一种管式土钉的制作方法

本实用新型属于岩土工程领域，具体涉及一种管式土钉。

背景技术：

基坑、边坡等岩土锚固工程中，土钉的应用非常广泛。传统土钉一般采用钢筋土钉和钢管式土钉，钢筋土钉的施工过程，需要预先机械钻孔，成孔后为防止出现塌孔现象应尽快插入钢筋杆体，同时钢筋需要采取一定措施使其位于孔中心位置，使钢筋完全发挥作用，土钉插入后，注射砂浆使土钉与土体嵌固。这种土钉支护形式，在一些土质较软的地区，例如，回填土、松软的淤泥质土、可液化沙土等，这种土钉支护形式，通常难以形成稳定的钻孔，在机械钻孔过程中易出现塌孔、埋钻及缩颈等问题。现有钢管式土钉(CN 206646502U)及新型打入式土钉(CN 204849758U)均采用机械式打入方式，在打入夯击过程中易造成钢管打入部位损坏，同时打入过程中钢管周边土体被压缩，造成砂浆向土体渗透困难，难以保证形成均匀的浆土复合体，并且形成的浆与土体复合加固体直径较小，土钉质量无法保证，造成土钉抗拔力较低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种钢管高压注浆形成的管式土钉及其施工方法。采用新型螺旋钢肋花钢管，便于采用机械方式将钢管旋入土体，减小钢管入土难度及钢管在入土过程中的损耗，避免采用传统方式打入钢管时钢管端头损坏；同时螺旋钢肋在钻入过程中可以使钢管周边土体疏松，在压力注浆过程中，所形成的花钢管周边浆与土体复合加固体直径较大，提高土钉抗拔力。

本实用新型的技术方案如下：

一种管式土钉，包括花钢管、锚固结构和注浆套筒，所述锚固结构包括固定螺帽和钢垫板；所述花钢管一端为锥形端头，另一端为开口端，开口端设有螺纹，花钢管管体表面设有出浆孔，花钢管管体的外壁上焊接有螺旋式钢肋，所述螺旋式钢肋紧邻锥形钻头；花钢管内通过注浆软管先注满浆体；取出注浆软管后，将注浆套筒一端与花钢管开口端连接，另一端连接注浆软管，进行压力注浆；压力注浆完成后，将注浆套筒拆下，花钢管开口端安装钢垫板和固定螺帽，所述固定螺帽和花钢管开口端的螺纹相配合。

优选所述出浆孔采取梅花式或螺旋式布置。避免花钢管同一截面处强度减低较大。

优选出浆孔直径为5-10mm，间距为0.2-0.5m。

所述注浆套筒一端与花钢管开口端由丝扣连接固定，另一端(小口径端)与注浆软由钢丝连接固定。

花钢管锚固于喷射混凝土面层，所述钢垫板作为锚下传力构件，尺寸为0.3 ×0.3m，厚10-15mm，中心留有和钢管相同直径的圆孔。

优选所述螺旋式钢肋高度为30-50mm、肋宽3-5mm、间距为100mm，其布置长度约0.5-1.0m，所述开口端螺纹布置长度为50-100mm。

所述花钢管在混凝土混凝土面层上采用梅花形排列布置，水平间距和竖向间距为0.8-1.5m。

本实用新型还提供一种管式土钉的施工方法，包括以下步骤：

1)喷射混凝土面层：在基坑壁上确定并预留出花钢管孔位，邦扎钢筋网，喷射混凝土，形成喷射混凝土面层；

2)花钢管的施工：待混凝土面层强度达到规定强度，将花钢管机械旋转式钻入土体；

3)封孔：在花钢管开口端周围封孔，避免压力注浆过程中，砂浆从开口端周围喷出；

4)压力注浆：先采用小直径的注浆软管深入花钢管底部，由里向外逐渐将花钢管内注满浆体，取出注浆软管；将注浆套筒一端与花钢管开口端连接，另一端连接注浆软管，进行压力注浆，注浆压力1-2MPa，稳压5分钟；

5)安装锚固结构：注浆完成后，拆除注浆套筒，在花钢管开口端安装钢垫板，采用机械设备将固定螺帽旋紧到花钢管开口端的螺纹，提供微预应力，将花钢管与混凝土面层连接为整体，使混凝面层压力传递给钢管土钉，共同受力。

