CN101806061A - 一种锚具以及利用其进行扩孔地锚的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚具以及利用其进行扩孔地锚的施工方法，本发明方法在不挖开地面土的情况下，采用栓有钢绞线的钻头钻入地层深处，边旋转边压出水泥浆边打开搅拌翼，切割、剥落、破碎及搅拌地基土，扩孔形成直径约为1.2m、高约2m的水泥土混合料锚固体，并将钻头停留在水泥土混合料锚固体内一起作为锚具。然后，边旋转边压浆边退出钻头座和钻杆，使钢绞线锚索外部形成水泥土保护层，待水泥土凝固后形成地锚。采用这样一次性使用的钻头为锚具骨架，其结构合理，充分发挥材料特性，适用于不同锚固角度，施工方便，造价低，大大地提高地锚的抗拔力，是一种新的固定工程结构、大型设备或边坡加固等的锚固方法。

Description

一种锚具以及利用其进行扩孔地锚的施工方法

技术领域：

本发明主要涉及固定工程结构、大型设备或边坡加固等地锚的施工方法及其锚具，具体的说是一种锚具以及利用其进行扩孔地锚的施工方法。

背景技术：

目前，采用缆绳方式固定工程结构、大型设备或边坡加固等的有土锚、桩、深埋锚锭或大型混凝土镇墩等，这些锚固方式虽有较大的抗拔力，但成本较高、费时间并且需较好的施工条件。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种锚具以及利用其进行扩孔地锚的施工方法，它是采用在工程结构等的周围或设计指定的位置设置若干个锚点，每个锚点进行钻孔、压入水泥浆及锚端扩孔及搅拌，将栓有钢绞线锚索一次性使用的钻头停留于地基土深处的水泥土混合料锚固体内一起作为锚具，把钢绞线锚索的另一端与工程结构等绷紧连接的锚固方式。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种锚具，其特征在于：包括有柱形的钻头，所述钻头底部固定有十字式切削刀架；所述钻头内开有空腔，钻头上端部开有与空腔连通的中心通道，所述中心通道内固定有锚垫板，锚垫板中心开有穿孔；所述钻头内空腔的内壁上固定有横置的销轴，销轴上套装有一字型的搅拌翼，搅拌翼上固定有锚块，所述搅拌翼竖向容置在钻头上的空腔内，所述钻头上与空腔对应处的环壁两侧开有供搅拌翼转出的展翼口；所述钻头顶部固定套装有柱形的钻头座，所述钻头座中心开有连接通道，所述钻头座的顶端固定套装有中空的钻杆；所述中心通道的中心线、连接通道的中心线以及钻杆的中心线位于同一直线上；所述钻头座内设有与钻杆的内腔连通的喷浆嘴，所述喷浆嘴的出口位于钻头座的环形外壁上；包括有若干根钢绞线，其中一根钢绞线从钻杆顶部穿入，依次穿过连接通道、锚垫板上的穿孔以及中心通道后进入钻头的空腔内，其端部固定在搅拌翼上的锚块上；其余钢绞线从钻杆顶部穿入，穿过连接通道后其端部固定于所述的锚垫板上。

利用锚具进行扩孔地锚的施工方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：

首先，在需设置地锚的地面或岸坡上安置钻机，堆筑钻孔区域的出渣围堰，并配备输液器、千斤顶、搅拌机及泥浆泵，把数根钢绞线锚固于钻头的锚垫板上，并另把一根做有记号的钢绞线穿过锚垫板上的穿孔后，锚固于搅拌翼的锚块上；再将所有的钢绞线穿入安装在钻机上的钻头座及钻杆的内孔，从输液器内孔中穿出；

