一种土钉墙支护的结构的制作方法

本实用新型涉及建筑工程领域，具体涉及一种土钉墙支护的结构。

背景技术：

土钉墙支护方法安装简单、造价低廉，广泛应用于基坑工程中。但目前所用的支护材料为钢筋和混凝土。这些材料都为一次性使用，用完直接填埋于地下，残留在地下的土钉墙不仅造成资源浪费，还会给周围工程的安装带来困难，而且坡面的面层都是现场编织钢筋网，然后喷射混凝土形成的，不仅容易造成扬尘，而且安装周期长，不利于边坡或基坑的稳定。

近些年一些学者和专家已经开始从事这方面的研究，利用装配式土钉墙，实现材料的回收重复利用，同时根据土钉墙的构造提出新的安装方法，如一种装配式可回收工艺土钉墙的安装方法，面板采用装配式土钉墙面板，土钉通过安装设备直接拧入土中，不注浆，支护完成后回收土钉和面板，又如一种可拆卸材料复合面板土钉支护体系及安装方法，土钉采用毛竹，面板为树脂基纤维复合材料，但不足是坡面还是挂钢筋网和喷射了一层薄的混凝土面层。

综上所述，现有技术中存在：资源浪费以及安装困难的问题，面板与土体间存在缝隙，易造成边坡变形甚至出现破坏。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种土钉墙支护的结构，本实用新型的目的是为了提高装配效率和装配质量，同时回收支护材料和土钉墙构件用于重复利用。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种土钉墙支护的结构，所述结构包括：

土钉，所述土钉的一端为长圆柱，所述土钉的另一端为螺纹端；

土钉接头，所述土钉接头中心设置有土钉孔，所述土钉接头通过其土钉孔安装在所述土钉的螺纹端上；

气囊和面板，所述气囊设置在所述面板内侧面，所述面板和气囊的侧边和角上均设置有与所述土钉接头配合安装的卡接孔；

连接杆，所述连接杆设置在所述面板的外表面上，所述连接杆的两端为细头端，所述细头端上设置有腰孔，所述土钉接头的四个侧面均设置有卡槽，所述细头端能够插入所述卡槽内，所述卡槽的中心位置处设置有通孔；

压板，所述压板的中心位置处设置土钉孔，每个侧边处设置一个腰孔，所述压板通过其土钉孔穿过所述土钉的螺纹端，所述压板通过螺帽固定在所述土钉的螺纹端上，通过螺栓依次穿过所述压板的腰孔、所述连接杆的腰孔和所述土钉接头的通孔将连接杆和压板固定。

优选地，所述土钉内部为中空的圆柱形结构，所述土钉的圆柱形壁上设置有溢浆孔。

优选地，所述气囊和面板的宽度为1m，所述气囊和面板的长度为1m的整倍数。

优选地，所述结构还包括：

三角形定位支架，所述土钉上设置多个所述三角形定位支架，所述土钉通过所述三角形定位支架安放在土体表面的钻孔内。

优选地，所述土钉接头为长方体结构，其长方体的长和宽相等，为正方形。

优选地，所述卡接孔包括设置在所述气囊的每个角上的第一凹槽、在所述气囊的每个长边上设置的第二凹槽、在所述面板的每个角上设置的第三凹槽以及在所述面板的每个长边上设置的第四凹槽，所述第一凹槽和第三凹槽的结构、位置相同，所述第二凹槽和第四凹槽的结构、位置相同；所述第一凹槽的长和宽为所述土钉接头边长的1/2，所述第二凹槽的长为所述土钉接头的边长，所述第二凹槽的宽为所述土钉接头的边长的1/2。

优选地，所述土钉接头还设置有漏水孔。

优选地，所述压板还设置有漏水孔。

上述技术方案具有如下有益效果：本实用新型所提供的土钉墙支护的安装及拆卸方法，其所采用的材料及部件无污染、无废弃物；各部件通用性极强且易于辨识，因此安装与拆卸简单，不易出错，易于保证施工质量，以及各部件质量轻且均可回收重复利用；在气囊充气加载后，可保证土钉墙支护与边坡土体密贴，共同受力，并可保证各构件紧密接触防止渗水、漏浆；当气囊中充填水泥砂浆，则可作为永久支护结构；gfrp复合材料面板易于切割，适应性强；通过本实用新型可以规范土钉墙的施工工艺，提高装配效率和装配质量，同时可以回收支护材料和土钉墙构件用于多次重复利用，绿色环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的土钉墙支护的安装完成后的整体结构图；

