[发明专利]一种基坑复合土钉支护结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基坑复合的土钉支护和锚杆支护结构及其施工方法，用于在各种基坑、边坡和地下工程的加固与支护。

背景技术

在基坑、边坡和地下工程的加固与支护技术中，土钉支护技术应用极其广泛，但由于土钉支护基坑存在变形大的严重问题，其工程应用受到一定的限制。为了解决土钉支护基坑变形大的工程问题，实际工程中多采用预应力锚杆与土钉相结合的施工措施，通过对锚杆施加预应力来控制基坑变形，设计时按土钉与锚杆协同受力共同保证基坑的整体安全。但由此产生了新的四大致命缺陷：

（1）传统土钉多采用将钉头与加强连接筋焊接或在钉头下焊接井字架钢筋，因此无法对土钉施加预应力，土钉只能被动受力，由此导致基坑地表竖向沉降和水平变形都很大，容易导致基坑周边管网或建筑物开裂。

（2）由于钉头与面层钢筋网连接处比较薄弱，土钉受力过大时，钉头容易在喷射混凝土面层中发生“刺穿”破坏，导致土钉承载力失效。

（3）土钉和锚杆联合支护时，一般在锚头部安装一槽钢，将其腹板紧贴面层混凝土，并在对应锚头处的腹板位置开孔以便锚杆能穿过槽钢进行预应力张拉和锁定。一方面由于所安装槽钢刚度较小，容易发生屈曲破坏。另一方面，由于锚杆受力一般较大，槽钢腹板较薄，极易在腹板钻孔处产生冲切破坏而拉穿腹板，直接导致锚杆锚固力失效，继而发生基坑坍塌事故。

（4）土钉属于被动支护技术，即只有基坑发生变形，土钉才开始被动受力发挥作用。而预应力锚杆属于主动支护技术，即对锚杆施加预应力后，能在基坑侧壁下一定范围土体内产生压应力区，使土体处于主动受压状态，基坑侧壁变形大大减小。由于土钉需要基坑产生变形才能发挥作用，而预应力锚杆的目的在于减小甚至消除基坑变形，由此导致土钉和预应力锚杆的受力不协调，二者的承载力不能同时得到充分发挥。往往导致的现象是预应力锚杆先受力失效破坏，随后土钉由于无法单独支撑基坑稳定继而失效破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的基坑复合土钉支护结构。基于上述原因，本发明提供了一种基坑复合土钉支护结构，能很好地实现锚杆和土钉协同工作，同步共同发挥各自承载力，保证基坑的整体稳定与安全。

本发明的一种基坑复合土钉支护结构，有固定在基坑壁土钉钻孔中的土钉，固定在基坑壁锚杆钻孔中的锚杆，在基坑壁的表面铺设钢筋网喷射混凝土构成的挡土面层；土钉在一层中为间隔设置，锚杆在另一层中为间隔设置；在土钉钉头下方和钢筋网之间安装有钉下承载结构，钉下承载结构包括设置在钢筋网上的两根并列的槽钢、放置在两根并列的槽钢中间上面的垫板，将两根并列槽钢连为整体的连接钢筋，垫板中部带有的连接孔；土钉钉头穿过垫板的连接孔，土钉钉头为螺杆并配有螺母，土钉施加有其轴向拉力标准值20—30%的微预应力，并由螺母将土钉锁定在钉下承载结构上；在锚头下方和钢筋网之间安装有锚下承载结构，锚下承载结构包括设置在钢筋网上的两根并列的槽钢，放置在两根并列的槽钢中间上面的垫板，将两根并列的槽钢连接为整体的水平缀板，每根槽钢翼缘之间设置的加劲肋，置于垫板上的斜垫板，斜垫板、垫板中部带有连接孔；锚头穿过斜垫板、垫板的连接孔，锚头为螺杆并配有螺母，锚杆施加有其轴向拉力标准值50%的低预应力，并用螺母将锚杆锁定在锚下承载结构上。

优选每层土钉在同一层按一定间距设置，每层锚杆在同一层按一定间距设置，土钉、锚杆在竖向按层交错布置。

所述土钉由杆体及钉头焊接构成，杆体由钢筋或空心钢管制成。

本发明所述的一种基坑复合土钉支护结构，最好是锚下承载结构中的槽钢翼缘内填充有混凝土并与挡土面层的混凝土连为一体，钉下承载结构中的槽钢翼缘内填充有混凝土并与挡土面层的混凝土连为一体，更能发挥整体稳定支护的协同作用。

所述钉下承载结构之间的槽钢在水平方向通长连接，或者断开在水平方向或垂直方向单独安装。

所述锚下承载结构之间的槽钢在水平方向通长连接，或者断开在水平方向或垂直方向单独安装。

最好在每根槽钢翼缘之间设置加劲肋，防止槽钢翼缘悬空端较大的变形，近一步增加稳定性。

本发明的一种基坑复合土钉支护结构特点是，土钉支护结构和锚杆支护结构都设置了承载结构，分为钉下承载结构和锚下承载结构：

A．钉下承载结构包含两根并列的槽钢、放置在两根并列的槽钢中间上面的垫板、将两根并列槽钢连为整体的连接钢筋。垫板中部带有连接孔，土钉钉头穿过垫板的连接孔。其中土钉由杆体和钉头组成，杆体为钢筋或空心钢管，钉头为螺杆并配有螺母。钉下承载结构之间的槽钢水平通长连接或断开单独安装；