接着，把钻头***钻头座，在输液器顶部用千斤顶绷紧钢绞线使其拽住钻头，同时，盘起余下的钢绞线；再根据设计要求调整钻杆角度后开钻，边钻孔边压出粘土泥浆水进行护壁及出渣；钻孔达设计深度后，泥浆泵停止向钻机输送粘土泥浆；搅拌机开始搅拌水泥浆，泥浆泵改从水泥浆槽内抽取水泥浆，通过输浆管、输液器及钻杆输送给钻头座上的喷浆嘴压出水泥浆；边旋转钻头边压浆边在钻杆顶部的输液器上操作千斤顶，拉动与锚块连接的钢绞线，使容置在钻头空腔内的一字型的搅拌翼转出空腔外；

然后，缓慢匀速向上提钻2m，再向下多次来回地切割、剥落、破碎及搅拌地基土，形成直径约为1.2m、高约2m的水泥土混合料锚固体；之后，把钻头停在1/4提钻的高度处，持压压浆5分钟再减压；在钻杆顶部输液器上做好钢绞线的长度记号后，松开所有钢绞线，快速向上提钻20cm，让钻头与钻头座脱离，把栓有钢绞线的钻头停留在水泥土混合料锚固体内；

最后，边旋转边压浆边退出钻杆和钻头座，使钢绞线外部形成大于5cm的水泥土混合料保护层；在地面上适当用力绷直所有的钢绞线，把钢绞线固定在水泥土混合料保护层的中间位置，待水泥土混合料凝固后就完成了一根地锚的施工；用同样的方法完成其他根的地锚，即可。

所述的一种锚具，其特征在于：所述锚垫板为圆块形状，其环形外壁上设有螺纹，其锚固面上设有若干锥形的锚孔，所述钢绞线固定在所述的锚孔内。

所述的一种锚具，其特征在于：所述钻头的顶部设置为连接插头，所述连接插头截面为六角形，所述钻头座底部设置为与连接插头匹配的套筒，所述连接插头中心开有供旋装锚垫板的螺纹孔道，连接插头侧面上有一个固定锚垫板的螺栓孔，连接插头的六个面上各有一个弹簧碰珠，所述弹簧碰珠抵在套筒的内壁上。

所述的一种锚具，其特征在于：所述的喷浆嘴为收敛圆锥形嘴孔，喷嘴头的外形为六角螺帽形状，嘴身的外侧有螺纹；所述钻杆底部接头为二重管接头，其外环孔与喷浆嘴相互连通，内孔与钻头座的连接通道的孔径相等并相互连通。

所述的一种锚具，其特征在于：所述钻头中间部位为导向管，导向管的内壁上固定有锁翼弹簧销和搅拌翼档块，所述锁翼弹簧销固定于当搅拌翼全部从展翼口转出时被锁住的位置的管壁；所述的搅拌翼档块固定于当搅拌翼刚全部收在管内时被挡住的位置的管壁。

所述的一种锚具，其特征在于：所述一字型的搅拌翼的中间为方形的搅拌翼座，搅拌翼座的中间有一销轴孔，两侧各有一个α角度的搅拌翼片，所述锚块位于与销轴孔同侧面的搅拌翼座上。

所述的施工方法，其特征在于：所述的若干根钢绞线按一孔一根地穿入锚垫板上的锚孔，用F氏锚夹片贴在钢绞线端部，逐根回缩塞进锚垫板锚孔并拉紧，把钢绞线锚固在锚垫板上；再把锚垫板固定旋入钻头顶部的连接插头上内的螺纹孔道内。

