CN103321222A - 一种可回收式锚杆、承压板式锚桩及锚固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可回收式锚杆、承压板式锚桩及锚固方法，可回收式锚杆包括锚杆，在整段锚杆上套设有套管，锚杆尾部的锚头及锚杆的头部露出于套管外，套管的两端与锚杆密封固定连接，且套管与锚杆之间留有间隙，锚杆的头部加工有螺纹。锚桩包括承压板组件及如上所述的锚杆，承压板组件处于地层深处，锚杆插置在地层内并与承压板组件螺纹连接，锚杆整体为自由段，承压板组件及包裹在锚杆四周的水泥土相结合形成锚桩。施工时是采用钻杆旋进搅拌土壤，同时钻杆又将承压板组件推入地层内，再在钻杆内孔插入锚杆，将锚杆与承压板组件螺纹连接，再将钻杆拔出；锚杆可以回收，从而避免锚杆留在地下成为障碍物，又可节约社会资源。

Description

一种可回收式锚杆、承压板式锚桩及锚固方法

技术领域

本发明涉及土体开挖、边坡稳定及地下结构抗浮抗拔技术领域，尤其涉及一种用于基坑围护、边坡加固以及地下结构抗拔抗浮的可回收式锚杆、锚桩及锚固方法。

背景技术

土钉支护、锚杆支护在基坑围护工程和边坡稳定工程中广泛使用，土钉支护造价低，施工方便，但土钉的长度和桩直径较小，抗拔均力小，只适用于一般的地层，所以适用范围较小，往往不能满足设计要求，且此种土钉不能很好的施加预应力、抗拔力也不强，不能很好的发挥作用；而锚杆的长度、直径及抗拔均力都大于土钉，但是其造价较高，施工需经过先钻孔，后置入金属材料，再注浆两道工序，不能一次性完成，提高了成本；且在填土、软土、粉土、粉砂、砂卵石层中容易塌孔，造成成孔困难，一般采用全套管成孔方式成孔，成孔锚杆在成孔、安装锚杆、注浆过程中容易塌孔，所以施工难度高。

由于作为锚杆的钢筋或锚筋一般由于直径较小，锚固体对钢筋与锚筋的握固力偏小，不能充分发挥锚固体与土体的摩擦力，从而需更长的锚桩长度方能满足锚拉力要求，增加了施工造价。再者，现有的锚杆与水泥土凝固成桩后，在施工结束时，特别是作为支护结构的一部分完成支护功能后，通常不能回收，成为地下障碍物，也在一定程度上浪费了材料，增加了成本，可回收式锚杆是锚杆的发展趋势。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，首先提供了一种可回收利用的锚杆，从而可以使其重复使用，并达到消除地下障碍物、节省成本的目的，再者，本发明又提供了一种工序简单、增加锚拉力、成本低、且可施加预应力的承压板式锚桩及锚固方法；本发明通过钻杆将承压板组件顶入地层中，钻杆前端的搅拌叶片将水泥浆或水泥粉与土体搅拌形成水泥土，并在钻杆钻至要求深度后，通过钻杆内孔植入锚杆，使锚杆与承压板组件螺纹连接，并在钻杆退出时继续边喷水泥浆或水泥粉边搅拌，可使锚杆在不安装对中支架时既可保证锚杆在水泥土锚桩中间，并避免成孔造成的塌孔，从而解决在成孔锚杆施工难题；同时，锚杆整段套设套管，可使锚杆整段处于自由状态下，而承压板组件成为了锚固段，即自由段的侧摩阻力转移到承压板组件，从而可以更进一步提高边坡等地层的稳定性，承压板组件与土体具有较大的接触面积，较以往锚拉力大大增强；而锚杆又可以在完成其功能后，反转脱离承压板组件，可从锚桩内拔出锚杆节约社会资源。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种可回收式锚杆，包括锚杆，在整段锚杆上套设有套管，锚杆尾部的锚头及锚杆的头部露出于套管外，套管的两端与锚杆密封固定连接，且套管与锚杆之间留有间隙，锚杆的头部加工有螺纹。

