CN102587368B - 一种可完全回收的端承地锚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可完全回收的端承地锚，包括锚杆、锚杆套和锚爪，所述的锚杆为一下端设有盘状凸缘的直杆，锚杆下部套有管状的锚杆套，所述锚杆套底面设有环状凸起，所述锚爪为多个，各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上。本发明的端承地锚安装完成后能够迅速投入使用、锚爪多、锚固力大、装拆快捷、即使孔底出现塌陷也不影响地锚完全回收。

Description

一种可完全回收的端承地锚

技术领域

    本发明主要涉及建设工程中的岩土锚固领域，尤其是涉及一种适用于临时性的可完全回收的端承地锚，本发明可用于支护工程，也可作为基桩、岩土、复合地基等的静载试验的反力锚固体系。

背景技术

目前工程上所使用的锚杆技术，应用得比较多的均为固定不可拆除式的锚杆，也有少数可拆除的锚杆，其承载形式也是杆侧摩擦型或半端承半摩擦型，也还有一些锚入土体型的锚杆，但这种类型的锚杆因其锚爪少，锚固力也小，又因其锚爪是锚入土体的，故其拆除也存在困难。由岩土的力学特性可知，各种岩土的端承载能力远大于其所提供的摩擦力。正由于岩土体系所提供的侧摩擦力较小，如需要较大的锚固力时，仅靠增大锚杆体直径和长度及数量以满足使用要求，会大大提高成本。所以应尽可能通过增大端承载力的方式来增大锚固力。

可回收的锚杆，最接近的比对文献如下：

申请号为97103512.1的中国发明专利中公开了一种伞式锚具：主要由锚杆、伞股、抗拉柔性网组成，工作方式类似雨伞的张合（倒置的雨伞），结合《岩土力学》2006年5月的第27卷第5期所公开的《伞式自扩锚应用效果研究》可知，目前该伞式锚具的自扩杆、平衡杆有四对，其完全张开状态下最大直径为85cm，且如文章所述“承载力计算因该技术尚处于初步阶段，仍缺乏足够的经验，建议通过载荷试验确定其承载力。”结合其锚爪数量少的结构可知，这类锚具的承载力不大，这种地锚存在一个最大的缺点：“本伞式锚具的锚头和锚杆可以分离，锚杆可以再使用”，说明该结构仅能取出锚杆，而不能取出锚头、锚杆套（伞股、抗拉柔性网及锚沿等），大部份构件不能回收，浪费大。这种锚爪铰轴设在底部，使锚爪依靠勾入土体的受力结构，使其难以或无法全部回收。

综上所述，上述对比文件公开的伞式锚具提供的锚固力不大，也不能完全回收。

申请号为200820011652.5，公开号CN201190283Y的中国实用新型专利：膨胀式地锚。其锚爪数量为四对，工作原理是把地锚放入挖好的小坑内，转动丝杠使四对锚爪插入土壤中，使地锚产生锚固力，由于其锚爪数量少，又因放入的“小直径的坑”是“控”（分析应为挖，因其后带有坑字，应为别字）的，加上其锚爪“插入土壤”以及用途为架设导线施工或输电铁塔加固，可知，其需要解决埋设时挖坑，拆除时不用挖坑的问题，且其所能提供的锚固力也很有局限。

申请号为200720069921.9，公告号为CN201031390Y，名称为“工具式扩大头抗拔桩”的中国实用新型专利，虽然其抗拔力大，但因其桩径大，使用时需要大的外力将桩压入软土或砂土中，再通过千斤顶驱动使桩底的翼片张开，产生抗拔力，而回收时也由于其张开的翼片间空间大，软土容易进入上述空间，故也需用较大的力才能回收。

