專利名稱：錨管和錨管式土釘墻支護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基坑支護(hù)工具和方法，具體而言涉及一種基坑支護(hù)用錨管和使用 該錨管作為土釘來對基坑進(jìn)行支護(hù)的土釘墻支護(hù)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大量高層、超高層建筑在各大、中城市不斷涌現(xiàn)，大型 基坑工程也隨之日益增多。與此同時，受建筑選址和城市規(guī)劃的制約，開挖所面臨的場地條 件和工程地質(zhì)條件的限制越來越嚴(yán)格，對基坑的穩(wěn)定和位移控制的要求越來越高。傳統(tǒng)的 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)有其自身的局限性，只適用于深度不太大且土質(zhì)較好的基坑，當(dāng)遇到超深基 坑或地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域時，則會變形過大，難以滿足位移控制及穩(wěn)定性的要求。所以，在 傳統(tǒng)的土釘支護(hù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了復(fù)合型土釘支護(hù)。但是，在某些地區(qū)，例如北京，其較深地層多為粉細(xì)砂層、砂卵石層，這類地層難于 成孔，采用傳統(tǒng)的土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)很難滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性，而當(dāng)采用復(fù)合型土釘支 護(hù)結(jié)構(gòu)時，一般采用樁錨支護(hù)或采用上部土釘下部樁錨支護(hù)方案，但工程造價偏高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了充分利用土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同時克服其應(yīng)用在粉細(xì)砂層、砂卵 石地層中的深大基坑時在位移控制、穩(wěn)定性和工程造價等方面的不足，本發(fā)明提出了一種 錨管式土釘墻支護(hù)方法和該方法所使用的錨管。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種錨管，包括圓管狀的本體；以及尖狀的頭 部，其中，在所述本體的壁上，形成有至少一個通孔。本發(fā)明所述的錨管，所述頭部的傾角為5 30度，優(yōu)選為5 20度。本發(fā)明所述的錨管，所述本體的外徑為40 60毫米，優(yōu)選為45 55毫米，更優(yōu) 選為48 50毫米。本發(fā)明所述的錨管，所述本體的壁的厚度為2 8毫米，優(yōu)選為3 6. 5亳米。本發(fā)明所述的錨管，當(dāng)在所述本體的壁上形成有兩個或兩個以上通孔時，所述通 孔沿所述本體的軸向的間距為0. 5 1米。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種錨管式土釘墻支護(hù)方法，使用本發(fā)明提供 的錨管，包括錨管施工步驟，定出每個所述錨管的孔位，然后將所述錨管打入地層；以及 錨管注漿步驟，包括第一注漿和第二注漿，其中，所述第一注漿包括當(dāng)所述錨管被打入所 述地層后，對所述錨管送水進(jìn)行清洗，然后注漿，最后在所述錨管的位于與所述頭部相反側(cè) 的端部處進(jìn)行密封處理，所述第二注漿包括制作注漿管，制作壓蓋和分段進(jìn)行注漿。本發(fā)明所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，在所述錨管施工步驟之前，還包括挖土清 坡步驟，所述挖土清坡步驟在水平和垂直方向上均分段進(jìn)行。本發(fā)明所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，在所述錨管注漿步驟之后，還包括編網(wǎng)步 驟，所述編網(wǎng)步驟使用鋼筋搭接各所述錨管的位于與所述頭部相反側(cè)的端部。3