作为优选，在锚杆上涂抹有减摩剂。从而可以保证锚杆在锚桩内处于自由状态。减摩剂可选用润滑油。

作为优选，在套管内填充有减摩剂。套管内填充了减摩剂，保证了足够的润滑程度，使锚杆在锚桩内保持充分自由的状态。

作为优选，套管的两端通过铁丝捆扎在锚杆上。套管采用铁丝捆扎，方法简单，易于操作。

作为优选，所述的锚杆为钢筋或钢条。锚杆采用钢筋，成本低廉、取材方便。

一种承压板式锚桩，包括承压板组件及如上所述的锚杆，承压板组件处于地层深处，锚杆插置在地层内并与承压板组件螺纹连接，锚杆整体为自由段，承压板组件及包裹在锚杆四周的注过水泥浆或水泥粉的并经过钻杆叶片搅拌后形成的水泥土相结合形成锚桩。承压板组件作为锚固段与水泥土形成锚桩，承压板组件具有较大的表面积，增加了锚拉力。

作为优选，所述的承压板组件包括承压板，在承压板中心处穿设有一接头，接头与承压板固定相连，且接头的两端均露出于承压板外，在接头后端的端面上设有一沿接头轴线方向设置的螺孔，锚杆的头部旋入接头的螺孔内。承压板具有较大的表面积，在被钻杆推入地层到预定深度后，再在钻杆内孔植入锚杆，使锚杆与接头螺纹连接，连接更加牢固，而承压板起到了较强的抗拔抗拉作用。

作为优选，以承压板为界，接头分为前半段接头与后半段接头，在前半段接头的前端形成一钻头，后半段接头为一个在与钻杆配合使用时用以封闭钻杆前端的堵头，螺孔设置在堵头上，且在接头内沿接头轴线方向设有用以引导水泥浆或水泥粉的导流孔，在前半段接头上靠近钻头的位置开设有与导流孔相通的喷孔，导流孔也与螺孔保持贯通。后半段接头在与钻杆一起行进时起到了堵头的作用，其插在钻杆前端，作用一是防止土体从钻杆前端进入并堵塞钻杆，作用二是保证承压板在钻杆钻进与钻杆成为一体，避免注浆或注粉失效，而承压板起到了限位止挡作用，将后半段接头限制在了钻杆前端开口的位置；导流孔设置在接头内，从而使钻杆内的水泥浆或水泥粉可以从接头前端喷出。

作为优选，所述的喷孔为一个或两个。可以根据需要进行选择，喷孔为两个时，可以使喷浆或喷粉更均匀。

作为优选，螺孔的入口处为带有锥度的导向孔，锚杆头部经过导向孔旋拧在螺孔内。导向孔的设置方便锚杆的头部插入到接头内。

作为优选，在承压板上沿周向均匀设有多个通孔，沿通孔的边缘向接头前端方向弯折形成切土刀。通孔的存在可以使部分土壤从中穿过，减少了钻杆及承压板组件在行进中所受的阻力，切土刀的存在可以旋转切土，利于承压板行进，并使水泥浆或水泥粉与土壤搅拌。

