CN103410146B - 一种锚索锚具及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚索锚具及施工方法，采用回转式或旋转冲击式钻机，包括一次性锚具头、射流切割体和钻杆；钻杆具有中空通道，用以通入进行切割的高压流体，钻杆一端设有外螺纹；通过该外螺纹连接有射流切割体，射流切割体远离钻杆的顶端为锚具头固定座；锚具头固定座上装有一次性锚具头，一次性锚具头上连接有钢绞线。本发明在现有的锚索施工方法的基础上，将锚索施工速度大幅提高，实现钻孔的同时将锚索固定板、钢绞线带入孔中并扩孔及注浆，大大简化及解决了繁杂的过渡工序以及克服了由于土层不同情况如有流沙、水层、淤泥、砂浆石等造成锚索施工速度慢的问题，保证了施工质量（主要是抗拔力）。

Description

一种锚索锚具及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种土木施工领域，具体属于锚索施工技术领域，尤其涉及一种锚索施工一次性锚具及施工方法，该方法利用高压水泥浆刀切割土体。

背景技术

目前，利用锚索进行钻孔施工时，一般是先钻孔，在钻孔后安装锚索，安装锚索后注浆。这些操作都是分步完成的，所以遇到复杂地层（如破碎岩、淤泥、流沙等）就难以成孔。较为先进一些的采用锚索一次性钻头使锚索施工一次性完成，但锚索一次性钻头安装较为麻烦。有的锚索一次性钻头体积较大，有的锚索一次性钻头结构复杂，且都不能及时排除打孔过程中出现的较硬物体，其工作效率并不太明显；最主要的是无论体积大或结构复杂都大大提高了施工的材料成本和人力成本，且现场不易制作，致使施工工期不能得到可靠的保证。

现有的已经公开的专利文件，如公告号为CN2652998Y的专利，为自带旋转喷钻头的成束钢绞线锚杆，由于钢绞线与钻头的相对滑动造成了钢绞线前后的不同步，钢绞线很容易就缠绕在钻杆上，又由于环形限位钢板的存在，使钻杆由于无法从缠绕的钢绞线中拔脱而废掉；其次其前进方向上仍是靠钻尖钻进，若遇坚硬的物体顶在钻头上则使钻头停止前行，使现场使用及维修工作量大为增加；又如公告号为CN2900755Y的专利，其一次性钻头体积较大制作成本较高，由于钢绞线与钻头的相对滑动也造成了钢绞线前后的不同步，钢绞线容易缠绕在钻杆上，可是其钻杆较容易拔脱，而且其没有扩孔的功能，只能是钻进。

又如公告号为CN1776185A所述的“可水压切换冲孔、割缝的高压水射流钻头”，其一是所应用的领域不同结构的动作原理不同，其二是其锚杆及钢绞线无法固定，再是其结构过于复杂制作较难实现；使用中，一方面由于钻芯无圆周方向的定位，使用过程中由于钻芯的偏转而使流道形不成通路；另一方面压力调节阀的下部通气孔的不通畅也会使各流道形不成预计的通路，达不到相应的功能，且维修困难。

通过以上各例可知，市场上急需一种结构简单、功能全、制作成本低、维修简单方便和成型后锚固力大且可现场制作的锚具及相应的施工工艺方法。

发明内容

为了解决现有锚索施工过程中出现和存在的问题，提高锚索施工速度及施工质量（主要是抗拔力），本发明的目的是提供一种结构简单的锚具头结构，用料少、成本低且安装使用方便；进一步地，本发明提供一种高效的结构简单、体积小、用料少、成本低且可现场制作的锚索施工一次性锚具和利用高压水泥浆刀切割钻孔扩孔的施工方法。

本发明是一种高效的锚索施工锚具及施工方法，它是在带有外螺纹的钻杆上装上射流切割体，在射流切割体前端安装上简易的一次性锚索锚具头，在一次性锚索锚具头上连接有钢绞线，钢绞线绷紧后将一次性锚索锚具头装在切割射流体的锚具头固定座上，通入的高压流体在射流通道处急剧喷射形成流体浆刀，流体浆刀切割前进方向上的土体同时进行扩孔；到达设计深度后松开钢绞线，一次性锚具头便与切割射流体的锚具头固定座脱离，钻杆及切割射流体后移，移出钻孔后锚索施工一次性完成作业。

