CN107190743A - 一种复合杆体自钻式锚杆及其施工方法 - Google Patents

一种复合杆体自钻式锚杆及其施工方法 Download PDF

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付宪章
叶胜林
胡蒙蒙
苏玉玺
赵庆亮
徐宝军
马连仲
田洪祯
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads

Abstract

本发明涉及一种复合杆体自钻式锚杆及其施工方法，包括外杆体、钻头、螺帽、垫板、内杆体、成品锚具、垫圈，所述外杆体为中空圆管，外表面设有连续的波形螺纹，所述钻头顶部与外杆体的下端通过螺纹连接，所述螺帽与外杆体顶端通过螺纹连接，所述垫板中间带有圆形开孔，套在外杆体上，并置于螺帽以下，所述内杆体的上部设有内套管，两者一并置于外杆体管腔内，内杆体的顶部通过成品锚具锚固锁定，在成品锚具与螺帽之间设有垫圈。本发明通过设置造价相对低廉的内杆体，在保证本发明施工强度及使用强度的同时，降低了对外杆体材料的消耗，既能实现普通自钻式锚杆的功能，又大大降低了成本，且结构简单、施工方便、安全可靠、便于推广。

Description

一种复合杆体自钻式锚杆及其施工方法
技术领域
本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种包含内杆体与外杆体的复合杆体自钻式锚杆及其施工方法。
背景技术
锚杆是隧道超前支护、边坡加固、基坑支护等工程中一种常用有效的加固手段，如遇到软弱地层、富水地层及断层破碎带等复杂地质条件，锚固施工困难极大，特别是在地层坍塌严重和锚杆长度大时，普通锚杆杆体难以下放、锚固力难以保证。自钻式锚杆钻孔、注浆一次成型，不需要套管护壁、预注浆等特殊手法也能保证锚固与注浆效果，具有明显的技术优势，是一种有效的锚固手段，得到广泛应用。
目前，广泛应用的自钻式锚杆主要由锚杆体、连接套管、钻头、垫板及螺母组成，其中，锚杆体为中空圆管，外侧具有连续的波形螺纹，可以作为钻杆配合钻头完成钻孔施工，在锚杆施工完成后充当锚杆芯体，承担全部锚固拉力。锚杆体强度(在相同材料下，决定于杆体断面)的选择基于以下两个方面：一是锚杆体作为钻杆，锚孔施工中需要的强度；二是锚杆体承担全部锚固力所需要的强度；通常情况下，后者远大于前者。
自钻式锚杆的成本与锚杆杆体的材料用量相关密切，比等强度的普通锚杆杆体(比如钢绞线)造价高很多。自钻式锚杆的主要技术优势在于其锚杆体可以作为钻杆配合钻头完成钻孔施工，以及其中空结构可一次性注浆成锚，而非作为锚杆芯体承担锚固拉力，在诸多工程中(特别是对于耐久性要求不高的临时支护工程中)，存在可优化的空间。
发明内容
为克服所述不足，提供一种内杆体与外杆体共同担当锚固力的复合杆体自钻式锚杆及其施工方法，其中外杆体为自钻式锚杆杆体，可以作为钻杆配合钻头完成钻孔施工，内杆体为锚杆杆体，通常为钢绞线，在锚杆施工完成后与外杆体一起充当锚杆杆体，承担全部锚固拉力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合杆体自钻式锚杆，包括外杆体、钻头、螺帽、垫板、内杆体、成品锚具、垫圈，所述外杆体为中空圆管，外表面设有连续的波形螺纹，所述钻头顶部内侧带有螺纹，钻头顶部与外杆体的下端通过螺纹连接，所述螺帽与外杆体顶端通过螺纹连接，实现外杆体的锚固锁定，所述垫板中间带有圆形开孔，套在外杆体上，并置于螺帽以下，所述内杆体的上部设有内套管，两者一并置于外杆体管腔内，内杆体的顶部通过成品锚具锚固锁定，在成品锚具与螺帽之间设有垫圈，以便传递内杆体的锚固力。
