CN104141305B - 一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆及其施工方法，包括前端锚杆杆体（1），所述前端锚杆杆体（1）靠近钻尖一端的外表面上设置有前端螺旋叶片（4‑1），前端锚杆杆体（1）的侧壁上且位于前端螺旋叶片（4‑1）附近开设有出浆孔（5），前端锚杆杆体（1）的另一端通过螺纹连接部位（6）与中段锚杆杆体（2）的一端相连接，中段锚杆杆体（2）的另一端通过连接套（7）与加长锚杆（8）的一端相连接，中段锚杆杆体（2）的外表面上设置有螺旋叶片（4‑2），本发明结构合理，在软土地区该叶片有极强的穿透力，施工工艺安全可靠，增大了接触面积，增强了锚固力，提高了施工效率和施工质量，保证其能更有效地提高锚杆在不同土层中的抗拔力。
Description
技术领域
本发明涉及一种锚杆及其施工方法，尤其涉及一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆及其施工方法，属于钻挖锚固技术领域。
背景技术
对于埋设于地下水位较高场地中的建筑物地下室、地铁、地下商场、人防工事、大型水池、大坝底消浪池等建筑物或构筑物，既要承受结构自重，又要承受因地下水位高于坑底面而带来的浮力。当浮力大到足以克服建构筑物的重量时，就会发生上漂、倾斜或破坏，因此在结构设计时必须有效地控制浮力带来的有害竖向位移。
目前抗浮设计在工程中应用广泛，主要采用抗浮桩和抗浮锚杆的方法，抗浮桩和抗浮锚杆均采用钢筋混凝土结构，由于钢筋强度低，因此其钢筋用量较大，造价高。施工工艺复杂，工期较长，且施工质量难以保证。另外，现阶段抗浮桩和抗浮锚杆均须在工程基础施工前进行，对于工期要求严格或地下室施工时间有特殊要求的情况下，例如：必须在旱季时施工，采用抗浮桩和抗浮锚杆已不能满足以上需求。 传统单层螺旋锚杆容易钻入土层，但锚固强度低，全长螺旋锚杆锚固强度高，但钻入土层困难，无法满足施工需求。
例如中国专利授权公开号为：CN203685063U，公告日为：2014年7月2日实用新型专利公开了一种螺旋钻杆及螺旋钻杆的进液装置，该进液装置包括与螺旋钻杆的杆体一体设置或者与杆体固连的进液管体，进液管体表面上开设有经其内孔与螺旋钻杆下料通道相通的进料口，螺旋钻杆在施工时，从孔口灌入的护壁液可经进液装置的进料口通过杆体的下料通道到达杆体下端所连的钻头底部，能在提钻杆时及时增补护壁液。但是该装置单一，钻入土层困难，而且锚固接触面积较小，抗拔力不足。
发明内容
本发明的第一个目的是针对现有软土地区建筑物地下室底板抗浮工程中锚杆结构简单，锚固接触面积较小，抗拔力不足的缺陷和不足，现提供一种结构合理，施工方便，钻进效率高，锚固接触面积较大，抗拔力强的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆。
本发明的第二个目的是提供一种施工工艺安全可靠，成本低廉，增大了接触面积，增强了锚固力，能够更有效地提高锚杆在不同土层中的抗拔力的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆施工方法。
为实现本发明的第一个目的，本发明的技术解决方案是：一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆，包括前端锚杆杆体，前端锚杆杆体的前端为封闭的圆锥形，所述前端锚杆杆体靠近钻尖一端的外表面上设置有前端螺旋叶片，前端锚杆杆体的侧壁上且位于前端螺旋叶片附近开设有出浆孔，前端锚杆杆体的另一端通过螺纹连接部位与中段锚杆杆体的一端相连接，中段锚杆杆体的另一端通过连接套与加长锚杆的一端相连接，中段锚杆杆体为两根以上，中段锚杆杆体的外表面上设置有螺旋叶片，前端螺旋叶片与螺旋叶片的螺旋方向相同，中段锚杆杆体的侧壁上且位于螺旋叶片附近开设有出浆孔，前端螺旋叶片为三道以上螺旋叶片，前端螺旋叶片靠近钻尖一端的叶片外圆半径小于远离钻尖一端的叶片外圆半径，每道前端螺旋叶片之间的距离为12厘米-18厘米，螺旋叶片为三道以上螺旋叶片，相邻螺旋叶片之间的距离为80厘米-120厘米。
所前端锚杆杆体、中段锚杆杆体和末段锚杆杆体均采用无缝空心钢管，其直径为3厘米-7厘米。
