CN104532860B - 可回收土钉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可回收土钉，包括土钉头、杆体、塑料套管。土钉头由外壳及承载板组成，二者围成的空间内设置的预紧压板将内部空间分割成空腔一和空腔二，锚头空腔二内设置有锚头底座、夹片，锚头底座的下方连接有弹簧一，承载板上设置有弹簧回收槽，外壳基座上设置有限位槽，锚头底座的下端设置有阻挡装置。本发明结构设计合理，通过设置的夹片和锚头底座，可实现土钉头在工作过程中对杆体的夹紧，及在土钉完成支护功能后，杆体可从岩、土体中被抽拉出来，从而完成杆体的回收，减少对周边地下环境的污染和影响，该种结构的土钉，回收过程方便快捷。

Description

可回收土钉

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种可回收土钉。

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。土钉目前已广泛应用在建筑工程的基坑支护和边坡加固工程中，但是，在施工过程中大量的土钉被打设到土体中，由于钢筋和注浆体粘结成一整体，其中的钢筋无法拔除，被长期留置在土中成为永久性障碍物，给日后周边工程的基础施工留下较大的隐患。所以，如何在土钉完成其使用功能后，及时将土钉杆体拔除已显得越来越重要，有时也成为能否使用土钉的关键性问题。

中国专利公开号CN202108052U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。

发明公开号CN101608450A公开了一种可拆式土钉，但其只是说明了土钉墙的一些组成部分，土钉并没有具体的可回收结构，只是笼统地说明是可拔除的土钉，实用价值不大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种方便回收的土钉，为此采取以下技术方案。

所述的可回收土钉，包括土钉头、杆体、套接设置在杆体上的塑料套管，其特征在于所述土钉头包括外壳，外壳固定设置在承载板上，所述外壳内安装有沿外壳内壁可滑动的锚头底座、夹片、弹簧一、止退装置，弹簧一配合设置在锚头底座和承载板之间，外壳内部被分隔成空腔一和空腔二，所述杆体穿过承载板及弹簧一，被夹片锁紧在锚头底座上。

通过以上技术方案，本发明在使用时先在开挖土坡的工作面上用机械或人工在土体中打设一个给定直径的下斜孔，将土钉送入孔中就位。将注浆管伸入孔底，采用孔底返浆工艺将水泥浆注满至孔口返浆。然后将端头承载管套在杆体及塑料套管外，再置入孔口注浆体中，外端留出一定的长度，以备和外侧土钉墙面层上的加强筋焊接固定。当注浆体达到一定的强度后，开始在端头承载管外端张拉杆体，达要求的张拉力后用单孔锚具锁紧在端头承载管上。此时整根土钉成为一个施加了预应力的受压杆件，可以承受拉力荷载。

在张拉杆体的过程中，锚头底座开始向承载板移动，弹簧一被再压缩，最后弹簧一被压入弹簧回收槽内，由于锚头底座的相对位移，其顶面和预紧压板之间产生出空腔二的空间。此时，锚头底座和承载板紧密接触，将杆体拉力通过锚头底座及承载板传递到注浆体上，注浆体底部受到一个向外的挤压应力，与外侧端头承载管上的压力组成一对方向相反的压应力作用在注浆体上。当完成土钉的支护功能后土钉被废弃，此时可以进行土钉回收工作。回收时先将杆体上的张拉力卸除，由于没有拉力作用，夹片有松开的趋势，可以回退到空腔二的空间中，杆体被松开，可以从外面将杆体抽出。

所述的可回收土钉，其特征在于外壳由外壳盖套和外壳基座组成，所述外壳基座与外壳盖套插接设置，所述承载板上设置有弹簧回收槽。

通过以上技术方案，本发明的土钉外壳分为外壳盖套和外壳基座两部分相互插接。外壳基座固定在承载板上，预紧压板固定在外壳盖套内。由于外壳盖套和外壳基座两部分为相互插接，外壳盖套中的预紧压板可上下移动，可保证预紧压板能顶紧夹片顶部不松脱。当杆体被张拉后，弹簧一被再压缩，进入弹簧回收槽内，锚头底座与承载板紧密接触。