切削刀架为易切削地基土的十字形状，因切削刀架只是一次性使用，所以在切削刀架的刀刃上不必焊上耐磨的硬质合金钢块。导向管为等直径圆管，为保证钻孔的顺直度，取其长度应≥1.5m并≮10倍的钻头直径。导向管管壁相对的上下各开有一条展翼口，搅拌翼的销轴位于展翼口中间的管壁，搅拌翼从展翼口中转出能到与导向管垂直的位置。在导向管管壁上安装的锁翼弹簧销，当搅拌翼未打开还停在导向管内的位置时，用锁翼弹簧销的弹力抵住并制动搅拌翼；当搅拌翼被拉动的展翼钢绞线全打开与导向管垂直时，锁翼弹簧销弹出锁翼销，锁住搅拌翼不让再返回，避免搅拌翼在上下搅拌水泥土时收回到导向管内。在钻孔时，为了避免地基土进入导向管内堵住搅拌翼，以及让搅拌翼保持最易被展翼钢绞线打开的状态，在导向管内设置了档块给搅拌翼定位。搅拌翼的中间为方形搅拌翼座，搅拌翼座的中间有一销轴孔，两侧各有一个角度为α＝3～10°的搅拌翼片，与销轴孔同侧面的搅拌翼座上有一个锚块。搅拌翼片的α角度是根据不同地基土材料选择的，I、II类的软土取大值，III、IV类的硬土或砂砾土取小值。连接插头为六角形，顶部的中间有安装钢绞线锚垫板的螺纹孔道，在连接插头侧面上有一个固定锚垫板的栓孔。连接插头的六个面上各有一个弹簧碰珠，当连接插头***钻头座的连接套筒，这些弹簧碰珠抵在套筒的碰珠槽内，能保证在接长钻杆时，松开输液器上钢绞线后不掉钻头。

钢绞线锚索与钻头的连接：事先将钢绞线锚垫板加工为外侧有固定螺纹，以及锚固面上有若干个锥形锚孔的圆块形状。把若干根钢绞线锚索，分别按一孔一根钢绞线地穿入锚垫板各个锚孔。把F氏锚夹片贴在钢绞线端部，回缩塞进锚垫板的锥形锚孔，逐根拉紧钢绞线，将若干根钢绞线锚固在锚垫板上。再把锚垫板旋入钻头连接插头的螺纹孔道，在连接插头侧面上拧紧锚垫板的固定螺栓，完成钢绞线锚索与钻头的连接。

钻头、钻头座和钢绞线锚索的材料：切削刀架、搅拌翼、连接插头、锚垫板、搅拌翼销轴、锚块、搅拌翼挡块及钻头座的材料是钢，喷浆嘴的材料是硬质合金钢，导向管的材料是无缝钢管。钢绞线锚索的材料为镀锌钢绞线。

钻头在钻孔或搅拌时的压浆材料：钻孔时的压浆材料是粘土泥浆，搅拌或撤钻时的压浆材料是掺外加剂的水泥浆。

钻头在钻孔或搅拌时的压浆压力：钻孔时，压入粘土泥浆的压力控制在0.5～1.0Mpa；搅拌水泥土混合料锚体和撤钻给钢绞线锚索做保护层时，压入水泥浆的压力控制在1.0～3.0Mpa。钻头式扩孔地锚施工的配套设备：工程勘探钻机、钻头、二重管钻杆、专用输液器、输浆管、泥浆泵、泥浆搅拌机、水泥罐、空气压缩机、柴油发电机等。

本发明的原理：

1、钻头式扩孔地锚的受力分析：根据《经典土力学》的法国Habib理论得出土层锚杆的受力特性知：土层锚杆的抗拔力F由钢绞线锚索保护层周围表面的总侧阻力T与水泥土混合料锚固体受压面的总端阻力Q组成。当拉拔力P较小时，所有的拉拔力P由钢绞线锚索保护层周围表面的总侧阻力T承担；当拉拔力P增大达一定值时，拉拔力P由钢绞线锚索保护层周围表面的总侧阻力T与水泥土锚固体受压面的总端阻力Q共同承担；当拉拔力P再增大时，全部拉拔力P由水泥土锚固体受压面的总端阻力Q承担。