所述前端螺旋叶片的叶片最大外圆半径为35厘米-60厘米，前端螺旋叶片的螺旋夹角为45度。
所述螺旋叶片的叶片外圆半径为35厘米-60厘米，螺旋叶片的螺旋夹角为45度。
所述出浆孔为直径为0.5厘米-1.5厘米的圆孔，并且出浆孔均匀开设在前端锚杆杆体和中段锚杆杆体的外壁上。
为实现本发明的第二个目的，本发明的技术解决方案是：一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆施工方法，其特征在于包括以下步骤：
a、连接锚杆：前端锚杆杆体的末端通过螺纹连接部位与中段锚杆杆体的一端相连接，中段锚杆杆体的另一端通过连接套与加长锚杆的一端相连接，前端锚杆杆体与加长锚杆之间连接有一根或多根中段锚杆杆体；
b、安装钻具：将连接后的多层螺旋刀片土锚杆安装在锚杆钻机上，调整土锚杆的高度和转进角度；
c、选定位置钻进：将前端锚杆杆体的钻尖对准预定位置，启动锚杆钻机开始钻土，使得前端螺旋叶片和螺旋叶片全部进入土层中；
d、喷浆钻进：当前端螺旋叶片和螺旋叶片全部进入土层后，将水泥浆通过土锚杆的中间空腔高压注入，使得水泥浆从出浆孔喷射出来进入周围土层，锚杆到达预定深度后停止钻进；
e、凝固形成锚固体：高压水泥浆挤压前端螺旋叶片和螺旋叶片周围的土体，使得水泥浆分别包裹螺旋叶片和锚杆，固化成串状的锚固体。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用前端锚杆杆体、中段锚杆杆体以及末段锚杆杆体连接组合而成，为了提高锚杆的长度，采用两根以上的中段锚杆杆体依次对接而成，杆体上采用多道螺旋叶片提高了钻进效率。
2、本发明结构合理，施工工期短、造价低，在软土地区该叶片有极强的穿透力，降低了钻进难度，同时采用本发明方式施工所形成的锚固体与传统的锚固体相比易于施工，施工工艺安全可靠，增大了接触面积，增强了锚固力，提高了施工效率和施工质量，保证其能更有效地提高锚杆在不同土层中的抗拔力，提高了抗浮工程的有效性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A的示意图。
图中：前端锚杆杆体1，中段锚杆杆体2，末段锚杆杆体3，前端螺旋叶片4-1，螺旋叶片4-2，出浆孔5，螺纹连接部位6，连接套7，加长锚杆8。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
参见图1、图2，本发明的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆，包括前端锚杆杆体1，前端锚杆杆体1的前端为封闭的圆锥形，所述前端锚杆杆体1靠近钻尖一端的外表面上设置有前端螺旋叶片4-1，前端锚杆杆体1的侧壁上且位于前端螺旋叶片4-1附近开设有出浆孔5，前端锚杆杆体1的另一端通过螺纹连接部位6与中段锚杆杆体2的一端相连接，中段锚杆杆体2的另一端通过连接套7与加长锚杆8的一端相连接，中段锚杆杆体2为两根以上，中段锚杆杆体2的外表面上设置有螺旋叶片4-2，前端螺旋叶片4-1与螺旋叶片4-2的螺旋方向相同，中段锚杆杆体2的侧壁上且位于螺旋叶片4-2附近开设有出浆孔5，前端螺旋叶片4-1为三道以上螺旋叶片，前端螺旋叶片4-1靠近钻尖一端的叶片外圆半径小于远离钻尖一端的叶片外圆半径，每道前端螺旋叶片4-1之间的距离为12厘米-18厘米，螺旋叶片4-2为三道以上螺旋叶片，相邻螺旋叶片4-2之间的距离为80厘米-120厘米。
所前端锚杆杆体1、中段锚杆杆体2和末段锚杆杆体3均采用无缝空心钢管，其直径为3厘米-7厘米。
所述前端螺旋叶片4-1的叶片最大外圆半径为35厘米-60厘米，前端螺旋叶片4-1的螺旋夹角为45度。
所述螺旋叶片4-2的叶片外圆半径为35厘米-60厘米，螺旋叶片4-2的螺旋夹角为45度。
所述出浆孔5为直径为0.5厘米-1.5厘米的圆孔，并且出浆孔5均匀开设在前端锚杆杆体1和中段锚杆杆体2的外壁上。
一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆施工方法，其特征在于包括以下步骤：
a、连接锚杆：前端锚杆杆体1的末端通过螺纹连接部位6与中段锚杆杆体2的一端相连接，中段锚杆杆体2的另一端通过连接套7与加长锚杆8的一端相连接，前端锚杆杆体1与加长锚杆8之间连接有一根或多根中段锚杆杆体2；