优选地，本发明是一种高效的锚索施工锚具及施工方法，它是在带有外螺纹的钻杆上装上射流切割体，在射流切割体前端安装上简易的一次性锚索锚具头，在一次性锚索锚具头上连接有钢绞线，钢绞线绷紧后将一次性锚索锚具头装在切割射流体的锚具头固定座上，此时前进射流通道打开而扩孔射流通道关闭；通入的高压流体在射流通道处急剧喷射形成流体浆刀，流体浆刀切割前进方向上的土体；到达设计深度后松开钢绞线，一次性锚具头便与切割射流体的锚具头固定座脱离，与此同时前进射流通道关闭而扩孔射流通道打开，扩孔流体浆刀开始在固定的深度范围内来回扩孔，扩孔完成后降低流体的压力，此时前进射流通道也打开，锚索施工进入填充流体阶段，钻杆及切割射流体后移，移出钻孔后锚索施工一次性完成作业。

按照本发明的设计方案，提供一种锚索锚具，包括一次性锚索锚具头、射流切割体和钻杆；钻杆具有中空通道，用以通入高压流体，钻杆一端设有外螺纹；通过该外螺纹连接有射流切割体，射流切割体远离钻杆的顶端为锚具头固定座；锚具头固定座上装有一次性锚索锚具头，一次性锚索锚具头上连接有钢绞线。

优选地，锚具包括一个板，板平面上开有方孔，方孔的大小与射流切割体顶端的锚具头固定座相同；在板平面上固定有若干个旋转拨离翼，拨离翼的作用是将前进射流切割时所切割下来的固态物体拨到钻孔的四周以提高切割效率，在拨离翼的交汇处靠近板平面侧设有比方孔大的沉孔；方孔与沉孔组合用于使射流切割体上的锚具头固定座沉入其中；在钢板方孔的四周且大于射流切割体直径外均匀布置连接有钢绞线。

优选地，旋转拨离翼焊接于板上；更优选地，旋转拨离翼为三个或四个。优选地，板选用钢板；更优选地，钢板可为圆盘状。

或者优选地，一次性锚具头包括一个板，板平面上开有圆孔，圆孔的大小比射流切割体顶端的锚具头固定座大，固定座前段靠近锚具头方向为方形，后段为圆形；多个旋转剥离翼根部固定在一起，在旋转拨离翼的交汇处靠近板侧设有比固定座的方形稍大的沉孔，旋转拨离翼的外径比板外径稍大并且和板不相连，旋转拨离翼的作用是将前进射流切割时所切割下来的固态物体拨到钻孔的四周以提高切割效率；固定座的前段方形与旋转剥离翼的沉孔配合，固定座的后段圆形穿过板的圆孔，旋转剥离翼的沉孔和板的圆孔组合用于使射流切割体上的锚具头固定座沉入其中，这样旋转拨离翼随固定座旋转时板不旋转；在板圆孔的四周且大于射流切割体直径外均匀布置连接有钢绞线；更优选地，旋转拨离翼根部焊接在一起；进一步优选地，旋转拨离翼为三个或四个；更进一步优选地，板选用钢板；更优选地，钢板可为圆盘状。

优选地，射流切割体包括射流切割主体，射流切割主体呈中空的筒状，其一端设有内螺纹，用于与钻杆的外螺纹连接；另一端为比射流切割主体横截面积小的锚具头固定座；锚具头固定座上开有若干呈向外辐射状的通孔形成前进射流通道。

更优选地，射流切割主体的筒壁上设有若干通孔形成扩孔射流通道。

进一步优选地，锚具头固定座上开有若干呈向外辐射状的通孔形成前进射流通道；自内螺纹端向锚具头固定座方向，在射流切割主体设置有滑动梭；滑动梭包括一个圆盘状滑动梭体，圆盘状滑动梭体上设有控制导柱和导流导柱，导流导柱的通孔形成导流孔；在滑动梭体上设有控制导柱，射流切割主体上相应地设有导向孔，导向孔供控制导柱穿过以使滑动梭在射流切割体内运动时进行导向，使滑动梭的移动更顺畅，摩擦阻力减小；在滑动梭体上的导流导柱中心有一个导流通孔，射流切割主体上相应地设有前进射流腔，前进射流腔供导流导柱穿入；此时在射流切割主体与滑动梭之间、控制导柱与导向孔之间、导流导柱与前进射流腔之间形成了一个封闭的空气腔；此空气腔随着滑动梭体的移动腔内形成了正压、平衡或负压的变化。

更优选地，在射流切割体内有形成的封闭的空气腔，空气腔内压力的变化是通过滑动梭的移动而形成的；空气腔内压力的变化导致了扩孔射流通道、前进射流通道的打开或关闭，但结构的设计使两者不能同时关闭。滑动梭的移动是靠外力来形成的，当锚具头套装时，控制导柱进入导向孔，通过控制导柱使滑动梭封闭了扩孔射流通道，此时空气腔处于负压状态，高压流体通过导流孔自前进射流通道射出进行射流钻孔；当锚具头卸载时由于空气腔的负压及滑动梭两端的压力差，尤其是高压流体的压力使滑动梭移动打开扩孔射流通道而封闭前进射流通道，此时空气腔处于正压状态；当高压流体的压力减少时，空气腔中被压缩的空气膨胀使滑动梭移动，高压流体的压力降到设定值时，滑动梭两端压力达到平衡而停止移动，此时前进射流通道、扩孔射流通道均处于打开位置，射流切割体位于迅速填充流体状态。