钻头式扩孔地锚与常规土锚结构形式的不同之处，在于有较大的锚固体直径。钢绞线锚索(含保护层)直径约为Φ₁＝10～20cm，钻孔深达5～30m后扩孔的水泥土混合料锚固体直径约为Φ₂＝1200cm，水泥土混合料锚固体的直径Φ₂比锚索直径Φ₁大60～120倍。根据上述对土层锚杆的受力分析，钻头式扩孔地锚承受较大的拉拔力P时，该拉拔力P应全部由水泥土混合料锚固体受压面的总端阻力Q承担，即该时的总端阻力Q为抗拔力F。抗拔力F由钻头式扩孔地锚的自重G₁、水泥土混合料锚固体受压面以上拔动面内的圆锥台形地基土重量G₂与圆锥台形地基土拔动面边界S上的剪应力T组成。具体的“”钻头式扩孔地锚受力简图，如图15所示。

由钻头式扩孔地锚的受力力系平衡方程式为：∑Y＝0   P-F＝0

则：P＝F＝＝G₁+G₂+TS    (KN)

式中：P——拉拔力(KN)；

      F——抗拔力(即水泥土混合料锚固体受压面的总端阻力Q)(KN)；

      G1——钻头式扩孔地锚自重，由钢绞线锚索及其水泥土保护层、钻头和水泥土混合料锚固体的自重组成(KN)；

      G₂——水泥土混合料锚固体受压面至地表面的圆锥台形地基土的重量，G₂＝γV(KN)；

      γ——地基土容重(KN/m³)；

      V——圆锥台形地基土体积，V＝(R₁ ²+R₂ ²+R₁R₂)Hπ/3(m³)；

      R₁——水泥土混合料锚固体受压面的半径，R₁≈0.6m(m)；

      R₂——圆锥台形地基土表面的半径，R₂＝R₁+Htgβ(m)；

      β——拔动面的夹角，与地基土的摩檫角θ和凝聚力c有关；

      H——钻孔的深度，即钢绞线锚索在地下的长度为5～30m(m)。

      T——地基土拔动面上的剪应力(KN/m²)；

      S——圆锥台形地基土的侧面积(m²)

设地基土拔动面夹角β为5°，地基土容重γ为18KN/m³，水泥土混合料锚固体直径为1.2m，钻孔深度H为25m。得：圆锥台形地基土表面的半径R₂＝R₁+Htgβ＝0.6+25×tg5°＝2.79m，圆锥台形地基土的体积V＝(R₁ ²+R₂ ²+R₁R₂)Hπ/3＝(0.6²+2.79²+0.6×2.79)×3.14×25/3＝257m³，圆锥台形地基土重量G₂＝γV＝18×257＝4624KN，忽略不计钻头式扩孔地锚自重G₁和被拔动的圆锥台形地基土侧面S上剪应力T的作用。该钻头式扩孔地锚的抗拔力F：F≈G₂＝4624(KN)。由上述计算得出钻头式扩孔地锚是具有较大的抗拔力的。由抗拔力F经换算得出钻头式扩孔地锚能承担的锚力M，其换算公式为M＝kF(取k＝0.5～0.8)。

2、钻头与水泥土混合料锚体的结合：栓有钢绞线锚索的钻头及展开的搅拌翼形成骨架，凝固在水泥土混合料锚固体内。由于地基土与压入的水泥浆均匀搅拌成的水泥土，凝固后能达到10～20Mpa无侧限抗压强度，对钻头及展开的搅拌翼产生足够的握裹力，使水泥土混合料与钻头及搅拌翼成为整体，大大地增加了锚体与地基土接触的面积，提高了抗拔力。

3、钢绞线锚索的承载力：按国家GB5224标准，我国生产的钢绞线分为6种规格，其级别为1470～1670N/mm²，钢绞线公称直径Φ为9.0～15.0mm，最小破断力为83.89～250.80KN，并具有良好的低松弛特性，是一种相当理想的锚索材料。当设计要求的拉拔力(锚力)较大时，可采用多根钢绞线合并为一股锚索。

