專利名稱：擴頭土釘施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基坑支護工程中使用的端部直徑擴大的土釘，具體地說是用于擬建場地距離紅線較近，而基坑設(shè)計需要較長的土釘時，涉及提供相同抗拔承載力的前提下土釘?shù)拈L度得以大幅度減小的一種擴頭土釘施工工藝。
背景技術(shù)：
土釘?shù)目拱瘟κ峭玲攭χёo工程中最重要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，是土釘施工技術(shù)水平最主要的參數(shù)。提高土釘?shù)目拱瘟λ骄哂惺诛@著的技術(shù)經(jīng)濟價值。依靠增加土釘長度對提高抗拔力是有一個限度的。這是因為，只有當(dāng)土釘前面的錨固段有了相當(dāng)大的位移后，土釘后面的錨固段才能發(fā)揮作用。因而土釘長度超過某個數(shù)值后，抗拔力并不能得到明顯提高。土釘端部擴頭，無疑是提高土釘抗拔力水平、減小土釘變形的最好辦法，但是，理想中擴大頭的實現(xiàn)確是一個最大的難點。
傳統(tǒng)土釘?shù)氖┕すに嚍?)定位放線按設(shè)計圖紙由測量人員用一定長度、直徑的鋼筋或竹片釘入每個土釘?shù)奈恢茫舨糠衷谕庖员ＷC噴射面的厚度。
2)引孔施工鉆孔過程中如發(fā)現(xiàn)土體與設(shè)計時所認(rèn)定的土質(zhì)差異較大時，應(yīng)及時調(diào)整土釘?shù)脑O(shè)計參數(shù)。
3)造漿及注漿土釘上要焊支架，要保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，采用高壓注漿泵，采用0.3-0.5Mpa壓力注漿，注滿后保持壓力3-5分鐘。注漿用水灰比0.55，加入適量的早強劑(如CaCl3、Na2So4等)。
4)掛網(wǎng)及焊接拉結(jié)筋6@200×200鋼筋網(wǎng)片用12加強筋固定且與錨管焊接牢固。6@200×200搭接時上下左右各搭接200mm。
5)噴射砼噴射砼可根據(jù)地層情況“先錨后噴”或“先噴后錨”，空壓機風(fēng)量不宜小于9m3/min，氣壓0.2-0.5Mpa，噴頭水壓不宜小于0.15Mpa，噴射距離控制在0.6-1.0m，通過外加速凝劑控制砼初凝時間在5-10min，細石砼厚度100mm。
擴大頭技術(shù)在樁基工程中應(yīng)用很廣，鉆孔擴底樁、夯擴樁、爆擴樁已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但是，擴大頭技術(shù)在土釘墻支護工程中的應(yīng)用目前無工程實例。
專利公開號CN1548661，發(fā)明名稱一種利用土釘支護軟弱地層基坑的方法，該方法是在基坑的周圍設(shè)置由水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁或壓密注漿構(gòu)成的防滲帷幕，然后在基坑的四周插入土釘，穿過防滲帷幕，進入土體，該土釘為中空的管材，在土釘中注入水泥漿或水泥砂漿，然后以水平向下傾斜的壓密注漿或二次壓力灌漿加固坡后土體，最后，將土釘外露端使用鋼筋和鋼筋網(wǎng)連接起來，最后噴射混凝土面層，形成配筋的噴射混凝土面層。該方法的問題在于在淤泥質(zhì)土中壓密注漿的效果不佳，甚至達不到加固坡后土體的目的。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的技術(shù)情況，本發(fā)明的目的是在開挖深度不大，土質(zhì)情況較差時，提出了一種縮短工段時間、降低工程造價的擴頭土釘施工工藝。
該工藝施工流程為A.定位放線按設(shè)計圖紙由測量人員用一定長度、直徑的鋼筋或竹片釘入每個土釘?shù)奈恢?，留部分在外以保證噴射面的厚度；B.引孔施工采用旋噴樁機加螺旋鉆桿引孔進行機械切削引孔，引孔長度根據(jù)土質(zhì)情況及現(xiàn)場條件確定；
