锚管和锚管式土钉墙支护方法.pdf

1、10申请公布号CN102051882A43申请公布日20110511CN102051882ACN102051882A21申请号201010554931822申请日20101123E02D5/76200601E02D17/0420060171申请人北京市公路桥梁建设集团有限公司地址100068北京市丰台区南四环中路163号申请人中国地质大学北京72发明人孙文龙王贵和孙西濛贾苍琴叶春琳吕嘉74专利代理机构北京航忱知识产权代理事务所普通合伙11377代理人陈立航王兵54发明名称锚管和锚管式土钉墙支护方法57摘要一种锚管和锚管式土钉墙支护方法，用于对基坑进行支护。所述锚管包括圆管状的本体；以及尖状的头

2、部，其中，在所述本体的壁上，形成有至少一个通孔。本发明所述的锚管和锚管式土钉墙支护方法，适用于多种地层，特别是砂卵石地层，并且占用场地小，对环境干扰小，节约资源和工程费用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图2页CN102051888A1/1页21一种锚管，包括圆管状的本体；以及尖状的头部，其中，在所述本体的壁上，形成有至少一个通孔。2根据权利要求1所述的锚管，其特征在于，所述头部的倾角为530度，优选为520度。3根据权利要求1或2所述的锚管，其特征在于，所述本体的外径为4060毫米，优选为4555毫米，更优选为4850毫米。4根据权利要

3、求13中任一项所述的锚管，其特征在于，所述本体的壁的厚度为28毫米，优选为365毫米。5根据权利要求14中任一项所述的锚管，其特征在于，当在所述本体的壁上形成有两个或两个以上通孔时，所述通孔沿所述本体的轴向的间距为051米。6一种锚管式土钉墙支护方法，使用根据权利要求15中任一项所述的锚管，包括锚管施工步骤，定出每个所述锚管的孔位，然后将所述锚管打入地层；以及锚管注浆步骤，包括第一注浆和第二注浆，其中，所述第一注浆包括当所述锚管被打入所述地层后，对所述锚管送水进行清洗，然后注浆，最后在所述锚管的位于与所述头部相反侧的端部处进行密封处理，所述第二注浆包括制作注浆管，制作压盖和分段进行注浆。7根据

4、权利要求6所述的锚管式土钉墙支护方法，其特征在于，在所述锚管施工步骤之前，还包括挖土清坡步骤，所述挖土清坡步骤在水平和垂直方向上均分段进行。8根据权利要求6或7所述的锚管式土钉墙支护方法，其特征在于，在所述锚管注浆步骤之后，还包括编网步骤，所述编网步骤使用钢筋搭接各所述锚管的位于与所述头部相反侧的端部。9根据权利要求8所述的锚管式土钉墙支护方法，其特征在于，在所述编网步骤之后，还包括喷射面层步骤。10根据权利要求9所述的锚管式土钉墙支护方法，其特征在于，在所述喷射面层步骤之后，还包括面层维护步骤。权利要求书CN102051882ACN102051888A1/5页3锚管和锚管式土钉墙支护方法技术

5、领域0001本发明涉及一种基坑支护工具和方法，具体而言涉及一种基坑支护用锚管和使用该锚管作为土钉来对基坑进行支护的土钉墙支护方法。背景技术0002随着我国经济的迅速发展，大量高层、超高层建筑在各大、中城市不断涌现，大型基坑工程也随之日益增多。与此同时，受建筑选址和城市规划的制约，开挖所面临的场地条件和工程地质条件的限制越来越严格，对基坑的稳定和位移控制的要求越来越高。传统的土钉支护结构有其自身的局限性，只适用于深度不太大且土质较好的基坑，当遇到超深基坑或地质条件复杂的区域时，则会变形过大，难以满足位移控制及稳定性的要求。所以，在传统的土钉支护的基础上，发展出了复合型土钉支护。0003但是，在某

6、些地区，例如北京，其较深地层多为粉细砂层、砂卵石层，这类地层难于成孔，采用传统的土钉支护结构很难满足支护结构体系的稳定性，而当采用复合型土钉支护结构时，一般采用桩锚支护或采用上部土钉下部桩锚支护方案，但工程造价偏高。发明内容0004有鉴于此，为了充分利用土钉支护结构的优点，同时克服其应用在粉细砂层、砂卵石地层中的深大基坑时在位移控制、稳定性和工程造价等方面的不足，本发明提出了一种锚管式土钉墙支护方法和该方法所使用的锚管。0005为了实现上述目的，本发明提供一种锚管，包括圆管状的本体；以及尖状的头部，其中，在所述本体的壁上，形成有至少一个通孔。0006本发明所述的锚管，所述头部的倾角为530度，