4、钢绞线锚索与水泥土混合料的线膨胀系数：钢绞线的线膨胀系数为1.2×10^-5/C，水泥土混合料平均的线膨胀系数为1.0×10^-5/C，由于两种材料的线膨胀系数大致相同，不会产生过大的温度变形和应力。因水泥土混合料具有弱碱性，所以水泥土混合料包裹着钢绞线，起到保护钢绞线不锈蚀的作用。另外，水泥土混合料凝固后具有较高的无侧限抗压强度，握裹着钢绞线共同抵御钢绞线锚索保护层周围表面的总侧阻力T。

5、钻头翼搅拌对水泥土混合料的搅拌：由钻头的设计、施工操作规程的规定以及多次试验的验证，将钻头搅拌翼片设计为供不同地基土选择的α＝3～10°的角度。有利于钻头的搅拌翼，向上时边顺时针旋转边压浆边切割、剥落、破碎及搅拌地基土，向下时边顺时针旋转边压浆边均匀搅拌水泥土。以地基土为原材料，按一定的水灰比和土浆比搅拌成直径约为1.2m、高约2m的水泥土混合料锚体。

本发明的优点是：

本发明是采用一次性使用的钻头，该钻头所用的材料为常用的钢材，由于结构设计合理，功能具备，不但钻孔快，而且象钢筋骨架一样凝固在水泥土混合料体内构成整体，成为能共同抵御较大拉拔力的锚具。具有受力明确、充分发挥材料特性、施工简便快速、低压压浆、材料省、造价低、占地少、对环境影响小、适用于不同锚固角度，能形成1000～5000KN抗拔力的特点，是一种固定工程结构、大型设备或边坡加固等的新锚固方法。

附图说明：

图1钻头式扩孔地锚钻头与钻头座及钻杆组装示意图。

图2钻头左侧视结构示意图。

图3钻头正视结构剖面示意图。

图4钻头右侧视结构示意图。

图5钻头俯视结构示意图。

图6钻头仰视结构示意图。

图7钻头座正视结构剖面示意图。

图8钻头座侧视结构示意图。

图9钻头座仰视结构示意图。

图10钻头座俯视结构示意图。

图11搅拌翼正视结构示意图。

图12搅拌翼俯视结构示意图。

图13搅拌翼侧视结构示意图。

图14钻头式扩孔地锚施工方案示意图。

图15为钻头式扩孔地锚受力简图。

具体实施方式：

参见图1～14。

一种锚具结构，包括有柱形的钻头1，所述钻头1前端固定有十字式切削刀架；所述钻头1内开有空腔(为导向管3)，钻头1上端部开有与空腔连通的中心通道，所述中心通道内固定有锚垫板5，锚垫板5中心开有穿孔；所述钻头1内空腔的内壁上固定有横置的销轴8，销轴8上套装有一字型的搅拌翼11，搅拌翼11上固定有锚块14，所述搅拌翼11竖向容置在钻头1上的空腔内，所述钻头1上与空腔对应处的环壁两侧开有供搅拌翼11转出的展翼口；所述钻头1顶部固定套装有柱形的钻头座20，所述钻头座20中心开有连接通道，所述钻头座20的顶端固定套装有中空的钻杆31；所述中心通道的中心线、连接通道的中心线以及钻杆31的中心线位于同一直线上；所述钻头座20内设有与钻杆31的内腔连通的喷浆嘴22，所述喷浆嘴22的出口位于钻头座20的环形外壁上；包括有若干根钢绞线，其中一根钢绞线16从钻杆31顶部穿入，依次穿过连接通道、锚垫板5上的穿孔以及中心通道后进入钻头1的空腔内，其端部固定在搅拌翼11上的锚块上；其余钢绞线35从钻杆31顶部穿入，穿过连接通道后其端部固定于所述的锚垫板5上。(此结构在图1所示结构上有所简化)。