图2是本实用新型实施例的土钉墙支护的土钉、土钉接头、连接杆的结构图；

图3是本实用新型实施例的土钉墙支护的一个面板的示意图；

图4是本实用新型实施例的土钉墙支护的另一个面板的示意图；

图5是本实用新型实施例的土钉墙支护的一个气囊的示意图；

图6是本实用新型实施例的土钉墙支护的另一个气囊的示意图；

图7是本实用新型实施例的土钉墙支护的土钉接头的示意图；

图8是本实用新型实施例的土钉墙支护的压板的示意图；

图9是本实用新型实施例的土钉墙支护的土钉的示意图；

图10是本实用新型实施例的土钉墙支护的一个连接杆的示意图；

图11是本实用新型实施例的土钉墙支护的另一个连接杆的示意图；

图12是本实用新型实施例的土钉墙支护的另一个连接杆的示意图；

图13是本实用新型实施例的竖井中组装完成后的土钉墙支护结构整体效果图。

图中标号：1-土钉，2-土钉接头，3-螺帽，4a-l形气囊，4b-长方形气囊，5a-l形面板，5b-长方形面板，6-卡槽，7a-l形连接杆，7b-t形连接杆，7c-长方形连接杆，8-通孔，9-压板，10-螺栓，11-腰孔，12-漏水孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，是本实用新型实施例的土钉墙支护的安装完成后的整体结构图。

根据图1、图2所示，本实用新型实施例的一种土钉墙支护的结构，所述结构包括：

其中，本实用新型所述的土钉墙所有构件均为标准件，可在工厂预制，现场只需要把各构件进行组装即可，有利于减少施工人员的作业难度，和土钉墙各构件替换以及重复使用。

土钉1，所述土钉1设置在土体表面，所述土钉1漏出土体表面的一端为螺纹端；

土钉接头2，所述土钉接头2中心设置有土钉孔，所述土钉接头2通过其土钉孔安装在所述土钉1的螺纹端上；

气囊(例如为l形气囊4a或长方形气囊4b)和面板(例如为l形面板5a或长方形面板5b)，所述气囊设置在所述面板内侧面，所述面板设置在多个所述土钉1之间；

连接杆(例如为l形连接杆7a或t形连接杆7b或长方形连接杆7c)，所述连接杆设置在所述面板的外表面上，所述连接杆的两端为细头端，所述细头端上设置有腰孔11，所述土钉接头的四个侧面均设置有卡槽6，所述卡槽6的中心位置处设置有通孔8，所述细头端插入在所述卡槽6；

压板9，所述压板9的中心位置处设置土钉孔，每个侧边处设置一个腰孔11，所述压板9通过其土钉孔穿过所述土钉1的螺纹端，所述压板9通过螺帽3固定在所述土钉1的螺纹端上，通过螺栓10依次穿过所述压板的腰孔、所述连接杆的腰孔和所述土钉接头2的通孔8将连接杆和压板固定。

优选地，所述土钉为内部中空的圆柱形结构，所述土钉的圆周面上设计有溢浆孔。

优选地，所述气囊和面板的宽度为1m，所述气囊和面板的长度为1m的整倍数。

优选地，所述结构还包括：

三角形定位支架，所述土钉上设置多个所述的三角形定位支架，所述土钉通过所述三角定位支架安放在所述土体表面的钻孔内。

优选地，所述土钉接头为长方体结构，其长方体的长和宽相等，为正方形，此面接触土体。

优选地，所述气囊的每个角上设置第一凹槽，在所述气囊的每个长边上设置第二凹槽，在所述面板的每个角上设置第三凹槽，在所述面板的每个长边上设置第四凹槽，所述第一凹槽和第三凹槽的结构、位置相同，所述第二凹槽和第四凹槽的结构、位置相同；所述第一凹槽的长和宽为所述土钉接头边长的1/2，所述第二凹槽的长为所述土钉接头的边长，所述第二凹槽的宽为所述土钉接头的边长的1/2。

优选地，所述土钉接头还设置有漏水孔12。

优选地，所述压板还设置有漏水孔12。

本实用新型针对一种装配式预加载gfrp复合材料土钉墙支护技术提出施工方法，通过合理设计和组装这些构件使施工工艺标准化，提高施工效率，保证施工的安全，同时可降低工程造价。选用gfrp材料的原因是gfrp复合材料耐腐蚀性，受力性能良好，且易于切割。留在土层中的gfrp土钉不会对周围地层的开发利用造成困难，其他土钉墙支护材料都可以回收重复利用。