C.土釘放置放入鋼管及一定長度的擴頭，擴頭部分由四根鋼筋焊接而成，使用錘管機將鋼管和擴頭擊入指定深度；D.噴漿下沉土釘上焊支架以保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，使用特制的鉆桿以一定的壓力旋噴注漿，鉆桿前進至孔底。注漿漿液由普通硅鹽酸水泥拌制，漿液采用的水灰比應(yīng)能保證噴漿順利進行，加入一定比例的早強劑，在噴漿過程中，供漿應(yīng)保持連續(xù)均勻；E.噴漿提升自孔底噴漿提升，提升高度為擴大頭部分的長度，為擴頭部分的長度，注漿壓力15-20MPa；F.注漿不噴漿下沉至孔底，注漿提升，提升高度為擴大頭的長度，注漿壓力2-3MPa，然后不噴漿拔出鉆桿；G.掛網(wǎng)及焊接拉結(jié)筋鋼筋網(wǎng)片用加強筋固定且與錨管焊接牢固。鋼筋網(wǎng)片搭接時上下左右各搭接一定的寬度。
H.噴射砼噴射砼可根據(jù)地層情況“先錨后噴”或“先噴后錨”，空壓機風(fēng)量不宜小于9m3/min，氣壓0.2-0.5Mpa，噴頭水壓不宜小于0.15Mpa，噴射距離控制在0.6-1.0m，通過外加速凝劑控制砼初凝時間在5-10min，細石砼厚度80-120mm。
本發(fā)明工藝是在室外建筑場地進行，在常溫環(huán)境下操作。上述普通硅鹽酸水泥為P.032.5及以上的合格普通硅酸鹽水泥(工藝實施例采用蘇州南新水泥廠)，早強劑為土木工程水泥漿用早強劑CaCl2，本工藝實施例用早強劑為蘇州建筑科學(xué)研究院生產(chǎn)的。引孔和注漿機械為旋噴樁機，工藝實施例采用江蘇省無錫探礦機械總廠有限公司生產(chǎn)的XP-30型高架旋噴鉆機，錘管機采用無錫雙帆鉆鑿設(shè)備有限公司生產(chǎn)的CG-2型錘管機。
本發(fā)明的工作原理是在設(shè)計樁位采用旋噴樁機加螺旋鉆桿進行機械切削引孔，引孔后使用錘管機將構(gòu)成土釘?shù)匿摴芎蛿U頭擊入指定深度，用旋噴樁機采用不同的壓力噴漿下沉、提升、注漿，在土釘?shù)亩瞬啃纬芍睆?00-600mm的擴大頭，與普通土釘相比更大的擴頭直徑帶來了更大的側(cè)壁摩阻力，且擴大頭端部與土的壓力也對土釘?shù)臉O限抗拔承載力有一定的提高。
在深基坑支護工程中，采用擴頭土釘，單根土釘長度可縮短34％左右，土釘墻支護工程的總造價一般可以節(jié)省30％左右。
工程實踐證明，該工藝實踐應(yīng)用效果好，可靠性高。
擴大頭土釘?shù)氖芰ζ茐臋C理(一)土釘按受力特點的分類1、摩擦型土釘普通土釘(等直徑土釘)的抗拔力來源于錨固體側(cè)壁與土體的摩阻力，屬于摩擦型土釘。
2、摩擦-端承型土釘擴大頭土釘?shù)目拱瘟τ扇糠纸M成非擴大頭部分錨固段錨固體側(cè)壁與土體的摩阻力，擴大頭側(cè)壁與土體的摩阻力以及土體對擴大頭端部的壓力，它屬于摩擦-端壓型土釘。
(二)擴大頭土釘?shù)钠茐男问?、桿體破壞深埋于穩(wěn)定土層中的擴大頭可以提供很大的錨固力，若土釘桿體設(shè)計不當(dāng)，土釘桿體將被拉斷或破壞。
2、擴大頭與桿體咬合力破壞當(dāng)擴大頭直徑較大而長度較短，或者擴大頭錨固漿體較差時，將發(fā)生擴大頭與桿體之間的握裹力破壞，桿體將從擴大頭中被拔出。
3、擴大頭端周土體破壞當(dāng)土釘桿體強度和桿體與擴大頭之間的握裹力足夠大時，將發(fā)生擴大頭受壓端周圍土體的破壞。
(三)擴大頭土釘?shù)氖芰ζ茐臋C理
1、土釘拉力較小時，擴大頭不受力，土釘前半段受力；2、土釘拉力增加時，拉力傳至擴大頭段，擴大頭段側(cè)壁與土體產(chǎn)生摩阻力，擴大頭端部不受力或受力較??；3、土釘拉力繼續(xù)增大，擴大頭的側(cè)阻達到極限，擴大頭開始產(chǎn)生位移，端部開始受壓；4、土釘拉力繼續(xù)加大，擴大頭端部受壓，土體產(chǎn)生局部塑性區(qū)，擴大頭位移處于彈性階段；5、土釘拉力繼續(xù)加大，土體塑性范圍擴大并連通，擴大頭土釘結(jié)束彈性階段開始進入塑性階段；6、土釘拉力繼續(xù)加大，擴大頭及其承壓端形成的約束核整體向前發(fā)生較大位移，在外圍壓力作用下，塑性區(qū)內(nèi)土體得到壓縮，并進行應(yīng)力狀態(tài)的調(diào)整和塑性區(qū)的調(diào)整。