所述的可回收土钉，其特征在于夹片呈圆台状，为有间隙的至少两块半体拼合而成，中间设通孔，内设锯齿状倒牙纹。

所述的可回收土钉，其特征在于夹片的尾端套接设置有弹簧二，其尾顶面被预紧压板压紧在锚头底座上，所述预紧压板被预紧压板定位条固定，预紧压板定位条焊接设置在外壳盖套的内壁上。

通过以上结构设置，由于杆体是通过夹片与土钉头连接的，要求夹片在受力过程中能紧紧地夹住杆体，所以，夹片被设计成圆台状的有间隙的两块、三块或四块半体拼合而成，杆体从中间穿过，中间通孔设有锯齿状倒牙纹。在杆体受拉过程中，随着拉力的增大，由于夹片有锥度，对杆体的夹持力进一步加大。由于夹片硬度较高，锯齿状倒牙纹嵌入杆体内，牢牢夹持住杆体，以保证在工作过程中不松脱。

在土钉、运输安装过程中，由于杆体上没有拉力，夹片锥度又较大，较易从锚具底座中松脱。土钉头在工厂拼装过程中先给夹片和杆体施加一预紧力，使夹片内牙纹咬入杆体内，然后可通过外壳盖套和预紧压板顶紧夹片顶部，将锚具底座压入到外壳基座中并与外壳基座外壁固定。此时外壳基座内的弹簧一被部分压缩，产生的回弹力可顶紧夹片不松脱，以保证土钉在运输、安装过程中的整体性。当土钉安装就位并达养护要求后，可在外端张拉杆体，在张拉的过程中弹簧一被再压缩，杆体上始终维持一定的拉力，使杆体和夹片不松脱，直至锚头底座和承载板密切接触，达到预定张拉力后锁定在端头承管上。当需要回收时，卸除杆体上的拉力，夹片有松开的趋势。为了达到进一步的松开效果，夹片顶部还设置有弹簧二，可以在杆体卸载后利用弹簧二的弹力进一步松开夹片。

所述的可回收土钉，其特征在于所述止退装置包括设置在锚头底座上的圆销、弹簧三及设置在外壳基座内壁上的限位槽。

通过该结构设置，在土钉杆体张拉时，锚头底座被拉至与承载板紧密接触，弹簧一被压入到弹簧回收槽中，空腔二空间达到最大。当需要回收时，杆体上的荷载被卸掉，锚头底座有回退的要求，此时弹簧圆销及限位槽限制了锚头底座进一步回退，以保证空腔二的空间，使夹片具备脱落的空间。

所述的可回收土钉，其特征在于所述杆体远离土钉头的一端设置有端头承载管，所述端头承载管的一端固定设置有端头圆板。

通过上述技术方案，在土钉安装过程中，当水泥浆充满至孔口时，将端头承载管套在塑料套管及杆体外，一端伸入孔内注浆体中，外侧预留一定的长度。端头承载管伸入孔中的一端固定有端头圆板，可以进一步增大与注浆体的接触面积，最后端头承载管和注浆体连成一个整体。注浆体达到一定强度后开始张拉杆体，由于端头承载管和注浆体连成一整体，且端部有端头圆板可承受更大的压应力，此时，注浆体里外两端同时受到挤压成为一个受压杆件。端头承载管常采用短段钢管，其取材方便，预留在外的部分可以方便与土钉墙面层加强钢筋连接固定。

所述可回收土钉，其特征在于所述塑料套管上均布设置有塑料对中支架。

所述可回收土钉，其特征在于所述夹片和锚头底座的接触面均设置有防锈层。

通过以上技术方案，可保证杆体始终处于注浆体的中心，有利于注浆体轴心受压。同时，由于注浆体被埋在土体中，外侧有土体包裹和约束，限制了注浆体的侧向位移，所以，注浆体两端可以承受较大的压力而不破坏。

为了进一步保证在土钉回收时夹片能较易松脱，对夹片和锚头底座的接触面均采取了防锈措施，以防两者锈蚀在一起。另外，还可以在回收时通过敲打杆体实现进一步的松脱。

本发明结构设计合理、简单，通过设置的夹片和锚头底座，可实现夹片在工作过程中对杆体的夹紧，及在土钉完成支护功能后，夹片能回退松开，杆体可从岩、土体中抽拉出来，从而完成杆体的回收，减少对周边地下环境的污染和影响，该种结构的土钉，回收过程方便快捷。