7、优选为520度。0007本发明所述的锚管，所述本体的外径为4060毫米，优选为4555毫米，更优选为4850毫米。0008本发明所述的锚管，所述本体的壁的厚度为28毫米，优选为365亳米。0009本发明所述的锚管，当在所述本体的壁上形成有两个或两个以上通孔时，所述通孔沿所述本体的轴向的间距为051米。0010为了实现上述目的，本发明还提供一种锚管式土钉墙支护方法，使用本发明提供的锚管，包括锚管施工步骤，定出每个所述锚管的孔位，然后将所述锚管打入地层；以及锚管注浆步骤，包括第一注浆和第二注浆，其中，所述第一注浆包括当所述锚管被打入所述地层后，对所述锚管送水进行清洗，然后注浆，最后在所述锚管的位于

8、与所述头部相反侧的端部处进行密封处理，所述第二注浆包括制作注浆管，制作压盖和分段进行注浆。0011本发明所述的锚管式土钉墙支护方法，在所述锚管施工步骤之前，还包括挖土清坡步骤，所述挖土清坡步骤在水平和垂直方向上均分段进行。0012本发明所述的锚管式土钉墙支护方法，在所述锚管注浆步骤之后，还包括编网步骤，所述编网步骤使用钢筋搭接各所述锚管的位于与所述头部相反侧的端部。说明书CN102051882ACN102051888A2/5页40013本发明所述的锚管式土钉墙支护方法，在所述编网步骤之后，还包括喷射面层步骤。0014本发明所述的锚管式土钉墙支护方法，在所述喷射面层步骤之后，还包括面层维护步骤。

9、0015本发明所述的锚管和锚管式土钉墙支护方法，既适用于多种地层，特别是砂卵石深大基坑，又占用场地小，对环境干扰小，还节约资源和工程费用。附图说明0016图1是示出根据本发明一个实施例的锚管的结构的局部剖视图。0017图2是示出根据本发明一个实施例的锚管式土钉墙支护方法的工艺流程图。具体实施方式0018图1是示出根据本发明一个实施例的锚管的结构的局部剖视图。如图1所示，锚管1由本体11和头部12构成。头部12呈尖状，以减小插入粉细砂层、砂卵石层等地层时的阻力。该尖状的倾角优选为530度，更优选为520度。倾角过小，则头部12不够尖，导致插入地层时阻力过大。倾角过大，则头部12过尖，导致强度下降

10、，插入地层时容易变形。本体11和头部12可以是一体形成的，也可以采用焊接、螺纹连接等方式将头部12固定在本体11上。0019锚管1是中空的，其长度L优选为1515米。本体11的外径优选为4060毫米，更优选为4555毫米，进一步优选为4850毫米。外径的大小，与锚管1的强度和地层的地质条件有关。外径过小，容易导致强度下降，外径过大，容易导致插入地层时阻力过大，不能适应粉细砂层、砂卵石层等地层的地质条件。本体11的壁厚优选为28毫米，更优选为365毫米。壁厚的选择同样也应兼顾锚管1的强度和地层的地质条件。0020在本体11上，沿轴向方向每隔一定间距P，有一个通孔13。间距P优选为051米。通孔1

11、3的直径优选为510毫米。通孔13的间距P和直径的选择，与地层的地质条件有关，以便当注浆时，浆能通过通孔13流入地层，使得浆、锚管1和地层三者牢固地成为一体。锚管一般采用梅花形布置，上下、左右间距优选为0815米。0021除了锚管1外，根据本发明一个实施例的锚管式土钉墙支护方法得到的土钉墙，还包括复合加固体和面层。复合加固体是通过压力注浆，使浆体向周围地层的渗透硬化后形成的坚实的复合加固体，其将锚管与周围土层锚固在一起，使锚管锚固段与土体间产生粘结摩阻力，把基坑边壁土产生的主动侧压力传至土层深处。面层由钢筋网、加强筋及喷射砼层组成。钢筋网优选为直径68毫米、长度150250厘米。加强筋纵横联结

12、于各锚管之间，与锚管端部焊牢，将面层承受的荷载传递给锚管。一般采用直径1625毫米的II级钢筋制作。喷射砼优选为C20级以上，厚80120毫米。0022图2是示出根据本发明一个实施例的锚管式土钉墙支护方法的工艺流程图。如图2所示，首先在步骤201进行平整场地。0023然后，在步骤202，进行挖土清坡。根据本发明一个实施例，挖土清坡与土钉支护同步进行。土方开挖首先要保证足够的边坡土体自稳条件，不能超挖；其次要与土钉支护相配合，根据地层的地址条件及支护设计，挖土清坡应满足如下施工要求之一或其组合说明书CN102051882ACN102051888A3/5页500241、土方开挖应按分层开挖深度施工