更优选地，在射流切割主体上的扩孔射流通道所在的平面的两侧各设有一套密封圈；和/或在射流切割主体上的导向孔内也设有一套密封圈；和/或者在射流切割主体上的前进射流腔内也设有密封圈；密封圈的设置避免了锚索锚具头工作时高压流体（或空气腔内的空气）的泄漏，造成不必要的压力损失。

进一步优选地，上述高压流体为高压水泥浆流。

优选地，一次性锚索锚具头是靠钢绞线绷紧后与射流切割体前表面贴实，贴实的同时推动射流切割体上的导向柱向后运动，导向柱使滑动梭向后移动。

如上所述：在钻杆上有外螺纹，外螺纹上连接有射流切割体，在切割射流体的锚具头固定座上装有一次性锚索锚具头，一次性锚索锚具头上连接有钢绞线。

再进一步的，射流切割体只需在钻杆的前端安装一个即可，它和钻杆连为一体，不用更换或一次性消耗。

如上所述，在射流切割主体上主要有前进射流通道、扩孔射流通道、导向孔，外端有锚具头固定座等结构。

进一步地，在滑动梭上有滑动梭体、控制导柱、导流导柱、导流孔等结构。

总之，本发明的装置及其施工方法，提供了一种高效的结构简单、体积小、用料少、成本低且可现场制作的锚索施工锚具，以及利用高压流体切割钻孔的施工方法。本领域人员公知“高压”的具体压力范围，其根据不同施工情况，针对不同的切割地质有不同的数值，但只要能达到要求的切割速度所施加的一定的流体压力即可称为高压。

如上所述的一种锚索锚具的施工方法，步骤为在射流切割体前端安装带有钢绞线的一次性锚具头，钢绞线绷紧后将一次性锚具头装在切割射流体的锚具头固定座上，同时一次性锚具头的后底面压缩射流切割体上的控制导柱从而使切割射流体内的滑动梭向后移动，这样做的结果是：一方面使前进射流通道打开，另一方面使扩孔射流通道关闭；当钻机运行时钻杆内通入高压流体，高压流体通过前进射流通道急剧喷射形成流体浆刀，流体浆刀快速切割前进方向上的土体/岩体，直至达到设计深度，松开绷紧的钢绞线，钻杆后移，此时切割射流体内的滑动梭在空气腔的负压及高压水泥浆的压力作用下使前进射流通道关闭而扩孔射流通道打开，同时控制导柱将一次性锚索锚具头脱离开锚具头固定座；由于钻杆的继续运行，高压水泥浆通过扩孔射流通也形成流体浆刀进行径向切割，随着钻杆的前后移动旋转便可将钻孔扩大到设计的直径和长度；此时减小钻杆中流体的压力，此时切割射流体内的滑动梭在空气腔的正压的压力作用下使前进射流通道打开，当滑动梭两端的压力达到平衡后，切割射流体已变为快速填充流体阶段，将钻杆缓慢提出，这样即可得到设计要求直径的扩大锚固体，一次锚索的施工告一段落。优选地，上述高压流体为高压水泥浆流。

锚索施工一次性完成法是在现有的锚索施工方法的基础上，一次性锚索锚具头在钻机的带动下旋转顶进切割的同时，锚索也被带进，同时通入高压流体冷却一次性锚具头及射流切割体，置换出高压水泥浆刀切割下来的杂物，实现了切割孔的同时将钢绞线带入孔中并注浆，将锚索施工速度大幅提高，简化及解决了繁杂的过渡工序以及克服了由于土层不同情况如有流沙、水层、淤泥、砂浆石等造成锚索施工速度慢的问题，保证了施工质量（主要是抗拔力）。鉴于基坑或边坡开挖过程中地层位移变形在时间上和空间上有滞后的特性，即“时空效应”规律，采用本办法施工，能及时高效并牢固地完成加固基坑（边坡等）任务，极大提高了基坑（边坡等）的稳定性。尤其是该方法中的一次性锚索锚具具有结构简单、体积小、用料少、成本低且可现场制作等优点，同时射流切割体拆解方便结构简单便于维护，所以此种结构和高效的施工原理及方法可广泛应用于各种土木工程的锚杆施工中。

