CN102943474B - 高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆及施工方法，属于土木工程技术领域，其由无粘结钢绞线经光滑弧线形顶部承载锚端回绕形成双倍数量的钢绞线，通过特制的钢绞线锁紧装置定型后，与锁定体、绑扎束紧带共同锁紧成承插锁定组合体，该组合体与底部固定台座等构件组成的舱式组合体连接，由锁紧螺杆、螺母紧固。将本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆送入地层后高压注浆舱体膨胀展开，形成大直径的高强度锚固体，完成锚固安全度较高的支护功能后，无粘结钢绞线可以高效、快捷回收，其施工、结构简单。

Description

高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆及施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术服务领域，尤指一种提供高倍承载力、标准化预制、张拉速度快、可回收率高的用于岩土工程锚固提供临时性支护并可回收的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆及施工方法。

背景技术

锚固技术在基坑支护、边坡加固等工程中有着广泛应用，部分预应力锚索作为一种临时性支护措施，在锚固工程结束后便完成其工程作用。

锚杆施工区域常常位于基坑用地边界，传统桩锚支护、喷锚支护等施工工艺所使用钢绞线往往容易超越边界线，锚索向外延伸十几米甚至数十米，占用巨大地下空间。由于钢绞线等金属构件残留于毗邻区域，往往造成邻近区域地下空间后续开发困难。因此，在建筑密集、用地紧张的部分区域，地下空间产权被严格保护。在国外，欧美等国家和地区早已从明确规定土地建设者的地下空间使用范围，在国内，部分省市已经出台了“土层锚杆不能超越红线，钢绞线必须回收”等相关规定，从法律角度保证不允许对邻地物权侵犯。

在解决上述相关技术问题的实践中，在国外率先采用了多种可回收式锚杆施工技术。例如德国和日本可回收式锚杆技术等；在国内，许多科研机构与施工企业进行了普通地层可回收锚杆施工技术的研究。然而，锚固的安全性与可回收的便捷性难以同时有效完成，在部分重点工程、需要较大安全系数裕度的工程、难度较大的工程中，如一定程度的边坡覆盖层脆弱、土质松散、局部软弱、均匀性差的复合介质中，由于普通锚杆单位长度提供锚固力较低，因而稳定性极差，为提高整体拉拔力，锚杆设计长度往往很长，一是明显增加了经济成本，二是加大了施工难度，三是产生了较大的形变，增加了工程安全的不确定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆及施工方法，其锚固安全，可以方便快携、高效回收钢绞线，施工、结构简单。

本发明的技术解决方案为：本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中包括无粘结钢绞线，承载锚端和锁定体，所述无粘结钢绞线由下向上在承载锚端和锁定体上回绕成双倍数量无粘结钢绞线，上述构件通过绑扎束紧带绑紧形成承插锁定组合体，所述承插锁定组合体由上向下依次穿过顶部固定台座、柔性单向舱体后固定于底部固定台座的下面，所述底部固定台座的下面连接全封闭防护导向罩，所述承插锁定组合体位于全封闭防护导向罩的内腔，所述柔性单向舱体的上、下端分别连接顶部固定台座和底部固定台座，回绕成的双倍数量无粘结钢绞线分别向上穿过若干个对中支架。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中所述承载锚端的外表面设有可供无粘结钢绞线回绕180度绕在其上的第一沟槽，所述锁定体的外表面两相对侧壁上设有成对的第二沟槽，每对所述第二沟槽与第一沟槽位于承载锚端两相对侧壁上的部分分别上下对应且相通，所述锁定体的外表面设有若干个可供绑扎束紧带缠绕其上的横向沟槽。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中所述承载锚端下部的纵截面形状为半圆形或者圆弧形，也可以为外侧不规则弧线形侧翼板包围成半圆形或者圆弧形结构。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中所述锁定体的横截面外部轮廓形状为矩形或者正方形或者圆形被加工切掉边缘弧形的形状。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中所述第一沟槽呈U形半包围形状或O形全包围形状设置在承载锚端的纵截面上。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中所述第一、二沟槽的数量为1至8个，相邻两个所述第一沟槽之间、相邻两对所述第二沟槽之间可以平行或垂直。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中所述承载锚端和锁定体之间通过锁紧螺栓和锁紧螺母连接或者相互通过螺纹连接或者相互通过插接在一起。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其中所述承载锚端和锁定体由钢制或者铁制或者塑料或者玻璃钢材料制成。