作为优选，在靠近接头的承压板的板面上固定设有至少一个与钻杆配合使用时用以与钻杆前端的传动耳配合使用的凸块。凸块与传动耳交错配合，使承压板组件可以随钻杆一起旋转。

一种承压板式锚桩的锚固方法，包括如下步骤：（1），在空心的钻杆的前端开口处装设如上所述的承压板组件，并将钻杆前端及承压板组件抵在地层表面，然后将钻杆后端连接钻机的动力头，钻杆前部设有搅拌叶片，并在靠近钻杆前端的杆壁上或是在承压板组件上设有用以喷射水泥粉或水泥浆的喷孔；（2），启动钻机，动力头带动钻杆旋转，使钻杆及承压板组件从地表层逐渐钻进土体；（3），在钻进的同时，采用喷粉设备或喷浆设备通过钻杆及承压板组件向土体喷射水泥粉或水泥浆，并通过搅拌叶片将水泥粉或水泥浆与钻杆周边的土体进行均匀搅拌，使水泥粉或水泥浆与土体充分混合；（4），在钻杆完全钻入土体达到要求深度后，停止注入水泥粉或水泥浆，将如上所述的锚杆插入钻杆内并逐渐深入直至触到承压板组件，再将锚杆与承压板组件螺纹连接；（5），将钻杆拔出，在拔出的同时继续边旋转搅拌边喷水泥浆或水泥粉，只留锚杆与承压板组件在地层内，锚杆整体为自由段，承压板组件及包裹在锚杆四周的注过水泥浆或水泥粉的并经过钻杆搅拌叶片搅拌后形成的水泥土相结合形成锚桩。

作为优选，在步骤(1)中，承压板组件的堵头插进钻杆前端，而承压板与钻杆前端相抵，在钻杆前端的管壁上固定设有传动耳，所述的传动耳与承压板组件的凸块交错并接触配合，使钻杆同时带动承压板组件转动。承压板组件转动也可以起到切土、搅拌的作用。

作为优选，在锚杆完成使用功能后，可反转锚杆，使锚杆与承压板组件连接脱离，即可将锚杆从锚桩中拔出。

采用了上述技术方案的本发明的原理及具有的优点是：

1，由于本发明的锚杆整段套设套管，其在与承压板组件配合使用时，整段锚杆都处于自由状态，而将侧摩阻力转移到承压板组件，使承压板组件成为了锚固段，而承压板组件又具有较大的表面积，从而较大的增强了抗拔抗拉作用；同时，由于锚杆并未直接与水泥土接触，所以在施工完成后，可以反转使锚杆脱离承压板组件并拔出，从而避免锚杆留在地下成为障碍物，锚杆回收又可节约社会资源，从而降低了成本。

2，本发明适用于除基岩以外的所有地层，且本发明工序简单，成本低，将锚杆及承压板组件植入地层内，可以在锚桩的水泥土锚固体施工时重复喷浆搅拌多遍，从而提高水泥浆或水泥粉置换土体的比例，从而提高水泥土锚固体的强度，承压板组件具有较大的表面积，所以可以提高锚杆的抗拔力；

3，可作为竖向的抗拔抗浮桩，适用范围得到了进一步提高；

4，本发明是采用钻杆旋进的过程搅拌土壤，使得水泥浆或水泥粉等固化剂与土壤充分混合；并且钻杆旋进的同时又将承压板组件推入地层内，钻杆行进到位后，再在钻杆内孔插入锚杆，同时将锚杆与承压板组件螺纹连接，之后再将钻杆拔出，由于钻杆与承压板组件只是接触的关系，先前只是靠钻杆的推力与土壤的阻力使钻杆与承压板组件保持相对固定的位置关系，所以，钻杆可以轻易拔出，而将锚杆与承压板组件留在地层内，由于锚杆处于自由状态，所以承压板组件及包裹在锚杆四周的注过水泥浆或水泥粉的并经钻杆叶片搅拌后形成的水泥土结合共同形成柱状承压板式锚桩；从而避免成孔锚杆在成孔、安装锚杆、注浆过程中塌孔造成的施工困难。钻杆拔出后又可以进行下一次施工。

5，锚杆通过钻杆内孔插入可以确保锚杆在钻杆内孔植入搅拌式锚桩的中心位置，省去以往成孔锚杆为保证锚杆在锚桩中间需要在锚杆上安装对中支架；并可为同一根锚杆的水泥土锚固体进行多次重复喷浆搅拌，从而提高锚固体的强度，并可根据需要在同一根锚的不同位置实现不同的水泥掺量施工，从而在保证同样抗拔力的情况下节约水泥用量、节省施工时间，节省施工成本。