根据上述的一种土钉墙支护的安装及拆卸方法，本实用新型的一个具体实施例如下：

本实用新型为一种装配式预加载gfrp复合材料土钉墙支护施工方法，土钉墙所有构件均为标准件，可在工厂预制，现场只需要把各构件进行组装即可。在预支护坡面上进行土钉钻孔，每排纵向钻孔要求在一条直线上，每列横向钻孔要求在同一条直线上，横向钻孔和纵向钻孔垂直布置，钻孔中放入gfrp土钉，然后依次装配gfrp接头、gfrp螺帽、气囊或气袋、gfrp面板、连接杆和压板。其中气囊或气袋的作用是使面板与坡面紧密贴合，通过充气进行预加载，承担土压力。支护完成后，进行气囊的放气，拆卸用螺帽3固定的压板、接头和连接杆后，回收气囊和面板。此施工方法可以规范上述提到的装配式土钉墙施工工艺，提高装配效率和装配质量，同时可以回收支护材料，土钉墙构件多次重复利用，绿色环保。通过合理安排组装顺序，使施工工艺标准化，实现工厂化加工，把新工艺推广到工程应用当中，满足现代装配式土钉墙的施工要求。

本实用新型的施工方法是从上往下开挖土体，每次开挖深度1.2m～1.5m，gfrp土钉为中空构件，侧壁预留溢浆孔，可进行注浆。其特征在于每次开挖到预定深度后组装土钉墙支护构件，然后在气囊或气袋里充气预加载，预加载完成后进行土钉注浆，依次循环到坑底；基坑开挖完成后，在施做主体结构的同时，由下往上分层拆卸土钉墙支护构件，拆卸的土钉墙支护构件分类保管，并为重复利用做准备。在气囊或气袋里充气预加载的目的是使gfrp面板与土体密贴，从而使面板、土钉共同受力，达到稳定边坡的目的。

在土体开挖后先施工第一二排gfrp土钉，接着将接头插入gfrp土钉中，然后将螺帽安装在土钉上，同样的方法施工下一排gfrp土钉；一二排土钉、接头和螺帽安装完成后，在两排gfrp土钉之间铺设气囊或气袋和gfrp面板，气囊或气袋和面板提前粘贴在一起；接下来将连接杆卡入接头中，之后在土钉上安装压板，压板上用螺帽固定在土钉上，完成组装。标准版气囊或气袋、gfrp面板宽度为1m，长度可根据现场需要设计成不同的长度，长度为1的整倍数，根据边坡大小分块铺设，铺设过程中注意保持密贴。

在气囊或气袋上制作1～4个气门嘴(每块至少1个)，采用空压机给气囊或气袋充气，预加载压力控制在0.1mpa内。通过充气预加载使面板和基坑侧壁土体之间受力。

在土钉墙的拆卸过程中，由下往上分层拆卸，先释放最底部气囊或气袋压力，依次拆卸压板、连接杆、gfrp面板、气囊或气袋、gfrp接头、gfrp土钉，然后回填土方，依次循环；土钉可拆卸也可不拆卸；若作为永久结构，气囊或气袋中应充填水泥砂浆，基坑开挖完成后随主体结构的施工进行土方回填。

在一具体实施过程中，以某基坑和竖井的开挖、支护为例进行说明具体的施工工艺过程。图1为基坑放坡开挖土钉墙支护，图11为竖井垂直开挖土钉墙支护。

图1中基坑长度4m、开挖深度2m，基坑边坡坡度1：0.2，分两层土开挖，为3排、5列土钉构成土钉墙支护，gfrp面板及气囊或气袋制作成长度2m、宽度为1m，每步土方开挖完后用2块面板拼装。

图11中竖井边长6m、开挖深度2m，分两层土开挖，每侧由3排、7列土钉构成土钉墙支护，gfrp面板及气囊或气袋制作成长度2m、宽度为1m，每步土方开挖完后每面侧壁用3块面板拼装。

施工工艺分两个过程描述，一是安装过程，二是拆卸过程。

其中，gfrp复合材料土钉墙安装步序如下：

步序1：第一层土体开挖、修坡。土体分层分段开挖，首层土体开挖深度为1.2m～1.5m，除首层土体外，其余每层土体开挖深度为1m。坡面的平整度允许偏差为±20mm，修坡时尽量保持坡面平整，以利于后续面板的铺设和受力。