进一步，所述外杆体设有多段，两个相邻的外杆体之间通过连接套管可拆卸连接，所述连接套管内侧带有螺纹，外杆体与连接套管通过螺纹连接，用以加长锚杆长度。
进一步，所述外杆体管腔内注满水泥浆。
进一步，所述外杆体外侧的波形螺纹与连接套管的内侧螺纹、螺帽螺纹、钻头顶部内侧螺纹均匹配，以实现螺纹连接。
进一步，所述内杆体与套管相匹配，内杆体与成品锚具相匹配。
进一步，所述外杆体的外径设为40～70mm，壁厚为4～7mm，所述内杆体外径与外杆体内径相匹配，并考虑带有套管的内杆体能够顺利置于外杆体管腔内。
本发明具有以下有益效果：本发明通过设置造价相对低廉的内杆体，在保证本发明施工强度及使用强度的同时，降低了对外杆体材料的消耗，既能实现普通自钻式锚杆的功能，又大大降低了成本，且结构简单、施工方便、安全可靠、便于推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖视图。
图3为本发明的组装结构示意图。
图4为本发明的1-1剖视图。
图5为本发明的2-2剖视图。
图6为本发明的3-3剖视图。
图7为本发明的实施图。
图中：1外杆体，2钻头，3连接套管，4螺帽，5垫板，6内杆体，7内套管，8成品锚具，9垫圈。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图6所示的一种复合杆体自钻式锚杆，包括外杆体1、钻头2、螺帽4、垫板5、内杆体6、成品锚具8、垫圈9，所述外杆体1为中空圆管，外表面设有连续的波形螺纹，所述钻头2顶部内侧带有螺纹，钻头2顶部与外杆体1的下端通过螺纹连接，所述螺帽4与外杆体1顶端通过螺纹连接，实现外杆体的锚固锁定，所述垫板5中间带有圆形开孔，套在外杆体1上，并置于螺帽4以下，所述内杆体1的上部设有内套管7，两者一并置于外杆体1管腔内，内杆体6的顶部通过成品锚具8锚固锁定，在成品锚具8与螺帽4之间设有垫圈9，以便传递内杆体6的锚固力。
进一步，所述外杆体1设有多段，两个相邻的外杆体1之间通过连接套管3可拆卸连接，所述连接套管3内侧带有螺纹，外杆体1与连接套管3通过螺纹连接，用以加长锚杆长度。
进一步，所述外杆体1管腔内注满水泥浆，当水泥浆凝固并达到一定强度后，内杆体6不设置套管7的部分与外杆体1紧密粘结在一起，而内杆体6设有套管7的部分与外杆体1不粘结。
进一步，所述外杆体1外侧的波形螺纹与连接套管3的内侧螺纹、螺帽4螺纹、钻头2顶部内侧螺纹均匹配，以实现螺纹连接。
进一步，所述内杆体6与套管7相匹配，内杆体1与成品锚具8相匹配，成品锚具为成熟产品，不再详细说明。
进一步，所述外杆体1的外径可设为40～70mm，壁厚约为外径的0.1倍(4～7mm)，所述内杆体6外径与外杆体1内径相匹配，并考虑带有套管7的内杆体6能够顺利置于外杆体1管腔内。
进一步，所述外体杆1的外径、壁厚的选择须考虑钻孔施工对其强度的要求，内杆体6的外径选择，须考虑其连同外杆体1共同承担全部锚固力所需的强度要求。
一种复合杆体自钻式锚杆的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：在基坑侧壁预定位置，设置腰梁，并在腰梁上预留锚杆施工孔，利用钻机将由外杆体1、钻头2组成的钻杆，穿过锚杆施工孔，钻进至预定深度，在钻进过程中，根据需要选择外杆体1的段数，并用连接套管3连接；
步骤二：向步骤一钻进的外杆体1及钻头2的钻孔内注满新鲜水泥浆液；
