可回收式土钉及使用可回收土钉的施工方法

摘要

本发明提供一种可回收式土钉及使用可回收土钉的施工方法，可回收式土钉其包括：土钉钉端，包括依次焊接的钉尖、端板以及连接管，所述连接管内设有封隔板，封隔板上具有过孔，连接管外壁上具有外螺纹；管状的土钉主体，土钉主体由至少两根土钉节依次螺纹相连构成，且相邻土钉节间通过防转销定位，其中一端的土钉节与所述连接管螺纹相连，所有土钉节的外壁上具有外螺纹；注浆管，注浆管的一端穿设在所述封隔板的过孔内，注浆管的另一端从整个所述土钉主体内穿出；外套管，外套管内壁设有内螺纹，外套管通过螺纹套设在所述连接管及土钉主体上。本发明采用分段式结构形式，实现了狭小空间中的土钉回收。

说明书

技术领域

本发明涉及土钉支护结构领域，特别是涉及一种可回收式土钉及使用可回收土钉的施工方法。

背景技术

土钉支护是用于建筑基坑和边坡稳定的一种新的挡土技术，由于该工艺经济、可靠且施工快速、简便，目前已得到广泛的应用。土钉支护充分利用了地基土本身的强度，通过边开挖土体边设置土钉的方法达到支护的目的。土钉受力性状不同于锚杆，锚杆一般设置有自由段和锚固段，通过远端稳定土体中的锚固段来提供较大的抗拔力。而土钉相对锚杆来说通常不长且所受的拉力一般较小，常规做法是采用孔内全长灌浆，中间设置一根钢筋，注浆体和钢筋粘结成一个圆柱状整体来承受拉力荷载，此时，注浆体和钢筋均受拉。当边坡向下开挖时土体发生变形，使土钉承受抗拔力，从而加固边坡土体。土钉目前作为一种比较经济的基坑支护形式，常常用在浅基坑中，在沿海等软土地区已经得到了广泛使用，取得了良好的社会和经济效益。但因土钉需要穿入基坑支护外围土层，常常越出红线，从而影响红线外相邻建筑基础、地下工程的施工，出红线已成为制约土钉使用的最大障碍，而如采用了更为昂贵的支护形式，则与目前所倡导的施工节材是违背的。因此，需要一种避免出红线且可回收的土钉支护结构。

中国专利公开号CN 202108052 U公开了一种在建筑基坑支护工程中使用后可完成回收的土钉。它是在岩、土体中成孔后，于孔内的水泥注浆体内，利用锚固节点将钢绞线(或钢筋)锚紧，从而完成承载的功能。锚固节点内设有保险装置，钢绞线(或钢筋)与注浆体间设有隔离套，支护功能完成后，可打开保险装置，使钢绞线(或钢筋)和锚具分开，将钢绞线(或钢筋)拉出土体，完成回收。一个土钉可设置多个锚固节点，位于不同位置的锚固节点通过其内部的强力弹簧可以调整钢绞线(或钢筋)的变形和受力情况，由端部节点开始向中间节点依次发挥锚固作用。该技术结构较复杂，由于通过多个锚固节点相互限制来使土钉受力，传力不是很明确，无法对土钉水泥浆体施加预应力，且杆体在回收时需要冲破多个节点的夹片，回收会有较大困难。

因此，需要一种结构简单、易于回收使用的土钉。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可回收式土钉及使用可回收土钉的施工方法，用于解决现有技术中土钉施工受限以及不易回收的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可回收式土钉，其包括：

土钉钉端，包括依次焊接的钉尖、端板以及连接管，所述连接管内设有封隔板，封隔板上具有过孔，连接管外壁上具有外螺纹，所述端板上设有用于向钉尖处灌浆的第一注浆孔，所述连接管与所述端板相连一端的侧壁上设有第二注浆孔；

管状的土钉主体，土钉主体由至少两根土钉节依次螺纹相连构成，且相邻土钉节间通过防转销定位，其中一端的土钉节与所述连接管螺纹相连，所有土钉节的外壁上具有外螺纹；

注浆管，注浆管的一端穿设在所述封隔板的过孔内，注浆管的另一端从整个所述土钉主体内穿出；

外套管，外套管内壁设有内螺纹，外套管通过螺纹套设在所述连接管及土钉主体上。

优选的，所述土钉主体另一端的土钉节的端部设有用于与土钉墙面层相连的螺栓。

优选的，所述端板的外径大于所述土钉主体的外径。

优选的，所述钉尖为螺纹式叶片组成的锥形钉尖。

优选的，所述钉尖为十字形钉尖。

本发明还提供一种使用可回收土钉的施工方法，其包括以下步骤：

1)安装注浆管，将注浆管安装到土钉钉端的封隔板的过孔内，并且进行密封和固定，再将端板上的第一注浆孔和连接管上的第二注浆孔采用橡胶封头堵住；

2)安装土钉主体，所述注浆管依次通过所有土钉节的中心孔道，首先将其中一根土钉节与所述连接管旋转连接，然后再将其与另一根土钉节旋转连接，依次连接多根土钉节，并且用防转销固定相邻的土钉节；