本发明使用可回收扩体锚杆的施工方法，其包括如下步骤：

(1)先用锚杆钻机准确定位钻孔并清孔完成后，并通过机械扩孔、旋喷扩孔进行舱体膨胀段扩体预制成孔；

(2)钻机对舱体膨胀段扩体预制成孔结束后，随即进行灌浆及注浆置换，将水泥浓浆注入孔底部置换浆液，将本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆送入舱体膨胀段扩体预制成孔中；

(3)经高压注浆管开始高压注浆，柔性材料制成的柔性单向舱体逐渐展开成预制状态，完成对舱体膨胀段的挤扩，展开过程中，随压力的增加柔性单向舱体上的孔隙带放出残存气体直至内部完全为饱密水泥沙浆稠浆；

(4)一次注浆完成之后的0-24小时内进行二次劈裂高压注浆加固；

(5)本发明可回收扩体锚杆做为锚索的使用功能完成以后，按顺序依次安装好回收利用的无粘结钢绞线基座垫板、穿心油压式千斤顶、张拉用的工具锚头和夹片，应用液压油缸和卷扬机械组合在无粘结钢绞线一个端头张拉，则整根钢绞线从张拉孔抽出回收。

采用上述方案后，本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆通过用承插锚端、锁定体、回绕成双倍数量的无粘结钢绞线通过绑扎束紧带连接组成的承插锁定组合体，穿过由顶部固定台座、柔性单向舱体、底部固定台座和封闭导向帽连接而成的组合体，当水泥沙浆注入柔性单向舱体内，由于柔性单向舱体用柔性材料制成，会随着水泥沙浆的注入逐渐撑开，使本发明锚杆的锚肩基础面积增大，显著提高锚杆在地层中的承载能力，锚固安全；其次将无粘结钢绞线可滑动回绕在承载锚端和锁定体上，当无粘结钢绞线使用时，回绕成双倍数量的无粘结钢绞线提供承载力，当无粘结钢绞线的使用功能完成之后，基坑支护结束，可以进行无粘结钢绞线的回收，将一组无粘结钢绞线的一端外力松开，则同组中另一端无粘结钢绞线受力将整根无粘结钢绞线方便快捷抽出去；且由于有对中支架，使无粘结钢绞线的居中性能优越，支护作用完成后，拉拔过程中钢绞线抽取率高，不断留，具有极强的施工稳定性，其结构简单，施工简单。

本发明的进一步有益效果是：在承载锚端外表面加工第一沟槽，在锁定体的外表面相对侧壁上加工成对第二沟槽，这样更方便安装、定位无粘结钢绞线，在锁定体上设有若干个横向沟槽，方便将绑扎束紧带安装且定位其上，提高施工效率。

本发明的进一步有益效果是：承载锚端下部的纵截面形状为半圆形或者圆弧形，也可以为外侧不规则弧线形侧翼板包围成半圆形或者圆弧形结构，便于无粘结钢绞线回绕后与承载锚端表面帖合，方便无粘结钢绞线的安装定位。

本发明的进一步有益效果是：将锁定体的横截面外部轮廓形状设计为矩形或者正方形或者圆形被加工切掉边缘弧形的形状，便于无粘结钢绞线贴合于锁定体上的第二沟槽内，方便无粘结钢绞线的安装定位。

本发明的进一步有益效果是：将第一沟槽设计为呈U形半包围形状或O形全包围形状设置在承载锚端的纵截面上，更进一步准确定位安装无粘结钢绞线。

本发明的进一步有益效果是：将第一、二沟槽数量设计为1至8个，相邻两个第一沟槽间、相邻两对第二沟槽间平行或垂直，是为了根据不同地层受力情况，满足不同支护要求。

本发明的进一步有益效果是：将承载锚端、锁定体与底部固定台座通过锁紧螺栓和锁紧螺母连接或者相互通过螺纹连接或者相互通过插接在一起，施工方便效率高。

本发明的进一步有益效果是：将承载锚端和锁定体由钢制或者铁制或者塑料或者玻璃钢材料制成，这样可以保证二者连接起来的强度前提下，节省费用，降低成本。

本发明的进一步有益效果是：用本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的施工方法简单，其端头锚肩基础面积更大，结构变形小，显著提高了锚杆在地层中的承载能力；预应力锚墩基础、锚索体、锚索孔、注浆构件、舱体承载端头的中心线保持一致，对受拉时孔口稳定起到一定的保护作用，有利于均衡承载；改进了普通锚索拉拔中抽取率低现象，具有快捷的可拆除性能，本发明的钢绞线居中性能优越，支护作用完成后，拉拔过程中钢绞线抽取率高，不断留，具有极强的施工稳定性；待主体结构侧墙完成后即可进行锚索回收，首先用液压油缸将钢绞线从锚具中释放，用特制机具拔出固定夹具，使钢绞线松弛后离开固定台座，再用卷扬机或施工设备进行无粘结钢绞线回收。