當(dāng)擴大頭埋深較大，土體較密實時，隨土釘拉力的增加，土體不斷壓密，土釘位移趨于穩(wěn)定，擴大頭實現(xiàn)“自鎖”。塑性區(qū)土體對擴大頭的抗力隨土釘拉力的增加而增加；7、極限平衡狀態(tài)土釘拉力不斷增加，塑性區(qū)形狀和應(yīng)力分布狀態(tài)不斷調(diào)整，使塑性區(qū)內(nèi)所獲得的圍壓達到與周邊土體密實度和埋深相對應(yīng)的最大值，同時塑性區(qū)土體被壓密至與這個圍壓相對應(yīng)的臨界密度，保持體積不變。這時，如果土釘拉力再進一步增加，塑性區(qū)土體將發(fā)生剪脹，密度降低，擴大頭位移發(fā)生突變，導(dǎo)致土釘破壞。


為方便理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的描述。
圖1為本發(fā)明一個實施例的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明一個實施例的現(xiàn)場操作示意圖。
圖中1、自然地面；2、竹簽；3、水泥土攪拌樁；4、旋噴樁機；5、螺旋鉆頭；6、開挖面；7、錘管機；8、旋噴鉆頭；9、漿土混合物。
具體實施例方式
實施例一從圖1、圖2中可以看出，一種擴大頭土釘?shù)氖┕すに?，該工藝步驟是A.土釘定位按設(shè)計圖紙由測量人員用Φ8長300mm的鋼筋釘入每個土釘?shù)奈恢?0cm，留10cm在外以保證噴射面的厚度；B.引孔施工采用旋噴樁機加螺旋鉆桿引孔進行機械切削引孔，引孔長度1.5m，引孔深度根據(jù)水泥土攪拌樁厚度確定，一般為1-2m；C.土釘放置放入Φ48鋼管及擴頭，擴頭部分長2m，由四根Φ8的鋼筋(HRB335)焊接而成，使用錘管機將鋼管和擴頭擊入指定深度；D.噴漿下沉土釘上焊支架以保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，使用特制的鉆桿旋噴注漿，壓力注漿5MPa，鉆桿前進至孔底。注漿漿液由P.032.5普通硅鹽酸水泥拌制，漿液水灰比1.0，加入占水泥重量2％的CaCl2早強劑，在噴漿過程中，供漿應(yīng)保持連續(xù)均勻；E.噴漿提升自孔底噴漿提升，提升高度2m，為擴頭部分的長度，注漿壓力15MPa；F.注漿不噴漿下沉至孔底，注漿提升2m，注漿壓力2MPa，然后不噴漿拔出鉆桿；實施例二蘇州華誠國際商廈在擬建場地內(nèi)主樓地上4層商業(yè)輔助建筑，地下車庫為地下1層，基坑總面積約2200m2，圍護總長度約230m。
場地工程地質(zhì)情況①素填土上部以雜填土為主，雜色，具碎磚塊等建筑垃圾，下部以素填土為主，黃褐色，中高壓縮性，軟塑，很濕。場區(qū)普遍分布，厚度1.50-4.50m，平均2.89m。
②粉質(zhì)粘土，灰黃色，中壓縮性，可塑，稍有光澤反應(yīng)，中偏高干強度，中偏高韌性。場區(qū)普遍分布，厚度2.00-4.50m，平均3.37m。
③粉土夾粉砂灰色，飽和，中壓縮性，稍-中密，含云母、細小貝殼及薄層狀粉砂，具水平層理，場區(qū)普遍分布，厚度2.00-7.30m，平均2.82m。
④粉質(zhì)粘土灰-灰褐色，中高壓縮性，流塑為主，局部軟塑，含云母及薄層狀粉土，具水平層理，稍有光澤反應(yīng)，中偏低干強度，中偏低韌性。厚度2.50-4.70m，平均3.30m。