3)安装外套管，在所述土钉主体的表面预先涂抹润滑油，将外套管沿整个土钉主体的外螺纹旋转至土钉钉端，外套管的上下两端与土钉主体的接头部位应用密封胶封堵，至此整个土钉组装完成；

4)将所述整个土钉插入成孔中，利用注浆管进行注浆，直至整个土钉的顶部孔口溢浆；

5)在土钉墙面层铺设钢筋网；

5)在外露的土钉节顶部安装螺栓，使螺栓与所述钢筋网相连，对螺栓以及外露的土钉节进行覆盖保护，再进行喷浆。

优选的，还包括以下步骤：施工结束后，对所述整个土钉的回收过程如下：清理所述外露的土钉节上的覆盖，解除所述螺栓与加强钢筋的连接，反向旋转所述土钉主体，旋转出一根所述土钉节，将所述防转销拆除，再旋转出下一根，依次回收直至回收完整个所述土钉主体。

如上所述，本发明的可回收式土钉及使用可回收土钉的施工方法，具有以下有益效果：采用分段式结构形式，实现了狭小空间中的土钉回收；采用外套管套在管状的土钉主体上，并且使两者螺纹相连确保了两者共同受力；回收后，仅有外套管、土钉钉端以及水泥土留在基坑土体中，实现了资源的可回收利用，最大可能的节约材料，同时也消除了采用土钉影响后续相邻区域地下工程施工的问题。

附图说明

图1显示为本发明的可回收式土钉的整体示意图。

图2显示为本发明的土钉钉端第一实施例示意图。

图3显示为本发明的端板的结构示意图。

图4显示为本发明的土钉钉端第二实施例示意图。

图5显示为本发明的土钉节的结构示意图。

元件标号说明

1 土钉钉端

11钉尖

12端板

121 第一注浆孔

13连接管

14第二注浆孔

15封隔板

151 过孔

2 土钉节

21连接螺栓

22销孔

3 外套管

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种可回收式土钉，其包括：

土钉钉端1，包括依次焊接的钉尖11、端板12以及连接管13，所述连接管13内设有封隔板15，见图2所示，封隔板15上具有过孔151，连接管13的外壁上具有外螺纹，所述端板12上设有用于向钉尖处灌浆的第一注浆孔121，所述连接管13与所述端板12相连一端的侧壁上设有第二注浆孔14；

管状的土钉主体，土钉主体由至少两根土钉节2依次螺纹相连构成，且相邻土钉节2间通过防转销4定位，其中一端的土钉节2与所述连接管13螺纹相连，所有土钉节2的外壁上具有外螺纹；

注浆管(未予图示)，注浆管的一端穿设在所述封隔板15的过孔151内，注浆管的另一端从整个所述土钉主体内穿出；

外套管3，外套管3的内壁上具有内螺纹，外套管3通过螺纹套设在相连后的连接管13及土钉主体上。

本发明采用分段式结构，实现了狭小空间中的土钉回收，利用多根土钉节依次螺纹相连且相邻土钉节间通过防转销定位，解决了正向施工、反向分段回收的问题，防止中间的土钉节先分离的情况发生；通过在土钉节外壁设置外螺纹，并研发与之相配套的外套管，再利用注浆，实现了土钉在滑动区以外全长受力，充分发挥了土钉的作用，提升了土钉墙的稳定性，同时也实现了逆向旋转回收。

根据土钉所用环境不同，分为预成孔式土钉、自钻式土钉和击入式土钉，不同种类的土钉对应使用的土钉钉端不同，但是土钉主体相同。

对于自钻式土钉其土钉钉端具体结构为：如图2及图3所示，其顶尖11为锥形钉尖，一般采用螺旋状的两个叶片焊接构成。

为确保反向回收时土钉主体与钉端的分离，防止土钉端部跟转上述端板12上设有用于向钉尖处灌浆的第一注浆孔121，见图3所示；为实现向外套管外侧壁注浆，上述连接管13与端板12相连一端的侧壁上设有第二注浆孔14，见图2所示。

对于成孔式土钉以及击入式土钉，如图4所示，其土钉钉端与自钻式土钉的土钉钉端结构相似，不同之处在于其钉尖11为十字形钉尖，一般由3mm厚的钢板焊接成十字型，并与端板12焊接。击入式土钉的土钉钉端的端板12的外径大于土钉节2的外径。

上述连接管13为钢管，上述封隔板15采用3mm的钢板，封隔板15焊接在连接管13内。上述端板12的尺寸由土钉的成孔直径确定。通过端板12的注浆，保证了土钉钉端的十字形钉尖或锥形钉尖与周边土体形成一个有效整体，从而解决了反向旋转回收时土钉端部跟转的问题。