附图说明

图1是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆分解示意图；

图2是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆在注浆状态下的工作示意图；

图3是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的承载锚端实施例一主视图；

图4是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的锁定体实施例一主视图；

图5是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的锁定体实施例一俯视图；

图6是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的承插锁定组合体实施例一右视分解图；

图7是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的承载锚端与锁定体实施例二组合主视图；

图8是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的承载锚端的实施例二仰视图；

图9是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的锁定体的实施例二右视图；

图10是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的锁定体的实施例二俯视图；

图11是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的承插锁定承载锚端的实施例三主视图；

图12是本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的锁定体的实施例三俯视图。

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步的说明；

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆包括两根无粘结钢绞线1、承载锚端2和锁定体3。锁定体3连接于承载锚端2的上面。

如图3至图6所示，为本发明的承插锁定组合体的实施例一结构示意图，承载锚端2由钢制成。其下部的纵截面形状为半圆形。承载锚端2的外表面加工有两个相互平行的可供两根无粘结钢绞线1分别由下向上回绕180度绕在其上的第一沟槽11。两个第一沟槽11均呈半包围U形设置在承载锚端2的纵截面上。第一沟槽11也可以为整圈O形包围在承载锚端2的纵截面上。承载锚端2的中心加工有贯通其上、下端的第一通孔18。

锁定体3位于承载锚端2的上面。锁定体3由塑料制成。锁定体3的横截面形状为圆形被加工切掉边缘弧形的形状，即四个角对称设有弧形缺口的正方形。锁定体3外表面的两相对侧壁上平行加工有两对第二沟槽12。每对第二沟槽12与一个第一沟槽11位于承载锚端2两相对侧壁上的部分分别上下对应且相通。锁定体3的外表面加工有两道可供绑扎束紧带4缠绕其上的横向沟槽13。绑扎束紧带4为带有打包扣紧装置的钢带或者PVC带或者纤维带。锁定体3上同时设置有供绑扎束紧带4固定的铣槽31，锁定体3的中心加工有贯通其上、下端的第二通孔19。第二通孔19与第一通孔18的中心线重合。

两根无粘结钢绞线1采用公称直径为15.20mm，强度级别为1860MPa的无粘结预应力钢绞线。该无粘结钢绞线1由若干个钢绞线与防腐润滑脂层和高密度聚乙烯树脂护套组成。其中的1根原始长度编号为AA型，并且外漏段缠绕红色区分色带。

两根无粘结钢绞线1分别由下向上回绕180度绕在承载锚端2的两个第一沟槽11与锁定体3的外表面的两对第二沟槽12上，形成四根无粘结钢绞线，四根无粘结钢绞线通过绕在横向沟槽13上的绑扎束紧带4绑紧在承载锚端2和锁定体3上，形成承插锁定组合体5。承载锚端2和锁定体3被衔接精确定位。该承插锁定组合体5由上向下依次穿过顶部固定台座6、柔性材料制成的柔性单向舱体7后固定于底部固定台座8的下面。承载锚端2、锁定体3与底部固定台座8之间通过锁紧螺栓14和锁紧螺母15连接在一起。底部固定台座8的下面焊接全封闭防护导向罩9。承插锁定组合体5位于全封闭防护导向罩9的内腔。顶部固定台座6的外表面加工有环状第一卡位槽。底部固定台座8的外表面加工有环状第二卡位槽。柔性单向舱体7的上、下端分别通过舱体锁紧卡具连接于第一卡位槽和第二卡位槽上。此处舱体锁紧卡具为钢带结构或布基结构。各回绕后成两根无粘结钢绞线分别向上穿过若干个对中支架10。柔性单向舱体7的内腔插入高压注浆管16，高压注浆管16的底部安装有弹性过滤罩17。