本發(fā)明所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，在所述編網(wǎng)步驟之后，還包括噴射面層步馬聚ο本發(fā)明所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，在所述噴射面層步驟之后，還包括面層維 護(hù)步驟。本發(fā)明所述的錨管和錨管式土釘墻支護(hù)方法，既適用于多種地層，特別是砂卵石 深大基坑，又占用場地小，對環(huán)境干擾小，還節(jié)約資源和工程費(fèi)用。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的錨管的結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的錨管式土釘墻支護(hù)方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的錨管的結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。如圖1所示，錨 管1由本體11和頭部12構(gòu)成。頭部12呈尖狀，以減小插入粉細(xì)砂層、砂卵石層等地層時 的阻力。該尖狀的傾角α優(yōu)選為5 30度，更優(yōu)選為5 20度。傾角α過小，則頭部12 不夠尖，導(dǎo)致插入地層時阻力過大。傾角α過大，則頭部12過尖，導(dǎo)致強(qiáng)度下降，插入地層 時容易變形。本體11和頭部12可以是一體形成的，也可以采用焊接、螺紋連接等方式將頭 部12固定在本體11上。錨管1是中空的，其長度L優(yōu)選為1. 5 15米。本體11的外徑優(yōu)選為40 60 毫米，更優(yōu)選為45 55毫米，進(jìn)一步優(yōu)選為48 50毫米。外徑的大小，與錨管1的強(qiáng)度 和地層的地質(zhì)條件有關(guān)。外徑過小，容易導(dǎo)致強(qiáng)度下降，外徑過大，容易導(dǎo)致插入地層時阻 力過大，不能適應(yīng)粉細(xì)砂層、砂卵石層等地層的地質(zhì)條件。本體11的壁厚優(yōu)選為2 8毫 米，更優(yōu)選為3 6. 5毫米。壁厚的選擇同樣也應(yīng)兼顧錨管1的強(qiáng)度和地層的地質(zhì)條件。在本體11上，沿軸向方向每隔一定間距P，有一個通孔13。間距P優(yōu)選為0. 5 1米。通孔13的直徑優(yōu)選為5 10毫米。通孔13的間距P和直徑的選擇，與地層的地質(zhì) 條件有關(guān)，以便當(dāng)注漿時，漿能通過通孔13流入地層，使得漿、錨管1和地層三者牢固地成 為一體。錨管一般采用梅花形布置，上下、左右間距優(yōu)選為0. 8 1. 5米。除了錨管1外，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的錨管式土釘墻支護(hù)方法得到的土釘墻， 還包括復(fù)合加固體和面層。復(fù)合加固體是通過壓力注漿，使?jié){體向周圍地層的滲透硬化后 形成的堅(jiān)實(shí)的復(fù)合加固體，其將錨管與周圍土層錨固在一起，使錨管錨固段與土體間產(chǎn)生 粘結(jié)摩阻力，把基坑邊壁土產(chǎn)生的主動側(cè)壓力傳至土層深處。面層由鋼筋網(wǎng)、加強(qiáng)筋及噴射 砼層組成。鋼筋網(wǎng)優(yōu)選為直徑6 8毫米、長度150 250厘米。加強(qiáng)筋縱橫聯(lián)結(jié)于各錨 管之間，與錨管端部焊牢，將面層承受的荷載傳遞給錨管。一般采用直徑16 25毫米的II 級鋼筋制作。噴射砼優(yōu)選為C20級以上，厚80 120毫米。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的錨管式土釘墻支護(hù)方法的工藝流程圖。如圖 2所示，首先在步驟201進(jìn)行平整場地。然后，在步驟202，進(jìn)行挖土清坡。根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，挖土清坡與土釘支護(hù)同 步進(jìn)行。土方開挖首先要保證足夠的邊坡土體自穩(wěn)條件，不能超挖；其次要與土釘支護(hù)相配 合，根據(jù)地層的地址條件及支護(hù)設(shè)計，挖土清坡應(yīng)滿足如下施工要求之一或其組合
