CN102650132B - 内置式可回收扩体锚索及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种内置式可回收扩体锚索及其施工方法，内置式可回收扩体锚索包括注浆管、扩体展开臂、钢绞线、钢绞线自由滑移仓、固定承载装置、柔性伸缩套，注浆管上部套有钢绞线自由滑移仓、下端设有固定承载装置，扩体展开臂均布于注浆管外围，并且各扩体展开臂上端固定于钢绞线自由滑移仓底部、下端固定于固定承载装置顶部，钢绞线自由滑移仓相对注浆管沿轴向可移动，若干根钢绞线的中部从固定承载装置底部绕过、两端分别固定于钢绞线自由滑移仓上并且两端部分别伸出钢绞线自由滑移仓，柔性伸缩套套在所述扩体展开臂及钢绞线外。本发明内置式可回收扩体锚索，其钢绞线可回收并且承载力较高。

Description

内置式可回收扩体锚索及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种应用于土木工程领域的岩土临时锚固工程使用的锚索及用该锚索对岩土进行锚固的施工方法。 

背景技术

深基坑工程施工中残留钢绞线对周边环境的影响是新时期岩土工程研发的热点之一，在一些短期的临时性施工工程中，临时开挖阶段结束以后，存在于土体中的高强度钢绞线不仅对本工程的地下环境造成了影响，同时也极大的影响了周边环境的未来开发建设。支护工程施工作业完成后的钢绞线如不及时回收，周边环境后续开发势必会造成重复施工，增加额外的钢绞线处理成本，不仅浪费大量的人力物力，增加工程建设费用，同时，钢绞线的机械拆除施工会扰动原有的地下建筑结构，破坏原有的应力平衡，给前期构筑物稳定带来不利影响。 

随着工程施工难度的增加，建筑本体周边的环境日趋复杂，对能够提供单锚高倍承载力的锚杆或锚索的需求越来越大。 

发明内容

本发明的目的是提供一种内置式可回收扩体锚索，其钢绞线可回收并且承载力较高。 

本发明的另一目的是提供一种使用内置式可回收扩体锚索对岩土进行锚固的施工方法，该方法提高锚固强度，适应软弱土体。 

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种内置式可回收扩体锚索，包括注浆管、钢绞线、柔性伸缩套，柔性伸缩套套在注浆管上，还包括扩体展开臂、钢绞线自由滑移仓、固定承载装置，所述注浆管上部套有钢绞线自由滑移仓，所述注浆管下端设有固定承载装置，所述注浆管中部设有单向注浆装置，若干根扩体展开臂周向均布于所述注浆管外围，所述各扩体展开臂上端均固定于所述钢绞线自由滑移仓底部，各扩体展开臂下端均固定于所述固定承载装置顶部，并且所述各扩体展开臂中部均为弯折部，各弯折部均设有弹性内线夹，所述钢绞线自由滑移仓相对所述注浆管沿轴向可移动，所述若干根钢绞线的中部从所述固定承载装置底部绕过，所述若干根钢绞线两端分别可滑动连接于所述钢绞线自由滑移仓上并且两端部分别伸出所述钢绞线自由滑移仓，所述每根钢绞线均从所述注浆管两侧的两个扩体展开臂的弹性内线夹内穿过，所述钢绞线自由滑移仓相对所述注浆管沿轴向向下移动时，所述 扩体展开臂的弯折部带动所述钢绞线沿径向向外扩张，所述柔性伸缩套套在所述扩体展开臂及钢绞线外，并且所述柔性伸缩套上端密封固定于所述钢绞线自由滑移仓底部、下端密封固定于所述固定承载装置上。 

本发明内置式可回收扩体锚索，其中，所述注浆管上部设有螺纹，所述钢绞线自由滑移仓底部端面上设有中心螺纹孔，所述注浆管上部螺接于所述中心螺纹孔内、下端部相对所述固定承载装置轴向固定、径向可转动。 