b、安装钻具：将连接后的多层螺旋刀片土锚杆安装在锚杆钻机上，调整土锚杆的高度和转进角度；
c、选定位置钻进：将前端锚杆杆体1的钻尖对准预定位置，启动锚杆钻机开始钻土，使得前端螺旋叶片4-1和螺旋叶片4-2全部进入土层中；
d、喷浆钻进：当前端螺旋叶片4-1和螺旋叶片4-2全部进入土层后，将水泥浆通过土锚杆的中间空腔高压注入，使得水泥浆从出浆孔5喷射出来进入周围土层，锚杆到达预定深度后停止钻进；
e、凝固形成锚固体：高压水泥浆挤压前端螺旋叶片4-1和螺旋叶片4-2周围的土体，使得水泥浆分别包裹螺旋叶片和锚杆，固化成串状的锚固体。
参见图1，前端锚杆杆体1由无缝空心钢管制成，前端锚杆杆体1的前端为封闭的圆锥形，前端锚杆杆体1靠近钻尖一端的外表面上设置有前端螺旋叶片4-1。前端螺旋叶片4-1为三道以上螺旋叶片，前端螺旋叶片4-1靠近钻尖一端的叶片外圆半径小于远离钻尖一端的叶片外圆半径，每道前端螺旋叶片4-1之间的距离为12厘米-18厘米，前端螺旋叶片4-1的叶片最大外圆半径为35厘米-60厘米，前端螺旋叶片4-1的螺旋夹角为45度。前端锚杆杆体1的侧壁上且位于前端螺旋叶片4-1附近开设有出浆孔5，出浆孔5为圆孔形且均匀设置。
中段锚杆杆体2由无缝空心钢管制成，中段锚杆杆体2的外表面上设置有螺旋叶片4-2，前端螺旋叶片4-1与螺旋叶片4-2的螺旋方向相同，中段锚杆杆体2的侧壁上且位于螺旋叶片4-2附近开设有出浆孔5。前端锚杆杆体1的末端通过螺纹连接部位6与中段锚杆杆体2的一端相连接，中段锚杆杆体2的另一端通过连接套7与加长锚杆8的一端相连接，为了进一步提高锚杆的整体长度，中段锚杆杆体2可以采用两根以上依次对接而成。中段锚杆杆体2的侧壁上且位于螺旋叶片4-2附近开设有出浆孔5，出浆孔5为直径为0.5厘米-1.5厘米的圆孔，孔径不易太大，控制在1厘米左右可加大其喷射能力，也能防止钻进时土体堵塞出浆孔5。
本发明的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆施工方法具体步骤如下：首先连接锚杆，前端锚杆杆体1的末端通过螺纹连接部位6与中段锚杆杆体2的一端相连接，中段锚杆杆体2的另一端通过连接套7与加长锚杆8的一端相连接，前端锚杆杆体1与加长锚杆8之间连接有一根或多根中段锚杆杆体2。随后接后的多层螺旋刀片土锚杆安装在锚杆钻机上，调整土锚杆的高度和转进角度。然后选定位置钻进，将前端锚杆杆体1的钻尖对准预定位置，启动锚杆钻机开始钻土，使得前端螺旋叶片4-1和螺旋叶片4-2全部进入土层中。当前端螺旋叶片4-1和螺旋叶片4-2全部进入土层后，将水泥浆通过土锚杆的中间空腔高压注入，使得水泥浆从出浆孔5喷射出来进入周围土层，锚杆到达预定深度后停止钻进，继续喷射水泥浆直至饱和。高压水泥浆挤压前端螺旋叶片4-1和螺旋叶片4-2周围的土体，使得水泥浆分别包裹螺旋叶片和锚杆，固化成串状的锚固体。
本发明结构合理，施工工期短、造价低，在软土地区该叶片有极强的穿透力，降低了钻进难度。采用本发明方式施工所形成的锚固体与传统的锚固体相比易于施工，施工工艺安全可靠，增大了接触面积，增强了锚固力，提高了施工效率和施工质量，保证其能更有效地提高锚杆在不同土层中的抗拔力，抗浮工程的有效性。
Claims (6)
1.一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆，包括前端锚杆杆体（1），前端锚杆杆体（1）的前端为封闭的圆锥形，其特征在于：所述前端锚杆杆体（1）靠近钻尖一端的外表面上设置有前端螺旋叶片（4-1），前端锚杆杆体（1）的侧壁上且位于前端螺旋叶片（4-1）附近开设有出浆孔（5），前端锚杆杆体（1）的另一端通过螺纹连接部位（6）与中段锚杆杆体（2）的一端相连接，中段锚杆杆体（2）的另一端通过连接套（7）与加长锚杆（8）的一端相连接，中段锚杆杆体（2）为两根以上，中段锚杆杆体（2）的外表面上设置有螺旋叶片（4-2），前端螺旋叶片（4-1）与螺旋叶片（4-2）的螺旋方向相同，中段锚杆杆体（2）的侧壁上且位于螺旋叶片（4-2）附近开设有出浆孔（5），前端螺旋叶片（4-1）为三道以上螺旋叶片，前端螺旋叶片（4-1）靠近钻尖一端的叶片外圆半径小于远离钻尖一端的叶片外圆半径，每道前端螺旋叶片（4-1）之间的距离为12厘米-18厘米，螺旋叶片（4-2）为三道以上螺旋叶片，相邻螺旋叶片（4-2）之间的距离为80厘米-120厘米。