附图说明

图1是本发明一优选实施例中锚具头钢绞线拉盘即板为单独体时的主视全剖示意图。

图2是本发明一优选实施例中锚具头钢绞线拉盘即板为单独体时的左视示意图。

图3为本发明一优选实施例中旋转剥离翼为独立体且外形小于锚具头钢绞线拉盘时的主视局剖图。

图4为本发明一优选实施例中旋转剥离翼为独立体且外形小于锚索锚具钢绞线拉盘时的右视示意图。

图5为本发明一优选实施例中旋转剥离翼为独立体且外形大于锚具头钢绞线拉盘时的主视全剖图。

图6为本发明一优选实施例中的旋转剥离翼为独立体且外形大于锚具头钢绞线拉盘时的右视示意图。

图7为本发明一优选实施例中的射流切割体（没有滑动梭）的右视图。

图8为本发明一优选实施例中的射流切割体（没有滑动梭）的全剖主视图。

图9为本发明一优选实施例中的射流切割体内（没有滑动梭）的左视示意图。

图10是本发明一优选实施例锚索锚具（没有滑动梭）的配合局部剖视示意图。

图11是本发明一种锚索锚具及施工方法的优选实施例的爆炸示意图。

图12是本发明一种锚索锚具及施工方法的优选实施例的施工前的局部剖视示意图。

图13是本发明一种锚索锚具及施工方法的另一优选实施例在松开钢绞线状态时的局部剖视示意图。

图14为本发明另一优选实施例中的射流切割主体的右视示意图。

图15为本发明另一优选实施例中的射流切割主体的全剖主视图。

图16为本发明另一优选实施例中的射流切割主体的左视示意图。

图17为本发明另一优选实施例中射流切割体内的滑动梭右视示意图。

图18为本发明另一优选实施例中射流切割体内的滑动梭主视剖视图。

图19为本发明另一优选实施例中射流切割体内的滑动梭左视示意图。

图20为本发明再一优选实施例中一次性锚索锚具头的右视示意图。

图21为本发明再一优选实施例中一次性锚索锚具头的主视局部剖视图。

图22为本发明再一优选实施例中一次性锚索锚具头的左视示意图。

图23为本发明一种锚索锚具及施工方法另一优选实施例在土层中前进切割时的剖视示意图。

图24为本发明一种锚索锚具及施工方法另一优选实施例在土层中扩孔切割完成时的剖视示意图。

图25是本发明一种锚索锚具及施工方法的另一优选实施例在锚索锚具处于充液状态（外拔钻杆）时的局部剖视示意图。

图26为本发明另一优选实施例中的射流切割体的锚具头固定座为方圆座时的右视示意图。

图27为本发明另一优选实施例中的射流切割体的锚具头固定座为方圆座时的全剖主视图。

图28为本发明另一优选实施例中的射流切割体的锚具头固定座为方圆座时的左视示意图。

图中1-钻杆、2-射流切割主体、3-滑动梭、4-扩孔射流通道、5-密封圈、6-导向孔、7-前进射流腔、8-锚具头固定座、9-前进射流通道、10-一次性锚索锚具头、11-控制导柱、12-导流导柱、13-空气腔、14-锚具前进钻孔时位置状态、15-锚具扩孔时位置状态、16-锚具填充液时位置状态、17-射流切割体、18-钢绞线、19-导流孔。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参见附图1-25。

一种锚索锚具，包括一次性锚索锚具头10、射流切割体17和钻杆1。钻杆1具有中空通道，钻杆一端设有外螺纹；通过外螺纹连接有射流切割体17，切割射流体远离钻杆的一端为锚具头固定座；锚具头固定座上装有一次性锚索锚具头，一次性锚索锚具头上连接有钢绞线18。

具体地，如附图20-22所示，一次性锚索锚具头10包括一个板，板平面上开有方孔，方孔的大小与射流切割体顶端的锚具头固定座相同；在板平面上固定有若干个旋转拨离翼，旋转拨离翼的作用是将前进射流切割时所切割下来的固态物体拨到钻孔的四周以提高切割效率，在旋转拨离翼的交汇处靠近板平面侧设有比方孔大的沉孔；方孔与沉孔组合用于使射流切割体上的锚具头固定座沉入其中；在板方孔的四周且大于射流切割体直径外均匀布置连接有钢绞线；优选地，旋转拨离翼焊接于板上；更优选地，旋转拨离翼为三个或四个。优选地，板选用钢板；更优选地，钢板可为圆盘状。

这样的一个锚具头，钻杆旋转时带动射流切割体，通过锚具头固定座带动板旋转，从而带动旋转剥离翼旋转，将前进射流切割时所切割下来的固态物体拨到钻孔的四周以提高切割效率。此时，钢绞线随同板旋转。对于深度很大的孔，钢绞线随同旋转在施工时有很大不便，为此，本发明进一步设计了一种特别针对深孔的锚具头。以下进行详细说明。