基坑北側(cè)部分區(qū)域由于距離已建的汽車坡道距離不足八米，使用普通土釘墻圍護結(jié)構(gòu)無法滿足安全要求，故該位置采用了擴大頭土釘?shù)膰o形式，操作步驟為A.土釘定位按設(shè)計圖紙由測量人員用Φ6長250mm的鋼筋釘入每個土釘?shù)奈恢?5cm，留10cm在外以保證噴射面的厚度；B.引孔施工采用旋噴樁機加螺旋鉆桿引孔進行機械切削引孔，引孔長度2m；C.土釘放置放入Φ48鋼管及擴頭，擴頭部分長2m，由四根Φ8的鋼筋(HRB335)焊接而成，使用錘管機將鋼管和擴頭擊入指定深度；D.噴漿下沉土釘上焊支架以保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，使用特制的鉆桿旋噴注漿，壓力注漿5MPa，鉆桿前進至孔底。注漿漿液由P.032.5普通硅鹽酸水泥拌制，漿液水灰比1.0，加入占水泥重量2％的CaCl2早強劑，在噴漿過程中，供漿應(yīng)保持連續(xù)均勻；E.噴漿提升自孔底噴漿提升，提升高度2m，為擴頭部分的長度，注漿壓力15MPa；F.注漿不噴漿下沉至孔底，注漿提升2m，注漿壓力2MPa，然后不噴漿拔出鉆桿；實施例三吳江運東商務(wù)中心二期擬建建筑包括18層商住樓，3層群樓以及-層地下室。
場地工程地質(zhì)情況①雜填土灰黃-灰色，厚度1.80-2.20米，層底標(biāo)高為-0.39-0.22米，全場分布，表層富含植物根莖，以碎石和粘性土為主，見少量建筑垃圾及腐植物。
②-1淤泥灰、灰黑色，流塑，高壓縮性，厚度3.60-4.30米，層底標(biāo)高為-4.69--3.51米，全場分布，土質(zhì)均勻，具淤臭味，切口較光滑，韌性和干強度中等偏低。
②-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰、灰黑色，流塑，高壓縮性，厚度5.80-7.30米，層底標(biāo)高為-11.29--10.29米，全場分布，土質(zhì)均勻，具淤臭味，夾有少量粉土薄層，切口較光滑，韌性和干強度中等偏低。
③-1粉質(zhì)粘土夾粉土淺灰色，軟塑，中等壓縮性，厚度3.00-4.60米，層底標(biāo)高為-15.36--14.25米，全場分布，水平層理，夾有粉土薄層，切口粗糙，搖振反應(yīng)緩慢，韌性和干強度中等偏低。
根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，設(shè)計采用水泥土攪拌樁+土釘?shù)膹?fù)合土釘墻圍護形式，如采用普通土釘，計算長度太長，施工中難以實現(xiàn)，且另外還需使用坑內(nèi)加固等輔助方式，造價較高。方案比較后采用了帶擴大頭土釘?shù)膹?fù)合土釘墻圍護形式，擴大頭土釘施工工藝的操作步驟是
A.土釘定位按設(shè)計圖紙由測量人員用Φ8長300mm的鋼筋釘入每個土釘?shù)奈恢?0cm，留10cm在外以保證噴射面的厚度；B.引孔施工采用旋噴樁機加螺旋鉆桿引孔進行機械切削引孔，引孔長度2m，引孔深度根據(jù)水泥土攪拌樁厚度確定，一般為1-2m；C.土釘放置放入Φ48鋼管及擴頭，擴頭部分長2m，由四根Φ8的鋼筋(HRB335)焊接而成，使用錘管機將鋼管和擴頭擊入指定深度；D.噴漿下沉土釘上焊支架以保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，使用特制的鉆桿旋噴注漿，壓力注漿5MPa，鉆桿前進至孔底。注漿漿液由P.032.5普通硅鹽酸水泥拌制，漿液水灰比1.0，加入占水泥重量2％的CaCl2早強劑，在噴漿過程中，供漿應(yīng)保持連續(xù)均勻；E.噴漿提升自孔底噴漿提升，提升高度2m，為擴頭部分的長度，注漿壓力15MPa；F.注漿不噴漿下沉至孔底，注漿提升2m，注漿壓力2MPa，然后不噴漿拔出鉆桿；實施例四從圖1、圖2中可以看出，一種擴大頭土釘?shù)氖┕すに?，該工藝步驟是A.土釘定位按設(shè)計圖紙由測量人員用Φ6長300mm的鋼筋釘入每個土釘?shù)奈恢?0cm，留10cm在外以保證噴射面的厚度；B.引孔施工采用旋噴樁機加螺旋鉆桿引孔進行機械切削引孔，引孔長度1.0m；C.土釘放置放入Φ48鋼管及擴頭，擴頭部分長3m，由四根Φ8的鋼筋(HRB335)焊接而成，使用錘管機將鋼管和擴頭擊入指定深度；
