用而偏位，即提高挤压效果的稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置多个挤压条，以锚管为滑移基础，挤切锚孔的内壁，从而形成不规则截面的锚孔，从而增大土体与注浆水泥的接触面积，并利用锚孔内土对挤压条的挤压包覆力，以综合加强锚管与土体之间的连接强度；

2.通过设置挤压条的外形构造，能够利用挤压过程中锚孔孔壁对于挤压条的反作用力，具有修正挤压条位置的对中效果，提高挤压条压入过程中的路径直线度，从而提高挤压效果和减少挤压难度，并且该反作用力还具有对锚管自身的维稳作用；

3.通过设置随第一连杆翻转的破土刺，其运动轨迹为弧形，以对土壤进行弧形式的挤压破坏，能够有效降低对锚孔孔壁的挤压难度，以及提高对锚孔孔壁的挤压造型的效果。

附图说明

图1是本实施例的锚固结构的结构示意图。

图2是本实施例的用于体现挤压条与锚管配合关系的爆炸图。

图3是图2中A处的局部放大图。

图4是本实施例的锚固结构的剖视图。

图5是本实施例的扩张组件的结构示意图。

图6本实施例的施工方法的流程框图。

附图标记说明：1、锚管；2、挤压条；3、扩张组件；11、凹陷槽；12、钢珠；13、第一出浆孔；14、第二出浆孔；15、滑轨；21、配合部；22、成型部；23、尖楔侧；24、V型槽；25、滚槽；30、连杆组；31、第一连杆；32、第二连杆；33、破土刺；34、固定块；35、滑块；36、抵接块；41、限位块；42、滑槽；43、弹簧；44、导向面；45、限位槽。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种锚固结构，参照图1、图2，锚固结构包括锚管1、三个设于锚管1外侧的挤压条2和用于连接锚管1和挤压条2的限位组件；其中锚管1一端为注浆口，另一端封闭，锚管1的外周壁开设有三个圆周均匀分布的凹陷槽11，凹陷槽11沿锚管1轴向等长设置，凹陷槽11的两个槽壁之间的夹角等于120度；挤压条2与凹陷槽11沿锚管1轴向滑移连接。

施工时，先将锚管1放入锚孔内，然后通过挤压条2与凹陷槽11的配合，以将三个挤压条2一并压入锚孔内，该过程中挤压条2对锚孔孔壁进行挤切，从而形成不规则的锚孔孔壁，然后通过限位组件对锚管1和挤压条2之间的位置进行限定，使二者连接为一体，然后往锚管1内注入水泥净浆，水泥净浆与不规则的锚孔孔壁之间的接触面积增大，从而提高了锚管1与土体的连接强度。

如图1所示，挤压条2沿锚管1的径向分为两部分，将其中一部分命名为配合部21，另一部分命名为成型部22，配合部21用于与凹陷槽11配合滑移，成型部22外凸于锚管1的外侧，成型部22用于对锚孔孔壁进行挤切。

其中，成型部22的断面呈楔形，且成型部22的尖楔侧23远离锚管1轴心设置，尖楔侧23与锚管1轴心之间的径向距离沿挤压条2插入钻孔方向逐渐增加；尖楔侧23开设有多个V型槽24，且各V型槽24沿挤压条2长度方向等距排布。

利用尖楔侧23和V型槽24的配合，能够提高成型部22对锚孔孔壁的挤切效果，以及减少挤压条2压入锚孔内的阻力。

如图2所示，配合部21的两个外壁均设有滚槽25，滚槽25沿挤压条2的长度方向设置，凹陷槽11的两个槽壁均凸出设有多个钢珠12，各钢珠12沿锚管1长度方向等距排布，即配合部21通过其上滚槽25与钢珠12的配合，实现挤压条2与锚管1的滑移配合，并且当钢珠12与滚槽25配合时，配合部21的外壁与凹陷槽11的槽壁之间具有间隙，即避免配合部21与凹陷槽11的直接接触，以减少凹陷槽11槽壁上附着的沙土对配合部21滑移的影响。

如图2、图3所示，限位组件包括对应挤压条2设置的限位块41，锚管1一端的凹陷槽11槽壁开设有滑槽42，限位块41与滑槽42沿垂直于凹陷槽11槽壁方向滑移连接，滑槽42内还设有弹簧43，弹簧43的一端抵接于滑槽42的槽壁，弹簧43的另一端抵接于限位块41的端部，弹簧43迫使限位块41的一端滑移出滑槽42外；限位块41远离弹簧43的端部沿挤压条2滑移方向设有抵接于挤压条2端部的导向面44，配合部21的外壁设有供限位块41插入的限位槽45。

