CN108442386A - 一种可拆芯扩体锚固结构装置及其组装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆芯扩体锚固结构装置及其组装施工方法，包括上固定密封组件和下固定密封组件；所述上固定密封组件包括盖板，所述下固定密封组件包括承压板；所述盖板和承压板之间设有至少一根支撑管；所述支撑管内穿设有传力锚索；所述支撑管与盖板和承压板密封连接；所述承压板的底部密封固定连接有锚具。本发明应用支撑管技术与固定密封方法保障了锚具与筒囊结构的可靠密封固定连接，全裸钢绞线在PVC套管或PE套管以及支撑管的整体密封保护下，完全消除了与注浆浆液接触的可能性。而且使用可解锁式承载结构组件有效保障了传力锚索锁定机构和传力锚索解锁机构的可靠性与稳定性。

Description

一种可拆芯扩体锚固结构装置及其组装施工方法

技术领域

本发明涉及用于对建筑物、构筑物的深基坑临时性支护，地下空间和基础工程施工过程中的临时性抗浮锚固，岩土边坡与挡土结构的临时性防护，以及大型试桩/试锚的临时性锚拉反力结构的锚固工程技术领域，特别是涉及一种可拆芯的扩体锚固结构装置。

背景技术

城市化建设的可持续发展战略要求进行地上地下立体化协同发展。在开发和利用地下空间资源建设中，随着建筑基坑的不断加深以及地下空间规模的不断增大，地下建筑、市政管廊、地下交通、地下商城、地下车库、地下工厂与地下仓储建(构)筑物集群式建造，使得用于临时性锚固工程的大量金属绞线残留于地下岩土体内。这些地下建筑垃圾不但造成了大量钢材资源的浪费，还导致了地下岩土环境的污染，严重妨碍新建工程项目的正常施工。此外，跨越建筑红线的锚固筋材还常常引起法律纠纷与诉讼。为了规避上述诸多问题，许多省市已经出台了指令性政策或法规，要求在临时性锚固工程结构中必须应用锚固筋材的可拆除回收技术。

为执行这些政策法规，解决地下岩土环境污染问题以及促进可持续发展的建材资源循环应用，建筑市场急需的解决方案应满足三方面的技术要求：一是锚固结构能够承受较大荷载，二是锚固结构的受拉主筋能够通过结构装置的解锁技术实现高拆除率，三是所回收的钢绞线能够实现工程建材再次循环利用。

目前国内外应用的扩体锚固技术基本解决了岩土锚固的高承载问题，但是该种技术尚未能解决其主要筋材的回收与再利用问题。目前，国内外流行的U型可回收锚杆技术，占据了国内外主要的可回收锚杆市场。然而，该种技术存在四个缺点：一是锚索必须成双设置，且只能用于小直径锚索，由于U型锚具过弯直径小，施工绑扎困难，抽芯需要使用千斤顶或卷扬机设备，回收率低，回收速度慢。二是在钢绞线承受拉力过程中，位于U型锚具前端的钢绞线内缘钢丝上容易挤压出刻痕，从而导致受力芯材承载力下降。三是被抽出的钢绞线会出现整体打卷状态，无法实现工程材料再利用。四是钢绞线回收需要较大的回收空间，而常规设计的肥槽宽度无法满足钢绞线拆除回收的施工要求。为此，必须开发一种新型的、可靠的、能够实现高承载力和高拆芯率，并且满足被拆除的受力筋材能够达到工程循环再利用的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在各种复杂地质条件下，实现锚固装置密封可靠性高、锚索承载能力高、受力芯材拆除回收率高的新型扩体锚索的结构装置以及使用该种结构装置的组装工艺和施工方法。

一种可拆芯扩体锚固结构装置，包括上固定密封组件和下固定密封组件；所述上固定密封组件包括盖板，所述下固定密封组件包括承压板；所述盖板和承压板之间设有至少一根支撑管；所述支撑管内穿设有传力锚索；所述支撑管与盖板和承压板密封连接；所述承压板的底部密封固定连接有锚具。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述支撑管的上端通过上密封连接件与盖板密封连接；所述上密封连接件呈中空管状，其中上下两端的内壁面设有内螺纹，中部的外壁面设有外螺纹；所述上密封连接件通过位于上端的内螺纹与套管固定密封连接；所述上密封连接件通过位于下端的内螺纹与支撑管固定密封连接；所述上密封连接件通过位于中部的外螺纹与盖板密封连接；

