CN102322061B - 一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置和施工方法，属于土木工程技术领域。施工装置由至少两个挤扩器单元组成，所述的挤扩器单元包括中心螺杆、正向螺母、反向螺母、支撑杆、支撑梁和扩展叶片，中心螺杆的反向螺纹段上旋套反向螺母，正向螺纹段上旋套正向螺母，在反正向螺母上分别铰接有支撑杆，支撑杆的另一端分别连接支撑梁，支撑梁外连扩展叶片，各挤扩器单元的中心螺杆连接。根据中心螺杆上正反向螺纹的螺距和支撑杆长度的相同或不同，可分为直扩型和斜扩型锚头，二者的组合可以形成组合型锚头。本发明形成端承锚杆锚头的施工方法，在锚头成孔的施工过程中不易塌孔，扩展了端承锚杆的适用范围。

Description

一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置

技术领域

本发明涉及一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置和施工方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

锚杆支护技术作为一种岩土锚固技术在岩土工程领域得到了广泛应用。其中端承锚杆相对于摩擦型锚杆而言，锚固力大，位移变形小，其应用范围更加广泛。除了用作基坑支护的临时性锚杆外，还在许多工程中用作永久性加固措施，如稳定高边坡，防止坝体、桥台、输电铁塔等构筑物的倾覆，隧道的衬砌加固，抵抗船坞或地下室受到的浮托力等。本发明提供一种端承锚杆的施工装置和施工方法，采用筒形挤扩器挤扩成孔，灌注锚固材料后形成端承锚杆的锚头，该施工方法适用土层条件广泛，扩展了端承锚杆的适用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置和施工方法，该法采用筒形挤扩器在土中挤扩的方法施工端承锚杆的锚头，灌注锚固材料后形成端承锚杆的锚头，在施工过程中不易塌孔，适用土层条件广泛，扩展了端承锚杆的适用范围。

本发明提供一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置，其中用于挤扩成孔的挤扩器的组成和结构如下：

所述的施工装置为由至少两个挤扩器单元组成的挤扩器，所述的挤扩器单元包括中心螺杆、正向螺母、反向螺母、支撑杆、支撑梁和扩展叶片，所述的中心螺杆包括反向螺纹段和正向螺纹段，所述的反向螺纹段上旋套有反向螺母，正向螺纹段上旋套有正向螺母，在所述的反向螺母和正向螺母上分别铰接有支撑杆，支撑杆的另一端分别连接支撑梁，支撑梁外连扩展叶片，所述的正向螺母上铰接的支撑杆的另一端与反向螺母上铰接的支撑杆的另一端分别连接支撑梁上的不同点，如果所述的中心螺杆上的正反向螺纹段的螺距和正反向螺母上铰接的支撑杆的长度相同，则为直筒形挤扩器单元，称为I型挤扩器单元；如果所述的中心螺杆上正反向螺纹段的螺距不同或者正反向螺母上铰接的支撑杆的长度不相等，或者所述的螺距和支撑杆的长度同时不相等，则为斜扩型挤扩器单元，称为II型挤扩器单元。

所述的施工装置由两个以上的I型挤扩器单元组成，各挤扩器单元之间中心螺杆互相连接，支撑梁和扩展叶片也分别固定连接或连续。

所述的施工装置由两个以上的II型挤扩器单元组成，每个挤扩器单元的中心螺杆固定连接，支撑梁和扩展叶片不连接，不连续。

所述的施工装置由一个以上的I型挤扩器单元和一个以上的II型挤扩器单元顺序或者间隔组合而成，扩展后的挤扩直径为变直径，每个挤扩器单元的中心螺杆固定连接。

本发明提供的一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工方法采用如下步骤进行：

第一步：将处于收缩态的挤扩器植入需要锚固的土体内设计深度；

第二步：旋转中心螺杆带动正向螺母和反向螺母相向运动；驱使铰接在螺母上的支撑杆另一端向外凸起，推动支撑梁向外运动，支撑梁顶着扩展叶片向外扩张，使挤扩器的孔径扩大直至端承锚杆的设计直径。

第三步：挤扩器直径扩大完成后，收起挤扩器，然后向挤扩孔中安装锚索并浇注锚固材料，完成端承锚杆施工。

本发明的优点及功效：

1、本发明采用筒形挤扩器挤扩成孔灌注锚固材料后形成端承锚杆锚头的施工方法，在锚头成孔的施工过程中不易塌孔，扩展了端承锚杆的适用范围。

2、采用不同的形式的变直径桩固定锚头，满足不同地形或者地理的需要。

3、挤扩器以单元形式组装，满足不同深度和扩孔的要求，便于组装和施工。

附图说明

图1a为直筒型挤扩器单元主视图；

图1b为直筒型挤扩器单元收缩状态下的剖面图；

图2为直筒型挤扩器单元扩展状挤态下的剖面图；

图3为直筒型锚头端承锚杆施工示意图；

图4为斜扩型锚头端承锚杆施工示意图；

图5a为组合型锚头端承锚杆的挤扩器单元收缩状态的主视图；

图5b为组合型锚头端承锚杆的挤扩器单元扩展状态的主视图；

图5c为组合型锚头端承锚杆的施工示意图。

图中：

A反向螺纹段；B扩展叶片；C反向螺母；D正向螺母；F支撑梁；G支撑杆；H正向螺纹段；I中心螺杆；J中心螺母；L1收缩状态挤扩器直径；L2扩展状态挤扩器直径。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置进行详细说明。

