CN106284368B - 一种可回收拼装框架锯齿锚杆及施工方法 - Google Patents

一种可回收拼装框架锯齿锚杆及施工方法 Download PDF

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Abstract

一种可回收拼装框架锯齿锚杆及施工方法，属于岩土锚固技术领域，包括框架、锚杆和锚具；框架由方管，套筒和十字架连接组成，方管伸入套筒内并由螺栓连接构成横梁和立柱，横梁和立柱分别插入十字架，四周螺栓固定；锚杆由钢管、伸缩杆、钢片和转轴组成，钢管上设有滑槽、第一定位孔和第二定位孔，伸缩杆穿入钢管内，转轴穿过滑槽将伸缩杆与钢管连接，第一定位孔内插入转轴，转轴两端套钢片并由螺帽固定，相邻钢片用螺栓连接；锚杆穿过十字架的中心孔至坡内，推拉仪套于锚杆端头推动伸缩杆，钢片呈锯齿状伸入土体；销钉插入第二定位孔将钢管与伸缩杆连接，锚具和垫板将锚杆锚固于框架上。本发明结构可回收，施工速度，快降低成本。

Description

一种可回收拼装框架锯齿锚杆及施工方法
技术领域
本发明属于岩土工程锚固技术领域，具体涉及可回收拼装框架锯齿锚杆，特别适用于公路、铁路施工过程中的土质边坡和基坑工程。
背景技术
国民经济快速发展，铁路、公路等基础设施建设向山区延伸。复杂的地形地质条件在公路、铁路建设中随处可见，边坡工程是制约这些地区公路、铁路建设工期和正常运营的重要因素。加快沿线边坡施工，可缩短施工工期，降低公路、铁路投资成本；城市建设发展迅速，用地紧张，高层建筑多层地下室、地下铁道、地下车站、地下车库、地下街道和地下民防工事等多种地下工程迅猛发展，基坑工程大量涌现，基坑支护结构占整个基坑工程造价相当大的比例，而基坑工程又属于临时性支护工程。因此，可回收利用的支护结构，将有效减少基坑工程造价，降低周边地下环境污染，减轻周边土地开发利用难度。
现有框架锚杆支护的框架主要是现浇钢筋混凝土，模板、钢筋和混凝土往坡体运输困难，耗费大量的人力、物力，混凝土凝固速度慢影响施工进度；锚杆大多数是注入浆液的方法锚固于稳定土体，施工工期长，工序复杂，浆体凝固速度慢，锚杆施工成本高；在临时性工程中，现浇钢筋混凝土框架拆除困难，无法回收再利用，锚杆注浆造成周边地下环境严重污染，锚杆不能回收埋藏于地下，造成资源浪费，环境污染，影响周边土地资源开发利用。综上所述，现存框架锚杆支护结构还不能缩短公路、铁路边坡工程建设工期；无法减少基坑支护结构对周围地下环境的污染，资源浪费等问题。因此，我们迫切需要一种施工速度快，锚杆不需要注浆且可回收利用的框架锚杆支护结构，来解决这些问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可回收拼装框架锯齿锚杆及施工方法。
本发明是一种可回收拼装框架锯齿锚杆及施工方法，可回收拼装框架锯齿锚杆包括框架1、锚杆2和锚具3；框架1由方管4，套筒5和十字架6连接组成，方管4伸入套筒5内并由螺栓连接构成横梁和立柱，横梁和立柱分别插入十字架6，四周螺栓固定；锚杆2由钢管7、伸缩杆8、钢片9和转轴10组成，钢管7上设有滑槽17、第一定位孔15和第二定位孔16，伸缩杆8穿入钢管7内，转轴10穿过滑槽17将伸缩杆8与钢管7连接，第一定位孔15内插入转轴10，转轴10两端套钢片9并由螺帽固定，相邻钢片9用螺栓连接；锚杆2穿过十字架6的中心孔13至坡内，推拉仪11套于锚杆2端头推动伸缩杆8，钢片9呈锯齿状伸入土体；销钉插入第二定位孔16将钢管7与伸缩杆8连接，锚具3和垫板12将锚杆2锚固于框架1上。
本发明的可回收拼装框架锯齿锚杆的施工方法，其步骤为：