6，锚杆采用钢筋、钢条还可以通过在锚杆尾端加螺纹，通过螺栓施加预应力，也可通过普通方式施加预应力，如液压千斤顶，或不施加预应力则可作普通锚杆应用，增加了锚杆的适用范围。

7，承压板组件具有较大的表面积，其与锚杆螺纹连接，增加了锚杆的抗拔抗拉作用。

附图说明

图1为实施例中承压板组件与钻杆的拆分结构示意图；

图2为实施例中承压板组件与钻杆的装配图；

图3为图1的A部放大图；

图4为图2的A部放大图；

图5为实施例中钻杆顶着承压板组件旋入地层时的工作状态示意图；

图6为实施例中钻杆钻入地层后，在钻杆内插入锚杆的状态示意图；

图7为实施例中锚杆与承压板组件连接到位后，将钻杆拔出土壤时的状态示意图；

图8为实施例中承压板组件与锚杆留在地层内并与注过水泥浆或水泥粉的且经过搅拌形成的水泥土共同结合形成锚桩的状态示意图；

图9为图8的A部放大图；

图10为承压板组件的平面结构示意图；

图11为图10的A-A剖视图；

图12为图10的右视图；

图13为图10的B-B剖视图；

图14为图10的C-C剖视图；

图15为承压板组件的立体结构示意图；

图16为承压板组件另一角度的立体结构示意图；

图17为图8的B部放大图；

图18为本发明可回收式锚杆的结构示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

实施例：一种可回收式锚杆，如图18所示，包括锚杆14，锚杆14采用长条状的钢筋，在整段锚杆14上套设有套管17，锚杆尾部的锚头24及锚杆的头部25露出于套管17外，套管17的两端与锚杆14通过铁丝捆扎密封固定连接，且套管17与锚杆14之间留有间隙，锚杆的头部25加工有螺纹。为使锚杆14在使用时处于更好的处于自由状态，在锚杆14上涂抹有减摩剂，或是在套管17内灌注减摩剂，减摩剂可采用润滑油等。

一种承压板式锚桩，如图8、图9所示，包括承压板组件1、锚杆14，在整段锚杆14上套设有套管17，承压板组件1处于地层23深处，锚杆14插置在地层23内并与承压板组件1螺纹连接，地层23为除基岩以外的所有地层，锚杆14整体为自由段，承压板组件1及包裹在锚杆四周的注过水泥浆或水泥粉的并经过钻杆叶片搅拌后形成的水泥土21相结合形成锚桩22。

所述的锚杆14采用钢筋，如图10～16所示，所述的承压板组件1包括承压板2，承压板2可以为圆形、方形或其它形状，在承压板2中心处穿设有一接头3，接头3与承压板2固定相连，且接头3的两端均露出于承压板2外，在接头3后端的端面上设有一沿接头3轴线方向设置的螺孔4，锚杆14的头部设有外螺纹，锚杆14与接头3螺纹连接。

具体的说，以承压板2为界，接头3分为前半段接头5与后半段接头6，在前半段接头5的前端形成一钻头7，后半段接头6为一个在与钻杆配合使用时用以封闭钻杆前端的堵头，螺孔4设置在堵头上，且在接头3内沿接头轴线方向设有用以引导水泥浆或水泥粉的导流孔8，在前半段接头5上靠近钻头7的位置开设有两个与导流孔8相通的喷孔9，导流孔8也与螺孔4保持贯通。

为方便锚杆14插入螺孔4，螺孔4的入口处为带有锥度的导向孔10，锚杆的头部经过导向孔10旋拧在螺孔4内。当然也可以将螺孔4设计成整体带有锥度，而锚杆14的头部带有与螺孔4相配合的锥螺纹，也可以方便锚杆旋入螺孔内。

