CN207244618U - 一种土钉施加预应力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土钉施加预应力的装置，属于岩土工程技术领域。本发明对土钉施加预应力的装置，其特征在于，包括与土钉(8)同轴设置在一起的长螺母(3)、加力支架(5)、穿心式千斤顶(4)、加力螺杆(2)、工具螺母(1)；本实用新型可以对土钉8施加预应力，改变了现有技术中土钉不能施加预应力的技术缺陷。本实用新型的施加预应力装置由加力支架(5)、加力螺杆(2)、穿心式千斤顶(4)、工具螺母(1)，通过启动高压油泵带动穿心式千斤顶(4)运动，通过穿心式千斤顶(4)对土钉(8)施加预应力，以达到控制基坑支护工程及边坡支护工程位移的目的；保证基坑或边坡周边的安全，避免建筑物破坏造成巨大损失。

Description

一种土钉施加预应力的装置

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，更具体的说，属于一种用于基坑工程及边坡工程的土钉支护。

背景技术

现有技术中的土钉支护已广泛应用于基坑支护工程或边坡支护工程中，现有技术中的土钉是不进行张拉的，土钉属于被动受力状态，因为只有岩土体发生侧向变形后土钉才受力，继而才能对基坑支护工程或边坡支护工程的起到加固作用。这种土钉支护形式的一个致命缺点是基坑或边坡侧壁的变形偏大，往往对其周边的建筑物或生命线造成不良影响甚至破坏。因此如何减小土钉支护基坑或边坡侧壁的变形，是岩土锚固工程领域的一个难题。

发明内容

本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种土钉施加预应力的装置及施工方法。

本发明的一种对土钉施加预应力的装置，其特征在于，包括与土钉同轴设置在一起的长螺母、加力支架、穿心式千斤顶、加力螺杆、工具螺母，其中：

土钉通过长螺母与加力螺杆相连，加力支架与穿心式千斤顶同轴串联设置，穿心式千斤顶的一端和工具螺母相接触、另一端和加力支架相接触，加力支架的一端和支护工程相接触、另一端和穿心式千斤顶相接触，加力螺杆穿过穿心式千斤顶。

根据以上所述的加力螺杆，优选：穿心式千斤顶与高压油泵相连，高压油泵带动穿心式千斤顶对土钉施加预应力。

根据以上所述的加力螺杆，优选：土钉与长螺母之间螺纹配合，加力螺杆与长螺母之间螺纹配合。

根据以上所述的加力螺杆，优选：加力螺杆与工具螺母之间螺纹配合。

根据以上所述的加力螺杆，优选：加力螺杆的直径是30-60mm、长度是60-120mm。

根据以上所述的加力螺杆，优选：加力支架包括带孔圆钢板和加力支架支腿焊接而成，带孔圆钢板的直径200-300mm、厚度20-30mm，加力支架支腿的高300-400mm、宽100-150mm、厚15-25mm。

本发明与现有技术相比具有结构简单、性能可靠等特点；本发明可以对土钉施加预应力，改变了现有技术中土钉不能施加预应力的技术缺陷。本发明的施加预应力装置由加力支架、加力螺杆、穿心式千斤顶、工具螺母，通过启动高压油泵带动穿心式千斤顶运动，通过穿心式千斤顶对土钉施加预应力。

通过本发明可以对土钉实施张拉，施加预应力，改变了土钉不能张拉的现状；土钉张拉后，由传统土钉的被动支护状态变为主动支护状态，能很好的控制基坑或边坡土体的变形，减小土钉支护基坑或边坡的侧壁位移，从而保证了基坑或边坡周边建筑物或生命线的安全，避免造成建筑物或生命线的破坏而造成巨大的损失。

附图说明

附图1是本发明基坑支护完成的基坑侧壁剖面示意图；

附图2是本发明整体示意图；

附图3是本发明加力螺杆示意图；

附图4A是本发明加力支架示意图一；

附图4B是本发明加力支架示意图二；

附图5A是本发明土钉施加预应力的施工步骤示意图一；

附图5B是本发明土钉施加预应力的施工步骤示意图二；

附图5C是本发明土钉施加预应力的施工步骤示意图三。

附图标号：1、工具螺母，2、加力螺杆，3、长螺母，4、穿心式千斤顶，5、加力支架，6、带孔圆钢板，7、加力支架支腿，8、土钉，9、面层混凝土，10、坑壁混凝土，11、土钉承载结构，12、土钉端部螺母。