本发明内置式可回收扩体锚索，其中，所述钢绞线自由滑移仓底部固定有上锁定装置，所述固定承载装置底部通过直肋板连接有下锁定装置，并且所述上下锁定装置表面均设有若干道相互平行的周向卡槽，所述柔性伸缩套上端套在所述上锁定装置上，并通过上定位卡套卡固在所述上锁定装置的周向卡槽内，所述柔性伸缩套下端套在所述下锁定装置上，并通过下定位卡套卡固在所述下锁定装置的周向卡槽内。 

本发明内置式可回收扩体锚索，其中，还包括钻尖，所述钻尖固定于所述下锁定装置底部端面中心。 

本发明内置式可回收扩体锚索，其中，所述钻尖带有缓震体。 

本发明内置式可回收扩体锚索，其中，所述下锁定装置底部端面中心设有轴向螺纹固定槽，所述缓震体为圆锥形，并且所述缓震体上设有轴向安装孔，所述钻尖螺接于所述轴向安装孔内，并且所述钻尖室外两端均伸出所述缓震体外，其中所述钻尖的安装端)螺接于所述下锁定装置的轴向螺纹固定槽内。 

本发明内置式可回收扩体锚索，其中，所述每根扩体展开臂均包括相互铰接的扩体展开上臂和扩体展开下臂，所述扩体展开上臂上端固定于所述钢绞线自由滑移仓下端面，所述扩体展开下臂下端固定于所述固定承载装置上端面。 

采用上述内置式可回收扩体锚索施工的方法，包括以下步骤： 

A、在预定位置打直孔并在直孔末端打扩孔段， 

B、将本发明可回收扩体锚索通过上述直孔放入所述扩孔段内，通过所述注浆管将高压浆体注入所述柔性伸缩套内，所述柔性伸缩套在压力驱动下展开形成柱状膨胀体，并对柔性伸缩套周围的土体进行挤压， 

C、旋转所述注浆管，所述钢绞线、扩体展开臂在所述钢绞线自由滑移仓的带动下沿所述注浆管下滑，所述钢绞线、扩体展开臂中部沿径向向外扩张，增大了所述钢绞线前端的曲率半径， 

D、所述柔性伸缩套内的注浆经过快速硬化并满足养护期限后，对本发明的内置式可回收扩体锚索进行张拉锁定，然后按照上述A-D顺序进行下一根内置式可回收扩体锚索的施工作业， 

E、在本发明的内置式可回收扩体锚索的使用功能完成以后，拉所述钢绞线的一端，将整根 钢绞线抽出回收。 

本发明所述的施工方法，在所述步骤A中，采用带套管的锚杆钻机在预定的位置钻孔并扩孔，钻机钻孔与下套管作业同时进行，并且整个钻进的过程中，一直保持套管直通孔底，并在所述步骤C结束后将所述套管抽出。 

本发明所述的施工方法，在所述步骤A中，打孔结束后将水泥浓浆注入孔底部，置换成孔过程中的混合浆液。 

采用上述方案后，本发明内置式可回收扩体锚索由于钢绞线中部绕在固定承载装置上，两端可滑动连接于钢绞线自由滑移仓，因此在施工结束后可将钢绞线抽出收回，降低因锚固工程对地下环境造成的影响，回收的后的钢绞线可以降低等级或者以其它方式回收利用，大大降低了本工程及周边工程的建设费用，并且钢绞线、扩体展开臂可沿注浆管向下滑动并沿径向向外扩张，增大了钢绞线前端的曲率半径，使锚索承载力更高，并增强了锚杆在软弱土体中的承载能力，并且本发明的各部件可标准化预制，使用时可快速及时安装，在工程抢险时具有极大的优越性。 

另外，下锁定装置底部端面中心设有钻尖，钻尖带有缓震体，因此在施工时更便于将锚杆置入锚杆孔内。 

采用本发明内置式可回收扩体锚索施工的方法，由于在本施工方法中采用的锚索的钢绞线可回收，因此降低施工成本并且减少地下污染，有利于节能减排。 

另外，本发明施工方法中，由于锚索采用承压型囊式扩体锚固工艺，提高了扩体锚固段内的注浆固结体质量，提高锚固强度，适应软弱土体。还有，用带套管的锚杆钻机在预定的位置钻孔并扩孔，套管可保护钻杆避免破损。 

