[发明专利]一种微预应力管筋式土钉及其施工方法

说明书

本发明涉及一种微预应力管筋式土钉及其施工方法。一种微预应力管筋式土钉，包括花钢管、变截面钢筋、若干条连接钢筋和锚固结构；花钢管一端为锥形端头，另一端为开口端，花钢管的轴心设有变截面钢筋，连接钢筋将花钢管的开口端与变截面钢筋焊接为整体，花钢管管体表面设有出浆孔，花钢管管体外侧焊接有螺旋式钢肋，所述螺旋式钢肋紧邻锥形端头，花钢管外的变截面钢筋一端安装有钢垫板和固定螺帽，管筋式土钉施加有微预应力。变截面钢筋可提高管式土钉承载能力，同时通过螺帽对变截面钢筋施加微预应力，减小支护结构的变形。钢管采用机械旋转钻入土体，减小钢管入土难度及钢管在入土过程中的损耗，加快施工进度，增大砂浆加固体直径，提高抗拔力。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，具体涉及一种微预应力管筋式土钉及其施工方法。

背景技术

基坑、边坡等岩土锚固工程中，土钉的应用非常广泛。传统土钉一般采用钢筋土钉和钢管式土钉，钢筋土钉的施工过程，需要预先机械钻孔，成孔后为防止出现塌孔现象应尽快插入钢筋杆体，同时钢筋需要采取一定措施使其位于孔中心位置，使钢筋完全发挥作用，土钉插入后，注射砂浆使土钉与土体嵌固。这种土钉支护形式，在一些土质较软的地区，例如，回填土、松软的淤泥质土、可液化沙土等，这种土钉支护形式，通常难以形成稳定的钻孔，在机械钻孔过程中易出现塌孔、埋钻及缩颈等问题。现有钢管式土钉(CN 206646502 U)及新型打入式钢管土钉(CN 204849758 U)均采用机械式打入方式，在打入夯击过程中易造成钢管打入部位损坏，同时打入过程中钢管周边土体被压缩，造成砂浆向土体渗透困难，难以保证形成均匀的浆土复合体，并且形成的浆与土体复合加固体直径较小，土钉质量无法保证，造成土钉抗拔力较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种微预应力管筋式土钉，钻入式管筋式土钉，土钉自身强度大，不易损坏；形成土钉周边浆土复合加固体直径大，抗拔力较高；同时可以通过钢筋螺帽提供微预应力，以减小支护结构变形。

本发明为一种微预应力管筋式土钉，包括花钢管、变截面钢筋、若干条连接钢筋和锚固结构；所述锚固结构包括固定螺帽及钢垫板；所述花钢管一端为锥形端头，另一端为开口端，花钢管的轴心设有变截面钢筋，所述变截面钢筋由小截面钢筋焊接大截面钢筋而成，所述大截面钢筋一端位于花钢管外，并设有螺纹，大截面钢筋另一端位于花钢管内，连接钢筋一端与花钢管外的大截面钢筋焊接，另一端与花钢管的开口端焊接，小截面钢筋一端与锥形端头的顶点连接，花钢管和变截面钢筋之间设有若干个钢筋定位环，钢筋定位环由外环、内环和设于外环和内环间的连接肋构成(空心结构)，外环设于花钢管管体的内壁，内环穿过变截面钢筋，与变截面钢筋点焊连接，变截面钢筋绑扎有注浆PVC花管(注浆PVC花管位于内环外侧)，花钢管管体表面设有出浆孔(用于高压下管内浆体向土层渗透)，花钢管的管体外壁焊接有螺旋式钢肋，所述螺旋式钢肋紧邻锥形端头，位于花钢管外的大截面钢筋一端安装有钢垫板和固定螺帽，所述固定螺帽和大截面钢筋设有的螺纹相配合，管筋式土钉施加有微预应力，所述大截面钢筋为直径为20—28mm、长度为0.5-0.8m的钢筋，小截面钢筋为直径为10-16mm的钢筋。

钢筋定位环的间距为0.5m。

花钢管在土体支护过程中需要承受剪力作用，因此为避免出浆孔的存在造成钢管截面性能降低，出浆孔采取梅花式或螺旋式布置，出浆孔直径为5-10mm，间距为0.2-0.5m。

所述螺旋式钢肋高度为30-50mm、肋宽3-5mm、间距为100mm、布置长度约0.5-1.0m；

所述钢垫板作为锚下传力构件，尺寸约0.3×0.3m厚10-15mm，中心留有同变直经较大的截面钢筋同直径的圆孔。

所述固定螺帽及钢垫板，将钢垫板固定于混凝土面层，通过螺帽对花钢管施加微预应力，同时兼顾锚固作用。

本发明还提供一种微预应力管筋式土钉的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：