CN104532836A - 一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，包括钻杆组件及推拉动力系统，钻杆组件包括钻杆、钻头、液压动力马达，钻杆为中空杆体，其内装有液压动力马达、注浆管及供油管路，液压动力马达固定在钻杆的钻孔端里，该端处设有注浆孔，钻头装在液压动力马达上；钻杆杆身上沿其周向间隔分布有多条在其长度方向上延伸的凹槽；钻杆的钻孔端内侧壁上沿其周向间隔分布有多个锚索穿孔，一个锚索穿孔与一条凹槽之间连通有一斜向通道，每条斜向通道自锚索穿孔往钻杆的另一端延伸；钻杆配置有退孔拔出时用于卡住放入凹槽内的锚索的锚索脱离器。本发明操作性更强、适用性更广泛，可大幅度节约施工时间，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及预应力锚索的技术领域，尤其是指一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置。
背景技术
预应力锚索在基坑支护工程中应用非常广泛。传统的预应力锚索施工过程主要分为三个步骤，即成孔、安装锚索、注浆。具体来说，首先采用钻机在基坑侧壁上钻孔，钻孔深度满足设计长度后拔出钻杆，再人工插入制作好的预应力钢绞线，钢绞线上绑扎有1～2条注浆管，最后通过注浆管高压注入水泥浆，形成锚固体，依靠锚固体和土层之间的摩擦力形成受力结构。如果预应力锚索施工过程中存在易坍孔的砂层、淤泥层，则需要在成孔时增加一个步骤，即套管护壁，成为四个施工步骤。
传统的锚索施工工艺在岩土工程建设过程中发挥了极大的经济效益，但是安装及拆卸钻杆、套管的时间占施工总时间的60％以上，造成施工效率低下，在易坍孔的地层中适应性差，锚固力无法保证。究其原因，主要由于传统的施工设备将成孔的顶推动力设备和带动钻杆转动的动力设备均置于孔外所致。由于带动钻杆转动的动力设备置于孔外，导致钻杆在钻进过程中不停转动，钻杆内外壁均无法附着锚索和注浆管，因此必须在成孔后将钻杆拔出才能安装锚索并注浆。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，在成孔的同时将锚索安装在孔内，并在拔出钻杆的同时注浆，可在钻杆一次钻进和退出的过程中完成锚索的全部施工过程。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，它包括有钻杆组件及为该钻杆组件提供推、拉力以实现其钻孔推进和退孔拔出的推拉动力系统，其中，所述钻杆组件包括有钻杆、钻头、液压动力马达，所述钻杆为中空杆体，其内分别装有液压动力马达、注浆管及为液压动力马达供油的供油管路，所述液压动力马达固定在钻杆的钻孔端里，且在该端处设有与上述注浆管连接的注浆孔，所述钻头安装在液压动力马达上，并外露出钻杆，由该液压动力马达驱动旋转进行钻孔；所述钻杆的杆身上沿其周向间隔分布有多条在其长度方向上延伸的凹槽，用于容置锚索，并配置有防止锚索脱离凹槽的阻挡件；所述钻杆的钻孔端内侧壁上沿其周向间隔分布有多个供锚索穿过的锚索穿孔，该多个锚索穿孔与上述多条凹槽一一对应，且一个锚索穿孔与一条凹槽之间连通有一供锚索穿过钻杆杆壁的斜向通道，共形成有多条斜向通道，每条斜向通道自锚索穿孔往钻杆的另一端延伸，所述锚索放入凹槽后，经斜向通道从锚索穿孔穿出，可伸出钻杆；所述钻杆配置有退孔拔出时用于卡住放入凹槽内的锚索的锚索脱离器，锚索脱离器固定不动而钻杆退孔向外拔出时，可使锚索脱离钻杆留在钻孔内。
它还包括有履带式装载机和装于该履带式装载机上的可调节倾斜角度的钻杆装拆平台，所述推拉动力系统装于履带式装载机上，并位于钻杆装拆平台的下方，其通过传动机构与置于钻杆装拆平台上的钻杆相连接；所述锚索脱离器固定安装在钻杆装拆平台上。
所述钻杆沿其径向拆分为两半，并采用配对的凸凹结构通过嵌插实现整体拼装。
所述钻头包括有装于液压动力马达上的旋转盘及用于钻孔切土的多张切土翼，所述切土翼通过各自转轴安装在旋转盘上，并平行于该旋转盘；所述转轴沿旋转盘的周向间隔均布，每条转轴的轴身上均设有挡块，所述旋转盘上分别设有多个与上述挡块一一对应的限位块；所述切土翼随液压动力马达的正转和反转实现张开和收回，并通过挡块和限位块的相抵触限制切土翼的张开角度；所述钻头收回切土翼后的整体直径小于钻杆的内径，便于锚索伸出。