在承压板2上沿周向均匀设有多个通孔11，沿通孔11的边缘向接头3前端方向弯折形成切土刀12。另外在靠近接头3的承压板2的板面上固定设有两个在与钻杆配合使用时用以与钻杆前端的传动耳配合使用的凸块13。

如图8所示，所述的锚杆14整体套设有套管17，套管17两端与自由段杆体15密封固定相连，比如可以通过铁丝捆扎，且套管17与自由段杆体15间留有间隙，在自由段杆体15上涂抹有减摩剂，所述的减摩剂可以选用润滑油；再或者，也可以在套管17内填充减摩剂，进一步增加润滑程度。

一种承压板式锚桩的锚固方法，包括如下步骤：

（1），取一根空心的钻杆18，如图1～4所示，在钻杆18的前端装设承压板组件1，承压板组件1的后半段接头6作为堵头插入钻杆18前端开孔内，此时承压板2与钻杆18前端相抵，整个接头横截面为圆形，接头的外径恰与钻杆18的内径相同；在钻杆18前端固定设有两个传动耳19，所述的传动耳19与承压板2上的凸块13交错并接触配合，使钻杆18可以同时带动承压板组件转动。

而后钻杆18前端及堵头1抵在地层23表面处；再将钻杆18后端连接钻机的动力头(图中未显示)，钻杆18前部设有搅拌叶片20；钻杆18前端的搅拌叶片20可以采用片状、杆状、条状、螺旋状等各种形式的叶片。

（2），启动钻机，动力头带动钻杆18旋转，如图5所示，使钻杆18及承压板组件1从地表层逐渐钻进土体；

（3），在钻进的同时，采用喷浆设备或喷粉设备通过钻杆18及承压板组件1向土体喷射水泥粉或水泥浆，并通过搅拌叶片20将水泥浆或水泥粉与钻杆周边的土体进行均匀搅拌，钻杆18内的水泥浆或水泥粉进入接头3的螺孔4、导流孔8，最后通过喷孔9喷出，使水泥浆或水泥粉与土体充分混合以提高土体的强度，形成水泥土；

（4），在钻杆18完全钻入土体达到要求深度后，停止注入水泥粉或水泥浆，如图6、7所示，将锚杆14插入钻杆18内并逐渐深入直至触到承压板组件1，再将锚杆14与承压板组件1中的接头3螺纹相连。

在此需要指出的是，如图8、17所示，在锚杆14插入钻杆18之前，先在锚杆14上套设并密封固定套管17，并使套管17与锚杆14间留有间隙，然后再将锚杆14插入钻杆中。而锚杆14上可以涂抹减摩剂，也可以在套管17内灌注减摩剂。

（5），将钻杆18拔出，如图8、9所示，在拔出的同时继续边旋转搅拌边喷水泥浆或水泥粉，只留锚杆14与承压板组件1在地层内，承压板组件1及包裹在锚杆四周的注过水泥浆或水泥粉的并经过钻杆搅拌叶片搅拌后形成的水泥土21相结合形成锚桩22。

（6），在锚杆14完成使用功能后，可反转锚杆14，使锚杆14与承压板组件1连接脱离，即可将锚杆从锚桩中拔出。

Claims (15)

1.一种可回收式锚杆，其特征是：包括锚杆，在整段锚杆上套设有套管，锚杆尾部的锚头及锚杆的头部露出于套管外，套管的两端与锚杆密封固定连接，且套管与锚杆之间留有间隙，锚杆的头部加工有螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种可回收式锚杆，其特征是：在锚杆上涂抹有减摩剂。

3.根据权利要求1所述的一种可回收式锚杆，其特征是：在套管内填充有减摩剂。

4.根据权利要求1所述的一种可回收式锚杆，其特征是：套管的两端通过铁丝捆扎在锚杆上。

5.根据权利要求1所述的一种可回收式锚杆，其特征是：所述的锚杆为钢筋或钢条。

6.一种承压板式锚桩，其特征是：包括承压板组件及如权利要求1～5任一项所述的锚杆，承压板组件处于地层深处，锚杆插置在地层内并与承压板组件螺纹连接，锚杆整体为自由段，承压板组件及包裹在锚杆四周的注过水泥浆或水泥粉的并经过钻杆叶片搅拌后形成的水泥土相结合形成锚桩。