2.根据权利要求1所述的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆，其特征在于：所述前端锚杆杆体（1）、中段锚杆杆体（2）和末段锚杆杆体（3）均采用无缝空心钢管，其直径为3厘米-7厘米。
3.根据权利要求1所述的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆，其特征在于：所述前端螺旋叶片（4-1）的叶片最大外圆半径为35厘米-60厘米，前端螺旋叶片（4-1）的螺旋夹角为45度。
4.根据权利要求1所述的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆，其特征在于：所述螺旋叶片（4-2）的叶片外圆半径为35厘米-60厘米，螺旋叶片（4-2）的螺旋夹角为45度。
5.根据权利要求1所述的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆，其特征在于：所述出浆孔（5）为直径为0.5厘米-1.5厘米的圆孔，并且出浆孔（5）均匀开设在前端锚杆杆体（1）和中段锚杆杆体（2）的外壁上。
6.根据权利要求1所述的一种多层螺旋刀片自钻式土锚杆施工方法，其特征在于包括以下步骤：
a、连接锚杆：前端锚杆杆体（1）的末端通过螺纹连接部位（6）与中段锚杆杆体（2）的一端相连接，中段锚杆杆体（2）的另一端通过连接套（7）与加长锚杆（8）的一端相连接，前端锚杆杆体（1）与加长锚杆（8）之间连接有一根或多根中段锚杆杆体（2）；
b、安装钻具：将连接后的多层螺旋刀片土锚杆安装在锚杆钻机上，调整土锚杆的高度和转进角度；
c、选定位置钻进：将前端锚杆杆体（1）的钻尖对准预定位置，启动锚杆钻机开始钻土，使得前端螺旋叶片（4-1）和螺旋叶片（4-2）全部进入土层中；
d、喷浆钻进：当前端螺旋叶片（4-1）和螺旋叶片（4-2）全部进入土层后，将水泥浆通过土锚杆的中间空腔高压注入，使得水泥浆从出浆孔（5）喷射出来进入周围土层，锚杆到达预定深度后停止钻进；
e、凝固形成锚固体：高压水泥浆挤压前端螺旋叶片（4-1）和螺旋叶片（4-2）周围的土体，使得水泥浆分别包裹螺旋叶片和锚杆，固化成串状的锚固体。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: 430223 Hubei city of Wuhan province East Lake Development Zone Wuhan University Science Park Road No. 4 Applicant after: WUDA JUCHENG STRUCTURE Co.,Ltd. Address before: 430223 Hubei city of Wuhan province East Lake Development Zone Wuhan University Science Park Road No. 4 Applicant before: WUDA JUCHENGSTRUCTURE Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 4, Wuda Science and Technology Park Road, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, 430223 Patentee after: Wuhan Jucheng Structure Group Co.,Ltd. Address before: No. 4, Wuda Science and Technology Park Road, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, 430223 Patentee before: WUDA JUCHENG STRUCTURE Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |