一种袖阀管注浆排水土钉支档装置及其施工方法与流程

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。

技术实现要素：

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。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，所述的导电线路为直径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。所述的导电线路为直径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。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2：

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。所述的导电线路为直径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。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。