附图说明

图1是本发明内置式可回收扩体锚索的主视剖视图； 

图2是本发明内置式可回收扩体锚索在土体中的注浆状态图； 

图3是本发明内置式可回收扩体锚索的扩体展开臂和钢绞线径向扩张后的状态图； 

图4是本发明内置式可回收扩体锚索的钢绞线拆除状态图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明内置式可回收扩体锚索包括注浆管1、扩体展开臂2、钢绞线3、钢绞线自由滑移仓4、固定承载装置5、柔性伸缩套6、上、下锁定装置71、72，缓震橡胶体8、钻尖9，其中，注浆管1中部设有单向注浆装置11、上部设有螺纹，钢绞线自由滑移仓4底部端面上设有中心螺纹孔，注浆管1上部螺接于钢绞线自由滑移仓4的中心螺纹孔内、下部通过旋转式固定夹片12设置于固定承载装置5上，固定承载装置5底面为圆弧形表面，并且圆弧形表面上设有多条相互平行的横向圆弧形沟槽，及一条与上述多条相互平行的横向圆弧 形沟槽呈十字交叉的纵向圆弧形沟槽，横向圆弧形沟槽与纵向圆弧形沟槽位于固定承载装置5表面的不同深度处，四根扩体展开臂2周向均布于注浆管1外围，每根扩体展开臂2包括相互铰接的扩体展开上臂21和扩体展开下臂22，扩体展开上臂21和扩体展开下臂22相互铰接的铰接处设有弹性内线夹10，扩体展开上臂21上端焊接于钢绞线自由滑移仓4下端面，扩体展开下臂22下端焊接于固定承载装置5上端面，多根钢绞线3的中部从固定承载装置5底部绕过并且各钢绞线3分别设置于一个圆弧形沟槽内，多根钢绞线3两端分别从钢绞线自由滑移仓4的底部端面穿过并伸出钢绞线自由滑移仓4，并在钢绞线自由滑移仓4内添加密封填料41堵塞各接缝，每根钢绞线3均从注浆管1两侧的两个扩体展开臂2上的弹性内线夹10内穿过，钢绞线3可以是无粘结钢绞线、表面涂油的钢绞线、套管钢绞线、涂油的钢丝绳等，上锁定装置71焊接于钢绞线自由滑移仓4底部、下锁定装置72通过直肋板51焊接于固定承载装置5底部，并且上下锁定装置71、72表面均设有多道相互平行的周向卡槽，柔性伸缩套6套在扩体展开臂2、钢绞线3外，并且柔性伸缩套6上端套在上锁定装置71上，并通过上定位卡套711卡固在上锁定装置71的周向卡槽内，柔性伸缩套6下端套在下锁定装置72上，并通过下定位卡套721卡固在下锁定装置72的周向卡槽内，柔性伸缩套6为高强度伸缩材料，可以满足压力在0.2-5Mpa内的压力要求，在膨胀前是两端开口的束紧的袋状，膨胀后呈圆柱状，下锁定装置72底部端面的中心设有轴向螺纹固定槽，缓震橡胶体8、钻尖9，缓震橡胶体8为圆锥形，在缓震橡胶体8上设有轴向安装孔，钻尖9螺接于该轴向安装孔内，并且钻尖9两端均伸出缓震橡胶体8外，其中钻尖9的安装端91螺接于下锁定装置72的轴向螺纹固定槽内。 

钢绞线自由滑移仓4、上锁定装置71、固定承载装置5、直肋板51、下锁定装置72可采用碳钢、不锈钢，或采用塑料，自由滑移仓4与上锁定装置71一体成型，固定承载装置5、直肋板51、下锁定装置72一体成型。 

在施工过程中，首先用锚杆钻机到达预定的位置钻孔并扩孔，可根据土层情况，选用机械扩孔、高压喷射扩孔或爆破扩孔等工艺打直孔并在直孔末端打扩孔段15，如图2所示，在土体较松软的情况下，也可以直接采用注浆挤扩的方法得到直孔及扩孔段15，随即进行锚索灌浆及注浆置换，将水灰比为0.35～0.6的水泥浓浆注入孔底部，置换成孔过程中的混合浆液。 