1、土方開挖應(yīng)按分層開挖深度施工。土方每步開挖深度與土釘每步高度保持一 致，例如，第一步2. 0米深，以下每步1. 5米深，每步嚴(yán)禁超過1. 8米。在完成上層作業(yè)面錨 管與噴射混凝土以前，不得進(jìn)行下部地層的開挖。當(dāng)挖至細(xì)砂等自穩(wěn)性差的土層時要減小 每步的開挖深度，例如，視自穩(wěn)能力控制在0. 5 1. 0米之間。2、當(dāng)進(jìn)行土方作業(yè)時，避免邊壁超挖或由于其他情況造成邊壁土松動，基坑的邊 壁優(yōu)選預(yù)留30 50厘米的土，優(yōu)選采用小型機(jī)具或鏟鍬進(jìn)行人工切削清坡，以保證邊坡平 整，確保噴射砼的厚度均勻分布且不少于8 10厘米。3、因?yàn)槭欠謱娱_挖且同步進(jìn)行支護(hù)施工，因而需保證修整后的裸露邊坡能在規(guī)定 的時間內(nèi)自立，并在限定的時間內(nèi)完成支護(hù)。即，及時設(shè)置錨管或噴射混凝土?；釉谒?方向的開挖也應(yīng)分段進(jìn)行，一般可取10 15米，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行作業(yè)，盡量縮短邊壁土體的裸 露時間。對于自穩(wěn)能力差的土體如含水量大的粘性土和無天然粘結(jié)力的砂土必須立即進(jìn)行 支護(hù)。4、為防止基坑邊坡裸露土體發(fā)生坍塌，對于易塌的土體可采用以下措施之一或其 組合(1)對修整后的邊壁立即噴上一層薄砂漿或混凝土，待凝結(jié)后再進(jìn)行錨管施工；(2)在作業(yè)面上先構(gòu)筑鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土面層，而后進(jìn)行錨管施工；(3)在水平方向上分小段間隔開挖；(4)先將作業(yè)深度上的邊壁做成斜坡，待錨管設(shè)置后再清坡；(5)在開挖前，沿開挖面垂直擊入鋼筋或鋼管，或注漿加固土體。然后，在步驟203，進(jìn)行錨管施工。在錨管施工前，按設(shè)計要求定出每個錨管的孔位 并作出標(biāo)記和編號。錨管間距的允許偏差不大于100毫米。施工過程中按錨管編號逐一記 載取土的特征，將取出的土體與初步設(shè)計時所認(rèn)定的加以對比，發(fā)現(xiàn)有較大偏差時待修訂 方案后再施工。錨管采用氣動沖擊錘施工。當(dāng)土質(zhì)情況較好時，可先打入錨管，后噴射混凝 土；當(dāng)土質(zhì)情況較差時，應(yīng)先噴射第一層混凝土，使坑壁稍作穩(wěn)定后，再打入錨管。錨管不夠 長時可分段打入，打入一段接一段，接長可采用焊接，例如周邊幫條焊來對接，還可以采用 其它方法來對接，例如鉚接。然后，在步驟204進(jìn)行錨管注漿。注漿分第一次常壓注漿和第二次分段劈裂注漿。第一次常壓注漿包括清孔、注水泥漿和封孔。清孔時，錨管置入土體后，先泵送少 量清水，通過注漿管注入孔底，稀釋孔底殘?jiān)?，將泥渣托出，然后進(jìn)行第一次注漿。注水泥漿 時，一次注漿水灰比優(yōu)選為0. 5，水泥漿從錨管底向外灌注，利用水泥漿將錨管中的氣體等 排出管外，注漿時應(yīng)觀察孔口流出漿液的顏色，當(dāng)流出的漿液為純水泥漿時，即停止注漿。封孔是將錨管端部一定長度內(nèi)的管壁與孔壁之間空隙進(jìn)行密封處理，防止二次劈 裂注漿時，漿液從此處冒出。封孔方法是，先將錨管外圍0. 3 0. 8米，優(yōu)選0. 5米深的土 層清除，清理半徑約比管徑大15. 0 20. 0厘米。清理好后，用水泥袋或棉紗圍著鋼花管填 塞至孔口以下2 3米，并用鋼釬沿鋼管四周插搗密實(shí)。配制水玻璃溶液(水玻璃水= 1 0. 和水泥漿漿液(水灰比0.45)，然后按水泥漿液水玻璃溶液為1 0.5 0.6 的體積比將雙液混合攪拌均勻倒入孔內(nèi)1. 5 2. 0米深，待雙液凝固，例如1 2分鐘后， 上部再用12水泥砂漿封孔。第一次常壓注漿后10 12小時開始進(jìn)行第二次分段劈裂注漿，水灰比為0. 7 0.8。具體步驟如下1、制作劈裂注漿管。取壁厚2. 0 2. 5毫米、直徑22毫米的鋼管，優(yōu)選鍍鋅鋼管， 長1. 5 2. 0米一節(jié)，用管接頭連接，最下一節(jié)注漿管距端頭0. 5米范圍內(nèi)梅花形布置出漿 眼，孔徑為5 10毫米。2、制作孔口劈裂注漿密封壓蓋。用厚5毫米的鋼板，加工成直徑130毫米的圓盤 狀壓蓋，對徑開兩個直徑12毫米的孔，與錨管上壓蓋螺母聯(lián)接作為密封構(gòu)件；中間開一個 可穿過直徑22毫米鋼管的孔，取一節(jié)長度20厘米、直徑22毫米的鋼管，兩端車絲扣，兩頭 等長焊接在壓蓋上；在鋼板中任意地方開一個直徑6毫米的螺絲孔，配好螺栓，先作注漿時 排氣，排氣后用螺栓擰緊密封。