针对深孔的一次性锚具头，如图1-6所示，包括一个板，板平面上开有圆孔，圆孔的大小比射流切割体顶端的锚具头固定座大，固定座前段靠近锚具头方向为方形，后段为圆形；多个旋转剥离翼根部固定在一起，在旋转拨离翼的交汇处靠近板侧设有比固定座的方形稍大的沉孔，旋转拨离翼的外径比板外径稍大并且和板不相连，旋转拨离翼的作用是将前进射流切割时所切割下来的固态物体拨到钻孔的四周以提高切割效率；固定座的前段方形与旋转剥离翼的沉孔配合，固定座的后段圆形穿过板的圆孔，旋转剥离翼的沉孔和板的圆孔组合用于使射流切割体上的锚具头固定座沉入其中，这样旋转拨离翼随固定座旋转时板不旋转；在板圆孔的四周且大于射流切割体直径外均匀布置连接有钢绞线；优选地，旋转拨离翼根部焊接在一起；更优选地，旋转拨离翼为三个或四个；优选地，板选用钢板；更优选地，钢板可为圆盘状。

需要说明的是，旋转剥离翼的外径根据切割射流体中前进射流通道的辐射角度大小而定。图3-4中，旋转剥离翼为独立体且外径小于锚具头钢绞线拉盘；图5-6中，旋转剥离翼为独立体且外径大于锚具头钢绞线拉盘。

以下说明射流切割体的结构。

如图7-9所示，射流切割体17包括射流切割主体2，射流切割主体2呈中空的筒状，其一端设有内螺纹，用于与钻杆的外螺纹连接；另一端为比射流切割主体2横截面积小的锚具头固定座；锚具头固定座上开有若干呈向外辐射状的通孔形成前进射流通道9。

优选地，射流切割主体2的筒壁上设有若干通孔形成扩孔射流通道4，以便在前进射流钻孔的同时进行扩孔工作。此时，钻杆通过螺纹连接切割射流体，通入高压流体同时进行前进射流切割和扩孔，如图10所示。

当采用通入高压流体同时进行前进射流切割和扩孔时，对于坚硬的土质/岩质，由于流体压力有限，往往效果不够好。以下给出应用于坚硬土质/岩质的一次性锚索锚具结构。对于一次性锚具头，可采用如上所述的各种方式。以下为叙述方便，针对一种旋转剥离翼固定于板上、板上开有与锚具头固定座配合的方孔的一次性锚具头进行说明。虽然针对这种方式进行了说明，但本领域技术人员知道，可以采用前文所述的各种结构的锚具头，此处的说明不应构成对权利要求书技术方案的任何限制。

具体地，如图11-28所示，射流切割体17包括：射流切割主体2和滑动梭3。射流切割主体2呈中空的筒状，其一端设有内螺纹，用于与钻杆的外螺纹连接；另一端为比射流切割主体2横截面积小的锚具头固定座，以沉入一次性锚具头10的方孔与沉孔组合中；射流切割主体2的筒壁上设有若干通孔形成扩孔射流通道4；锚具头固定座上开有若干呈向外辐射状的通孔形成前进射流通道9；在射流切割主体2的内螺纹侧设置有滑动梭3；滑动梭3包括一个圆盘状滑动梭体，圆盘状滑动梭体上设有控制导柱11和导流导柱12，导流导柱12的通孔形成导流孔19；射流切割主体2上设有导向孔6，导向孔6供控制导柱11穿过以对滑动梭3在射流切割体内运动时进行导向，使滑动梭3的移动更准确顺畅，摩擦阻力减小；射流切割主体2上设有前进射流腔7，前进射流腔7供导流导柱12穿入；此时在射流切割主体2与滑动梭3之间、控制导柱11与导向孔6之间、导流导柱12与前进射流腔7之间形成了一个封闭的空气腔13；随着滑动梭3的移动，空气腔13腔内形成了正压、平衡或负压的变化。

可通过加工保证射流切割主体2与滑动梭3之间、控制导柱11与导向孔6之间、导流导柱12与前进射流腔7之间的配合，以形成一个封闭的空气腔13。当然进一步优选地，也可在两个配合件之间设置密封圈。如在射流切割主体2上的扩孔射流通道4所在的平面的两侧各设有一套密封圈5；和/或在射流切割主体2上的导向孔6内也各设有一套密封圈5；和/或在射流切割主体2上的前进射流腔7内也设有密封圈5。密封圈5的设置可更好地避免锚索锚具头工作时高压流体（或空气腔13内的空气）的泄漏，造成不必要的压力损失。需要说明的是，增加密封设置的方案仅是优选方案。对于工程实践来说，一般的加工精度配合就可以满足要求。