故该实用新型虽能提供大的锚固力也能回收，但所需的设备大，回收操作也复杂。

本发明采用预钻扩孔后，再放入锚杆，使锚爪从下往上张开受力的方案，既能解决设备大型化，又能解决锚杆不易取出，锚固力小的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够迅速投入使用、锚爪多、锚固力大、装拆快捷、即使孔底出现塌陷也不影响地锚完全回收的端承地锚。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种可完全回收的端承地锚，包括锚杆和锚爪，其特征在于：所述的锚杆为一下端设有盘状凸缘的直杆，锚杆套有管状的锚杆套，所述锚杆套底面设有环状凸起，所述锚爪为多个，各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上，使锚爪在锚杆提升时绕环状凸起的下端外沿-环形铰轴由平行于锚杆轴线位置向垂直于锚杆轴线位置转动以使锚爪呈放射状展开。

本发明的使用过程：在已钻好孔并扩好底的锚孔内放入本发明的端承地锚，此时锚爪处于收拢状态，向上提升所述锚杆，如在锚杆上端连接千斤顶，锚杆向上运动的过程中通过其下端设置的盘状凸缘带动锚爪慢慢展开，直至锚爪被锚杆套底部和锚杆的盘状凸缘夹紧且锚爪不能再上移转动为止，此时锚爪展开成放射状的栅板，将锚杆定位在锚杆套上，且将锚杆套定位在岩土层上，此时所述栅板的上表面紧贴岩土层中所钻的扩孔的上表面，使岩土层和地锚之间先预紧，栅板与岩土层间产生栅板效应提供很大的端阻力，产生很大的锚固力；使用完后，放松锚杆，锚爪向下收拢，再放松锚杆套（释放锚爪后不用放松锚杆套也可将地锚整体拆除的）即可将端承地锚整体拆除予以回收，以备下次使用；本发明设置的锚爪数量较多，锚爪展开成栅板时，锚爪之间的距离较小，即使有塌孔现象，也会因锚爪间距小，大块的异物如石块等不能从栅板之间的空隙落入孔底而影响锚爪的收拢。

作为本发明的优选实施方式：

所述的各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上的结构为：所述锚杆套底面环状凸起的下端外沿设有环形外凸沿，所述的锚爪的前上端设有内凹槽包裹所述的环形外凸沿形成铰接关系；或所述的各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上的结构为：所述锚杆套底面环状凸起的下端外沿设有环形内凹槽，所述的锚爪的前端设有外凸沿嵌入所述的环形内凹槽形成铰接关系。

本发明的上述铰接结构，整个铰轴即所述环形外凸沿或环形内凹槽上都可铰接锚爪，所以锚爪可在其上紧密的并排设置并围成一圈，从而大大增加了锚爪的数量，减小了锚爪之间的间隙。

本发明可优选如下实施方式：

1）所述的锚爪的下端内侧设有倒角，锚爪处于收拢状态时，所述锚杆下端的盘状凸缘的上边沿落入由锚爪下端倒角围成的空间内侧。当向上提升所述锚杆时，锚杆上的盘状凸缘的上边沿通过挤压锚爪的倒角使锚爪展开。

2）所述的锚爪的下端铰接有支撑杆，所述支撑杆的下端铰接在所述锚杆的盘状凸缘的外沿上。当向上提升所述锚杆时，支撑杆绕其上下端的铰轴转动支撑其与锚爪的铰接点向远离锚杆套轴线位置运动，从而支撑各锚爪展开。在锚爪下设置支撑杆，能改善本发明端承地锚的稳定性、提高材料的使用性能，如锚爪不易因长期使用而变形，影响后期的使用效果。

所述锚杆的上端设有外螺纹，锚杆套上设置提升端螺母，所述锚杆通过所述提升端螺母安装在锚杆套上。

所述锚杆套上端也设置外螺纹，锚杆套上从下往上还依次套装有锚板和定位螺母，所述锚杆套通过所述锚板和定位螺母安装在岩土层上面。

所述锚爪收拢成空心的柱状时，相邻的锚爪的相对面紧密相邻，锚爪展开成放射状时，相邻的锚爪铰接端的相对面紧密相邻。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1）本发明在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上设置多个锚爪，锚爪间距小，展开成栅板后，栅板与岩土层之间的端阻力大，地锚所能提供的锚固力大；本发明的端承地锚在整个装拆过程中，都无需浇筑混泥土等，安装非常方便，装好后，能够迅速投入使用，放松锚杆和锚爪锚杆套后，本发明的端承地锚可整体取出，拆卸干净快捷；由于锚爪间距小，可以有效阻止能影响锚爪收拢的大块异物落于孔底，即使孔底出现塌陷也不影响地锚完全回收的端承地锚，最大程度的节省成本；