本发明提供的所述的施工装置是指用于挤扩成孔并实现端承锚杆固定的挤扩器，所述的挤扩器由至少两个挤扩器单元组成，所述的挤扩器单元有两种形式，分别为I型挤扩器单元和II型挤扩器单元，如图1a、1b所示，所述的I型挤扩器单元为直筒形挤扩器单元，主要由中心螺杆I、反向螺母C、正向螺母D、支撑杆G、支撑梁F和扩展叶片B构成，所述的中心螺杆I具有反向螺纹段A和正向螺纹段H，反向螺纹段A上套有反向螺母C，正向螺纹段H上套有正向螺母D，所述的反向螺母C和正向螺母D组成中心螺母对J。一对正、反向螺母D、C上分别均匀铰接若干支撑杆G，支撑杆G的另一端铰接在支撑梁F上，所述的正向螺母D上铰接的支撑杆G的另一端与反向螺母C上铰接的支撑杆G的另一端分别连接支撑梁F上的不同点，支撑梁F外连扩展叶片B。如果所述的中心螺杆I上反向螺纹段A和正向螺纹段H的螺距相同并且反向螺母C和正向螺母D上铰接的支撑杆G的长度相同，则为直筒形挤扩器单元，称为I型挤扩器单元；如果所述的中心螺杆上反向螺纹段A和正向螺纹段H的螺距不同并且反向螺母C和正向螺母D上铰接的支撑杆的长度不相等，或者所述的螺距和支撑杆长度中任意一项不相等，如图5b所示，则为斜扩型挤扩器单元，称为II型挤扩器单元。所述的反向螺母C上铰接的支撑杆的个数与正向螺母D上铰接的支撑杆的个数相同，并且分布相对应一致，如图1b和图2所示。

当旋转中心螺杆I时，反向螺母C和正向螺母D在中心螺杆I的轴向上运动，相向运动和相对运动改变反向螺母C和正向螺母D之间的距离，进而推动支撑杆G周向距离改变，带动支撑梁F上连接的扩展叶片B实现扩展，使得挤扩器可以形成不同的收缩和扩展直径。

对于I型挤扩器单元，当所述的挤扩器单元处于收缩状态时，如图1b所示，不同的支撑梁上连接的扩展叶片B之间互相搭接重叠，形成直径为L1的筒形结构；当所述的挤扩器单元处于扩展状态时，支撑杆G相外凸起，扩展叶片B展开后首尾顺次搭接，形成直径为L2的筒形结构。其中L2大于L1。

所述的挤扩器的中心螺杆I、中心螺母对J、支撑杆G、支撑梁F、扩展叶片B等构件可以采用满足力学性能要求的各种材料，如碳素钢、合金钢、铝合金、钛合金、工程塑料等，不同构件可以采用不同的材料。

采用以上两种型式中的一种或两种挤扩器单元的不同组合形式，可获得满足不同要求的变截面挤扩器；如两个以上I型挤扩器单元组合为直筒型挤扩器（如图3），两个以上II型挤扩器单元组合为斜扩型挤扩器（如图4），一个I型挤扩器单元和一个II型挤扩器单元组合为部分直筒部分圆台的组合型挤扩器（如图5c）。无论那种组合方式，组成的挤扩器在收缩状态下形成直筒形，在扩展后形成所需形状和尺寸的挤扩器，实现挤扩施工。

基于上述的挤扩器施工装置，本发明提供的一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工方法，采用如下步骤进行：

第一步：将处于收缩态的挤扩器植入需要锚固的土体内设计深度；

第二步：旋转中心螺杆I带动正向螺母D和反向螺母C相向运动；驱使铰接在正向螺母D和反向螺母C上的支撑杆G另一端向外凸起，推动支撑梁F向外运动，支撑梁F顶着扩展叶片B向外扩张，使挤扩器的孔径扩大直至端承锚杆的设计直径。

第三步：挤扩器直径扩大完成后，收起挤扩器，然后向挤扩孔中安装锚索并浇注锚固材料，完成端承锚杆施工。

实施例一：

某基坑支护工程，基坑深7m，深度4.3m以下需要进行支护。采用护坡桩—端承锚杆联合支护，护坡桩与锚杆之间采用一桩一锚的锚固方式。锚固土层为可塑态粘土。用于挤扩成孔的挤扩器采用铝合金制作，总长1.5m，挤扩后形式采用直筒型，挤扩器由3个I型挤扩单元连接而成，各挤扩器单元之间的中心螺杆固定连接，支撑梁和扩展叶片连续，或者分别固定连接。每个挤扩器单元长0.5m，挤扩器在收缩状态下直径100mm，挤扩后直径260mm，如图3所示。首先在需要支护的支挡结构4的设计位置，按照收缩状态的挤扩器的直径进行钻孔，一般钻孔5向下倾斜一定角度便于浇筑；然后用静压方式将处于收缩状态的挤扩器沿着钻孔5植入土层中的设计位置，旋转挤扩器中心螺杆I使挤扩器扩展至直径260mm，形成挤扩锚孔，反向旋转中心螺杆I并向上收起扩孔器，在挤扩形成的锚孔中安装高强度钢绞线6并向锚孔中浇注水灰比为0.5的纯水泥浆，形成圆柱形端部扩头体7；最后，在需要支护的支挡结构4上设置台座3和承压板2结构，用于固定锚具1的上端，这样就完成了端承锚杆施工。