随着滑动梭3的移动，空气腔13内压力发生变化。空气腔13内压力的变化导致了扩孔射流通道4、前进射流通道9的打开或关闭，但结构的设计使得两者不能同时关闭。滑动梭3的移动是靠外力形成的，当锚具头10套装时控制导柱11进入导向孔6，此时滑动梭体封闭扩孔射流通道4，空气腔13处于负压状态，高压水泥浆流通过导流孔19自前进射流通道9射出进行射流钻孔；当锚具头10卸载时由于空气腔13的负压及滑动梭3两端的压力差，尤其是高压水泥浆流的压力使滑动梭3移动，从而打开扩孔射流通道4且封闭前进射流通道9，此时空气腔13处于正压状态，高压水泥浆流通过扩孔射流通道4射出进行射流扩孔；当高压水泥浆流的压力减少时，空气腔13中被压缩的空气膨胀使滑动梭3移动，高压水泥浆流的压力降到设定值时，滑动梭3两端压力达到平衡而停止移动，此时前进射流通道9、扩孔射流通道4均处于打开位置，射流切割体17处于迅速填充水泥浆流状态。

详细地，参见图11，一种锚索锚具，包括锚索施工一次性锚具头10，它是在带有外螺纹的钻杆1上装上射流切割体17，在射流切割体17前端安装上简易的一次性锚索锚具10；参见图12，在一次性锚索锚具头10上连接有钢绞线18，钢绞线18绷紧后将一次性锚索锚具头10装在切割射流体的锚具头固定座8上，此时前进射流通道9打开而扩孔射流通道4关闭；通入的高压水泥浆流在射流通道处急剧喷射形成水泥浆刀，水泥浆刀切割前进方向上的土体，如图23所示；到达设计深度后松开钢绞线18，一次性锚具10便与切割射流体的锚具头固定座8脱离，如图13所示，与此同时前进射流通道9关闭而扩孔射流通道4打开，扩孔水泥浆刀开始在固定的深度范围内来回扩孔，扩孔完成后降低水泥浆的压力，如图24所示；钻杆1及切割射流体17后移，锚索施工一次性完成作业。

参见图11、12、13，在钻杆1上设有外螺纹，外螺纹上连接有射流切割体17，在切割射流体17的锚具头固定座8上装有简易的一次性锚索锚具头10，简易的一次性锚索锚具头10上连接有钢绞线18。

参见图12、13，简易的一次性锚索锚具头10是靠钢绞线18绷紧后与射流切割体17前表面贴实，贴实的同时推动射流切割体17上的控制导柱11运动。

参见图11、12、13，本发明所述的一种高效的锚索施工一次性锚索锚具及施工方法，其主要组件为一次性锚索锚具头10、射流切割体17，射流切割体17包括：射流切割主体2、滑动梭3等。

如图14、15、16所示，在射流切割主体2上主要有前进射流通道9、扩孔射流通道4、导向孔6、前进射流腔7、外端有锚具头固定座8等结构。

如图17、18、19所示，在滑动梭3上有圆盘状滑动梭体3、控制导柱11、导流导柱12、导流孔19等结构。

参见图20、21、22，本发明所述的一种高效的锚索施工一次性锚具施工方法，其简易的一次性锚索锚具10的钢板平面上开有方孔，方孔的大小与射流切割主体2上顶端的钻头固定座8等同大小；在钢板平面上焊接有三个旋转拨离翼，在拨离翼的交汇处靠近钢板平面处开有矩形开孔用于使射流切割主体2上顶端的锚具头固定座8沉入其中，拨离翼的作用是将前进射流切割时所遇到的较硬物体拨到钻孔的四周以提高切割效率；钢板沿四周方向均布有固定连接钢绞线18的孔。