所述液压动力马达配套有马达保护罩，所述马达保护罩可拆卸地安装在钻杆的钻孔端处，并与液压动力马达之间设有密封圈。
所述锚索脱离器为夹具，包括有配对的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和第二夹持件的一端通过螺栓铰接，它们之间可组合形成有一形状大小与钻杆相匹配的夹持空间，所述第一夹持件和第二夹持件组合夹紧后，能环抱在钻杆上，其上分别形成有与凹槽相适配的凸起，用于卡住锚索。
所述锚索放入在凹槽内后，其整体高度低于或等于凹槽深度。
所述钻杆分节制作，由多节杆体连接而成。
所述马达保护罩通过螺丝扣安装在钻杆的钻孔端处。
所述阻挡件为挡环，所述挡环环抱在钻杆上，其形状大小与钻杆相匹配。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明实现了成孔、锚索安装和注浆三个过程合而为一，省去单独安装锚索和注浆的时间，通过一次装、拆钻杆即可实现成孔、锚索安装和注浆三个过程，在一般地层中可节约施工时间60％以上，在软弱地层或易坍孔地层中可节约施工时间75％以上。
2、本发明在拔杆的同时注浆，钻杆杆身可同时起到套管的作用，在易坍孔的地层中适应性强，也可注入砂浆，避免坍孔引起锚索锚固力的降低，施工可靠性高。
3、注浆可在设计要求的锚固段实施，在拔杆至自由段深度后，可停止注浆，与传统的锚索外套有pvc软管的方式不同，可避免大量注浆材料外溢，节约材料。
附图说明
图1为本发明所述锚索施工装置的结构简图。
图2为本发明所述钻杆组件的结构示意图。
图3为图2的A局部放大图。
图4为图2的B-B剖视图。
图5为图2的C-C剖视图。
图6为本发明所述钻杆的拆分示意图。
图7为本发明所述钻杆带有阻挡件的主视图。
图8为本发明所述钻杆带有阻挡件的侧视图。
图9为本发明所述钻头收回切土翼的主视图。
图10为本发明所述钻头张开切土翼的主视图。
图11为本发明所述钻头收回切土翼的侧视图。
图12为本发明所述钻头张开切土翼的侧视图。
图13为本发明所述锚索脱离器张开时的示意图。
图14为本发明所述锚索脱离器闭合抱紧钻杆时的示意图。
具体实施方式
下面结合两个具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例所述的成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，包括有锚索脱离器10、履带式装载机13、钻杆装拆平台14、钻杆组件及为该钻杆组件提供推、拉力以实现其钻孔推进和退孔拔出的推拉动力系统15，其中，所述钻杆装拆平台14和推拉动力系统15分别装于履带式装载机13上，该推拉动力系统15位于钻杆装拆平台14的下方，其通过传动机构与置于钻杆装拆平台14上的钻杆组件的钻杆1相连接，所述钻杆装拆平台14可调节其倾斜角度，以满足不同角度的钻孔要求，所述锚索脱离器10固定安装在钻杆装拆平台14上。
如图2至图5所示，本实施例所述的钻杆组件包括有钻杆1、带有合金或者金刚石的钻头2、液压动力马达3(由于在水下环境运行，采用液压驱动可避免因密封失效引起的短路以致烧坏电机的情况发生)。所述钻杆1为中空杆体，其内分别装有液压动力马达3、注浆管4及为液压动力马达3供油的供油管路5。所述液压动力马达3固定在钻杆1的钻孔端里，且在该端处设有与上述注浆管4连接的注浆孔6，通过注浆管4对钻孔高压注入水泥浆，形成锚固体。所述钻头2安装在液压动力马达3上，并外露出钻杆1，由该液压动力马达3驱动旋转进行钻孔。所述钻杆1的杆身上沿其周向间隔均布有多条(通常3～5条)在其长度方向上延伸的凹槽8，用于容置锚索17，同时为了避免锚索17在钻孔过程中与周围泥土相摩擦而导致钻孔阻力增大，所述锚索17放入在凹槽8内后，其整体高度应低于或等于凹槽深度。所述钻杆1的钻孔端内侧壁上沿其周向间隔均布有多个供锚索穿过的锚索穿孔，该多个锚索穿孔与上述多条凹槽8一一对应，且一个锚索穿孔与一条凹槽8之间连通有一供锚索穿过钻杆杆壁的斜向通道7，共形成有多条斜向通道7，每条斜向通道7自锚索穿孔往钻杆1的另一端延伸，这样的设计可以保证锚索17脱离钻杆后，有足够的保护层厚度，以免锚索17没有完全锚固在锚固体内而脱落。所述锚索脱离器10在钻杆1退孔拔出时能卡住放入凹槽8内的锚索17，且锚索脱离器固定不动而钻杆退孔向外拔出时，可使锚索17脱离钻杆1留在钻孔内。