实施例二：

某滑坡治理工程，采用端承锚杆对现状滑坡及下部潜在的滑体采用钢丝网、喷射混凝土加锚杆进行加固。锚杆排间距为4m×4m，长度10m～13m不等，锚固土层为可塑态粘土。用于挤扩成孔的挤扩器采用铬合金钢制作，总长1.5m，挤扩后形式采用斜扩型，由2个II型挤扩单元连接而成，挤扩器单元的支撑杆长度及中心螺杆螺距不同，且从上至下挤扩后挤扩器单元的扩展直径逐渐增大。相邻挤扩器单元之间的中心螺杆螺纹连接，支撑梁和扩展叶片连续。挤扩器在收缩状态下直径100mm，挤扩后形成的挤扩器设计直径最小120mm，最大280mm（如图4所示）。用钻机在土层的设计位置打一直径100mm的钻孔5，将处于收缩态的挤扩器放入钻孔中的指定位置，旋转挤扩器中心螺杆I使挤扩器扩展至设计直径形成锚孔，反向旋转中心螺杆I并向上收起扩孔器，在挤扩形成的锚孔中安装钢绞线6并向孔中浇注水泥砂浆，形成圆台型端部扩大头体7，固定锚头，然后在需要支护的支挡结构滑坡4的另一侧设置台座3和承压板2结构，用于固定锚具1的上端，这样就完成端承锚杆施工。

实施例三：

某地铁工程受到地下水浮力的不良影响，因而采用端承锚杆作为永久性抗浮措施。锚杆间排距2m×2m，长度13.5～14m。锚固土层为淤泥质粘土。用于挤扩成孔的挤扩器的材料采用45#钢制作，总长2.4m，挤扩后形式采用组合型，由2个II型挤扩器单元和2个I型挤扩器单元组成，相邻挤扩器单元之间的中心螺杆焊接方式连接。每个挤扩器单元长0.6m，挤扩器在收缩状态下直径200mm，挤扩后形成的II型单元的设计直径最小250mm、最大500mm，I型单元的设计直径500mm，（如图5a、5b、5c所示）。用钻机在土层的设计位置打一直径200mm的孔5，将处于收缩状态的挤扩器压入土层中的设计位置，旋转挤扩器中心螺杆I使挤扩器在指定位置扩展至设计直径，形成锚孔；反向旋转中心螺杆I并向上收起扩孔器，在挤扩形成的锚孔中安装碳素钢丝6’并向孔中浇注C20细石混凝土，形成组合型端部扩大头体7，固定锚头，然后在需要支护的支挡结构4的另一侧设置台座3和承压板2结构，用于固定锚具1的上端，这样就完成端承锚杆施工。

Claims (2)

1.一种基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置，其特征在于：所述的施工装置由两个以上的II型挤扩器单元组成，每个挤扩器单元的中心螺杆固定连接；或者，所述的施工装置由一个以上的I型挤扩器单元和一个以上的II型挤扩器单元顺序或者间隔组合而成，扩展后的挤扩直径为变直径，每个挤扩器单元的中心螺杆固定连接；所述的挤扩器单元包括中心螺杆、正向螺母、反向螺母、支撑杆、支撑梁和扩展叶片，所述的中心螺杆具有反向螺纹段和正向螺纹段，所述的反向螺纹段上旋套有反向螺母，正向螺纹段上旋套有正向螺母，在所述的反向螺母和正向螺母上分别铰接有支撑杆，支撑杆的另一端连接支撑梁，支撑梁外连扩展叶片，所述的正向螺母上铰接的支撑杆的另一端与反向螺母上铰接的支撑杆的另一端分别连接支撑梁上的不同点，如果所述的中心螺杆上的正反向螺纹段的螺距相同，且正反向螺母上支撑杆的长度相同，则为直筒形挤扩器单元，称为I型挤扩器单元；如果所述的中心螺杆上的正反向螺纹螺距不相同并且正反向螺母上支撑杆的长度不相等，或者所述的螺距和支撑杆的长度中任意一项不相等，则为斜扩型挤扩器单元，称为II型挤扩器单元。

2.根据权利要求1所述的基于挤扩成孔的端承锚杆的施工装置，其特征在于：所述的中心螺杆、正向螺母、反向螺母、支撑杆、支撑梁和扩展叶片采用的材料选取为一种或两种以上的碳素钢、合金钢、铝合金、钛合金或工程塑料。

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