步序2：放线与钻孔。首层土体开挖完成后，在坡顶和坡面上精确确定土钉位置，每排、每列土钉均在一条直线上，每排土钉和每列土钉相互垂直。土钉墙所有构件均为预制，大小已提前制定好，因此精确确定土钉的施工位置尤为重要。钻孔工具根据地层、土钉的长度和直径确定。钻孔方向和坡面土体垂直。

步序3：钻孔中安放gfrp土钉。将gfrp土钉推送至孔内设计位置。延着gfrp土钉长度方向，每隔2米设置一个三角定位支架。坡顶一排土钉的主要作用是固定从坡面翻边上来的一层面层，土钉不需要太长，为2m～3m即可。gfrp土钉延钻孔方向缓慢放入，放置过程如遇到阻力，要及时排查各种障碍，看是否有塌孔，土钉是否延钻孔直径推入，如果发现问题要立即处理。推送过程中尽量不要转动土钉。第一排gfrp土钉放入钻孔后，施工第二排gfrp土钉，两排gfrp土钉可以同步施工但要一前一后。

步序4：插入gfrp接头。将接头安装在端头有螺纹的gfrp土钉上。

步序5：安装gfrp螺帽。用螺帽固定gfrp接头，拧紧螺帽，gfrp螺帽的位置在gfrp接头预留的螺帽孔中。按照步序1～5依次安装每排土钉。

步序6：安装气囊或气袋和gfrp面板。气囊和gfrp面板每个角上都挖去一个四边形，四边形长和宽为1/2接头的长和宽，四个小四边形组成的一个大四边形为2-gfrp接头的尺寸。延长度方向边缘中间每隔1m会有一个凹槽，凹槽大小为1/2接头的大小。气囊和gfrp面板长度为2m，宽度为1m。气囊先进成少量充气，使其能够保持形状，然后通过胶水与gfrp面板进行贴合，使用专门面板操作工具，通过面板上的操作孔共同移动面板和气囊，将面板安放在两排土钉之间，面板上的凹槽卡在gfrp接头上，两块搭接面板中间预留一条缝隙。坡面和坡顶转角处铺设一排l型面板，其余坡面全部采用规则的长方形或正方形面板铺设。

步序7：安装连接杆。气囊或气袋和gfrp面板铺设好之后，在gfrp面板上横向和纵向铺设连接杆，连接杆固定在土钉接头上的预留卡槽里，连接杆上的腰孔与gfrp接头上的通孔通过螺栓连接固定。坡面和坡顶的拐角处采用l型连接杆，其余地方采用规则的长方形连接杆；在面板搭接的地方采用t型连接杆，腹板插入两块面板预留的缝隙中；在整块面板中间采用长方形连接杆。

步序9：安装压板。待连接杆安装完毕后，在gfrp接头上安装压板，压板压住gfrp接头四边的连接杆，防止气囊或气袋加载后，连接杆被挤压鼓起来。

步序10：安装gfrp螺帽。在压板上安装螺帽，固定住压板。

步序11：gfrp土钉中注浆。gfrp土钉既是土钉又是注浆管，gfrp土钉内部是中空的，其上设计有溢浆孔，注入gfrp土钉中的浆液通过溢浆孔流出与土体固结，浆液为纯水泥浆，注浆压力为0.3mpa～0.5mpa，注浆过程一次完成，中间不能有停歇，防止浆液凝固堵塞溢浆孔。

步序12：气囊或气袋二次充气加载。通过二次加载使面板与土钉共同受力。

步序13：重复步序1～步序12，直至完成整个基坑边坡土钉墙支护。

其中，gfrp复合材料土钉墙拆卸步序如下：

步序1：气囊或气袋放气。放气顺序为从下往上进行放气。面板和坡面之间的受力是通过气囊或气袋的压力实现的，气囊或气袋放气后，gfrp面板和坡面之间的力也就几乎不存在了，便于拆卸构件。如果是永久性土钉墙，气囊放气后注入水泥浆，作为永久面层。

步序2：气囊或气袋放气后，依次拆卸压板、连接杆、gfrp面板、气囊或气袋、接头，顺序逐层拆卸，从下往上，构件回收进行下一次的利用。如果是永久性土钉墙，注浆后直接回填，不进行回收。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性系统的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的系统权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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