用厚度為3毫米的硬橡膠皮，切割成圓環(huán)狀密封，墊在壓蓋 下作密封用。3、劈裂注漿。劈裂從錨管底端向外進(jìn)行，先將注漿鋼管伸入到錨管底端附近，安裝 密封蓋，連接高壓注漿管，打開排氣閥，逐漸加壓注菜，排出管內(nèi)氣體或殘留水，當(dāng)排氣閥流 出水泥漿液時，將排氣閥封堵，繼續(xù)加壓注漿。當(dāng)出現(xiàn)如下情況中之一時停止注漿，即，結(jié)束 第一段劈裂(1)孔口周圍或邊坡地表出現(xiàn)冒漿；(2)壓力持續(xù)過大，注漿量不增加或增加很少；(3)注漿時間已接近45分鐘(漿液初凝時)；(4)孔口密封沖開。4、依次提升注漿管進(jìn)行另一段劈裂注漿。第一段劈裂后，打開孔口密封蓋，拆卸一 節(jié)注漿管，然后重新安裝好密封蓋，進(jìn)行下一段注漿。重新安裝前，可檢查注漿管內(nèi)水泥漿 是否凝結(jié)堵塞，如有，立即將管拔出，用高壓水沖洗注漿管，并稀釋鋼花管內(nèi)沉漿，保證注漿 管暢通及漿液擴(kuò)散。5、注漿完畢后，可用清水沖洗注漿泵和管路，以防管內(nèi)漿液凝固，保證管路暢通。然后，在步驟205進(jìn)行編網(wǎng)。具體步驟如下1、鋼筋網(wǎng)片可用焊接或綁扎等方式搭接錨管端部而成。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時每邊的搭接 長度應(yīng)不小于300毫米，并不少于2個綁扎點(diǎn)，如搭接方式采用焊接，則搭接長度應(yīng)不小于 網(wǎng)筋直徑的10倍。2、可選地，每層土釘用鋼筋設(shè)一道橫向通筋，通筋與主筋再焊接牢固。該鋼筋的直 徑例如為14毫米。3、可選地，鋼筋網(wǎng)與土體之間采用由例如磚頭碎塊等構(gòu)成的網(wǎng)片保護(hù)層隔開，該 網(wǎng)片保護(hù)層的厚度優(yōu)選不小于30毫米。然后，在步驟206進(jìn)行噴射面層。具體步驟如下1、在噴射混凝土前，面層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片應(yīng)牢固固定在邊壁上，以符合規(guī)定保護(hù)層 厚度的要求。鋼筋網(wǎng)片在混凝土噴射下應(yīng)不出現(xiàn)振動。2、噴射混凝土強(qiáng)度為C20，粗骨料最大粒徑不宜大于12毫米，水灰比不宜大于 0. 5。3、可選地，噴射混凝土可分段進(jìn)行，同一分段內(nèi)混凝土噴射順序優(yōu)選為自上而下， 一次噴射厚度優(yōu)選為不小于40毫米。4、可選地，噴射混凝土?xí)r，噴頭與受噴面應(yīng)保持垂直，距離優(yōu)選為0. 8 1. 2米。6
5、噴射砼厚度為10毫米。噴射面應(yīng)預(yù)先設(shè)置標(biāo)記以控制砼層厚度。噴射時，噴嘴可按螺旋形軌道，一圈壓半 圈的方式沿橫向移動，層層射搗使混凝土均勻密實(shí)，使噴層表面有較好的平整度。噴垂直 面，噴嘴與被噴面盡量保持垂直，以減少回彈。噴嘴與被噴面距離一般為0.8 1.2米。每 次噴射厚度，以噴射混凝土不下坍為準(zhǔn)。一般分二次噴射完成，頭遍先將加強(qiáng)鋼筋全部覆 蓋，在混凝土初凝后再進(jìn)行第二遍噴射，并找平至規(guī)定厚度。然后，在步驟207進(jìn)行面層維護(hù)。優(yōu)選在噴射混凝土終凝后2小時，即進(jìn)行噴水養(yǎng) 護(hù)，優(yōu)選每天1 3次，持續(xù)時間優(yōu)選3 7天，防止早期脫水，產(chǎn)生收縮裂縫。本發(fā)明的錨管式土釘墻支護(hù)方法，與傳統(tǒng)的土釘支護(hù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明在砂卵石深大基坑中也取得了很好的支護(hù)效果，這是傳統(tǒng)的土釘支護(hù)所 不能實(shí)現(xiàn)的。2、由于本發(fā)明在施工時不需要大型設(shè)備，故占用施工場地小，對環(huán)境的干擾小。本 發(fā)明在施工中不需使用像樁機(jī)、錨桿鉆機(jī)那樣的大型設(shè)備，對施工現(xiàn)場及周圍居民的生活 影響小。3、本發(fā)明在施工過程中不像錨桿施工中錨桿鉆機(jī)那樣需要大量用水和電，可以大 量節(jié)約用水和用電。