为了避免泥浆进入钻杆内，对液压动力马达3造成动力设备损坏，本实施例所述的液压动力马达3配套有马达保护罩16，所述马达保护罩16通过螺丝扣11可拆卸地安装在钻杆1的钻孔端处，并与液压动力马达3之间设有密封圈12，马达保护罩16的可自由拆卸以便更换密封圈12。
如图6所示，本实施例所述的钻杆1沿其径向拆分为两半，并采用配对的凸凹结构通过嵌插实现整体拼装，有时为满足长度加工要求，本实施例所述钻杆1可分节制作，由多节杆体连接而成。同时，为了防止锚索在钻孔过程中脱离凹槽8，进而脱离钻杆1，在本实施例中，所述钻杆1配置有阻挡件9(数量视钻杆长度而定)，如图7和图8所示，所述阻挡件9具体为挡环，能环抱紧在钻杆1的杆身上，其形状大小与钻杆1相匹配。
如图9至图12所示，本实施例所述的钻头2包括有装于液压动力马达3上的旋转盘201(直径122mm)及用于钻孔切土的四张切土翼203，所述切土翼203通过各自转轴202安装在旋转盘201上，并平行于该旋转盘201；所述转轴202沿旋转盘201的周向间隔均布，每条转轴202的轴身上均设有一挡块204，所述旋转盘201上分别设有多个与上述挡块204一一对应的限位块205；所述切土翼203随液压动力马达3的正转和反转实现张开和收回(马达正转时，切土翼张开，马达反转时，切土翼收回)，并通过挡块204和限位块205的相抵触限制切土翼203的张开角度；所述钻头2收回切土翼203后的整体直径为122mm，小于钻杆1的内径，便于锚索伸出；所述钻头2张开切土翼203后的整体直径为210mm，大于钻杆1的外径(200mm)，满足钻孔需要。
如图13和图14所示，本实施例所述的锚索脱离器10为夹具，包括有配对的第一夹持件1001和第二夹持件1002，所述第一夹持件1001和第二夹持件1002的一端通过螺栓1003铰接，它们之间可组合形成有一形状大小与钻杆1相匹配的夹持空间，该第一夹持件1001和第二夹持件1002上分别形成有与凹槽8相适配的凸起1004，用于卡住锚索，所述第一夹持件1001和第二夹持件1002组合夹紧后，能环抱在钻杆1上，当钻杆1向孔外拔出时，锚索脱离器10固定不动，即可将锚索阻挡留在钻孔内。
施工开始时，将制作好的钢绞线(锚索)放入钻杆1上的凹槽8内，经斜向通道7从锚索穿孔穿出，可伸出钻杆1，并用挡环固定；然后，液压动力马达3正转，钻头2的四张切土翼203打开，由推拉动力系统15提供顶推力，钻头2切土钻进，钻孔满足设计要求的深度后，液压动力马达3反转，将钻头2的四张切土翼203收回；最后安装好锚索脱离器10，一边注浆(通过注浆管4和注浆孔6)，一边拔出钻杆1，锚索在锚索脱离器10的作用下则阻挡留在钻孔内，同时完成注浆过程。
综上所述，本发明实现了成孔、锚索安装和注浆三个过程合而为一，省去了以往单独安装锚索和注浆的时间，通过一次装、拆钻杆即可实现成孔、锚索安装和注浆三个过程，在一般地层中可节约施工时间60％以上，在软弱地层或易坍孔地层中可节约施工时间75％以上。此外，在拔杆的同时注浆，钻杆杆身可同时起到套管的作用，在易坍孔的地层中适应性强，也可注入砂浆，避免坍孔引起锚索锚固力的降低，施工可靠性高。这相比现有技术，本发明操作性更强、适用性更广泛，可大幅度节约施工时间，提高施工效率，值得推广。
以上所述实施例子只为本发明较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：它包括有钻杆组件及为该钻杆组件提供推、拉力以实现其钻孔推进和退孔拔出的推拉动力系统(15)，其中，所述钻杆组件包括有钻杆(1)、钻头(2)、液压动力马达(3)，所述钻杆(1)为中空杆体，其内分别装有液压动力马达(3)、注浆管(4)及为液压动力马达(3)供油的供油管路(5)，所述液压动力马达(3)固定在钻杆(1)的钻孔端里，且在该端处设有与上述注浆管(4)连接的注浆孔(6)，所述钻头(2)安装在液压动力马达(3)上，并外露出钻杆(1)，由该液压动力马达(3)驱动旋转进行钻孔；所