所述支撑管的下端通过下密封连接件与承压板密封连接；所述下密封连接件呈中空管状，其中下端的外壁表面设有外螺纹，上端的内壁表面设有内螺纹；所述下密封连接件通过位于下端的内螺纹与支撑管固定密封连接；所述下密封连接件的上端从承压板中穿出，所述下密封连接件通过外螺纹依次与承压板、锚具固定密封连接。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述支撑管和套管的材质包括PE、PVC或者橡胶；所述盖板、承压板、上密封连接件和下密封连接件的材质包括钢材、高性能增强复合材料、玻璃钢或者高分子聚合物材料。

或者，本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述支撑管的上下两端分别从盖板和承压板中穿出，并与盖板和承压板焊接在一起；所述支撑管位于盖板上方的部分套设有套管；所述支撑管位于承压板下方的部分的外壁面上开设有锥螺纹，并通过所述锥螺纹与锚具固定密封连接。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述套管的材质包括PE、PVC或者橡胶；所述支撑管、盖板、承压板的材质为钢材。

再或者，本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述支撑管的上端从盖板中穿出，并与盖板焊接在一起；所述支撑管位于盖板上方的部分套设有套管；所述支撑管的下端从承压板中穿出，其中承压板的上表面与支撑管焊接在一起，承压板的下表面与支撑管和锚具焊接在一起。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述套管的材质包括PE、PVC或者橡胶；所述支撑管、盖板、承压板的材质为钢材。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述锚具包括传力锚索锁定机构与传力锚索解锁机构；所述传力锚索锁定机构包括夹片组和具有倒圆台形内孔腔的环形锚座；所述夹片组位于环形锚座的倒圆台形内孔腔内；所述夹片组中央夹有传力锚索。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述传力锚索解锁机构包括帽盖和环形底密封罩；所述帽盖呈中空结构，其上端设有内弯环形卡部，其下端的外壁面设有与环形底密封罩底部中央相配合连接的外螺纹；所述传力锚索穿入帽盖中；所述环形底密封罩的上端壁面与所述环形锚座的下端壁面通过螺纹连接；所述夹片组的下端设有外弯环形卡部，所述夹片组的外弯环形卡部与所述帽盖的内弯环形卡部相卡合。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述帽盖为“U”形帽盖；所述帽盖的环形卡部为内弯环形卡部；所述夹片组的环形卡部为外弯环形卡部；所述“U”形帽盖的外部套设有外螺旋弹簧，所述外螺旋弹簧的上端抵靠在夹片组的下部，下端抵靠在环形底密封罩内壁上。

或者，本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述帽盖为“H”形帽盖；所述帽盖的环形卡部为内弯环形卡部；所述夹片组的环形卡部为外弯环形卡部；所述“H”形帽盖的下端开设有圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽内设有内螺旋弹簧，所述内螺旋弹簧的底端抵靠于环形底密封罩的内底面中央。