2）本发明通过巧妙的设置锚爪与锚杆套底面环状凸起的下端外沿之间的铰接结构，使锚爪可在下端外沿上紧密的并排设置围成一圈，从而大大增加了锚爪的数量，减小了锚爪之间的间隙，锚爪展开成栅板后，所能提供的锚固力更大，同时锚爪间间隙减小，更好的防止大块异物落于孔底，使地锚的拆除、回收都更加方便。

附图说明

图1a为实施例一锚爪收拢时的立体图；

图1b为实施例一锚爪展开时的立体图；

图2a为实施例一中锚爪与锚杆套之间的分解放大图；

图2b为实施例二中锚爪与锚杆套之间的分解放大图；

图3a为实施例一中锚爪收拢时的放大图；

图3b为实施例二中锚爪收拢时的放大图；

图4a为实施例一中锚爪展开时的放大图；

图4b为实施例二中锚爪展开时的放大图；

图5为实施例一中单个锚爪的立体图；

图6a为实施例一中的多个锚爪收拢成空心的柱状时的立体图；

图6b为实施例一中的多个锚爪展开成放射状时的立体图；

图7a为实施例二中的多个锚爪收拢成空心的柱状时的立体图；

图7b为实施例二中的多个锚爪展开成放射状时的立体图；

图8a为实施例三中的多个锚爪收拢成空心的柱状时的状态图；

图8b为图8a中a处的放大图；

图9a为实施例三中的多个锚爪展开成时的状态图；

图9b为图9a中b处的放大图；

图10a为实施例四中的多个锚爪收拢成空心的柱状时的状态图；

图10b为图10a中c处的放大图；

图11a为实施例四中的多个锚爪展开成时的状态图；

图11b为图11a中d处的放大图。

具体实施方式

实施例一

如图1为本发明的可完全回收的端承地锚实施例一的立体图，为便于观察，图中沿锚杆套1的轴线剖下了一部分，如图1所示，本发明的端承地锚包括锚杆套1、锚爪2，锚杆3，锚杆3为一下端设有盘状凸缘31的直杆，锚杆3套有管状的锚杆套1，锚杆套1底面设有环状凸起11，如图2所示，锚爪2为多个，各锚爪2的上端铰接在锚杆套1底面环状凸起11的下端外沿上。

图2a为实施例一中各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上的结构：锚杆套1底面环状凸起11的下端外沿设有环形外凸沿111，锚爪2的上端设有内凹槽22包裹所述的环形外凸沿111形成铰接关系。锚爪2有多个，锚爪2的上端铰接在环状凸起11的侧壁上，使锚爪2可沿环状凸起11的侧壁由平行于锚杆套1轴线位置向垂直于锚杆套1轴线位置转动以使锚爪2呈放射状展开，如图3a和4a所示。图3a、4a分别为实施例一中锚爪收拢、展开时的放大图。多个锚爪2直接并排设置围成一圈，如图6a、6b所示。图6a、6b分别为实施例一中锚爪2收拢、展开时的立体图。

如图3a和图5所示，锚爪2的下端内侧设有倒角，锚爪2处于收拢状态时，锚杆3下端的盘状凸缘31的上边沿落入由锚爪2下端倒角围成的空间内侧。锚杆3沿锚杆套1上下运动，锚杆3下端的盘状凸缘31向上挤压或放松锚爪2，使锚爪2展开成放射状或收拢成空心的柱状，如图6所示，且所述空心的柱状体的直径不大于所述锚杆套1的直径。

