CN108589722A - 一种挤入式土层锚杆的一次成型装置及方法 - Google Patents

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许年春
许家琪
皮海洋
游磊
詹林
吴同情
李亮
王华松
谭海
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Abstract

本发明公开了一种挤入式土层锚杆的一次成型装置及方法。成型装置包括导向承压管，所述导向承压管的前端活动连接锥形锚头，所述导向承压管的后端固定连接承压板，所述承压板、锥形锚头之间连接有拉绳，所述拉绳贯穿导向承压管，所述拉绳的长度大于导向承压管的长度，所述承压板上设有注浆孔与导向承压管的内腔连通。成型方法包括以下步骤：S1、将成型装置打入土层；S2、通过注浆孔向导向承压管内注浆，当浆液充满导向承压管后，不断增加注浆压力，在注浆压力作用下，锥形锚头向土层内部挤入，拉绳在拉力作用下逐渐拉长至完全绷直；S3、停止注浆，将注浆孔封闭。

Description

一种挤入式土层锚杆的一次成型装置及方法
技术领域
本发明属于基坑、边坡支护技术领域，具体涉及一种挤入式土层锚杆的一次成型装置及方法。
背景技术
目前基坑、边坡支护中使用的锚杆普遍采用三步法施工：第一步，钻孔，采用钻机往基坑、边坡内部钻孔；第二步，植筋，往钻孔内放入钢筋；第三步，注浆，往钻孔内注入高标号的水泥砂浆。可见目前的锚杆施工成本高，效率低，在软弱土层中，还很容易出现塌孔。文件1CN 103031842A提出的挤入式锚杆，是采用推力将管壁带孔的钢管挤入土层中，再从钢管内部注浆，水泥砂浆再从管壁小孔射入周围土层。文件1虽然可以将钻孔、植筋一步完成，但问题显而易见：(1)由于是依靠外部推力将钢管挤入土层，挤入深度越大，阻力越大，导致最终挤入长度有限；(2)注浆时砂浆从管壁小孔射入周围土层，小孔处包裹的砂浆很多，但小孔间钢管四周可能没有砂浆包裹，锚杆抗拔力和钢管耐久性都不能满足要求，如果钢管壁上开很多小孔，又将导致钢管的制作成本上升。
发明内容
本发明为解决目前土层锚杆施工成本高，效率低，软弱土层中容易出现塌孔的问题，提出一种挤入式土层锚杆的一次成型装置及方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，包括导向承压管，所述导向承压管的前端活动连接锥形锚头，所述导向承压管的后端固定连接承压板，所述承压板、锥形锚头之间连接有拉绳，所述拉绳贯穿导向承压管，所述拉绳的长度大于导向承压管的长度，所述承压板上设有注浆孔与导向承压管的内腔连通。
优选地，所述锥形锚头为空心结构，锥形锚头的内腔中沿径向设有转轴，注浆前，所述拉绳部分缠绕在转轴，使拉绳的位于导向承压管内的部分绷直。
优选地，所述拉绳采用碳纤维绳。
优选地，所述承压板的内侧设有用于固定拉绳的环形钩。
优选地，所述承压板呈圆形，且与导向承压管同轴。
优选地，所述承压板的端面面积大于导向承压管的外径，形成用于轴向定位的外缘。
优选地，所述锥形锚头的后端焊接有隔板，用于隔离锥形锚头、导向承压管，所述隔板中间设有供拉索通过的过孔。
一种挤入式土层锚杆的一次成型方法，包括挤入式土层锚杆的一次成型装置，成型方法包括以下步骤：
S1、将成型装置打入土层；
S2、通过注浆孔向导向承压管内注浆，当浆液充满导向承压管后，不断增加注浆压力，在注浆压力作用下，锥形锚头向土层内部挤入，拉绳在拉力作用下逐渐拉长至完全绷直；
S3、停止注浆，将注浆孔封闭。
优选地，S1中，将成型装置打入土层时，保证承压板的外缘与土层表面完全贴紧。
优选地，S2中，在拉绳的拉力作用下，转轴发生转动，绕在转轴上拉绳被转出，直至拉绳被拉长至完全绷直。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1.一次成型，结构简单，施工成本低，效率高，防止软弱土层中容易出现塌孔的问题；
2.导向承压管相对于成型出的锚杆短得多，只需较小的外力即可将成型装置打入土层，通过注浆压力将锥形锚头挤入土层，施工成本低，效率高；
3.采用碳纤维绳作为锚杆的受拉构件，与传统锚杆的钢筋、钢管的相比，还具有耐腐蚀、低松弛的优点；
4.特别适用于软弱土层和一般土层。
附图说明
图1本成型装置的结构示意图；
图2为图1的左视示意图；
图3为图1中锥形锚头的左视示意图；
图4为成型装置打入土层的结构示意图；
图5为最终成型出的锚杆的结构示意图。
附图标记
附图中，承压板1、导向承压管2、锥形锚头3、注浆孔4、环形钩5、转轴6、隔板7、碳纤维绳8。
具体实施方式