附图说明

图1为本发明在支护过程中的结构示意图；

图2为土钉头外壳结构示意图；

图3为土钉头内部剖视结构示意图；

图4为图3施加拉力后的剖视结构示意图；

图5为端头承载管结构示意图；

图6为塑料套管上安装对中支架的结构示意图；

图7为锚头底座与夹片配合连接的剖视图；

图8为夹片剖视结构示意图；

图9为预紧压板结构示意图；

图10为圆销结构示意图；

图11为图10的A-A剖面；

图中：1-土钉头，2-杆体，3-塑料套管，4-外壳，5-承载板，6-锚头底座，7-夹片，8-弹簧一，9-空腔一，10-空腔二，11-外壳盖套，12-外壳基座，13-弹簧回收槽，14-弹簧二，15-圆销，16-弹簧三，17-限位槽，18-端头承载管，19-端头圆板，20-对中支架，21-接口管，22-预紧压板，23-注浆体，24-单孔锚具，25-锚垫板,26-预紧压板定位条。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步详细说明，并给出具体实施方式。

如图1-11所示，本发明包括土钉头1、杆体2、套接设置在杆体外的塑料套管3，塑料套管上均布设置有塑料对中支架20，杆体为钢绞线或钢筋，杆体远离土钉头的一端设置有端头承载管18，端头承载管的一端固定设置有端头圆板19。土钉头1包括由外壳盖套11和外壳基座12组成的外壳4，外壳基座与外壳盖套插接设置，外壳基座12固定设置在承载板5上，承载板上设置有弹簧回收槽13，承载板上还设置有接口管21与塑料套管3连接。外壳4内安装有可沿外壳内壁单向滑动的锚头底座6、圆台状夹片7、弹簧一8、止退装置，弹簧一8配合设置在锚头底座6和承载板5之间，外壳内部被分隔成空腔一9和空腔二10，杆体2穿过承载板5及弹簧一8，被夹片7锁紧在锚头底座6上。止退装置包括设置在锚头底座上的圆销15、弹簧三16及设置在外壳基座12内壁上的限位槽17，该止退装置用于阻止锚头底座6的回退。

圆台状夹片7的具体结构为有间隙的至少两块半体拼合而成，中间设通孔，内设锯齿状倒牙纹。夹片7的尾端套接设置有弹簧二14，夹片顶面被预紧压板22压住顶紧，在外壳盖套11内设置有用于固定预紧压板的预紧压板定位条26，该预紧压板定位条26焊接设置在外壳盖套的内壁上。夹片7和锚头底座6的接触面均设置有防锈层。

本发明在拼装时，先将外壳基座12固定在承载板5上，将弹簧一8放入外壳基座12中，然后，将锚头底座6压入外壳基座12中。土钉杆体2穿过承载板5、弹簧一8及锚头底座6，用夹片7夹紧在锚头底座6上。为防止夹片松开，可先给夹片和杆体施加一预紧力，使夹片内牙纹咬入杆体内，然后用预紧压板22和外壳盖套11将夹片7压紧固定，由于此时弹簧一8受到了部分压缩，可牢牢顶紧夹片7和预紧压板22，防止其在运输和安装过程中松开。杆体2穿过接口管21和塑料套管3延伸到外端。

当基坑边坡挖出工作面后，采用锚杆机或洛阳铲在土体中先打设一定孔径的下斜孔，孔深略长于土钉长度。然后，将制作好的土钉头1、杆体2、塑料套管3和注浆管一起置入斜孔中。通过孔底返浆的工艺将一定水灰比的水泥浆或水泥砂浆灌入斜孔至孔口冒浆。由于杆体外塑料套管3上按一定间距设有对中支架20，可使杆体在孔内居中，又由于杆体2被塑料套管3包裹，杆体与水泥浆不接触。在孔内灌满水泥浆后，将端头承载管18及与其固定的端头圆板19一起套在土钉杆体2和塑料套管3外，再伸入孔口注浆体中并居中，外端留出一定的长度可在以后与土钉墙面层加强筋焊接固定。待水泥浆强度达到15Mpa左右时，开始用千斤顶在短段承载管18外端张拉杆体2。此时，杆体2被夹片7夹持固定在锚头底座6上，在张拉力的作用下弹簧一8被再压缩，锚头底座6向承载板5移动，由于弹簧一8的弹力，杆体2上始终保持一定的拉力，可以防止夹片7在移动过程中松脱。当拉至一定的位移后，圆销15在弹簧三16的作用下卡入限位槽17内，此时，锚头底座6与承载板5充分接触，锚头底座6及夹片7顶面与预紧压板22分离，产生出锚头空腔二10的空间。弹簧一8被压入到弹簧回收槽13内，杆体2的张拉力通过承载板5传递到水泥浆体上。同时，外侧端头承载管也由外向内顶压注浆体23，土钉注浆体23受到两端挤压成为一个受压杆件。至要求张拉力后，用单孔锚具24和锚垫板25将杆体2锁紧在端头承载管18外端。由于预张拉力的作用，土钉注浆体23的两端受到较大挤压，注浆体23成为一个施加了预应力的受压杆件，当边坡土体发生位移后，土钉可承受拉力荷载。由于土钉注浆体23为一个加了预应力的受压杆件，可承受足够的拉力而不破裂，达到支护的目的。