（1）预制框架1的构件：根据设计要求，进行模块化加工方管4、套筒5和十字架6；
（2）预制锚杆2：根据工程设计要求，加工带有第一定位孔15、第二定位孔16和滑槽17的钢管7，钢片9，转轴10和伸缩杆8；将伸缩杆8穿入钢管7内，转轴10穿过滑槽17将伸缩杆8与钢管7连接，第一定位孔15内插入转轴10，转轴10两端套钢片9并由螺帽固定，相邻钢片9用螺栓铰接连接；
（3）预制推拉仪11：根据钢管7型号和伸缩杆8的可伸缩最大长度，制作支架18、选择合适的油缸19和电动液压泵20，油缸19用螺栓固定于支架18上，连接电动液压泵20与油缸19的进出油口；
（4）定位及钻孔：根据设计要求用测量仪器在坡体上进行放线，定位锚杆2的位置，采用钻机进行钻孔至设计深度；
（5）施工锚杆2：将伸缩杆8向钢管7外拉，使钢片9平行于钢管7，然后将锚杆2放入坡体孔内；
（6）施工框架1：套筒5将预制的方管4连成横梁和立柱，横梁和立柱插入十字架6，螺栓固定横梁和立柱，十字架6穿过锚杆2；
（7）张拉锚固：套上推拉仪11，开动电动液压泵20，活塞杆推动钢片9绕转轴10转动插入稳定土体内形成锚固力，插入销钉、拧松螺栓，取下推拉仪11；
（8）回收方法：a）框架1回收：松开锚具3，卸下十字架6及套筒5上螺栓，拆除框架1；b）锚杆2回收：套上推拉仪11，取下销钉，开动电动液压泵20反向转动开关，活塞杆回缩拉出伸缩杆8使钢片9与钢管7平行，拔出锚杆2，拆卸回收。
本发明的有益效果：本发明结构简单、组装化程度高、实用性强，可回收主要用于各种土质边坡，其优点为：（1）高强铝合金轻质，高强且工厂模块化加工，可拼装成不同长度的横梁和立柱，施工方便、快速，回收后重复利用率高。（2）利用坡体外推拉仪，对坡体内锚杆上的钢片进行有效控制，推拉仪压缩伸缩杆时锚杆上钢片旋转插入稳定坡体，拉伸压缩连杆时锚杆上钢片旋转至与锚杆平行，锚固力消失。推拉仪实现锚杆进行锚固和回收，节约资源，降低成本。
附图说明
图1是本发明结构的立面图；图2是本发明结构的剖面图；图3是十字架示意图；图4是钢管示意图；图5伸缩杆示意图；图6是锚杆示意图；图7是锚杆锚固示意图；图8是推拉仪示意图；图9是推拉仪锚杆连接示意图。
附图标记说明：框架1、锚杆2、锚具3、方管4、套筒5、十字架6、钢管7、伸缩杆8、钢片9、转轴10、推拉仪11、垫板12、中心孔13、凹槽14、第一定位孔15、第二定位孔16、滑槽17、支架18、油缸19、电动液压泵20、固定段A、伸缩段B。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限制本发明。在本发明原则内，所做的修改、等同替换和改进都属于本发明的保护范围。
如图1、2、3、4、5、6、7、8和9所示，本发明提供一种可回收拼装框架锯齿锚杆，包括框架1、锚杆2和锚具3；框架1由方管4，套筒5和十字架6连接组成，方管4伸入套筒5内并由螺栓连接构成横梁和立柱，横梁和立柱分别插入十字架6，四周螺栓固定；锚杆2由钢管7、伸缩杆8、钢片9和转轴10组成，钢管7上设有滑槽17、第一定位孔15和第二定位孔16，伸缩杆8穿入钢管7内，转轴10穿过滑槽17将伸缩杆8与钢管7连接，第一定位孔15内插入转轴10，转轴10两端套钢片9并由螺帽固定，相邻钢片9用螺栓连接；锚杆2穿过十字架6的中心孔13至坡内，推拉仪11套于锚杆2端头推动伸缩杆8，钢片9呈锯齿状伸入土体；销钉插入第二定位孔16将钢管7与伸缩杆8连接，锚具3和垫板12将锚杆2锚固于框架1上。
如图1所示，方管4是由高强铝合金生产而成的1m和0.5m的模块，其两端分别带有螺栓孔，铝合金厚度为2-4cm。