利用所述结构的锚具进行扩孔地锚的施工方法，设计以下锚具部件：钻头1、十字式切削刀架2、导向管3、连接插头4、锚垫板5、固定销拴6、弹簧碰珠7、销轴8、锁翼弹簧销9和搅拌翼挡块10；搅拌翼11、搅拌翼片12、搅拌翼座13、锚块14、销轴孔15和展翼钢绞线16；钻头座20、钻杆接头21、喷浆嘴22、弹簧碰珠槽23、接头套筒24；钻机30、钻杆31、输液器32、输浆管33、压浆材料34、钢绞线35、水泥土混合料锚固体36、地基土37、拔动面38、水泥土混合料锚固体受压面39。

操作前，在需设置地锚的地面或岸坡上，安置钻机30和堆筑钻孔区域的出渣围堰。把数根钢绞线35锚固于钻头1的锚垫板5，以及另把一根做有记号的钢绞线16穿过该锚垫板5预留的一个眼孔，锚固于搅拌翼11的锚块14。把所有的钢绞线35和展翼钢绞线16穿入安装在钻机30上的钻头座20及钻杆31内孔，从输液器32内孔中穿出。把钻头1的连接插头4***钻头座20的接头套筒24，在输液器32顶部用专用千斤顶绷紧钢绞线35拽住钻头1，盘起余下的钢绞线35和展翼钢绞线16。根据设计要求调整钻杆31角度后开钻，泥浆泵从泥浆池中抽取粘土泥浆，通过输浆管33、输液器32及钻杆31输送给钻头座20，钻头1边旋转钻孔，边从钻头座20一侧的喷浆嘴22，以0.5～1.0Mpa压力压出粘土泥浆水来出渣、护壁及清除糊在钻头上的粘土。钻孔达设计深度后，钻头1继续旋转但不进尺，泥浆泵停止向钻机30输送粘土泥浆。搅拌机开始搅拌水泥浆，泥浆泵改从水泥浆槽内抽取水泥浆，通过输浆管33、输液器32及钻杆31输送给钻头座20，钻头座20上的喷浆嘴22以1.0～3.0Mpa压力压出水泥浆。边旋转钻头1边在钻杆顶部的输液器32上操作千斤顶，拉动与搅拌翼11锚块14连接的钢绞线16，慢慢地全部打开搅拌翼11。然后，边旋转边压浆边缓慢匀速向上提钻约2m左右，再向下多次来回地切割、剥落、破碎及搅拌地基土，形成直径约为1.2m、高约2m的水泥土混合料锚固体36。把钻头1停在1/4提钻的高度处，持压压浆5分钟再减压。在钻杆31顶部输液器32上做好钢绞线35的长度记号后，松开所有钢绞线35和展翼钢绞线16，快速向上提钻20cm，让钻头1与钻头座20脱离，把栓有钢绞线35和展翼钢绞线16的钻头1停留在水泥土混合料锚固体36内。然后，边旋转边压浆边退出钻杆31和钻头座20，使钢绞线35和展翼钢绞线16外部形成大于5cm的水泥土混合料保护层。在地面上适当用力绷直所有的钢绞线35和展翼钢绞线16，把钢绞线35和展翼钢绞线16固定在水泥土混合料保护层的中间位置，待水泥土混合料凝固后就完成了一根地锚的施工。根据设计要求的间距，采用上述的方法完成其他根的地锚。