当土钉完成其围护功能被废弃后，可以进行回收工作。先在外侧将杆体上的预应力卸除，此时，锚头底座6在弹簧一8的作用下回退，圆销15卡在限位槽17内，限制了其进一步回退，以保证锚头空腔二10的空间。由于杆体2与外侧注浆体23不接触，没有粘结力；又由于夹片7的锥度较大，已超过其锁止角。当杆体2预应力解除后，夹片7有松开的趋势，此时，弹簧二14的回弹力也有利于夹片7的松开，同时可再通过在外侧敲打杆体2，使夹片7回退至锚头空腔二10中，夹片分开，松开了对杆体2的夹持，杆体2可以从塑料套管3中被抽出，完成了土钉的回收。

本发明突破了传统土钉采用注浆体和杆体相互粘结成一个圆柱状水泥体来承受拉力荷载。通过采用土钉头、杆体，塑料套管及外侧端头承载管实现了对土钉注浆体施加预压应力，充分发挥了水泥浆体抗压力大，抗拉力小的特性，使土钉注浆体成为一个施加预应力的受压杆件，从而实现承受拉力荷载。由于施加了预应力，可以进一步减小土钉受拉时的裂缝宽度，更好地控制边坡的变形。而且在土钉废弃时，可以通过卸除杆体上的预应力来回收其中的杆体，减少了对周边地下环境的污染。

Claims (5)

1.可回收土钉，包括土钉头（1）、杆体（2）、套接设置在杆体（2）外的塑料套管（3），其特征在于所述土钉头（1）包括外壳（4），外壳（4）固定设置在承载板（5）上，所述外壳内安装有沿外壳内壁可滑动的锚头底座（6）、夹片（7）、弹簧一（8）、止退装置，弹簧一（8）配合设置在锚头底座（6）和承载板（5）之间，外壳内部被分隔成空腔一（9）和空腔二（10），所述杆体（2）穿过承载板（5）及弹簧一（8），被夹片（7）锁紧在锚头底座（6）上，所述外壳（4）由外壳盖套（11）和外壳基座（12）组成，所述外壳基座与外壳盖套插接设置，所述承载板上设置有弹簧回收槽（13），所述夹片（7）呈圆台状，为有间隙的至少两块半体拼合而成，中间设通孔，内设锯齿状倒牙纹，夹片的锥度大于其锁止角，所述杆体（2）远离土钉头（1）的一端设置有端头承载管（18），所述端头承载管（18）的一端固定设置有端头圆板（19）。

2.根据权利要求1所述的可回收土钉，其特征在于夹片（7）的尾端套接设置有弹簧二（14），其尾顶面被预紧压板（22）压紧在锚头底座（6）上，所述预紧压板（22）被预紧压板定位条（26）固定，预紧压板定位条（26）焊接设置在外壳盖套（11）的内壁上。

3.根据权利要求1所述的可回收土钉，其特征在于所述止退装置包括设置在锚头底座（6）上的圆销（15）、弹簧三（16）及设置在外壳基座（12）内壁上的限位槽(17)。

4.根据权利要求1所述可回收土钉，其特征在于所述塑料套管（3）上均布设置有塑料对中支架（20）。

5.根据权利要求1所述的可回收土钉，其特征在于所述夹片（7）和锚头底座（6）的接触面均设置有防锈层。