步骤三：根据设计要求在内杆体1上部设置内套管7，在水泥浆液初凝前，将带内套管7的内杆体6插入步骤二中的外杆体1的管腔内；
步骤四：待水泥浆液凝固并达到一定强度后，在步骤二中的外杆体1端部套上垫板5，垫板5压在腰梁上，再用螺帽4与外杆体1通过螺纹连接，即拧紧，螺帽4紧压在垫板5上；
步骤五：在步骤四中螺帽4上部设置垫圈9，再将成品锚具8套在内杆体6端部，成品锚具压在垫圈上，通过千斤顶给内体杆6施加一定预拉力，然后利用成品锁具锁住内杆体6，实现了内杆体6的张拉锁定。在此过程中，内杆体下部(不设置套管的部分)与外杆体通过凝固的水泥浆液紧密粘结在一起，而内杆体上部(设有套管的部分)由于套管的隔离作用，与外杆体不粘结，可以自由伸缩。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种复合杆体自钻式锚杆，其特征在于：包括外杆体、钻头、螺帽、垫板、内杆体、成品锚具、垫圈，所述外杆体为中空圆管，外表面设有连续的波形螺纹，所述钻头顶部内侧带有螺纹，钻头顶部与外杆体的下端通过螺纹连接，所述螺帽与外杆体顶端通过螺纹连接，所述垫板中间带有圆形开孔，套在外杆体上，并置于螺帽以下，所述内杆体的上部设有内套管，两者一并置于外杆体管腔内，内杆体的顶部通过成品锚具锚固锁定，在成品锚具与螺帽之间设有垫圈。
2.根据权利要求1所述的一种复合杆体自钻式锚杆，其特征在于：所述外杆体设有多段，两个相邻的外杆体之间通过连接套管可拆卸连接，连接套管内侧带有螺纹，外杆体与连接套管通过螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种复合杆体自钻式锚杆，其特征在于：所述外杆体管腔内注满水泥浆。
4.根据权利要求1所述的一种复合杆体自钻式锚杆，其特征在于：所述外杆体外侧的波形螺纹与连接套管的内侧螺纹、螺帽螺纹、钻头顶部内侧螺纹均匹配，以实现螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的一种复合杆体自钻式锚杆，其特征在于：所述内杆体与套管相匹配，内杆体与成品锚具相匹配。
6.根据权利要求1所述的一种复合杆体自钻式锚杆，其特征在于：所述外杆体的外径设为40～70mm，壁厚为4～7mm。
7.一种复合杆体自钻式锚杆的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在基坑侧壁预定位置，设置腰梁，并在腰梁上预留锚杆施工孔，利用钻机将由外杆体、钻头组成的钻杆，穿过锚杆施工孔，钻进至预定深度；
步骤二：向步骤一钻进的外杆体及钻头的钻孔内注满新鲜水泥浆液；
步骤三：根据设计要求在内杆体上部设置内套管，在水泥浆液初凝前，将带内套管的内杆体插入步骤二中的外杆体的管腔内；
步骤四：待水泥浆液凝固并达到一定强度后，在步骤二中的外杆体端部套上垫板，垫板压在腰梁上，再用螺帽与外杆体通过螺纹连接，并拧紧，螺帽紧压在垫板上；
步骤五：在步骤四中螺帽上部设置垫圈，再将成品锚具套在内杆体端部，成品锚具压在垫圈上，通过千斤顶给内体杆施加一定预拉力，然后利用成品锁具锁住内杆体，实现了内杆体的张拉锁定。在此过程中，内杆体下部与外杆体通过凝固的水泥浆液紧密粘结在一起，而内杆体上部(由于套管的隔离作用，与外杆体不粘结，可以自由伸缩。
8.根据权利要求7所述的一种复合杆体自钻式锚杆的施工方法，其特征在于：在步骤一钻进过程中，根据需要选择外杆体的段数，若外杆体的段数≥2段，相邻的两段外杆体之间通过连接套管连接。
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