再或者，本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述帽盖为圆台形帽盖；所述帽盖的环形卡部为外弯环形卡部；所述夹片组的环形卡部为内弯环形卡部；所述帽盖的下端的外壁面设有外锥螺纹；所述环形底密封罩底部中央设有内锥螺纹；所述帽盖的外锥螺纹与所述环形底密封罩的内锥螺纹配合连接；所述帽盖的外锥螺纹的外部设有外螺旋弹簧，所述外螺旋弹簧的上端抵靠在帽盖的突出部，下端抵靠在环形底密封罩内壁上。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述环形锚座的下端外侧壁上设有内螺纹、环形底密封罩上端外侧壁上设有外螺纹，所述环形锚座的下端外侧壁上的内螺纹通过和所述环形底密封罩上端外侧壁上的外螺纹进行螺纹连接并通过O型密封圈锁紧密封。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述环形锚座的上端孔的内锥螺纹通过与穿过承压板的支撑管的底端外锥螺纹进行螺纹连接并通过环形密封垫锁紧密封。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述夹片组包括2片式或3片式或4片式的内环壁上设有锯齿形截面的锁紧夹片，所述锁紧夹片的底端设有环形卡部和外环状半圆形凹槽，所述锁紧夹片的内侧设有内环状矩形凹槽；所述外环状半圆形凹槽内放置有O型橡胶圈；所述内环状矩形凹槽内放置有C型金属环；所述O型橡胶圈和C型金属环将2片式或3片式或4片式锁紧夹片组合成为一体式锁紧夹片组。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述传力锚索为全裸钢绞线；所述帽盖中央穿过钢绞线的通孔的截面形状呈六瓣花形。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，传力锚索解锁机构采用顶冲、旋扭、提拉解锁方式实现解锁；所述外螺旋弹簧或内螺旋弹簧均可控制弹簧刚度，安装后可持续对夹片组的环形底端面施加轴向压力。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述上固定密封组件与下固定密封组件之间固定连接筒嚢，其密封固定连接采用外挤压套或外卡箍或外锁紧带或外绕丝方式，所述筒嚢材料包括透水不透浆土工布、复合土工布、纤维布或薄钢板的非金属或金属材料。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述注浆管与所述盖板固定密封连接并自外向内穿过所述盖板深入至筒嚢内，所述注浆管的下部设有至少1个单向阀。

本发明所述的可拆芯扩体锚固结构装置，所述盖板下部密封固定连接有横截面为方形、圆形、椭圆形或多边形的柱筒；所述承压板的上部密封固定连接有横截面为方形、圆形、椭圆形或者多边形柱筒；所述承压板底面固定有导向帽。

本发明任一所述的可拆芯扩体锚固结构装置的组装施工方法，包括以下步骤：

(1)根据工程项目设计要求，在施工现场对工厂化生产的可拆芯扩体锚固结构装置、传力锚索、套管、对中支架、导向帽以及注浆外管进行快速组装；

(2)根据工程项目设计角度与长度要求，应用锚杆钻机在岩土地层中施打直径为140～300mm的锚孔；

(3)根据工程项目设计要求，采用高压喷射扩孔+筒囊胀压扩孔施工技术或机械扩孔+筒囊胀压扩孔施工技术，在锚孔底端进行扩孔施工，依据设计长度施打直径为300-1500mm的大直径扩体锚固段；

(4)将已完成现场组装编锚的锚索下锚至锚孔中的设计深度位置；

(5)依据注浆压力与注浆量的双控指标，通过注浆管对所述筒囊内灌注水泥浆或其他注浆材料，直至所述筒囊完全膨胀并达到设计注浆量为止；

(6)分离注浆外管，开启注浆泵对所述筒囊顶部锚孔进行纯水泥浆补浆，直至孔口返浆变色为止；

(7)对锚孔进行再次补浆及顶部保护，并且按设计时间要求进行锚索养护；

(8)依据设计要求进行锚索张拉与锁定；

(9)临时性锚索完成其工程结构锚固功能后，利用人力或手持工具对锚索进行解锁，并拆除全裸钢绞线，供以后工程再次循环利用。

同现有技术相比，本发明的突出效果在于：

(1)本发明采用的全封闭柔性筒囊技术大幅度提高了筒囊内的注浆体强度，进而能够将可拆芯扩体锚索的承载能力提高2-3倍。应用支撑管技术与固定密封方法保障了锚具与筒囊结构的可靠密封固定连接，全裸钢绞线在PVC套管或PE套管以及支撑管的整体密封保护下，完全消除了与注浆浆液接触的可能性。

(2)通过工厂化生产提供了高质量的可拆芯扩体锚固结构装置产品，并且通过使用快速组装工艺，能够实现可拆芯扩体锚固结构装置在现场与全裸钢绞线、PVC套管/PE套管、外注浆管、对中器、导向帽的快速组装。