具体实施方式

图1是本发明基坑支护完成的基坑侧壁剖面示意图；本发明提供了一套土钉张拉加载设备及其施工方法，对土钉施加一定量的预拉力，减小基坑或边坡侧壁位移，保证基坑或边坡周边建筑物或生命线的安全，避免建筑物或生命线的破坏而造成巨大的损失。坑壁混凝土可广泛应用于基坑支护工程或边坡支护工程的土钉支护结构中。

图2是本发明整体示意图；本发明的对土钉施加预应力的装置包括与土钉8同轴设置在一起的长螺母3、加力支架5、穿心式千斤顶4、加力螺杆2、工具螺母1，其中：土钉8通过长螺母3与加力螺杆2相连，加力支架5与穿心式千斤顶4同轴串联设置，穿心式千斤顶4的一端和工具螺母1相接触、另一端和加力支架5相接触，加力支架5的一端和支护工程相接触、另一端和穿心式千斤顶4相接触。穿心式千斤顶4与高压油泵相连，高压油泵带动穿心式千斤顶4对土钉8施加预应力。土钉8与长螺母3之间螺纹配合，加力螺杆2与长螺母3之间螺纹配合，加力螺杆2与工具螺母1之间螺纹配合。

本发明中用于基坑或边坡支护的土钉8，其端部用土钉端部螺母12拧紧固定。将带螺母一端套在土钉端部的螺杆上并拧紧。制作一个门式加力支架，加力支架头部为圆形钢板，钢板中心设有圆孔，两个立柱焊于其上，立柱的另一端设置一小段工字钢并与立柱焊接形成放大脚，构成了加力支架。将加力支架5套在加力螺杆2上，加力螺杆2穿过加力支架5中的带孔圆钢板6上的中心孔；设置三脚支架，将差动滑轮按装在三脚支架上，用差动滑轮吊起穿心式千斤顶4，将穿心式千斤顶4套在加力螺杆2上，并顶在在加力支架5头部，穿心式千斤顶4一端可以设置有一块钢垫板并套在其与加力螺杆2之间，然后将工具螺母1拧紧，最后穿心式千斤顶4连接高压油泵。

上述工作完成后，启动高压油泵对土钉8进行预张拉，用穿心式千斤顶4对加力螺杆2加力，进而对土钉8施加拉力，达到一定拉力值后，油泵回油卸压，调直施加预应力装置。重新启动高压油泵进行正式加载，当达到设定的拉力值后，用扳手拧紧土钉端部螺母12，即完成对土钉8的张拉。最后高压油泵卸载回油，卸穿心式千斤顶4，退下加力螺杆2。

图3是本发明加力螺杆示意图；加力螺杆2的一端连接有长螺母3、另一端连接有工具螺母1，长螺母3拧在加力螺杆2的一端可以焊接固定连接为一体，工具螺母1与加力螺杆2螺纹配合连接。

图4A、4B是本发明加力支架示意图；加力支架5是由带孔圆钢板6和加力支架支腿7焊接在一起制作而成的，加力支架5也可以是整体式结构形式。加力螺杆2和土钉8通过长螺母3，长螺母3的一端可以拧在加力螺杆2的一端并焊接固定，形成一端带有长螺母3的加力螺杆2。

图5A、5B、5C是本发明土钉施加预应力的施工步骤示意图；本发明的对土钉施加预应力的施工方法，包括以下步骤：

S1、先在基坑支护工程或边坡支护工程的壁上完成土钉8的设置施工作业；在S1步骤中按先后顺序包括在基坑支护工程或边坡支护工程的壁上钻土钉孔、向土钉孔中设置土钉8、向设置有土钉8的土钉孔中注浆、向基坑支护工程或边坡支护工程的壁上喷射坑壁混凝土10、设置土钉承载结构11、向基坑支护工程或边坡支护工程的壁上喷射面层混凝土9、向土钉8上拧紧端部螺母12；

S2、开始土钉加力作业，将加力螺杆2拧在土钉8的端部；在S2步骤中待土钉孔内注浆达到设计强度的80％之后进行土钉加力作业，将加力螺杆2拧在土钉8的端部；

S3、将加力支架5设置土钉承载结构11上、套装在加力螺杆2上；

S4、将穿心式千斤顶4套装在加力螺杆2上，穿心式千斤顶4的一端与加力支架5相连，并套在加力螺杆2上，用工具螺母1拧紧，穿心式千斤顶4连接高压油泵；在S4步骤中在土钉的端部设置三脚支架，将差动滑轮安装在三脚支架上，用差动滑轮吊起穿心式千斤顶4，将穿心式千斤顶4套装在加力螺杆2上，并顶在加力支架5头部；