以上仅为解释性而非限制性说明。如前所述，一次性锚具头可以采用合适的结构。如图26-28所示，给出了一种锚具头的板不旋转时对应的射流切割体的示意图。其中，锚具头固定座前段靠近锚具头方向为方形，后段为圆形。为更好地形成封闭的空气腔，在每两个配合件之间设置了密封圈。如以上所对各图的说明，一种优选的具体实施方式如下：在射流切割体前端安装带有钢绞线的简易一次性锚索锚具头，钢绞线绷紧后将一次性锚索锚具头装在切割射流体的锚具头固定座上，同时一次性锚索锚具头的后底面抵压射流切割体上的控制导柱从而使切割射流体内的滑动梭向后移动，这样做的结果是：一方面使前进射流通道打开，另一方面使扩孔射流通道关闭；当钻机运行时钻杆内通入高压水泥浆，高压水泥浆通过前进射流通道急剧喷射形成水泥浆刀，水泥浆刀快速切割前进方向上的土体，直至达到设计深度，松开绷紧的钢绞线，钻杆后移，此时切割射流体内的滑动梭在空气腔的负压及高压水泥浆的压力作用下使前进射流通道关闭而扩孔射流通道打开，同时控制导柱将一次性锚索锚具头脱离开锚具头固定座；由于钻杆的继续运行，高压水泥浆通过扩孔射流通道形成水泥浆刀进行径向切割，随着钻杆的前后移动旋转便可将钻孔扩大到设计的直径和长度；此时减小钻杆中水泥浆的压力，切割射流体内的滑动梭在空气腔的压力作用下使前进射流通道打开，当滑动梭两端的压力达到平衡后，切割射流体已变为快速填充水泥浆流阶段，将钻杆缓慢提出，这样即可得到设计要求直径的扩大锚固体，一次锚索锚具的施工告一段落。

一次性锚索锚具是靠钢绞线绷紧后与射流切割体前表面贴实，贴实的同时推动射流切割体上的控制导柱向后运动，控制导柱使滑动梭向后移动。

锚索施工一次性完成法是在现有的锚索施工方法的基础上，一次性锚索锚具头10在钻机的带动下旋转顶进切割的同时，钢绞线18也被带进，同时通入高压水泥浆冷却一次性锚索锚具头10及射流切割体17，置换出高压水泥浆刀切割下来的杂物，实现了切割孔的同时将钢绞线18带入孔中并注浆，将锚索施工速度大幅提高，简化及解决了繁杂的过渡工序以及克服了由于土层不同情况如有流沙、水层、淤泥、砂浆石等造成锚索施工速度慢的问题，保证了施工质量（主要是抗拔力）。鉴于基坑或边坡开挖过程中地层位移变形在时间上和空间上有滞后的特性，即“时空效应”规律，采用本办法施工，能及时高效并牢固地完成加固基坑（边坡等）任务，极大提高了基坑（边坡等）的稳定性。尤其是该方法中的一次性锚索锚具头10具有结构简单、体积小、用料少、成本低且可现场制作等优点，同时射流切割体17拆解方便结构简单便于维护，所以此种结构和高效的施工原理及方法可广泛应用于各种土木工程的锚杆施工中。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种锚索锚具，其特征在于：包括一次性锚具头（10）、射流切割体（17）和钻杆（1）；钻杆（1）具有中空通道，用以通入进行切割的高压流体，钻杆一端设有外螺纹；通过该外螺纹连接有射流切割体（17），射流切割体远离钻杆的顶端为锚具头固定座（8）；锚具头固定座上装有一次性锚具头，一次性锚具头上连接有钢绞线（18）；

射流切割体（17）包括射流切割主体（2），射流切割主体（2）呈中空的筒状，其一端设有内螺纹，用于与钻杆的外螺纹连接；另一端为比射流切割主体（2）横截面积小的锚具头固定座；锚具头固定座上开有呈向外辐射状的通孔形成前进射流通道（9）。

2.如权利要求1所述的锚索锚具，其特征在于：一次性锚具头（10）包括一个板，板平面上开有圆孔，圆孔的大小比射流切割体顶端的锚具头固定座大，固定座前段靠近锚具头方向为方形，后段为圆形；多个旋转剥离翼根部固定在一起，在旋转拨离翼的交汇处靠近板侧设有比固定座的方形稍大的沉孔，旋转拨离翼的外径比板外径稍大并且和板不相连，旋转拨离翼的作用是将前进射流切割时所切割下来的固态物体拨到钻孔的四周以提高切割效率；固定座的前段方形与旋转剥离翼的沉孔配合，固定座的后段圆形穿过板的圆孔，旋转剥离翼的沉孔和板的圆孔组合用于使射流切割体上的锚具头固定座沉入其中，这样旋转拨离翼随固定座旋转时板不旋转；在板圆孔的四周且大于射流切割体直径外均匀布置连接有钢绞线。

