一种带加强肋的预拉土钉技术领域
本实用新型涉及一种带加强肋的预拉土钉，不仅适用于一般地层的基坑或边坡支
护，尚可适用于流砂、软土、厚杂填土、强膨胀土和砂砾石等不良地层，在岩土高边坡、深基
坑侧壁、铁路公路隧道、地铁、桥墩、桥涵、港口、路基、堤坝、矿山等领域有着极其广泛的工
程应用。
背景技术
土钉墙是用于土体开挖时保持基坑侧壁或边坡稳定的一种挡土结构，与其它支护
类型相比，土钉支护具有：合理利用土体的自稳能力；结构轻型，柔性大，有良好的抗震性和
延性；施工所需场地小，移动灵活；施工速度快；施工设备及工艺简单；材料用量及工程量较
少，工程造价较低等特点或优点，已被广泛应用于边坡、基坑、公路、铁路交通、水利以及地
铁等各个领域。
土钉支护结构的作用机理大体可视为：通过加筋等作用将危险滑移面内的主动区
的土体改良为具有一定稳定性的复合土体，同时将复合土体作为荷载，通过土钉传递到最
危险滑移面后的稳定土层以获得安全储备，使土钉长度范围内的复合土体具有足够的自稳
能力及抗附加荷载能力。土钉在挡土墙结构中起主导作用，其在复合土体的作用可概括为：
(1)箍束骨架作用。土钉制约着土体的变形，使土钉之间能够形成土拱从而使复合土体获得
了较大的承载力，并将复合土体构成一个整体。(2)承担主要荷载作用：土钉有较高的抗拉、
抗剪强度以及土体无法比拟的抗弯刚度，所以当土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转
移，延缓了复合土体塑性区的开展及渐进开裂面的出现。(3)应力传递与扩散作用。依靠土
钉与土的相互作用，土钉将所承受的荷载沿全长向周围土体扩散及向深处土体传递，复合
土体内的应力水平及集中程度比素土边坡大大降低，从而推迟了开裂的形成与发展。(4)对
坡面的约束作用。土钉使面层与土体紧密接触从而使面层有效地发挥作用，限制坡面鼓胀，
削弱内部塑性变形，加强边界约束。(5)加固土体作用。主要是通过渗透注浆或者打入式土
钉的挤密作用提高了原位土的强度。
然而，目前工程界的普遍达成的共识是：土钉墙属于轻型支护结构，土钉、面层的
刚度均较小，支护体系变形相对较大，因此，对于变形要求较为严格的场所，土钉墙一般不
建议采用或谨慎使用。这也在一定程度上限制了土钉墙这种方便易行的支护技术的更为广
泛地应用。
实用新型内容
有鉴于此，为了克服土钉支护体系变形相对较大的缺陷，同时进一步提高土钉在
整个支护体系中的荷载分担作用以及加强土钉对支护体系面层的约束作用，本实用新型提
出一种结构简单，制作容易，费用低廉，操作方便，使用可靠的带加强肋的预拉土钉支护结
构，主要是通过在危险滑移面以外处于稳定土层部分的土钉上安装加强肋的方式，来扩大
土钉与土体的相互作用范围，降低钉-土作用面的应力水平及集中程度，加强土钉在稳定土
层中的锚固能力，从而达到提高位于危险滑移面外土钉的荷载分担以及土钉对面层的约束
力的目的，以使土钉的工作性能得到进一步的提升，获得更高的安全储备。
一种带加强肋的预拉土钉，其特征在于包括：土钉、定位套管、加强肋和定向弹簧；
在土钉位于滑移面以外的端头部分，错落焊接定位套管，在定位套管内插入加强
肋钢筋，其一端加工成尖头状，另一端弯起以定位，在加强肋钢筋与土钉钢筋之间焊接定向
弹簧。
进一步，错落焊接定位套管，具体为两侧对称焊接定位套管，并间隔一段距离后再
两侧对称焊接定位套管，形成错位布置格局。
进一步，套管的长度略小于土钉的直径。
进一步，套管的直径取加强肋钢筋直径+2mm。
本实用新型所采用的技术方案是：一种带加强肋的预拉土钉支护结构，主要的组
成部分包括：土钉、定位套管、加强肋钢筋、定向弹簧。通过在土钉位于危险滑移面以外的端
头部分上，按照错落布置方式，在土钉的两侧对称焊接定位套管(套管的长度取略小于土钉
的直径，套管的直径取加强肋钢筋直径+2mm，即略大于加强肋钢筋直径)，然后在定位套管
内插入一端已加工成尖头状的加强肋钢筋，并将其另一端(未加工一端)弯起以定位，之后
在加强肋钢筋中部与土钉之间焊接定向弹簧。
本实用新型的优点是：
1)扩大土钉与土体的相互作用范围，降低钉土作用面应力水平及集中程度；
2)加强了土钉在稳定土层中的锚固能力，从而提高了土钉的抗拔承载力；
3)提高了位于危险滑移面外土钉的荷载分担以及土钉对面层的约束力；从而使得
土钉的工作性能得到进一步的提升。
附图说明
图1带加强肋的预拉土钉侧视图
图2带加强肋的预拉土钉俯视图
图3a定位套管与土钉的连接构造A-A剖面图
图3b定位套管与土钉的连接构造B-B剖面图
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
其中：1-土钉，2-加强肋钢筋，3-定位套管，4-定向弹簧，5-焊缝。
具体实施方式
设备安装与操作的具体实施方式：
1、在土钉位于危险滑移面以外的端头部分上，按照错落布置方式，在土钉的两侧
对称焊接定位套管(套管的长度l取略小于土钉的直径Ф，套管的直径D取加强肋钢筋直径d
+2mm，即略大于加强肋钢筋直径)，相邻两组套管的距离L宜大于10倍的土钉直径Ф(具体的
加劲肋组数根据实际工况确定)；
2、在安装好的定位套管内插入一端已加工成尖头状的加强肋钢筋，并将其另一端
(未加工一端)弯起以定位，加强肋钢筋未弯折部分的长度宜大于5倍的土钉直径Ф；
3、在加强肋钢筋中部与土钉之间焊接定向弹簧，定向弹簧的性能以使加强肋钢筋
尖端在土钉放入孔中过程中能够紧贴孔壁为宜；
4、在将土钉放入孔内设计位置后，人工预拉土钉，使加强肋插入孔壁土体中定位，
注浆，完成土钉施工。