当挤压条2刚插入锚孔内时，挤压条2的端部抵接于限位块41上的导向面44，以迫使限位块41回缩入滑槽42内，弹簧43压缩，待挤压条2滑移至终点位置时，挤压条2上的限位槽45则移动至对应滑槽42的位置，弹簧43恢复形变，以迫使限位块41插入限位槽45内，从而限定了锚管1与挤压条2之间的相对位置。

如图4所示，锚管1设有第一出浆孔13，第一出浆孔13的一端与锚管1的注浆通道连通，第一出浆孔13的另一端连通至凹陷槽11的槽壁，挤压条2开设有与第一出浆孔13连通的第二出浆孔14，第二出浆孔14的出口位于V型槽24的槽壁。

往锚管1的注浆通道内部注水泥净浆时，水泥净浆依次通过第一出浆孔13和第二出浆孔14，以填充锚管1的外侧与锚孔孔壁之间的区域。

为了更进一步提高锚孔孔壁的不规则程度，做出如下设置，如图5所示，锚管1的末端位置还设有扩张组件3，扩张组件3包括多个沿锚管1轴向依次连接的连杆组30，连杆组30均位于凹陷槽11的凹陷处。

连杆组30包括端部相铰接的第一连杆31和第二连杆32，第一连杆31和第二连杆32的长度相等，沿锚管1轴向远离挤压条2的连杆组30的第一连接的端部铰接连接有固定块34，固定块34与凹陷槽11的槽壁贴合固定；相邻两个连杆组30的第二连杆32与第一连杆31的端部共同铰接连接有滑块35，凹陷槽11的槽壁设有滑轨15，滑轨15沿锚管1轴向设置，滑块35与滑轨15滑移连接；靠近挤压条2的连杆组30的第二连杆32的端部铰接连接有抵接块36，抵接块36也与滑轨15滑移连接。初始状态下(抵接块36未受到挤压条2的抵接)，第一连杆31与第二连杆32之间的夹角小于180度，且连杆组30和破土刺33均位于凹陷槽11内。

如图5所示，第一连杆31固定有破土刺33，破土刺33的长度大于第一连杆31，破土刺33的端部为尖锐端，且破土刺33沿自身展开方向的侧面具有两个相对倾斜的排土面。

挤压条2滑移的过程中，其端部抵到抵接块36上，然后迫使连杆组30收折(第一连杆31和第二连杆32相靠近翻转)，从而带动破土刺33随第一连杆31翻转(沿远离锚管1轴心方向翻转)，破土刺33翻转过程中对锚孔孔壁的土壤进行挤压破坏，从而对锚孔的孔壁造成扩大部位。

本申请实施例还公开了一种土钉墙支护结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、钻锚孔，并插入锚管1。

S2.1、通过配合部21和凹陷槽11的配合，先布置好挤压条2与锚管1的相对位置，然后沿锚管1轴向将多个挤压条2同时压入锚孔内，该过程中挤压条2的成型部22挤切锚孔的孔壁。

S2.2、待挤压条2压入至锚孔深处时，挤压条2的端部抵到抵接块36上，然后挤压条2继续压入，以迫使连杆组30收折，从而带动破土刺33随第一连杆31翻转，破土刺33翻转过程中对锚孔孔壁的土壤进行挤压破坏。

S2.2、压力驱动挤压条2滑移至终点位置时(锚孔底)，挤压条2上的限位槽45则移动至对应滑槽42的位置，弹簧43迫使限位块41插入限位槽45内，从而限定了锚管1与挤压条2之间的相对位置。

S3、将注浆管插入锚管1内至离端部0.2~0.5m处，灌注水泥净浆，水泥净浆的水灰比0.5，且外掺水泥用量0.05%的三乙醇胺早强剂；水泥净浆先后通过第一出浆孔13和第二出浆孔14，以填充锚管1的外侧与锚孔孔壁之间的区域，以及渗入V型槽24所对应位置的孔壁内。

S4、分层分段铺设钢筋网，加强筋布置间距与锚管1间距相同，边壁上的钢筋网延伸至地表面，长度为0.5m。钢筋网搭结采用绑扎，上下段钢筋网搭结长度大于300mm。

S5、喷射混凝土面层：喷射混凝土为1:2:2(水泥：沙：石)细沙混凝土(重量比)，细骨料用中粗砂，粗骨料用粒径小于2cm碎卵石，混凝土等级不低于C20，水灰比为0.4，采用干式喷射工艺，喷射混凝土面层厚80mm。

本申请实施例的实施原理为：首先，利用压入的方式，使多个挤压条2以锚管1为滑移基础，以挤切锚孔的内壁，从而形成不规则截面的锚孔，从而增大土体与水泥净浆的接触面积，并利用锚孔内土对挤压条2的挤压包覆力，以综合加强锚管1与土体之间的连接强度。