当然，空心柱状体直径大于锚杆套直径的情况下也能实施本发明的目的。

图6为本发明实施例一中的锚爪2的立体图，锚爪2收拢成空心的柱状时，相邻的锚爪2的相对面紧密相邻，见图6a，锚爪2展开成放射状时，相邻的锚爪2铰接端的相对面紧密相邻，见图6b。锚爪的具体结构为：如图6所示，锚爪2的上端内侧设有内凹槽22，上端外侧同其下端一样都设有倒角，锚爪2的横截面为扇形或近似于梯形的形状。锚爪2左右侧面之间的夹角为以锚爪2的片数等分圆周所得的度数，所述的多个锚爪收拢时可将所述的锚杆围住，锚爪2前上端也为为扇形或梯形，使锚爪2张开时，其前上端可合拢围成一放射状圆环面。

实施例一的具体施工过程如下：

在已钻好孔并扩好底的锚孔内放入已组装好的端承地锚，此时锚爪2处于收拢状态，将利用空心千斤顶、锚板5和定位螺母6等设备支撑锚杆套和锚杆，向上提升起所述锚杆3，锚杆3上的盘状凸缘31向上运动的同时挤压锚爪2的倒角，使锚爪2慢慢展开，直至锚爪2被锚杆套1底部和锚杆3的盘状凸缘31夹紧、展开的锚爪2受岩土层阻力作用导致整个地锚不能再上移为止，此时，锚爪2展开成放射状的栅板，定位好锚杆3此时的位置，也定位好锚杆套1此时的位置，这时所述栅板的上表面紧贴岩土层，对岩土层及锚杆套体系起到预紧作用，栅板与岩土层间产生栅板效应提供很大的端阻力，产生很大的锚固力。本发明整个安装过程中，没有涉及到混凝土等材料，一经安装完毕，可即刻投入使用。

使用完后，操作千斤顶放松锚杆3，锚杆3上的盘状凸缘31向下运动，锚爪2在自身重力作用下收拢或锚杆套1下降挤压锚爪2收拢或端承地锚取出时锚爪2被岩土层挤压而收拢，最终使锚爪2收拢成空心的柱状物使整个端承地锚被顺利拔出。由于本发明中的多个锚爪2直接相邻，锚爪2之间的间距小，能有效阻止能影响锚爪收拢的大块异物落于孔底，即使孔底出现塌陷也不影响地锚完全回收，最大程度的节省了成本。

实施例二

如图2b、3b、4b、7a、7b所示，为本发明实施例二的各相应视图。实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上的结构为：锚杆套1底面环状凸起11的下端外沿设有环形内凹槽112，锚爪2的上端设有外凸沿23嵌入所述的环形内凹槽112形成铰接关系。

实施例二与实施例一的具体施工过程相同。

实施例三

图8、图9分别为本发明实施例三锚爪2收拢时和锚爪2展开时的状态图，其与实施例一的差别在于：

锚杆3的上端设有外螺纹，锚杆套1上设置提升端螺母4，锚杆3通过提升端螺母4安装在锚杆套1上。提升端螺母4设于锚杆套1的上端面，此时，提升端螺母4与锚杆套1之间只是接触关系，向上或向下旋转提升端螺母4，操作提升或放松锚杆3，实现锚爪2的展开或收拢。提升端螺母4也可固定设置在锚杆套1的管腔内或锚杆套1的上下端，如固定在锚杆套1的下端，此时锚杆3的上升或放松通过操作旋转锚杆3实现，不过此时锚杆3可适当短些，可借助套管插入锚杆套1的管腔来操作旋转锚杆3。

