CN103911992A - 一种串囊式充气锚杆 - Google Patents

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彭文祥
曹佳文
张旭
莫建军
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Abstract

本发明公开了一种串囊式充气锚杆，本发明采用高弹性橡胶膜、钢管、钢环作为锚杆主体材料。在锚杆端部外套橡胶膜，上下两端用钢环紧扣在钢管上，在有橡胶膜段的钢管部分钻适量充气孔，锚杆上部接充气管和压力表。将锚杆安置在软土中后，对其进行高压充气，锚杆端部橡胶膜在充气压力下膨胀，挤压周围土体形成一个腰鼓或圆柱状的扩大头作为锚杆锚固段。在施工完毕不需锚杆受力时，可打开控制阀门进行排气，可较易将锚杆杆体拔出，从而回收再利用。本发明结构简单，节约生产成本，操作方便，能随时增加或减小膨胀体积和压力调节承载力，节省施工工期，无污染。

Description

一种串囊式充气锚杆
技术领域
本发明涉及岩土工程支护施工机械技术领域，尤其涉及一种串囊式充气锚杆。
背景技术
我国软土地层分布广泛，且多为经济发达地区，基坑工程朝深、大、周边环境复杂方向发展。近年来城市对地下空间的环境要求日益提高，不允许作为基坑支护的临时锚杆（索）成为地下永久的障碍。软土地区基坑支护中，普通锚杆（索）常常不能达到预想的锚固效果，所以端头扩大型锚杆以承载力高而得到了广泛应用，是这些年来锚固工程的热点之一。传统扩大头锚杆采用高压水喷射形成扩大头空腔，而软土具有流变性，难以阻止浆液的四处扩散，增加了回收难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种承载力较高、操作简便，对环境无污染的可回收新式压力型扩大头锚杆。
本发明采用如下技术方案：
本发明的串囊式充气锚杆包括杆体、橡胶膜、压力表、控制阀门Ⅰ和控制阀门Ⅱ组成；杆体是一个中空且两端封闭的圆杆，杆体的底部串联有一个以上的橡胶膜，每个橡胶膜覆盖范围内的杆体上都设有一个以上的进气小孔；杆体顶部由上往下依次设有控制阀门Ⅰ、控制阀门Ⅱ和压力表；控制阀门Ⅰ上方的杆体上开有排气孔。
杆体的顶端设有吊环。
橡胶膜的上下两端用钢环箍紧在杆体上。
控制阀门Ⅰ和控制阀门Ⅱ之间的杆体连有进气管，进气管另一端连有进气设备。
所述的杆体由φ25mm无缝不锈钢钢管制作而成，壁厚为3mm，在距杆底5、15、20cm处各对称加工2个φ4mm的进气小孔。
所述的橡胶膜是弹性丁基胶膜，直径为22mm，长50-150mm，膜厚度为1.0mm。
所述的控制阀门Ⅰ和控制阀门Ⅱ是三片式球阀，每平方米上通过的水、油、气的压力最大可达到70MPa。
所述的压力表的量程为0-0.25MPa，精度为0.01MPa。
橡胶膜的个数优选为2-3个。
本发明的积极效果如下：
本发明串囊式充气锚杆是基于软土在压力作用下可被挤密压实的特性研发而成的。将锚杆安置在软土中后，打开上部的控制阀门，用充气设备从进气管对橡胶膜进行充气，橡胶膜受力膨胀挤压周围土体形成一个腰鼓或圆柱状的扩大头锚固段，其实质就是一种端头扩大型锚杆。充气完成后无需等待就能达到设计要求的承载力，缩短了工期。施工结束后，打开控制阀门，排放填充的气体就能较容易的拔出锚杆杆体，达到回收再利用的功能。本发明串囊式充气锚杆操作简单，节约生产成本，无污染，不改变土层原有力学性质，还能节省施工工期，特别适合在软弱地层如粉土、砂土、淤泥质土层中应用。
附图说明
图1为本发明串囊式充气锚杆结构示意图；
1吊环、2排气孔、3控制阀门Ⅰ、4杆体空腔、5进气管、6控制阀门Ⅱ、7压力表、8进气设备、9杆体、10进气小孔、11橡胶膜、12钢环。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