如图1所示，套筒5为高强铝合金材料制成，呈长方体，两端带有与方管4相配套的螺栓孔。
如图1和3所示，十字架6由高强铝合金材料制成，带有一个中心孔13和四个凹槽14，四个凹槽14上对称布置螺栓孔。
如图4、6和7所示，钢管7直径为8-10cm，厚度为0.5-1cm，其上留有第一定位孔15、第二定位孔16和滑槽17，滑槽17末端与第一定位孔15距离为10-15cm。
如图5、6和7所示，伸缩杆8是由固定段A和伸缩段B焊接而成，固定段A是前段带有外螺纹的杆，杆上留有伸缩杆8拉长和压缩后与钢管7第二定位孔16相对应的两个孔和供转轴10穿过的一个孔；伸缩段B由数节小伸缩杆焊接而成，小伸缩杆的母杆长度为10-15cm，伸缩长度为10-15cm，每个伸缩杆子杆端头都留有供转轴10穿过的孔。
如图8和9所示，推拉仪11是由支架18、油缸19和电动液压泵20组成，油缸19用螺栓固定于支架18末端，连接电动液压泵20与油缸19的进出油口。
如图8所示，所述的支架18呈圆筒状、圆筒中间划槽，筒底焊接圆环，圆环和筒口分别留有螺栓孔，支架18可穿入锚杆2，长度为0.8-1m。
如图8所示，所述的油缸19前端焊接与支架18末端圆环相配套的圆环，活塞杆的伸长度为0.8-1m，活塞杆前段留有与伸缩杆8后端相配套的内螺纹。
如图8所示，所述的电动液压泵20中的电动机可正反转动，使油缸19往复性运动，最大压力为4.0-6.0Mpa。
本发明施工顺序宜采用逆作法，分层施工，其步骤为：
（1）预制框架1的构件：根据设计要求，进行模块化加工方管4、套筒5和十字架6；
（2）预制锚杆2：根据工程设计要求，加工带有第一定位孔15、第二定位孔16和滑槽17的钢管7，钢片9，转轴10和伸缩杆8；将伸缩杆8穿入钢管7内，转轴10穿过滑槽17将伸缩杆8与钢管7连接，第一定位孔15内插入转轴10，转轴10两端套钢片9并由螺帽固定，相邻钢片9用螺栓铰接连接；
（3）预制推拉仪11：根据钢管7型号和伸缩杆8的可伸缩最大长度，制作支架18、选择合适的油缸19和电动液压泵20，油缸19用螺栓固定于支架18上，连接电动液压泵20与油缸19的进出油口；
（4）定位及钻孔：根据设计要求用测量仪器在坡体上进行放线，定位锚杆2的位置，采用钻机进行钻孔至设计深度；
（5）施工锚杆2：将伸缩杆8向钢管7外拉，使钢片9平行于钢管7，然后将锚杆2放入坡体孔内；
（6）施工框架1：套筒5将预制的方管4连成横梁和立柱，横梁和立柱插入十字架6，螺栓固定横梁和立柱，十字架6穿过锚杆2；
（7）张拉锚固：套上推拉仪11，开动电动液压泵20，活塞杆推动钢片9绕转轴10转动插入稳定土体内形成锚固力，插入销钉、拧松螺栓，取下推拉仪11；
（8）回收方法：a）框架1回收：松开锚具3，卸下十字架6及套筒5上螺栓，拆除框架1；b）锚杆2回收：套上推拉仪11，取下销钉，开动电动液压泵20反向转动开关，活塞杆回缩拉出伸缩杆8使钢片9与钢管7平行，拔出锚杆2，拆卸回收。
本发明的一种可回收拼装框架锯齿锚杆的工作原理为：（1）锚固原理：锚杆穿过框架插入边坡稳定土体，将推拉仪固定于锚杆上与伸缩杆连接，启动电动液压阀，推拉仪向坡体方向压缩伸缩杆，伸缩杆推动坡体内钢片绕转轴转动并插入稳定土体内形成锚固力，框架与锚杆协同工作。（2）回收原理：a）框架回收：卸下锚具、电板，松开套筒和十字连接块上的螺栓，方管、十字架和套筒，重复再利用。b）锚杆回收：推拉仪固定于锚杆上与伸缩杆连接，启动液压泵，推拉仪带动伸缩杆向坡体外运动，伸缩杆拉动坡体内钢片绕转轴转动脱离稳定土体与钢管平行，锚固力消失；拔出锚杆，拆卸回收。