13、。土方每步开挖深度与土钉每步高度保持一致，例如，第一步20米深，以下每步15米深，每步严禁超过18米。在完成上层作业面锚管与喷射混凝土以前，不得进行下部地层的开挖。当挖至细砂等自稳性差的土层时要减小每步的开挖深度，例如，视自稳能力控制在0510米之间。00252、当进行土方作业时，避免边壁超挖或由于其他情况造成边壁土松动，基坑的边壁优选预留3050厘米的土，优选采用小型机具或铲锹进行人工切削清坡，以保证边坡平整，确保喷射砼的厚度均匀分布且不少于810厘米。00263、因为是分层开挖且同步进行支护施工，因而需保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内自立，并在限定的时间内完成支护。即，及时设置锚管或喷

14、射混凝土。基坑在水平方向的开挖也应分段进行，一般可取1015米，应连续进行作业，尽量缩短边壁土体的裸露时间。对于自稳能力差的土体如含水量大的粘性土和无天然粘结力的砂土必须立即进行支护。00274、为防止基坑边坡裸露土体发生坍塌，对于易塌的土体可采用以下措施之一或其组合00281对修整后的边壁立即喷上一层薄砂浆或混凝土，待凝结后再进行锚管施工；00292在作业面上先构筑钢筋网并喷射混凝土面层，而后进行锚管施工；00303在水平方向上分小段间隔开挖；00314先将作业深度上的边壁做成斜坡，待锚管设置后再清坡；00325在开挖前，沿开挖面垂直击入钢筋或钢管，或注浆加固土体。0033然后，在步骤203

15、，进行锚管施工。在锚管施工前，按设计要求定出每个锚管的孔位并作出标记和编号。锚管间距的允许偏差不大于100毫米。施工过程中按锚管编号逐一记载取土的特征，将取出的土体与初步设计时所认定的加以对比，发现有较大偏差时待修订方案后再施工。锚管采用气动冲击锤施工。当土质情况较好时，可先打入锚管，后喷射混凝土；当土质情况较差时，应先喷射第一层混凝土，使坑壁稍作稳定后，再打入锚管。锚管不够长时可分段打入，打入一段接一段，接长可采用焊接，例如周边帮条焊来对接，还可以采用其它方法来对接，例如铆接。0034然后，在步骤204进行锚管注浆。注浆分第一次常压注浆和第二次分段劈裂注浆。0035第一次常压注浆包括清孔、注

16、水泥浆和封孔。清孔时，锚管置入土体后，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，然后进行第一次注浆。注水泥浆时，一次注浆水灰比优选为05，水泥浆从锚管底向外灌注，利用水泥浆将锚管中的气体等排出管外，注浆时应观察孔口流出浆液的颜色，当流出的浆液为纯水泥浆时，即停止注浆。0036封孔是将锚管端部一定长度内的管壁与孔壁之间空隙进行密封处理，防止二次劈裂注浆时，浆液从此处冒出。封孔方法是，先将锚管外围0308米，优选05米深的土层清除，清理半径约比管径大150200厘米。清理好后，用水泥袋或棉纱围着钢花管填塞至孔口以下23米，并用钢钎沿钢管四周插捣密实。配制水玻璃溶液水玻璃水105

17、和水泥浆浆液水灰比045，然后按水泥浆液水玻璃溶液为10506的体积比将双液混合搅拌均匀倒入孔内1520米深，待双液凝固，例如12分钟后，上部再用12水泥砂浆封孔。0037第一次常压注浆后1012小时开始进行第二次分段劈裂注浆，水灰比为07说明书CN102051882ACN102051888A4/5页608。具体步骤如下00381、制作劈裂注浆管。取壁厚2025毫米、直径22毫米的钢管，优选镀锌钢管，长1520米一节，用管接头连接，最下一节注浆管距端头05米范围内梅花形布置出浆眼，孔径为510毫米。00392、制作孔口劈裂注浆密封压盖。用厚5毫米的钢板，加工成直径130毫米的圆盘状压盖，对径开

18、两个直径12毫米的孔，与锚管上压盖螺母联接作为密封构件；中间开一个可穿过直径22毫米钢管的孔，取一节长度20厘米、直径22毫米的钢管，两端车丝扣，两头等长焊接在压盖上；在钢板中任意地方开一个直径6毫米的螺丝孔，配好螺栓，先作注浆时排气，排气后用螺栓拧紧密封。用厚度为3毫米的硬橡胶皮，切割成圆环状密封，垫在压盖下作密封用。00403、劈裂注浆。劈裂从锚管底端向外进行，先将注浆钢管伸入到锚管底端附近，安装密封盖，连接高压注浆管，打开排气阀，逐渐加压注浆，排出管内气体或残留水，当排气阀流出水泥浆液时，将排气阀封堵，继续加压注浆。当出现如下情况中之一时停止注浆，即，结束第一段劈裂00411孔口周围或边