本实用新型突出的有益效果在于：

(1)本实用新型可靠性强，采用钢管式土钉，钢管旋转钻入土体，避免了在松软的软土地区施工时，易出现塌孔、埋钻及缩颈等施工问题；

(2)钢管入土端头部位采用螺旋式钢肋构造，减小钢管入土难度及钢管在入土过程中的损耗，可以加快施工进度；同时在成型后的土钉结构中提高端部锚固力，防止砂浆体与钢管出现脱离现象；

(3)土钉抗拔力高。花钢管在钻进过程中，螺旋式钢肋使的花钢管周边土体变得疏松，在压力注浆时，形成的浆与土体复合加固体直径较大，提高土钉抗拔力；

(4)支护结构变形小。钢管端口螺纹与固定螺帽和钢垫板的配套使用，可以为土钉提供微预应力，以降低支护结构变形；

(5)压力注浆在土钉周围形成的水泥浆柱状结石，提高土钉的抗剪强度，可阻止土体的下滑，进而提高基坑的稳定性。

(6)实用性强，可广泛应用于回填土，松软的淤泥质土，可液化沙土等土质松软地区。

附图说明

图1为本实用新型花钢管及注浆套筒的示意图；

图2为本实用新型管式土钉支护完成后的整体结构平面示意图；

标号及符号说明

1-花钢管；2-注浆套筒；3-喷射混凝土面层；4-固定螺帽；5-钢垫板；6- 螺旋式钢肋；7-锥形端头；8-出浆孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

实施例1

如图1、图2所示，一种管式土钉，包括花钢管1、锚固结构和注浆套筒2，所述锚固结构包括固定螺帽4和钢垫板5；所述花钢管1一端为锥形端头7，另一端为开口端，开口端设有螺纹，花钢管1管体表面设有出浆孔8，用于高压下管内浆体向土层渗透，花钢管1管体外壁上焊接有螺旋式钢肋6，所述螺旋式钢肋6紧邻锥形端头7；花钢管1内通过注浆软管先注满浆体；注浆软管出后将注浆套筒2一端与花钢管1开口端连接，另一端连接注浆软管，进行压力注浆(浆体从管体上的孔渗入土体)；压力注浆完成后，将注浆套筒2拆下，花钢管1开口端安装钢垫板5和固定螺帽4，所述固定螺帽4和花钢管1开口端的螺纹相配合。所述出浆孔8采取梅花式或螺旋式布置。出浆孔8直径为5-10mm，间距为 0.2-0.5m。花钢管1锚固于喷射混凝土面层3，所述钢垫板5作为锚下传力构件，尺寸为0.3×0.3m，厚10-15mm，中心留有和钢管相同直径的圆孔。所述螺旋式钢肋6高度为30-50mm、肋宽3-5mm、间距为100mm，其布置长度约0.5-1.0m；所述开口端的螺纹布置长度为50-100mm。

花钢管1可采用厚3mm的普通圆钢管加工制作，花钢管1和配套的固定螺帽4及钢垫板5统一由工厂加工制作。

所述花钢管1在支护面层上采用梅花形排列布置，水平间距和竖向间距为 0.8-1.5m。孔距的允许偏差不大于50mm。

管式土钉的施工方法，包括以下步骤：

1.喷射混凝土面层：在基坑壁上确定并预留出花钢管1孔位，邦扎钢筋网，喷射混凝土，形成喷射混凝土面层3；

2.花钢管1的施工：待混凝土面层3强度达到规定强度，将花钢管1机械旋转式钻入土体；花钢管1钻入土体后，先泵送少量清水，通过注浆管注入孔底，稀释孔底残渣，将泥渣托出，以确保注浆质量；洗孔的长度应与钢管的长度一致；洗孔污水应及时排走,防止边坡因受污水的浸泡坍塌。

3.封孔：在花钢管1开口端周围封孔，避免压力注浆过程中，砂浆从开口端周围喷出；

4.压力注浆：先采用注浆软管深入花钢管底部，由里向外逐渐将花钢管内注满浆体，取出注浆软管；将注浆套筒(10)一端与花钢管(6)开口端连接，另一端连接注浆软管，进行压力注浆，注浆压力1-2MPa，稳压5分钟；

5.安装锚固结构：注浆完成后，拆除注浆套筒2，在花钢管开口端部在安装钢垫板5，将固定螺帽4旋紧到花钢管开口端的螺纹。

6.待已施工完的土钉达到70％设计强度后，即土钉施工完6～7天后，可挖土至下一道土钉标高深度，进行下一道土钉的施工。