施工过程为：先用锚杆钻机到达预定位置钻孔，并机械扩孔、高压喷射扩孔，进行舱体膨胀段扩体预制成孔；预制成孔结束后，随即进行灌浆及注浆置换，将水灰比为0.35～0.5的水泥沙浆注入孔底部置换浆液，将本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆送入设计位置；经高压注浆管16开始高压注浆，柔性材料制成的柔性单向舱体7逐渐展开成预制状态，展开过程中，随压力的增加柔性单向舱体7上的孔隙带放出残存气体直至内部完全为饱密水泥沙浆稠浆。在这之后的024小时，对锚固段进行二次压力补浆进一步提高质量，上述施工过程完成。

钢绞线的回收：当无粘结钢绞线1做为锚索的使用功能完成以后，基坑支护结束可以开始进行钢绞线的回收。按顺序依次安装好回收利用的无粘结钢绞线基座垫板、穿心油压式千斤顶、张拉用的工具锚头和夹片。释放每组无粘结钢绞线1其中一端的受力，另一端在液压油缸和卷扬机械组合力的张拉下，使无粘结钢绞线从张拉孔抽出回收。

如图7、图8、图9和图10所示，本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的承插锁定组合体实施例二结构示意图，其与上述实施例一中与锚杆的其它部件连接结构均相同，只是其本身结构与实施例一有所变化。该实施例二中，无粘结钢绞线1采用2根原始长度经过180回绕后为4根工作长度，公称直径为12.7mm，强度级别为1860MPa的无粘结预应力钢绞线，防腐润滑脂层和高密度聚乙烯树脂护套完整。其中的1根原始长度编号为AA型，并且外漏段缠绕红色区分色带。第2根原始长度编号为BB型，并且外漏段缠绕黄色区分色带。承载锚端2′的下部纵截面形状为半圆形。承载锚端2′的外表面加工有两个呈十字交叉型可供两根无粘结钢绞线1分别由下向上回转180度绕在其上的第一沟槽11′。两个第一沟槽11′均呈半包围U形设置在承载锚端2′的纵截面上。承载锚端2′的中心加工有贯通其上、下端的第一通孔18′。锁定体3′位于承载锚端2′的上面。锁定体3′的横截面形状为圆形被加工切掉边缘弧形的形状即四个角对称设有弧形缺口的正方形。锁定体3′的外表面的两两相对侧壁上分别加工有一对第二沟槽12′，两对第二沟槽12′相互垂直。每对第二沟槽12′与一个第一沟槽11′位于承载锚端2′两相对侧壁上的部分分别上下对应且相通。锁定体3′的外表面加工有四道可供绑扎束紧带4′缠绕其上的横向沟槽13′。绑扎束紧带4′为带有打包扣紧装置的钢带或者PVC带或者纤维带。锁定体3上同时设置有供绑扎束紧带4固定的铣槽32，根据实际的工程需求，铣槽32可以设置为外铣槽和内深铣槽的结构形式。锁定体3′的中心加工有贯通其上、下端的第二通孔19′。第二通孔19′与第一通孔18′的中心线重合。承载锚端2′、锁定体3′及无粘结钢绞线1一起经特制的钢绞线定位回转器锁定，绑扎束紧钢带4′从锁定体3′的横向沟槽13′将上述组合体绑扎束紧。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的第二实施例后续的施工方法与上述实施例一中描述的施工方法相同。

如图11和图12所示，本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的承插锁定组合体实施例三结构示意图，其与上述实施例一中与锚杆的其它部件连接结构均相同，只是其本身结构与实施例一有所变化。该实施例三中，无粘结钢绞线1采用3根原始长度经过180度回绕后为6根工作长度，公称直径为12.70mm，强度级别为1860MPa的无粘结预应力钢绞线，防腐润滑脂层和高密度聚乙烯树脂护套完整。默认的无粘结预应力钢绞线为黑色，其中的第1根原始长度编号为AA型，并且外漏段缠绕红色区分色带，另一根原始长度编号为BB型，并且外漏段缠绕绿色区分色带。承载锚端2″的下部纵截面形状为半圆形。承载锚端2″的外表面加工有三个相互平行可供三根无粘结钢绞线1分别由下向上回转180度绕在其上的第一沟槽11″。三个第一沟槽11″均呈半包围U形设置在承载锚端2″的纵截面上。承载锚端2″的中心加工有贯通其上、下端的第一通孔18″。锁定体3″位于承载锚端2″的上面。锁定体3″的横截面形状为圆形被加工切掉边缘弧形的形状即四个角对称设有弧形缺口的正方形。锁定体3″的外表面的两相对侧壁上加工有三对相互平行的第二沟槽12″。每对第二沟槽12″与一个第一沟槽11″位于承载锚端2″两相对侧壁上的部分分别上下对应且相通。锁定体3″的外表面加工有三道可供绑扎束紧带4″缠绕其上的横向沟槽13″。绑扎束紧带4″为带有打包扣紧装置的钢带或者PVC带或者纤维带。锁定体3上同时设置有供绑扎束紧带4固定的铣槽33，锁定体3″的中心加工有贯通其上、下端的第二通孔19″。第二通孔19″与第一通孔18″的中心线重合。承载锚端2″、锁定体3″及无粘结钢绞线1一起经特制的钢绞线定位回转器锁定，绑扎束紧钢带4″从锁定体3″的横向沟槽13″将上述组合体绑扎束紧。