然后将本发明的内置式可回收扩体锚索通过上述直孔放入扩孔段15内，通过注浆管1将高压浆体注入柔性伸缩套6内，柔性伸缩套6在高压注浆的压力驱动下，逐渐展开，形成柱状膨胀体，并对柔性伸缩套6周围的土体进行挤压，旋转注浆管1，钢绞线3、扩体展开臂2在钢绞线自由滑移仓4的带动下沿注浆管1下滑，钢绞线3、扩体展开臂2径向扩张， 如图3所示，增大了钢绞线3前端的曲率半径，柔性伸缩套6内的注浆经过快速硬化并满足养护期限后，对本发明的内置式可回收扩体锚索进行张拉锁定，张拉值要达到设计值的1.05～1.2倍，然后将钻机移位准备下一根内置式可回收扩体锚索的施工作业。本发明的内置式可回收扩体锚索的使用功能完成以后，基坑支护结束，应用液压油缸或是挖掘机械在钢绞线3的端头张拉，将整根钢绞线3抽出回收，如图4所示。 

另外，施工过程中，还可采用带套管的锚杆钻机在预定的位置钻孔并扩孔，钻机钻孔与下套管作业同时进行，整个钻进的过程中，一直保持套管直通孔底，得到直孔及直孔末端的扩孔段，并将水灰比为0.35～0.6的水泥浓浆注入孔底部，置换成孔过程中的混合浆液， 

然后将钻杆提出，套管提升至直孔段，将本发明内置式可回收扩体锚索经直孔放置入扩孔段，经注浆管将高压浆体注入柔性伸缩套6内，柔性伸缩套6在高压注浆的压力驱动下，逐渐展开，形成柱状膨胀体，并对柔性伸缩套6周围的土体进行挤压，旋转注浆管1，钢绞线3、扩体展开臂2在钢绞线自由滑移仓4的带动下沿注浆管1下滑，钢绞线3、扩体展开臂2径向扩张，如图3所示，增大了钢绞线3前端的曲率半径，这时将套管抽出，柔性伸缩套6内的注浆经过快速硬化并满足养护期限后，对本发明的内置式可回收扩体锚索进行张拉锁定，张拉值要达到设计值的1.05～1.2倍，然后将钻机移位准备下一根内置式可回收扩体锚索的施工作业。本发明的内置式可回收扩体锚索的使用功能完成以后，基坑支护结束，应用液压油缸或是挖掘机械在钢绞线3的端头张拉，将整根钢绞线3抽出回收，如图4所示。 

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种内置式可回收扩体锚索，包括注浆管（1）、钢绞线（3）、柔性伸缩套（6），柔性伸缩套（6）套在注浆管（1）上，其特征在于：还包括扩体展开臂（2）、钢绞线自由滑移仓（4）、固定承载装置（5），所述注浆管（1）上部套有钢绞线自由滑移仓（4），所述注浆管（1）下端设有固定承载装置（5），所述注浆管（1）中部设有单向注浆装置（11），若干根扩体展开臂（2）周向均布于所述注浆管（1）外围，所述各扩体展开臂（2）上端均固定于所述钢绞线自由滑移仓（4）底部，各扩体展开臂（2）下端均固定于所述固定承载装置（5）顶部，并且所述各扩体展开臂（2）中部均为弯折部，各弯折部均设有弹性内线夹（10），所述钢绞线自由滑移仓（4）相对所述注浆管（1）沿轴向可移动，所述若干根钢绞线（3）的中部从所述固定承载装置（5）底部绕过，所述若干根钢绞线（3）两端分别可滑动连接于所述钢绞线自由滑移仓（4）上并且两端部分别伸出所述钢绞线自由滑移仓（4），所述每根钢绞线（3）均从所述注浆管（1）两侧的两个扩体展开臂（2）的弹性内线夹（10）内穿过，所述钢绞线自由滑移仓（4）相对所述注浆管（1）沿轴向向下移动时，所述扩体展开臂（2）的弯折部带动所述钢绞线（3）沿径向向外扩张，所述柔性伸缩套（6）套在所述扩体展开臂（2）及钢绞线（3）外，并且所述柔性伸缩套（6）上端密封固定于所述钢绞线自由滑移仓（4）底部、下端密封固定于所述固定承载装置（5）上。