钻头1的作用是未展开搅拌翼时，作为钻头带着钢绞线35钻入地基深处；展开搅拌翼时，与压入的水泥浆一起把地基土搅拌成水泥土混合料锚固体36，并作为锚具停留在水泥土混合料锚固体36内增加抗拔力。十字式切削刀架2的作用是钻孔时较易切削地基土。导向管3的作用是为钻头1钻孔导向不偏钻，确保钻孔的顺直度，并固定搅拌翼11。连接插头4的作用是将钻头1与钻头座20连接，传递给钻头1钻孔的扭矩，固定钢绞线锚垫板5，钻孔完成后较易与钻头座20脱离。锚垫板5的作用是栓锚住钢绞线35与钻头1连接。固定销拴6的作用是固定钢绞线锚垫板5不让其转动。弹簧碰珠7的作用是在松开拽住钻头1的钢绞线35接长钻杆31时，能让钻头座20的接头套筒24临时固定钻头1。即能承受钻头1的自重，但超过钻头1重量时能与钻头座20脱离。销轴8的作用是固定搅拌翼11，让搅拌翼11围绕该销轴8转动打开。锁翼弹簧销9的作用是待搅拌翼11完全打开成后，弹出锁翼销9锁住搅拌翼11不让再收回。搅拌翼挡块10的作用是给搅拌翼11在钻头钻孔时定位。搅拌翼11的作用是将压入的水泥浆与地基土搅拌成水泥土混合料锚固体36。搅拌翼片12的作用是切割、剥落、破碎、搅拌地基土，并作为锚具的一部分。搅拌翼座13的作用是固定搅拌翼片12和锚块14，***销轴8后绕该轴转动。锚块14的作用是锚住展翼钢绞线16打开搅拌翼11。销轴孔15的作用是让销轴8穿入其内让搅拌翼11转动。展翼钢绞线16的作用是从钻杆31顶部的输液32器上操作千斤顶，拉动该钢绞线16打开搅拌翼11。钻头座20的作用是让钻头1与钻杆31连接。钻杆接头21的作用是与钻杆31连接，外环孔道输送压浆材料34，内孔道穿钢绞线35。喷浆嘴22的作用是钻孔时喷射出粘土泥浆，搅拌时喷射水泥浆。弹簧碰珠槽23的作用是让钻头1的连接插头4***钻头座20的连接套筒24作临时固定，能承受钻头1的自重不掉钻，但超过钻头1重量时便与钻头座20脱离。连接套筒24的作用是让钻头1的连接插头4***其内连接。钻机30的作用是给钻头1提供动力，按设计要求的角度钻孔。钻杆31的作用是传递给钻头1的动力，以及输送压浆材料34和穿入钢绞线35。输液器32的作用是在钻杆31转动的情况下，为钻头1输送压浆材料34。输浆管33的作用是将泥浆泵与输液器32连接输送压浆材料34。压浆材料34的作用是钻孔时，压入粘土泥浆来护壁与排渣；搅拌或撤钻时，压入水泥浆来形成水泥土混合料。钢绞线35的作用是将需固定的工程结构等与地基深处的锚具连接的锚索。水泥土混合料锚固体36的作用是凝固住钻头1及搅拌翼11成为锚具，增加锚具的受力面积及抗拔力。

Claims (8)

1.一种锚具，其特征在于：包括有柱形的钻头，所述钻头底部固定有切削刀架；所述钻头内开有空腔，钻头上端部开有与空腔连通的中心通道，所述中心通道内固定有锚垫板，锚垫板中心开有穿孔；所述钻头内空腔的内壁上固定有横置的销轴，销轴上套装有一字型的搅拌翼，搅拌翼上固定有锚块，所述搅拌翼竖向容置在钻头上的空腔内，所述钻头上与空腔对应处的环壁两侧开有供搅拌翼转出的展翼口；所述钻头顶部固定套装有柱形的钻头座，所述钻头座中心开有连接通道，所述钻头座的顶端固定套装有中空的钻杆；所述中心通道的中心线、连接通道的中心线以及钻杆的中心线位于同一直线上；所述钻头座内设有与钻杆的内腔连通的喷浆嘴，所述喷浆嘴的出口位于钻头座的环形外壁上；包括有若干根钢绞线，其中一根钢绞线从钻杆顶部穿入，依次穿过连接通道、锚垫板上的穿孔以及中心通道后进入钻头的空腔内，其端部固定在搅拌翼上的锚块上；其余钢绞线从钻杆顶部穿入，穿过连接通道后其端部固定于所述的锚垫板上。

2.一种利用权利要求1所述锚具进行扩孔地锚的施工方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：

首先，在需设置地锚的地面或岸坡上安置钻机，堆筑钻孔区域的出渣围堰，并配备输液器、千斤顶、搅拌机及泥浆泵，把数根钢绞线锚固于钻头的锚垫板上，并另把一根做有记号的钢绞线穿过锚垫板上的穿孔后，锚固于搅拌翼的锚块上；再将所有的钢绞线穿入安装在钻机上的钻头座及钻杆的内孔，从输液器内孔中穿出；