3.如权利要求2所述的锚索锚具，其特征在于：旋转拨离翼根部焊接在一起。

4.如权利要求2-3任一所述的锚索锚具，其特征在于：板选用钢板。

5.如权利要求4所述的锚索锚具，其特征在于：钢板为圆盘状。

6.如权利要求1-3任一或5所述的锚索锚具，其特征在于：射流切割主体（2）的筒壁上设有通孔形成扩孔射流通道（4）。

7.如权利要求6所述的锚索锚具，其特征在于：自内螺纹端向锚具头固定座方向，在射流切割主体（2）内，设置有滑动梭（3）；滑动梭（3）包括一个圆盘状滑动梭体，圆盘状滑动梭体上设有控制导柱（11）和导流导柱（12），导流导柱（12）具有中心通孔形成导流孔（19）；射流切割主体（2）上设有导向孔（6），导向孔（6）供控制导柱（11）穿过以对滑动梭（3）在射流切割体内运动时进行导向，使滑动梭（3）的移动更顺畅，摩擦阻力减小；射流切割主体（2）上设有前进射流腔（7），前进射流腔（7）供导流导柱（12）穿入；此时在射流切割主体（2）与滑动梭（3）之间、控制导柱（11）与导向孔（6）之间、导流导柱（12）与前进射流腔（7）之间形成一个封闭的空气腔（13）；随着滑动梭（3）的移动，空气腔（13）腔内形成了正压、平衡或负压的变化；空气腔（13）内压力的变化导致了扩孔射流通道（4）、前进射流通道（9）的打开或关闭，但两者不能同时关闭。

8.如权利要求7所述的锚索锚具，其特征在于：滑动梭（3）的移动是靠外力来形成的，当一次性锚具头（10）套装时，控制导柱（11）进入导向孔（6），滑动梭（3）封闭扩孔射流通道（4），此时空气腔（13）处于负压状态，高压流体通过导流孔（19）自前进射流通道（9）射出进行射流钻孔；当一次性锚具头（10）卸载时由于空气腔（13）的负压及滑动梭（3）两端的压力差，以及高压流体的压力使滑动梭（3）移动打开扩孔射流通道（4）而封闭前进射流通道（9），此时空气腔（13）处于正压状态；当高压流体的压力减少时，空气腔（13）中被压缩的空气膨胀使滑动梭（3）移动，高压流体的压力降到设定值时，滑动梭（3）两端压力达到平衡而停止移动，此时前进射流通道（9）、扩孔射流通道（4）均处于打开位置，射流切割体（17）位于迅速填充流体状态。

9.如权利要求6所述的锚索锚具，其特征在于：在射流切割主体（2）上的扩孔射流通道（4）所在的平面的两侧各设有一套密封圈；和/或在射流切割主体（2）上的导向孔（6）内设有一套密封圈；和/或在射流切割主体（2）上的前进射流腔（7）内设有密封圈；密封圈的设置避免了锚索锚具头工作时高压流体或空气腔（13）内的空气的泄漏，造成不必要的压力损失。

10.如权利要求7或8所述的锚索锚具，其特征在于：在射流切割主体（2）上的扩孔射流通道（4）所在的平面的两侧各设有一套密封圈；和/或在射流切割主体（2）上的导向孔（6）内设有一套密封圈；和/或在射流切割主体（2）上的前进射流腔（7）内设有密封圈；密封圈的设置避免了锚索锚具头工作时高压流体或空气腔（13）内的空气的泄漏，造成不必要的压力损失。

11.如权利要求1-3任一、5、7、8或9所述的锚索锚具，其特征在于：高压流体为高压水泥浆流。

12.如权利要求6所述的锚索锚具，其特征在于：高压流体为高压水泥浆流。

13.如权利要求10所述的锚索锚具，其特征在于：高压流体为高压水泥浆流。

14.使用如权利要求7-9、12、13任一所述的一种锚索锚具的施工方法，其特征在于，步骤为：在射流切割体前端安装带有钢绞线的一次性锚具头，钢绞线绷紧后将一次性锚具头装在切割射流体的锚具头固定座上，同时一次性锚具头的后底面压缩射流切割体上的控制导柱从而使切割射流体内的滑动梭向后移动，这样做的结果是：一方面使前进射流通道打开，另一方面使扩孔射流通道关闭；当钻机运行时钻杆内通入高压流体，高压流体通过前进射流通道急剧喷射形成流体浆刀，流体浆刀快速切割前进方向上的土体/岩体，直至达到设计深度，松开绷紧的钢绞线，钻杆后移，此时切割射流体内的滑动梭在空气腔的负压及高压流体的压力作用下使前进射流通道关闭而扩孔射流通道打开，同时控制导柱将一次性锚具头脱离开锚具头固定座；由于钻杆的继续运行，高压流体通过扩孔射流通道也形成流体浆刀进行径向切割，随着钻杆的前后移动旋转便能够将钻孔扩大到设计的直径和长度；此时减小钻杆中流体的压力，切割射流体内的滑动梭在空气腔的正压的压力作用下使前进射流通道打开，当滑动梭两端的压力达到平衡后，切割射流体变为填充流体阶段，将钻杆缓慢提出，这样即得到设计要求直径的扩大锚固体，一次锚索的施工告一段落。