真空土钉的制作方法

本发明涉及基坑支护、边坡加固技术领域，尤其涉及一种真空土钉。

背景技术：

土钉支护和土钉墙支护是在土质边坡、基坑等工程中采用的一种加固支护方式，是一种原位土体加筋技术，将细长的高强构件设置于地层中，加强地层整体性，起到支护加固作用。土钉有钻孔注浆型、打入型和打入注浆型三种形式。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是提供一种真空土钉。

技术方案：本发明包括真空段和闭气段，所述的真空段与闭气段均位于被加固体内，所述的真空段位于闭气段下方，所述闭气段的伸出端连接有真空管，并通过真空管与真空源连接，使真空段在工作阶段处于真空状态。

所述的闭气段选用管壁闭气的钢管或实心闭气混凝土。

所述的真空段选用管壁设有小孔的钢管或透气混凝土。

所述钢管小孔的孔径介于0.5-2mm之间，且小于周围土体平均粒径的3倍，防止周围的土颗粒进入，当土体为黏土、粉土等细粒土时，真空段的四周包裹一层土工布。

所述的闭气段选用实心闭气混凝土时，闭气段内设置真空管，所述的真空管延伸至真空段内。

所述的真空管进入真空段的长度不小于5cm，保证真空传导。

所述的真空管选用钢管或pvc管。

一种真空土钉的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)准备土钉；

(2)将土钉打入被加固体；

(3)连接真空源，抽真空；

(4)不再需要真空时，停止抽真空，撤除真空源，将需要回收的土钉拔出清洗。

有益效果：本发明的真空段能促使周围土体孔隙气压下降，土体内有效应力增加，具有以下三个优势：

(1)土体抗剪强度提高，被加固体的抗滑力增加，自身稳定性提高；

(2)土体与土钉的摩擦力增加，即土钉抗拔力增加，土钉的功效提升：土钉抗拔力等于真空压力与自重应力之和乘以土体的摩擦系数，真空压力可达90kpa以上，相当于5m深度处土的自重应力，也就意味着5m深度处，土钉的抗拔力会提高到2倍左右，或者在保持相同抗拔力时，土钉的长度可以大大减小；

(3)真空压力的获取设备简易廉价，能源消耗量小，相较于钢筋混凝土的土钉成本非常低，也大大减小碳排放。

附图说明

图1为本发明的真空土钉示意图；

图2为本发明的闭气段为实心闭气混凝土时选用的真空土钉示意图；

图3为本发明的真空土钉工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明包括被加固体1、闭气段2、真空段3、真空源4、真空泵5、真空管6、连接管7、真空表8和稳压室9。真空土钉包括真空段3与闭气段2两部分，均倾斜插入被加固体1内，其中，真空段3位于闭气段2下方，闭气段2的伸出端超出被加固体1的侧壁，其伸出端连接有真空管6，并通过真空管6与真空源4连接，使真空段3在工作阶段处于真空状态，并诱发周围土体处于真空状态，真空管6上设有阀门，用于控制真空源4的开闭。

如图2所示，闭气段2可选用管壁闭气的钢管，此时，真空段3选用管壁设有小孔的钢管，小孔的孔径介于0.5-2mm之间，且小于周围土体平均粒径的3倍，防止周围的土颗粒进入，闭气段2与真空段3焊接在一起，当土体为黏土、粉土等细粒土时，真空段3的四周包裹一层土工布，且土工布布置在真空段3的内侧更佳。

如图3所示，当闭气段2选用实心闭气混凝土时，真空段3选用透气混凝土，混凝土连续填筑，或填筑时间间隔小于3小时，此时真空管6延伸至闭气段2与真空段3中，其中，闭气段2内的真空管6应在闭气段2的中心设置，真空管6可选用钢管、pvc管等，真空管6进入真空段3的长度不小于5cm，保障真空传导。

闭气段2应具有一定的长度，当被加固体1为砂土时，其长度不小于4m；当被加固体1为粉土时，其长度不小于2m；被加固体1为黏土时，其长度不小于1m。

如图1所示，真空源4包括真空泵5、连接管7、真空表8和稳压室9，真空泵5通过连接管7与稳压室9连接，连接管7上设有阀门，用于控制稳压室9的开闭，稳压室9上设有真空表8。设置稳压室9可以使得真空度更稳定，效果更好，稳压室9的体积宜为被加固体1体积的3％-10％。真空表8用于监测稳压室9的真空度，真空泵5选用普通真空泵或射流泵。当真空段3位于地下水位以下时，选用射流泵，真空压力不小于90kpa。

本发明的真空土钉施工方法，包括以下步骤：

(1)准备土钉；

(2)将土钉打入被加固体；

(3)连接真空源，抽真空，抽真空时气压下降的速率不大于5kpa/小时，稳定工作状态下真空段的真空度大于85％。；

(4)不再需要真空时，停止抽真空，撤除真空源，将需要回收的土钉拔出清洗。

本发明的真空土钉可以替换现有土钉墙支护中的土钉形成真空土钉墙支护，也可以代替现有土钉与其他基坑支护方式联合使用，如地下连续墙、钢板桩、排桩等，仅适用于软土、松散或稍密的砂土、稍密的粉土、填土。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种真空土钉，包括真空段和闭气段，所述的真空段与闭气段均位于被加固体内，所述的真空段位于闭气段下方，所述闭气段的伸出端连接有真空管，并通过真空管与真空源连接，使真空段在工作阶段处于真空状态，所述的闭气段选用管壁闭气的钢管或实心闭气混凝土；所述的真空段选用管壁设有小孔的钢管或透气混凝土。本发明的真空段能促使周围土体孔隙气压下降，土体内有效应力增加，土体抗剪强度提高，被加固体的抗滑力增加，自身稳定性提高；土体与土钉的摩擦力增加，即土钉抗拔力增加，土钉的功效提升；真空压力的获取设备简易廉价，能源消耗量小，相较于钢筋混凝土的土钉成本非常低，也大大减小碳排放。

技术研发人员：李明东;高玉峰;易进翔;薛凯喜;王升福
受保护的技术使用者：东华理工大学
技术研发日：2019.04.30
技术公布日：2019.07.26