其次，三个挤压条2同时挤入锚孔内时，利用锚孔孔壁对挤压条2的反作用力，以保持锚管1相对锚孔的位置，减少其偏移，并且三个反作用力相平衡，能够确保三个挤压条2均能够按原有路径去挤压土体，而不会被反作用力所作用而偏位，即提高挤压效果的稳定性。

再次，利用扩张组件3的再扩孔效果，进一步增大锚孔的截面不规则程度，以加强锚管1与土体之间的连接强度，以及提高锚管1的抗拉拔强度；并且破土刺33的运动轨迹为弧形，以对土壤进行弧形式的挤压破坏，从而提高对锚孔孔壁的挤压造型的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚固结构，其特征在于：包括锚管(1)和多个设于锚管(1)外侧的挤压条(2)，所述挤压条(2)与所述锚管(1)沿轴向滑移设置，所述锚管(1)的外壁朝向自身轴心方向凹陷成型有凹陷槽(11)，所述挤压条(2)沿所述锚管(1)的径向分为两部分，将其中一部分命名为配合部(21)，另一部分命名为成型部(22)，所述配合部(21)与所述凹陷槽(11)相配合，所述成型部(22)外凸于所述锚管(1)的外侧；所述锚管(1)还设有供所述挤压条(2)所控制的扩张组件(3)。

2.根据权利要求1所述的锚固结构，其特征在于：所述挤压条(2)设为三个，且各挤压条(2)沿所述锚管(1)圆周均匀排布。

3.根据权利要求2所述的锚固结构，其特征在于：所述挤压条(2)的成型部(22)的断面呈楔形，且所述成型部(22)的尖楔侧(23)远离所述锚管(1)轴心设置；且尖楔侧(23)与所述锚管(1)轴心之间的径向距离沿挤压条(2)插入钻孔方向逐渐增加。

4.根据权利要求2所述的锚固结构，其特征在于：所述凹陷槽(11)的槽壁设有钢珠(12)，所述配合部(21)的外壁与所述凹陷槽(11)的槽壁之间具有间隙，且所述配合部(21)的外壁设有与所述钢珠(12)配合的滚槽(25)，所述滚槽(25)沿所述挤压条(2)的长度方向设置。

5.根据权利要求1所述的锚固结构，其特征在于：所述扩张组件(3)包括多个沿所述锚管(1)轴向依次连接的连杆组(30)，所述连杆组(30)包括端部相铰接的第一连杆(31)和第二连杆(32)，远离所述挤压条(2)的连杆组(30)的第一连杆(31)的端部铰接连接有固定块(34)，所述固定块(34)固定于所述凹陷槽(11)的槽壁，相邻连杆组(30)的第二连杆(32)与第一连杆(31)的端部共同铰接连接有滑块(35)，靠近所述挤压条(2)的连杆组(30)的第二连杆(32)的端部铰接连接有供所述挤压条(2)滑移抵接的抵接块(36)，所述滑块(35)和所述抵接块(36)均与所述凹陷槽(11)滑移连接；所述第一连杆(31)固定有破土刺(33)。

6.根据权利要求5所述的锚固结构，其特征在于：所述第一连杆(31)的长度等于所述第二连杆(32)的长度。

7.根据权利要求5所述的锚固结构，其特征在于：所述破土刺(33)的长度大于所述第一连杆(31)，所述破土刺(33)的端部为尖锐端，且所述破土刺(33)沿自身展开方向的侧面具有两个相对倾斜的排土面。

8.根据权利要求1所述的锚固结构，其特征在于：所述凹陷槽(11)的槽壁滑移设有限位块(41)，所述挤压条(2)的配合部(21)设有供所述限位块(41)插入的限位槽(45)。

9.根据权利要求1所述的锚固结构，其特征在于：所述锚管(1)设有第一出浆孔(13)，所述挤压条(2)设有与所述第一出浆孔(13)连通的第二出浆孔(14)，所述成型部(22)的外表面开设有多个沿所述挤压条(2)长度方向间隔排布的V型槽(24)，所述第二出浆孔(14)的出口处位于所述V型槽(24)的槽壁。

10.一种土钉墙支护结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、钻锚孔，并插入根据权利要求1-9中任意一项所述的锚管(1)；

S2、通过配合部(21)和凹陷槽(11)的配合，沿锚管(1)轴向将多个挤压条(2)同时压入锚孔内，该过程中挤压条(2)的成型部(22)挤切锚孔的孔壁，然后挤压条(2)还控制扩张组件(3)的扩张，以进一步挤扩锚孔的孔壁；

S3、于锚管(1)内注浆；

S4、铺设钢筋网和加强筋；

S5、喷射混凝土面层。

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