19、坡地表出现冒浆；00422压力持续过大，注浆量不增加或增加很少；00433注浆时间已接近45分钟浆液初凝时；00444孔口密封冲开。00454、依次提升注浆管进行另一段劈裂注浆。第一段劈裂后，打开孔口密封盖，拆卸一节注浆管，然后重新安装好密封盖，进行下一段注浆。重新安装前，可检查注浆管内水泥浆是否凝结堵塞，如有，立即将管拔出，用高压水冲洗注浆管，并稀释钢花管内沉浆，保证注浆管畅通及浆液扩散。00465、注浆完毕后，可用清水冲洗注浆泵和管路，以防管内浆液凝固，保证管路畅通。0047然后，在步骤205进行编网。具体步骤如下00481、钢筋网片可用焊接或绑扎等方式搭接锚管端部而成。钢筋网铺设时每边的

20、搭接长度应不小于300毫米，并不少于2个绑扎点，如搭接方式采用焊接，则搭接长度应不小于网筋直径的10倍。00492、可选地，每层土钉用钢筋设一道横向通筋，通筋与主筋再焊接牢固。该钢筋的直径例如为14毫米。00503、可选地，钢筋网与土体之间采用由例如砖头碎块等构成的网片保护层隔开，该网片保护层的厚度优选不小于30毫米。0051然后，在步骤206进行喷射面层。具体步骤如下00521、在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上，以符合规定保护层厚度的要求。钢筋网片在混凝土喷射下应不出现振动。00532、喷射混凝土强度为C20，粗骨料最大粒径不宜大于12毫米，水灰比不宜大于05。00543、

21、可选地，喷射混凝土可分段进行，同一分段内混凝土喷射顺序优选为自上而下，一次喷射厚度优选为不小于40毫米。00554、可选地，喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离优选为0812米。说明书CN102051882ACN102051888A5/5页700565、喷射砼厚度为10毫米。0057喷射面应预先设置标记以控制砼层厚度。喷射时，喷嘴可按螺旋形轨道，一圈压半圈的方式沿横向移动，层层射捣使混凝土均匀密实，使喷层表面有较好的平整度。喷垂直面，喷嘴与被喷面尽量保持垂直，以减少回弹。喷嘴与被喷面距离一般为0812米。每次喷射厚度，以喷射混凝土不下坍为准。一般分二次喷射完成，头遍先将加强钢筋全部覆盖，

22、在混凝土初凝后再进行第二遍喷射，并找平至规定厚度。0058然后，在步骤207进行面层维护。优选在喷射混凝土终凝后2小时，即进行喷水养护，优选每天13次，持续时间优选37天，防止早期脱水，产生收缩裂缝。0059本发明的锚管式土钉墙支护方法，与传统的土钉支护相比，优点在于00601、本发明在砂卵石深大基坑中也取得了很好的支护效果，这是传统的土钉支护所不能实现的。00612、由于本发明在施工时不需要大型设备，故占用施工场地小，对环境的干扰小。本发明在施工中不需使用像桩机、锚杆钻机那样的大型设备，对施工现场及周围居民的生活影响小。00623、本发明在施工过程中不像锚杆施工中锚杆钻机那样需要大量用水和电

23、，可以大量节约用水和用电。00634、本发明在施工中不会像灌注桩施工那样大量使用泥浆，给施工场地及周围的环境造成一定的污染。而且本发明工期短，能有效控制和减少施工中的生活垃圾对周围环境的污染。00645、节约成本。本发明不需使用大型的设备，从而节省了租用大型设备所需的费用。同时，因为没有大型的设备，对周围环境的干扰小，从而可以减少扰民费等开支。本发明没有用到大型的设备，对电和水等资源的用量少，从而减少了资源利用方面的费用。本发明支护材料用量相比于传统的支护方法要少得多，从而可以减少材料费用，降低整个工程的成本。表1是本发明锚管式土钉支护与传统的锚杆式土钉支护的工程造价对照表。由表1可知，本发明与传统的支护相比可节约造价1/32/3。0065表1锚管式土钉支护与锚杆式土钉支护的工程造价对照表00660067本发明的锚管式土钉墙支护方法，可以在市政、公路、基坑支护、地下建筑、巷道、边坡防护等工程中应用。地层适用范围为低水位地区，或经降水后地下水位低于开挖层的情况；有一定粘性的杂填土、粘性土、砂土和粉土；砂卵石地层卵石粒径一般为3080毫米，最大约180毫米，细中砂、砾砂充填等。说明书CN102051882ACN102051888A1/2页8图1说明书附图CN102051882ACN102051888A2/2页9图2说明书附图CN102051882A