锚杆套1上端也设置外螺纹，锚杆套1上从下往上还依次套装有锚板5和定位螺母6，锚杆套1通过锚板5和定位螺母6安装在岩土层地面上。

实施例三的具体施工过程与实施例一的差别在于：

操作锚杆3的提升或放松通过旋转提升端螺母4或锚杆3实现，而无需另外设置千斤顶等装置，锚杆套1在岩土层上的定位是通过调节其上的锚板5和定位螺母6来实现。

在已钻好孔并扩好底的锚孔内放入本发明的端承地锚，通过调节锚板5和定位螺母6来调整锚杆套1的位置，最好使锚杆套1下端面低于与所钻的扩孔上表面取平，操作收紧提升端螺母4，使锚杆3上移，锚杆3上的盘状凸缘31向上挤压锚爪2，达到需要的角度（通过设置锚杆套1下底面与锚杆3上的盘状凸缘31之间的角度，可使锚爪2张开到更大的角度）后上紧定位螺母6，使展开成栅板状，再调整定位螺母使张开成栅板状的锚爪2与岩土层贴紧，利用栅板效应而发挥端承作用。

实施例四

如图10、图11分别为本发明实施例四锚爪2收拢时和锚爪2展开时的状态图，实施例四与实施例三的差别在于：锚爪2的下端铰接有支撑杆7，支撑杆7的下端铰接在锚杆3的盘状凸缘31的外沿上。锚爪2收拢时，锚爪2和支撑杆7均平行于锚杆套1轴线。支撑杆7与锚杆3的盘状凸缘31之间的铰接结构，类似于本发明锚爪2上端与锚杆套1上的环状凸起11之间的铰接结构。

当向上提升锚杆3时，锚杆3上的盘状凸缘31向上挤压支撑杆7，支撑杆7绕其上下端的铰轴转动支撑其与锚爪2的铰接点向远离锚杆套1轴线位置运动，从而支撑各锚爪2展开。

本发明的端承地锚主要受到来自岩土层与锚爪组合体结合的端阻力的作用。当需要更大的锚固力时，仅需加大扩孔、锚杆各部件尺寸、锚孔深度即可。

本发明主要应用于临时性很强、要求提供较大锚固力的锚固场合，特别适用于静载试验的反力系统，多个本发明的端承地锚的运用，可完全代替成本高昂的堆荷法。本发明的端承地锚不仅可提供较大的锚固力，而且可方便的完全被拆除，循环使用，不仅节省了使用成本，还节省了施工时间，降低了施工难度，且因其结构简单，同样节省了生产成本，具有较好的推广价值。

本发明既可作为端承锚杆作抗拔用，也可将扩孔、锚爪上下位置互换，适当增大各部件的尺寸，还可作为临时性的端承的抗压桩使用。

Claims (5)

1.一种可完全回收的端承地锚，包括锚杆和锚爪，其特征在于：所述的锚杆为一下端设有盘状凸缘的直杆，锚杆套有管状的锚杆套，所述锚杆套底面设有环状凸起，所述锚爪为多个，各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上，锚爪在所述下端外沿上紧密的并排设置并围成一圈。

2.根据权利要求1所述的可完全回收的端承地锚，其特征在于：所述的各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上的结构为：所述锚杆套底面环状凸起的下端外沿设有环形外凸沿，所述的锚爪的上端设有内凹槽包裹所述的环形外凸沿形成铰接关系。

3.根据权利要求1所述的可完全回收的端承地锚，其特征在于：所述的各锚爪的上端铰接在锚杆套底面环状凸起的下端外沿上的结构为：所述锚杆套底面环状凸起的下端外沿设有环形内凹槽，所述的锚爪的上端设有外凸沿嵌入所述的环形内凹槽形成铰接关系。

4.根据权利要求2或3所述的可完全回收的端承地锚，其特征在于：所述的锚爪的下端内侧设有倒角，多个锚爪处于收拢状态时，所述锚杆下端的盘状凸缘的上边沿落入由锚爪下端倒角围成的空间内侧。

5.根据权利要求2或3所述的可完全回收的端承地锚，其特征在于：所述的锚爪的下端铰接有支撑杆，所述支撑杆的下端铰接在所述锚杆的盘状凸缘的外沿上。