7.根据权利要求6所述的一种承压板式锚桩，其特征在于：所述的承压板组件包括承压板，在承压板中心处穿设有一接头，接头与承压板固定相连，且接头的两端均露出于承压板外，在接头后端的端面上设有一沿接头轴线方向设置的螺孔，锚杆的头部旋入接头的螺孔内。

8.根据权利要求7所述的一种承压板式锚桩，其特征在于：以承压板为界，接头分为前半段接头与后半段接头，在前半段接头的前端形成一钻头，后半段接头为一个在与钻杆配合使用时用以封闭钻杆前端的堵头，螺孔设置在堵头上，且在接头内沿接头轴线方向设有用以引导水泥浆或水泥粉的导流孔，在前半段接头上靠近钻头的位置开设有与导流孔相通的喷孔，导流孔也与螺孔保持贯通。

9.根据权利要求8所述的一种承压板式锚桩，其特征在于：所述的喷孔为一个或两个。

10.根据权利要求7所述的一种承压板式锚桩，其特征在于：螺孔的入口处为带有锥度的导向孔，锚杆头部经过导向孔旋拧在螺孔内。

11.根据权利要求7所述的一种承压板式锚桩，其特征在于：在承压板上沿周向均匀设有多个通孔，沿通孔的边缘向接头前端方向弯折形成切土刀。

12.根据权利要求7所述的一种承压板式锚桩，其特征在于：在靠近接头的承压板的板面上固定设有至少一个在与钻杆配合使用时用以与钻杆前端的传动耳配合使用的凸块。

13.一种承压板式锚桩的锚固方法，其特征是包括如下步骤：（1），在空心的钻杆的前端开口处装设如权利要求7～12任一项所述的承压板组件，并将钻杆前端及承压板组件抵在地层表面，然后将钻杆后端连接钻机的动力头，钻杆前部设有搅拌叶片，并在靠近钻杆前端的杆壁上或是在承压板组件上设有用以喷射水泥粉或水泥浆的喷孔；（2），启动钻机，动力头带动钻杆旋转，使钻杆及承压板组件从地表层逐渐钻进土体；（3），在钻进的同时，采用喷粉设备或喷浆设备通过钻杆及承压板组件向土体喷射水泥粉或水泥浆，并通过搅拌叶片将水泥粉或水泥浆与钻杆周边的土体进行均匀搅拌，使水泥粉或水泥浆与土体充分混合；（4），在钻杆完全钻入土体达到要求深度后，停止注入水泥粉或水泥浆，将如权利要求1～5任一项所述的锚杆插入钻杆内并逐渐深入直至触到承压板组件，再将锚杆与承压板组件螺纹连接；（5），将钻杆拔出，在拔出的同时继续边旋转搅拌边喷水泥浆或水泥粉，只留锚杆与承压板组件在地层内，锚杆整体为自由段，承压板组件及包裹在锚杆四周的注过水泥浆或水泥粉的并经过钻杆搅拌叶片搅拌后形成的水泥土相结合形成锚桩。

14.根据权利要求13所述的一种承压板式锚桩的锚固方法，其特征是：在步骤(1)中，承压板组件的堵头插进钻杆前端，而承压板与钻杆前端相抵，在钻杆前端的管壁上固定设有传动耳，所述的传动耳与承压板组件的凸块交错并接触配合，使钻杆同时带动承压板组件转动。

15.根据权利要求13所述的一种承压板式锚桩的锚固方法，其特征是：在锚杆完成使用功能后，可反转锚杆，使锚杆与承压板组件连接脱离，即可将锚杆从锚桩中拔出。

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