S5、启动高压油泵对土钉8进行预张拉，穿心式千斤顶4对加力螺杆2施加拉伸力、进而对土钉8施加预应力力，对土钉8施加了一定预拉力后高压油泵回油卸压；

S6、重启高压油泵对土钉8进行正式张拉，对土钉8施加了达到最大拉力后拧紧土钉端部螺母12，即完成对土钉8的预应力加载；

S7、然后高压油泵卸载回油，卸穿心式千斤顶4，退下加力螺杆2；施工作业后即完成了对土钉8的施加预应力。

下面以一个具体的施工为例进行施工方法详细说明，本具体实施例以北京某基坑为例，基坑深9m，土层为均匀粉质粘土。基坑支护工程设计的各指标如下：土钉8采用HRB335钢筋，直径为22mm，间距为水平1500mm，竖向1500mm，喷射混凝土强度等级为C25，厚度100mm，钢筋网为HPB235，直径8mm，间距200×200。

一、基坑开挖与土钉施工程序：

1、开挖第一层土层至2.0m深，钻孔至设计深度；

2、按放土钉8，注水泥砂浆直至灌满整个土钉孔；

3、喷射坑壁混凝土10至设计厚度即50mm；

4、铺设钢筋网，设置土钉承载结构11，然后喷射面层混凝土9至设计厚度50mm；

5、在土钉8端头拧紧土钉端部螺母12。

二、土钉张拉施工程序：

1、待土钉孔中水泥砂浆强度达到设计值的80％之后，将加力螺杆2拧在土钉8顶部，土钉8是直径为40mm、长1000mm的螺杆；

2、将加力支架5设置在加力螺杆2上；加力支架5高350mm，带孔圆钢板6尺寸250×250mm，厚30mm，加力支架支腿7长320mm、宽150mm、厚20mm；带孔圆钢板6和加力支架支腿7焊接在一起形成了加力支架5；

3、设置三角支架，将差动滑轮安装在三角支架上，用差动滑轮吊起穿心式千斤顶4，将穿心式千斤顶4套在加力螺杆2上，并顶在加力支架5的带孔圆钢板6上；

4、穿心式千斤顶4与带孔圆钢板6之间可以设置一块带圆孔的钢垫板，尺寸150×150mm、厚20mm，并套在加力螺杆2上，工具螺母1拧紧后使得穿心式千斤顶4和加力支架5之间紧紧地靠在一起，穿心式千斤顶4连接高压油泵；

5、上述工作完成后，启动高压油泵对土钉8进行预张拉，用穿心式千斤顶4对加力螺杆2加拉伸力，进而对土钉8施加预应力；对土钉8施加预应力达到20kN后油泵回油卸压，调直全套加载装置；

6、重新启动高压油泵正式加载，对土钉8施加预应力达到35kN后，用扳手拧紧土钉端部螺母12，即完成对土钉8的加载；

7、然后高压油泵卸载回油，卸穿心式千斤顶4，退下加力螺杆2；

8、上述工作操作完成后即对土钉8施加了预应力。

Claims (6)

1.一种土钉施加预应力的装置，其特征在于，包括与土钉(8)同轴设置在一起的长螺母(3)、加力支架(5)、穿心式千斤顶(4)、加力螺杆(2)、工具螺母(1)，其中：

土钉(8)通过长螺母(3)与加力螺杆(2)相连，加力支架(5)与穿心式千斤顶(4)同轴串联设置，穿心式千斤顶(4)的一端和工具螺母(1)相接触、另一端和加力支架(5)相接触，加力支架(5)的一端和支护工程相接触、另一端和穿心式千斤顶(4)相接触，加力螺杆(2)穿过穿心式千斤顶(4)。

2.如权利要求1所述的土钉施加预应力的装置，其特征在于：穿心式千斤顶(4)与高压油泵相连，高压油泵带动穿心式千斤顶(4)对土钉(8)施加预应力。

3.如权利要求1所述的土钉施加预应力的装置，其特征在于：土钉(8)与长螺母(3)之间螺纹配合，加力螺杆(2)与长螺母(3)之间螺纹配合。

4.如权利要求1所述的土钉施加预应力的装置，其特征在于：加力螺杆(2)与工具螺母(1)之间螺纹配合。

5.如权利要求1所述的土钉施加预应力的装置，其特征在于：加力螺杆(2)的直径是30-60mm、长度是60-120mm。

6.如权利要求1所述的土钉施加预应力的装置，其特征在于：加力支架(5)包括带孔圆钢板(6)和加力支架支腿(7)焊接而成，带孔圆钢板(6)的直径200-300mm、厚度20-30mm，加力支架支腿(7)的高300-400mm、宽100-150mm、厚15-25mm。