如图5所示为上述土钉节的具体结构。上述土钉节为带有正向的丝纹钢管，其长度一般选为1m，以适应施工空间为主。在每根土钉节2的一端焊接连接一个空心连接螺栓21，每根土钉节2的另一端内壁上具有内螺纹，采用连接螺栓21使相邻的两根土钉节螺纹相连。且除与上述连接管相连的那根土钉节外，每根土钉节2的两端均设有穿设防转销用的销孔22，而与上述连接管13相连的那根土钉节只需一端带销孔即可。这样在生产时可分别生产。

在构成土钉主体的钢管外壁制作成带有正向的丝纹，以便和外套管3进行连接，而外套管为内壁带有螺纹的塑料套管。采用带有丝纹的塑料套管与外部带有丝纹的钢管组成土钉，并对外套管外侧壁进行注浆，能够实现了土层向塑料套管、塑料套管向土钉主体传递力的作用。为使整个土钉与土钉墙面层的钢筋网相连，在整个土钉主体的顶部(即外露的土钉节顶部)旋转设有螺栓5，该螺栓为十字螺栓。

下面逐一介绍各种土钉的施工过程以及回收过程。

对于预成孔式土钉，其适用于土层相对较好的粘土层，安装施工过程为：

(1)注浆管安装。将注浆管安装到土钉钉端1的封隔板15的过孔151内，并进行密封和固定，再将端板12上的第一注浆孔121和连接管13上的第二注浆孔14采用橡胶封头堵住(注浆时，当注浆压力达到0.2MPa，封头与注浆孔脱开)，防止泥水进入注浆管中，注浆管的长度可取整个土钉设计长度+1000mm确定，尽可能采用一段，如注浆管连接时，应采用热 熔连接，确保注浆时不漏浆。

(2)土钉主体安装。注浆管依次通过所有土钉节的中心孔道，将一端未带销孔的土钉节2与上述连接管13旋转连接，然后再将其与两端都带销孔的土钉节2旋转连接，依次连接多根两端带销孔的土钉节，并且用防转销4固定相邻的土钉节。在所有土钉节2连接处以及连接管13与土钉节2的连接处，采用防水绷带缠绕，螺纹用黄油涂抹，防止地下水进入。

(3)土钉主体的表面预先涂抹润滑油，将外套管3沿整个土钉的外螺纹旋转至土钉钉端1，外套管3上下两端与土钉主体的接头部位应用密封胶封堵，防止水进入；若采用多根外套管，外套管之间需应用密封胶封堵，防止水进入。至此将这整个土钉组装完成。

(4)然后将整个土钉插入成孔中。

(5)利用注浆管对土钉端部及侧壁进行注浆，直至整个土钉的顶部孔口溢浆。

(6)在土钉墙面层铺设钢筋网。

(7)在外露的土钉节顶部，旋转螺栓5与钢筋网相连，该螺栓5为十字螺栓，对十字螺栓以及外露土钉节进行塑料包裹覆盖保护，并进行喷浆。

施工结束后，对预成孔式土钉的回收过程如下：清理外露土钉节的塑料薄膜，解除十字螺栓5与土钉钢筋网的连接，反向旋转土钉主体，旋转出第一根土钉节2，将防转销4拆除，再旋转出下一节根，依次回收直至回收完整个所述土钉主体，由于各土钉节2间通过防转销固定，以及土钉钉端1的十字顶尖内部水泥浆对土钉钉端的固定作用，能够实现最底端的土钉节2与土钉钉端1的脱离，从而实现土钉节的回收。根据现行的施工操作要求，土钉墙与地下室外墙一般至少有1.0m的空间，该空间便于所有土钉节的回收。土钉节回收完后，插入注浆管进行注浆，尽可能减小对周边环境的影响。

该回收式土钉可同斜向水泥搅拌桩组合成劲性土钉，提升土钉的抗拔承载力，进一步提升基坑支护的稳定性。

而击入式土钉适用于以淤泥质土层为主的土钉墙支护结构，在土钉安装阶段，各根土钉节需分段击入，由于由于土钉钉端端板12的直径大于土钉节2的直径，因此在击入的过程中，外套管的螺纹不会受到破坏。如遇到土层相对较好较难击入时，可利用注浆管注入高压水，利用水力劈裂原理辅助进行，其他施工工艺同预成孔式土钉。

自钻式土钉适用于砂性土层，土钉钉端1采用锥形的螺纹钉尖，利用螺旋式叶片组成的锥形钉尖，利用端部的螺旋式叶片旋转进入，，对于较密实的土层，可利用孔内的注浆管注入高压水辅助施工。其他施工工艺与预成孔式土钉相同。

综上所述，本发明的可回收式土钉，采用分段式结构形式，实现了狭小空间中的土钉回收；采用外套管套在管状的土钉主体上，并且使两者螺纹相连确保了两者共同受力；回收后，仅有外套管、土钉钉端以及水泥土留在基坑土体中，实现了资源的可回收利用，最大可能的节约材料，同时也消除了采用土钉影响后续相邻区域地下工程施工的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。