4、本發(fā)明在施工中不會像灌注樁施工那樣大量使用泥漿，給施工場地及周圍的環(huán) 境造成一定的污染。而且本發(fā)明工期短，能有效控制和減少施工中的生活垃圾對周圍環(huán)境 的污染。5、節(jié)約成本。本發(fā)明不需使用大型的設(shè)備，從而節(jié)省了租用大型設(shè)備所需的費(fèi)用。 同時，因?yàn)闆]有大型的設(shè)備，對周圍環(huán)境的干擾小，從而可以減少擾民費(fèi)等開支。本發(fā)明沒 有用到大型的設(shè)備，對電和水等資源的用量少，從而減少了資源利用方面的費(fèi)用。本發(fā)明支 護(hù)材料用量相比于傳統(tǒng)的支護(hù)方法要少得多，從而可以減少材料費(fèi)用，降低整個工程的成 本。表1是本發(fā)明錨管式土釘支護(hù)與傳統(tǒng)的錨桿式土釘支護(hù)的工程造價對照表。由表1可 知，本發(fā)明與傳統(tǒng)的支護(hù)相比可節(jié)約造價1/3 2/3。表1錨管式土釘支護(hù)與錨桿式土釘支護(hù)的工程造價對照表
權(quán)利要求
1.一種錨管，包括圓管狀的本體；以及尖狀的頭部，其中，在所述本體的壁上，形成有至少一個通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錨管，其特征在于，所述頭部的傾角為5 30度，優(yōu)選為5 20度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的錨管，其特征在于，所述本體的外徑為40 60毫米，優(yōu) 選為45 55毫米，更優(yōu)選為48 50毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的錨管，其特征在于，所述本體的壁的厚度為2 8毫米，優(yōu)選為3 6. 5毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的錨管，其特征在于，當(dāng)在所述本體的壁上形成有 兩個或兩個以上通孔時，所述通孔沿所述本體的軸向的間距為0. 5 1米。
6.一種錨管式土釘墻支護(hù)方法，使用根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的錨管，包括錨管施工步驟，定出每個所述錨管的孔位，然后將所述錨管打入地層；以及錨管注漿步驟，包括第一注漿和第二注漿，其中，所述第一注漿包括當(dāng)所述錨管被打入所述地層后，對所述錨管送水進(jìn)行清洗， 然后注漿，最后在所述錨管的位于與所述頭部相反側(cè)的端部處進(jìn)行密封處理，所述第二注漿包括制作注漿管，制作壓蓋和分段進(jìn)行注漿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，其特征在于，在所述錨管施工步驟 之前，還包括挖土清坡步驟，所述挖土清坡步驟在水平和垂直方向上均分段進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，其特征在于，在所述錨管注漿步 驟之后，還包括編網(wǎng)步驟，所述編網(wǎng)步驟使用鋼筋搭接各所述錨管的位于與所述頭部相反 側(cè)的端部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，其特征在于，在所述編網(wǎng)步驟之后， 還包括噴射面層步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的錨管式土釘墻支護(hù)方法，其特征在于，在所述噴射面層步驟 之后，還包括面層維護(hù)步驟。
全文摘要
一種錨管和錨管式土釘墻支護(hù)方法，用于對基坑進(jìn)行支護(hù)。所述錨管包括圓管狀的本體；以及尖狀的頭部，其中，在所述本體的壁上，形成有至少一個通孔。本發(fā)明所述的錨管和錨管式土釘墻支護(hù)方法，適用于多種地層，特別是砂卵石地層，并且占用場地小，對環(huán)境干擾小，節(jié)約資源和工程費(fèi)用。
文檔編號E02D17/04GK102051882SQ20101055493
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者葉春琳, 呂嘉, 孫文龍, 孫西濛, 王貴和, 賈蒼琴 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司