接着，把钻头***钻头座，在输液器顶部用千斤顶绷紧钢绞线使其拽住钻头，同时，盘起余下的钢绞线；再根据设计要求调整钻杆角度后开钻，边钻孔边压出粘土泥浆水进行护壁及出渣；钻孔达设计深度后，泥浆泵停止向钻机输送粘土泥浆；搅拌机开始搅拌水泥浆，泥浆泵改从水泥浆槽内抽取水泥浆，通过输浆管、输液器及钻杆输送给钻头座上的喷浆嘴压出水泥浆；边旋转钻头边压浆边在钻杆顶部的输液器上操作千斤顶，拉动与锚块连接的钢绞线，使容置在钻头空腔内的一字型的搅拌翼转出空腔外达与轴线垂直；

然后，缓慢匀速向上提钻2m，再向下多次来回地切割、剥落、破碎及搅拌地基土，形成直径约为1.2m、高约2m的水泥土混合料锚固体；之后，把钻头停在1/4提钻的高度处，持压压浆5分钟再减压；在钻杆顶部输液器上做好钢绞线的长度记号后，松开所有钢绞线，快速向上提钻20cm，让钻头与钻头座脱离，把栓有钢绞线的钻头停留在水泥土混合料锚固体内；

最后，边旋转边压浆边退出钻杆和钻头座，使钢绞线外部形成大于5cm的水泥土混合料保护层；在地面上适当用力绷直所有的钢绞线，把钢绞线固定在水泥土混合料保护层的中间位置，待水泥土混合料凝固后就完成了一根地锚的施工；用同样的方法完成其他根的地锚，即可。

3.根据权利要求1所述的一种锚具，其特征在于：所述锚垫板为圆块形状，其环形外壁上设有螺纹，其锚固面上设有若干锥形的锚孔，所述钢绞线固定在所述的锚孔内。

4.根据权利要求1所述的一种锚具，其特征在于：所述钻头的顶部设置为连接插头，所述连接插头截面为六角形，所述钻头座底部设置为与连接插头匹配的套筒，所述连接插头中心开有供旋装锚垫板的螺纹孔道，连接插头侧面上有一个固定锚垫板的螺栓孔，连接插头的六个面上各有一个弹簧碰珠，所述弹簧碰珠抵在套筒的内壁上。

5.根据权利要求1所述的一种锚具，其特征在于：所述的喷浆嘴为收敛圆锥形嘴孔，喷嘴头的外形为六角螺帽形状，嘴身的外侧有螺纹；所述钻杆底部接头为二重管接头，其外环孔与喷浆嘴相互连通，内孔与钻头座的连接通道的孔径相等并相互连通。

6.根据权利要求1所述的一种锚具，其特征在于：所述钻头中间部位为导向管，导向管的内壁上固定有锁翼弹簧销和搅拌翼档块，所述锁翼弹簧销固定于当搅拌翼全部从展翼口转出时被锁住的位置的管壁；所述的搅拌翼档块固定于当搅拌翼刚全部收在管内时被挡住的位置的管壁。

7.根据权利要求1所述的一种锚具，其特征在于：所述一字型的搅拌翼的中间为方形的搅拌翼座，搅拌翼座的中间有一销轴孔，两侧各有一个α角度的搅拌翼片，所述锚块位于与销轴孔同侧面的搅拌翼座上。

8.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于：所述的若干根钢绞线按一孔一根地穿入锚垫板上的锚孔，用F氏锚夹片贴在钢绞线端部，逐根回缩塞进锚垫板锚孔并拉紧，把钢绞线锚固在锚垫板上；再把锚垫板固定旋入钻头顶部的连接插头上内的螺纹孔道内。

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