述钻杆(1)的杆身上沿其周向间隔分布有多条在其长度方向上延伸的凹槽(8)，用于容置锚索，并配置有防止锚索脱离凹槽(8)的阻挡件(9)；所述钻杆(1)的钻孔端内侧壁上沿其周向间隔分布有多个供锚索穿过的锚索穿孔，该多个锚索穿孔与上述多条凹槽(8)一一对应，且一个锚索穿孔与一条凹槽(8)之间连通有一供锚索穿过钻杆杆壁的斜向通道(7)，共形成有多条斜向通道(7)，每条斜向通道(7)自锚索穿孔往钻杆(1)的另一端延伸，所述锚索放入凹槽(8)后，经斜向通道(7)从锚索穿孔穿出，可伸出钻杆(1)；所述钻杆(1)配置有退孔拔出时用于卡住放入凹槽(8)内的锚索的锚索脱离器(10)，锚索脱离器固定不动而钻杆退孔向外拔出时，可使锚索脱离钻杆留在钻孔内。
2.根据权利要求1所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：它还包括有履带式装载机(13)和装于该履带式装载机(13)上的可调节倾斜角度的钻杆装拆平台(14)，所述推拉动力系统(15)装于履带式装载机(13)上，并位于钻杆装拆平台(14)的下方，其通过传动机构与置于钻杆装拆平台(14)上的钻杆(1)相连接；所述锚索脱离器(10)固定安装在钻杆装拆平台(14)上。
3.根据权利要求1所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述钻杆(1)沿其径向拆分为两半，并采用配对的凸凹结构通过嵌插实现整体拼装。
4.根据权利要求1所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述钻头(2)包括有装于液压动力马达(3)上的旋转盘(201)及用于钻孔切土的多张切土翼(203)，所述切土翼(203)通过各自转轴(202)安装在旋转盘(201)上，并平行于该旋转盘(201)；所述转轴(202)沿旋转盘(201)的周向间隔均布，每条转轴(202)的轴身上均设有挡块(204)，所述旋转盘(201)上分别设有多个与上述挡块(204)一一对应的限位块(205)；所述切土翼(203)随液压动力马达(3)的正转和反转实现张开和收回，并通过挡块(204)和限位块(205)的相抵触限制切土翼(203)的张开角度；所述钻头(2)收回切土翼(203)后的整体直径小于钻杆(1)的内径。
5.根据权利要求1所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述液压动力马达(3)配套有马达保护罩(16)，所述马达保护罩(16)可拆卸地安装在钻杆(1)的钻孔端处，并与液压动力马达(3)之间设有密封圈(12)。
6.根据权利要求1或2所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述锚索脱离器(10)为夹具，包括有配对的第一夹持件(1001)和第二夹持件(1002)，所述第一夹持件(1001)和第二夹持件(1002)的一端通过螺栓(1003)铰接，它们之间可组合形成有一形状大小与钻杆(1)相匹配的夹持空间，所述第一夹持件(1001)和第二夹持件(1002)组合夹紧后，能环抱在钻杆(1)上，其上分别形成有与凹槽(8)相适配的凸起(1004)，用于卡住锚索。
7.根据权利要求1所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述锚索放入在凹槽(8)内后，其整体高度低于或等于凹槽深度。
8.根据权利要求3所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述钻杆(1)分节制作，由多节杆体连接而成。
9.根据权利要求5所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述马达保护罩(16)通过螺丝扣(11)安装在钻杆(1)的钻孔端处。
10.根据权利要求1所述的一种成孔、安装、注浆三合一的锚索施工装置，其特征在于：所述阻挡件(9)为挡环，所述挡环环抱在钻杆(1)上，其形状大小与钻杆(1)相匹配。
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