参见图1，本发明的实施例中，橡胶膜11采用高弹性的丁基胶橡胶膜，自身直径约为22mm，厚2-4mm，长约0.3-1.0m。将2-3个橡胶膜11套在杆体9底端，各个橡胶膜11的上下两端用钢环12箍紧在杆体9上，杆体9选用φ25mm无缝不锈钢钢管，壁厚3mm。在有橡胶膜11覆盖的锚杆部分共钻4-6个φ4mm的进气小孔10。关闭控制阀门Ⅰ3，打开控制阀门Ⅱ6，利用充气设备8从进气管5对锚杆进行充气，气压的大小可以由压力表7显示出来。高压气体经过杆体9从进气小孔10流出，使橡胶膜11膨胀，挤压周围土体。根据压力表7的气压大小控制橡胶膜11的体积大小，从而避免橡胶膜11因膨胀过大而破裂。控制阀门Ⅱ6、橡胶膜11以及钢环12使充气锚杆形成一个密闭的体系。充气完成后，关闭控制阀门Ⅱ6，这时两个控制阀门之间的杆体空腔4会形成一个密闭的空间，且里面的气体有一定得压强。此时若撤掉充气设备8会有一定的反冲力，对施工人员存在着安全隐患。因此在撤离充气设备8前，需打开控制阀门Ⅰ3将空腔4内的高压从排气孔2排出，再撤离充气设备8。本发明在充气完成后即可提供全部的锚固力，缩短了工期。当锚杆不需要再承担荷载时，打开控制阀门Ⅰ3，控制阀门Ⅱ6对橡胶膜进行排气，拉动吊环1则可较轻易的将充气锚杆回收，简单方便，无废液废气等污染。橡胶膜在受拉的过程中会产生较大的拉伸变形，对其进行预张拉，可消除其大部分变形，这样可以将被动的支护体系变为主动的支护体系，同时可根据变形控制需要对锚杆进行多次张拉，以满足工程安全。
综上所述，本发明是一种不需加固软土就能在软土地区直接使用，且施工完毕就可提供全部锚固力，无任何污染的可回收再利用的新型扩大头锚杆。适用于在软土地区如粉土、砂土和淤泥质土中使用，还可水下施工，为海洋、港口水下作业机器提供抗浮锚固力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种串囊式充气锚杆，其特征在于：所述的串囊式充气锚杆包括杆体（9）、橡胶膜（11）、压力表（7）、控制阀门Ⅰ（3）和控制阀门Ⅱ（6）组成；杆体（9）是一个中空且两端封闭的圆杆，杆体（9）的底部串联有一个以上的橡胶膜（11），每个橡胶膜（11）覆盖范围内的杆体（9）上都设有一个以上的进气小孔（10）；杆体（9）顶部由上往下依次设有控制阀门Ⅰ（3）、控制阀门Ⅱ（6）和压力表（7）；控制阀门Ⅰ（3）上方的杆体（9）上开有排气孔（2）。
2.如权利要求1所述的串囊式充气锚杆，其特征在于：杆体（9）的顶端设有吊环（1）。
3.如权利要求1所述的串囊式充气锚杆，其特征在于：橡胶膜（11）的上下两端用钢环（12）箍紧在杆体（9）上。
4.如权利要求1所述的串囊式充气锚杆，其特征在于：控制阀门Ⅰ（3）和控制阀门Ⅱ（6）之间的杆体（9）连有进气管（5），进气管（5）另一端连有进气设备（8）。
5.如权利要求1所述的串囊式充气锚杆，其特征在于：所述的杆体（9）由φ25mm无缝不锈钢钢管制作而成，壁厚为3mm，在距杆底5、15、20cm处各对称加工2个φ4mm的进气小孔（10）。
6.如权利要求1所述的串囊式充气锚杆，其特征在于：所述的橡胶膜（11）是弹性丁基胶膜，直径为22mm，长50-150mm，膜厚度为1.0mm。
7.如权利要求1所述的串囊式充气锚杆，其特征在于：所述的控制阀门Ⅰ（3）和控制阀门Ⅱ（6）是三片式球阀，每平方米上通过的水、油、气的压力最大可达到70MPa。
8.如权利要求1所述的串囊式充气锚杆，其特征在于：所述的压力表（7）的量程为0-0.25MPa，精度为0.01MPa。
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