D.噴漿下沉土釘上焊支架以保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，使用特制的鉆桿旋噴注漿，壓力注漿5MPa，鉆桿前進至孔底。注漿漿液由P.032.5普通硅鹽酸水泥拌制，漿液水灰比1.0，加入占水泥重量2％的CaCl2早強劑，在噴漿過程中，供漿應(yīng)保持連續(xù)均勻；E.噴漿提升自孔底噴漿提升，提升高度3m，為擴頭部分的長度，注漿壓力15MPa；F.注漿不噴漿下沉至孔底，注漿提升3m，注漿壓力2MPa，然后不噴漿拔出鉆桿；實施例五從圖1、圖2中可以看出，一種擴大頭土釘?shù)氖┕すに嚕摴に嚥襟E是A.土釘定位按設(shè)計圖紙由測量人員用寬20mm長300mm的竹片釘入每個土釘?shù)奈恢?0cm，留10cm在外以保證噴射面的厚度；B.引孔施工采用旋噴樁機加螺旋鉆桿引孔進行機械切削引孔，引孔長度2.0m，引孔深度根據(jù)水泥土攪拌樁厚度確定，一般為1-2m；C.土釘放置放入Φ48鋼管及擴頭，擴頭部分長2m，由四根Φ8的鋼筋(HRB335)焊接而成，使用錘管機將鋼管和擴頭擊入指定深度；D.噴漿下沉土釘上焊支架以保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，使用特制的鉆桿旋噴注漿，壓力注漿5MPa，鉆桿前進至孔底。注漿漿液由P.032.5普通硅鹽酸水泥拌制，漿液水灰比1.0，加入占水泥重量2％的CaCl2早強劑，在噴漿過程中，供漿應(yīng)保持連續(xù)均勻；E.噴漿提升自孔底噴漿提升，提升高度2m，為擴頭部分的長度，注漿壓力15MPa；
F.注漿不噴漿下沉至孔底，注漿提升2m，注漿壓力2MPa，然后不噴漿拔出鉆桿。
權(quán)利要求
1.一種擴頭土釘施工工藝，其特征在于該工藝施工流程為A.定位放線按設(shè)計圖紙由測量人員用一定長度、直徑的鋼筋或竹片釘入每個土釘?shù)奈恢?，留部分在外以保證噴射面的厚度；B.引孔施工采用旋噴樁機加螺旋鉆桿引孔進行機械切削引孔，引孔長度根據(jù)土質(zhì)情況及現(xiàn)場條件確定；C.土釘放置放入鋼管及一定長度的擴頭，擴頭部分由四根鋼筋焊接而成，使用錘管機將鋼管和擴頭擊入指定深度；D.噴漿下沉土釘上焊支架以保證土釘居中，綁扎高壓膠管，插入注漿管等，封孔口，使用特制的鉆桿以一定的壓力旋噴注漿，鉆桿前進至孔底。注漿漿液由普通硅鹽酸水泥拌制，漿液采用的水灰比應(yīng)能保證噴漿順利進行，加入一定比例的早強劑，在噴漿過程中，供漿應(yīng)保持連續(xù)均勻；E.噴漿提升自孔底噴漿提升，提升高度為擴大頭部分的長度，為擴頭部分的長度，注漿壓力15-20MPa；F.注漿不噴漿下沉至孔底，注漿提升，提升高度為擴大頭的長度，注漿壓力2-3MPa，然后不噴漿拔出鉆桿；G.掛網(wǎng)及焊接拉結(jié)筋鋼筋網(wǎng)片用加強筋固定且與錨管焊接牢固，鋼筋網(wǎng)片搭接時上下左右各搭接一定的寬度；H.噴射砼噴射砼可根據(jù)地層情況“先錨后噴”或“先噴后錨”，空壓機風(fēng)量不宜小于9m3/min，氣壓0.2-0.5Mpa，噴頭水壓不宜小于0.15Mpa，噴射距離控制在0.6-1.0m，通過外加速凝劑控制砼初凝時間在5-10min，細石砼厚度80-120mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基坑支護工程中使用的端部直徑擴大的土釘，向人們公開了一種縮短工段時間、降低工程造價的擴頭土釘施工工藝，該工藝施工流程為定位放線，引孔施工，土釘放置，噴漿下沉，噴漿提升，注漿，掛網(wǎng)及焊接拉結(jié)筋，噴射砼；在深基坑支護工程中，采用擴頭土釘，單根土釘長度可縮短34％左右，土釘墻支護工程的總造價一般可以節(jié)省30％左右，工程實踐證明，本發(fā)明工藝實踐應(yīng)用效果好，可靠性高。
文檔編號E02D5/74GK101050630SQ200710021800
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月29日
發(fā)明者周建明 申請人:蘇州市能工基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司