参见图1-图3，一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，包括导向承压管2，所述导向承压管2的前端活动连接锥形锚头，承压管直径略小于锥形锚头后部直径，承压管与锥形锚头之间可传递压力，但不能承受拉力。所述导向承压管2的后端焊接固定承压板1，本实施例中，所述承压板1呈圆形，且与导向承压管2同轴，承压板1的端面面积大于导向承压管2的外径，形成用于轴向定位的外缘。本发明的总体长度可依设计需要作调整，大体在0.6m-1.2m。所述承压板1、锥形锚头之间连接有拉绳，所述承压板1的内侧焊接有用于固定拉绳的环形钩5，所述拉绳贯穿导向承压管2，所述拉绳的长度大于导向承压管2的长度，所述承压板1上设有注浆孔4与导向承压管2的内腔连通。
本实施例中，所述拉绳采用碳纤维绳8，所述锥形锚头为空心结构，锥形锚头的内腔中沿径向设有转轴6，所述拉绳固定于转轴6，注浆前，拉绳部分缠绕在转轴6，使拉绳的位于导向承压管2内的部分绷直。所述锥形锚头的后端焊接有隔板7，用于隔离锥形锚头、导向承压管2，所述隔板7中间设有供拉索通过的过孔。
一种挤入式土层锚杆的一次成型方法，包括挤入式土层锚杆的一次成型装置，成型方法包括以下步骤：
S1、将成型装置打入基坑、边坡土层，保证承压板的外缘与基坑、边坡土层表面完全贴紧，参见图4所示。
S2、通过注浆孔向导向承压管内注浆，当浆液充满导向承压管后，不断增加注浆压力，在注浆压力作用下，锥形锚头向土层内部挤入，拉绳收到拉力，在拉绳的拉力作用下，转轴发生转动，绕在转轴上拉绳被转出，直至拉绳被拉长至完全绷直，参见图5所示。
S3、停止注浆，将注浆孔封闭。
本发明中，基坑、边坡侧向土压力作用于承压板1上，碳纤维绳8承受拉力，该拉力通过碳纤维绳8向土层内部深层传递，通过凝结后的浆液与周围土体间的摩擦力得到平衡，从而保证了基坑、边坡的稳定。
需要交待的是，在注浆压力作用下，锚杆径向的土体也会发生挤压，生成的锚杆直径要大于锥形锚头后部直径，因此锥形锚头后部直径可小于锚杆设计直径，如锚杆设计直径为90mm，锥形锚头后部直径可取70mm，为保证锥形锚头在注浆压力作用下顺利向土质基坑、边坡内部挤入，锥形锚头前部锥形角不应为钝角，可取50度左右，同时锥形外表面应光滑，锥形锚头应有足够的强度和硬度。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，其特征在于：包括导向承压管，所述导向承压管的前端活动连接锥形锚头，所述导向承压管的后端固定连接承压板，所述承压板、锥形锚头之间连接有拉绳，所述拉绳贯穿导向承压管，所述拉绳的长度大于导向承压管的长度，所述承压板上设有注浆孔与导向承压管的内腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，其特征在于：所述锥形锚头为空心结构，锥形锚头的内腔中沿径向设有转轴，注浆前，所述拉绳部分缠绕在转轴，使拉绳的位于导向承压管内的部分绷直。
3.根据权利要求1所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，其特征在于：所述拉绳采用碳纤维绳。
4.根据权利要求1所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，其特征在于：所述承压板的内侧设有用于固定拉绳的环形钩。
5.根据权利要求1所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，其特征在于：所述承压板呈圆形，且与导向承压管同轴。
6.根据权利要求1所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，其特征在于：所述承压板的端面面积大于导向承压管的外径，形成用于轴向定位的外缘。
7.根据权利要求1所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型装置，其特征在于：所述锥形锚头的后端焊接有隔板，用于隔离锥形锚头、导向承压管，所述隔板中间设有供拉索通过的过孔。
8.一种挤入式土层锚杆的一次成型方法，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的挤入式土层锚杆的一次成型装置，成型方法包括以下步骤：
S1、将成型装置打入土层；
S2、通过注浆孔向导向承压管内注浆，当浆液充满导向承压管后，不断增加注浆压力，在注浆压力作用下，锥形锚头向土层内部挤入，拉绳在拉力作用下逐渐拉长至完全绷直；
S3、停止注浆，将注浆孔封闭。
9.根据权利要求8所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型方法，其特征在于，S1中，将成型装置打入土层时，保证承压板的外缘与土层表面完全贴紧。
10.根据权利要求8所述的一种挤入式土层锚杆的一次成型方法，其特征在于，S2中，在拉绳的拉力作用下，转轴发生转动，绕在转轴上拉绳被转出，直至拉绳被拉长至完全绷直。
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