本发明高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆的第三实施例后续的施工方法与上述实施例一中描述的施工方法相同。

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 (9)

1.一种高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：包括无粘结钢绞线(1)，承载锚端(2)和锁定体(3)，所述无粘结钢绞线(1)由下向上在承载锚端(2)和锁定体(3)上回绕成双倍数量无粘结钢绞线，上述构件通过绑扎束紧带(4)绑紧形成承插锁定组合体(5)，所述承插锁定组合体(5)由上向下依次穿过顶部固定台座(6)、柔性单向舱体(7)后固定于底部固定台座(8)的下面，所述底部固定台座(8)的下面连接全封闭防护导向罩(9)，所述承插锁定组合体(5)位于全封闭防护导向罩(9)的内腔，所述柔性单向舱体(7)的上、下端分别连接顶部固定台座(6)和底部固定台座(8)，回绕成的双倍数量无粘结钢绞线分别向上穿过若干个对中支架(10)。

2.根据权利要求1所述的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：所述承载锚端(2)的外表面设有可供无粘结钢绞线(1)回绕180度绕在其上的第一沟槽(11)，所述锁定体(3)的外表面两相对侧壁上设有成对的第二沟槽(12)，每对所述第二沟槽(12)与第一沟槽(11)位于承载锚端(5)两相对侧壁上的部分分别上下对应且相通，所述锁定体(3)的外表面设有若干个可供绑扎束紧带(4)缠绕其上的横向沟槽(13)。

3.根据权利要求2所述的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：所述承载锚端(2)下部的纵截面形状为半圆形或者圆弧形，也可以为外侧不规则弧线形侧翼板包围成半圆形或者圆弧形结构。

4.根据权利要求3所述的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：所述锁定体(3)的横截面外部轮廓形状为矩形或者正方形或者圆形被加工切掉边缘弧形的形状。

5.根据权利要求2-4之一所述的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：所述第一沟槽(11)呈U形半包围形状或O形全包围形状设置在承载锚端(2)的纵截面上。

6.根据权利要求5所述的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：所述第一、二沟槽(11，12)的数量为1至8个，相邻两个所述第一沟槽(11)之间、相邻两对所述第二沟槽(12)之间平行。

7.根据权利要求6所述的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：所述承载锚端(2)和锁定体(3)之间通过锁紧螺栓(14)和锁紧螺母(15)连接或者相互通过螺纹连接或者相互通过插接在一起。

8.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆，其特征在于：所述承载锚端(2)和锁定体(3)由钢制或者铁制或者塑料或者玻璃钢材料制成。

9.一种使用权利要求1-8之一所述的一种高承载内仓体插入组合式可回收扩体锚杆的施工方法，其包括如下步骤：

(1)先用锚杆钻机准确定位钻孔并清孔完成后，并通过机械扩孔、旋喷扩孔进行舱体膨胀段扩体预制成孔；

(2)钻机对舱体膨胀段扩体预制成孔结束后，随即进行灌浆及注浆置换，将水泥浓浆注入孔底部置换浆液，将高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆送入舱体膨胀段扩体预制成孔中；

(3)经高压注浆管开始高压注浆，柔性材料制成的柔性单向舱体逐渐展开成预制状态，完成对舱体膨胀段的挤扩，展开过程中，随压力的增加柔性单向舱体上的孔隙带放出残存气体直至内部完全为饱密水泥沙浆稠浆；

(4)一次注浆完成之后的24小时以内进行二次劈裂高压注浆加固；

(5)高承载内舱体插入组合式可回收扩体锚杆做为锚索使用后，按顺序依次安装好回收利用的无粘结钢绞线基座垫板、穿心油压式千斤顶、张拉用的工具锚头和夹片，应用液压油缸和卷扬机械组合在无粘结钢绞线一个端头张拉，则整根钢绞线从张拉孔抽出回收。