Claims (10)

1.一种可回收拼装框架锯齿锚杆，包括框架（1）、锚杆（2）和锚具（3），其特征在于：框架（1）由方管（4）、套筒（5）和十字架（6）连接组成，方管（4）伸入套筒（5）内并由螺栓连接构成横梁和立柱，横梁和立柱分别插入十字架（6），四周螺栓固定；锚杆（2）由钢管（7）、伸缩杆（8）、钢片（9）和转轴（10）组成，钢管（7）上设有滑槽（17）、第一定位孔（15）和第二定位孔（16），伸缩杆（8）穿入钢管（7）内，转轴（10）穿过滑槽（17）将伸缩杆（8）与钢管（7）连接，第一定位孔（15）内插入转轴（10），转轴（10）两端套钢片（9）并由螺帽固定，相邻钢片（9）用螺栓连接；锚杆（2）穿过十字架（6）的中心孔（13）至坡内，推拉仪（11）套于锚杆（2）端头推动伸缩杆（8），钢片（9）呈锯齿状伸入土体；销钉插入第二定位孔（16）将钢管（7）与伸缩杆（8）连接，锚具（3）和垫板（12）将锚杆（2）锚固于框架（1）上。
2.根据权利要求1所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的方管（4）是由高强铝合金生产而成的1m和0.5m的模块，其两端分别带有螺栓孔，铝合金厚度为2-4cm；所述的套筒（5）为高强铝合金材料制成，呈长方体，两端带有与方管（4）相配套的螺栓孔。
3.根据权利要求1所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的十字架（6）由高强铝合金材料制成，带有一个中心孔（13）和四个凹槽（14），四个凹槽（14）上对称布置螺栓孔；所述的钢管（7）直径为8-10cm，厚度为0.5-1cm，其上留有第一定位孔（15）、第二定位孔（16）和滑槽（17），滑槽（17）末端与第一定位孔（15）距离为10-15cm。
4.根据权利要求1所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的伸缩杆（8）是由固定段（A）和伸缩段（B）焊接而成，固定段（A）是前段带有外螺纹的杆，杆上分别留有伸缩杆（8）拉长和压缩后与钢管（7）第二定位孔（16）相对应的两个孔和供转轴（10）穿过的一个孔；伸缩段（B）由数节小伸缩杆焊接而成，小伸缩杆的母杆长度为10-15cm，伸缩长度为10-15cm，每个伸缩杆子杆端头都留有供转轴（10）穿过的孔。
5.根据权利要求1所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的钢片（9）长度为：20-30cm、宽度为：4-6cm、厚度为：1-2cm,中间和两端分别留有孔。
6.根据权利要求1所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的推拉仪（11）是由支架（18）、油缸（19）和电动液压泵（20）组成，油缸（19）用螺栓固定于支架（18）末端，连接电动液压泵（20）与油缸（19）的进出油口。
7.根据权利要求6所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的支架（18）呈圆筒状、圆筒中间划槽，筒底焊接圆环，圆环和筒口分别留有螺栓孔；支架（18）可穿入锚杆（2），长度为0.8-1m。
8.根据权利要求6所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的油缸（19）前端焊接与支架（18）末端圆环相配套的圆环，活塞杆的伸长长度为0.8-1m，活塞杆前段留有与伸缩杆（8）后端相配套的内螺纹。
9.根据权利要求6所述的可回收拼装框架锯齿锚杆，其特征在于：所述的电动液压泵（20）中的电动机可正反转动，使油缸（19）往复性运动，最大压力为4.0-6.0Mpa。
10.可回收拼装框架锯齿锚杆的施工方法，其特征在于，其步骤为：
（1）预制框架（1）的构件：根据设计要求，进行模块化加工方管（4）、套筒（5）和十字架（6）；
（2）预制锚杆（2）：根据工程设计要求，加工带有第一定位孔（15）、第二定位孔（16）和滑槽（17）的钢管（7），钢片（9），转轴（10）和伸缩杆（8）；将伸缩杆（8）穿入钢管（7）内，转轴（10）穿过滑槽（17）将伸缩杆（8）与钢管（7）连接，第一定位孔（15）内插入转轴（10），转轴（10）两端套钢片（9）并由螺帽固定，相邻钢片（9）用螺栓铰接连接；
（3）预制推拉仪（11）：根据钢管（7）型号和伸缩杆（8）的可伸缩最大长度，制作支架（18）、选择合适的油缸（19）和电动液压泵（20），油缸（19）用螺栓固定于支架（18）上，连接电动液压泵（20）与油缸（19）的进出油口；
（4）定位及钻孔：根据设计要求用测量仪器在坡体上进行放线，定位锚杆（2）的位置，采用钻机进行钻孔至设计深度；
（5）施工锚杆（2）：将伸缩杆（8）向钢管（7）外拉，使钢片（9）平行于钢管（7），然后将锚杆（2）放入坡体孔内；
（6）施工框架（1）：套筒（5）将预制的方管（4）连成横梁和立柱，横梁和立柱插入十字架（6），螺栓固定横梁和立柱，十字架（6）穿过锚杆（2）；
（7）张拉锚固：套上推拉仪（11），开动电动液压泵（20），活塞杆推动钢片（9）绕转轴（10）转动插入稳定土体形成锚固力，插入销钉、拧松螺栓，取下推拉仪（11）；
（8）回收方法：a）框架（1）回收：松开锚具（3），卸下十字架（6）及套筒（5）上螺栓，拆除框架（1）；b）锚杆（2）回收：套上推拉仪（11），取下销钉，开动电动液压泵（20）反向转动开关，活塞杆回缩拉出伸缩杆（8）使钢片（9）与钢管（7）平行，拔出锚杆（2），拆卸回收。
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