2.如权利要求1所述的内置式可回收扩体锚索，其特征在于：所述注浆管（1）上部设有螺纹，所述钢绞线自由滑移仓（4）底部端面上设有中心螺纹孔，所述注浆管（1）上部螺接于所述中心螺纹孔内、下端部相对所述固定承载装置（5）轴向固定、径向可转动。

3.如权利要2所述的内置式可回收扩体锚索，其特征在于：所述钢绞线自由滑移仓（4）底部固定有上锁定装置（71），所述固定承载装置（5）底部通过直肋板（51）连接有下锁定装置（72），并且所述上下锁定装置（71、72）表面均设有若干道相互平行的周向卡槽，所述柔性伸缩套（6）上端套在所述上锁定装置（71）上，并通过上定位卡套（711）卡固在所述上锁定装置（71）的周向卡槽内，所述柔性伸缩套（6）下端套在所述下锁定装置（72）上，并通过下定位卡套（721）卡固在所述下锁定装置（72）的周向卡槽内。

4.如权利要求3所述的内置式可回收扩体锚索，其特征在于：还包括钻尖（9），所述钻尖（9）固定于所述下锁定装置（72）底部端面中心。

5.如权利要求4所述的内置式可回收扩体锚索，其特征在于：所述钻尖（9）带有缓震体（8）。

6.如权利要求5所述的内置式可回收扩体锚索，其特征在于：所述下锁定装置（72）底部端面中心设有轴向螺纹固定槽，所述缓震体（8）为圆锥形，并且所述缓震体（8）上设有轴向安装孔，所述钻尖（9）螺接于所述轴向安装孔内，并且所述钻尖（9）两端均伸出所述缓震体（8）外，其中所述钻尖（9）的安装端（91）螺接于所述下锁定装置（72）的轴向螺纹固定槽内。

7.如权利要求6所述的内置式可回收扩体锚索，其特征在于：所述每根扩体展开臂（2）均包括相互铰接的扩体展开上臂（21）和扩体展开下臂（22），所述扩体展开上臂（21）上端固定于所述钢绞线自由滑移仓（4）下端面，所述扩体展开下臂（22）下端固定于所述固定承载装置（5）上端面。

8.采用上述1至7任一所述的内置式可回收扩体锚索施工的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、在预定位置打直孔并在直孔末端打扩孔段（15），

B、将本发明可回收扩体锚索通过上述直孔放入所述扩孔段（15）内，通过所述注浆管（1）将高压浆体注入所述柔性伸缩套（6）内，所述柔性伸缩套（6）在压力驱动下展开形成柱状膨胀体，并对柔性伸缩套（6）周围的土体进行挤压，

C、旋转所述注浆管（1），所述钢绞线（3）、扩体展开臂（2）在所述钢绞线自由滑移仓（4）的带动下沿所述注浆管（1）下滑，所述钢绞线（3）、扩体展开臂（2）中部沿径向向外扩张，增大了所述钢绞线（3）前端的曲率半径，

D、所述柔性伸缩套（6）内的注浆经过快速硬化并满足养护期限后，对本发明的内置式可回收扩体锚索进行张拉锁定，然后按照上述A-D顺序进行下一根内置式可回收扩体锚索的施工作业，

E、在本发明的内置式可回收扩体锚索的使用功能完成以后，拉所述钢绞线（3）的一端，将整根钢绞线（3）抽出回收。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于：在所述步骤A中，采用带套管的锚杆钻机在预定的位置钻孔并扩孔，钻机钻孔与下套管作业同时进行，并且整个钻进的过程中，一直保持套管直通孔底，并在所述步骤C结束后将所述套管抽出。

10.如权利要求9所述的施工方法，其特征在于：在所述步骤A中，打孔结束后将水泥浓浆注入孔底部，置换成孔过程中的混合浆液。