(3)使用可解锁式承载结构组件有效保障了传力锚索锁定机构和传力锚索解锁机构的可靠性与稳定性，也为可拆芯扩体锚索组装工艺与施工方法的可控性和可靠性打下了坚实的技术基础。利用人力拆芯技术，能够实现在狭窄空间内，在无机械辅助条件下进行全裸钢绞线的拆除回收工作，并且能够确保高水平的拆心率以及所拆除回收的全裸钢绞线不打弯，以便在今后工程中可以再次循环利用。

总之，本发明的一种可拆芯扩体锚固结构装置及其组装施工方法是一项真正意义上的绿色岩土锚固技术，其有益效果不但反映在技术先进可靠上，还表现在环境保护上，以及建筑材料可以再次循环利用上；另一方面，应用本发明的结构装置和组装施工方法还可以明显提高承载力、降低工程造价。本发明一种可拆芯扩体锚固结构装置及其组装施工方法可以应用于可拆除式岩土锚固工程以及可拆除式桩基工程中，因此，具有极高的实际工程应用价值。

下面结合附图说明和具体实施例对本发明的可拆芯扩体锚固结构装置及其组装施工方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的可拆芯扩体锚固结构装置的一种实施方式的结构示意图的主视剖面图；

图2为图1中“A-A”的截面图；

图3为图1中“B-B”的截面图；

图4为本发明的可拆芯扩体锚固结构装置的一种筒嚢支撑管密封固定实施方式的结构示意图的主视剖面图；

图5为本发明的可拆芯扩体锚固结构装置的另一种筒嚢支撑管密封固定实施方式的结构示意图的主视剖面图；

图6为本发明的可拆芯扩体锚固结构装置的再一种筒嚢支撑管密封固定实施方式的结构示意图的主视剖面图；

图7为本发明的内含可拆芯机构的锚具的一种实施方式的结构示意图的主视剖面图；

图8为图7中带有内弯环形卡的帽盖沿“C-C”的截面图；

图9为图7中带有内弯环形卡的帽盖的主视剖面图；

图10为本发明的内含可拆芯机构的锚具的另一种实施方式的结构示意图的主视剖面图；

图11为图10中带有内弯环形卡的“H”型帽盖的主视剖面图；

图12为图7或图10中夹片组的主视剖面图；

图13为本发明的内含可拆芯机构的锚具的又一种实施方式的结构示意图的主视剖面图；

图14为图13中帽盖的主视剖面图及沿“D-D”的截面图；

图15为图13中夹片组的主视剖面图；

图16-17为本发明在深基坑支护工程中应用的可回收锚索的工作状态与拆除状态的示意图；

图18-19为本发明在抗拔桩工程中应用的可回收锚索的工作状态与拆除状态的示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-4所示，一种可拆芯扩体锚固结构装置，包括上固定密封组件和下固定密封组件；上固定密封组件包括盖板107，下固定密封组件包括承压板103；盖板107和承压板103之间设有4根支撑管106；支撑管106内穿设有传力锚索109；支撑管106与盖板107和承压板103密封连接；承压板103的底部密封固定连接有锚具101。承压板103底面固定有导向帽102。在其他具体实施方式中，支撑管的数量也可为1根、2根或者其他数量。

上固定密封组件与下固定密封组件之间固定连接筒嚢100，其密封固定连接采用外挤压套或外卡箍或外锁紧带或外绕丝方式，筒嚢100的材料为透水不透浆土工布。在其他实施方式中，还可以为复合土工布、纤维布或薄钢板等非金属或金属材料。

注浆管104自外向内穿过盖板107深入至筒嚢100内，注浆管104的下部设有至少1个单向阀105。

盖板107下部密封固定连接有横截面为圆形的柱筒，在其他实施方式中还可以为方形、椭圆形或多边形；承压板103的上部密封固定连接有横截面为圆形柱筒，在其他实施方式中还可以为方形、椭圆形或者多边形。

支撑管106的上端通过上密封连接件112与盖板107密封连接；上密封连接件112呈中空管状，其中上下两端的内壁面设有内螺纹，中部的外壁面设有外螺纹；上密封连接件112通过位于上端的内螺纹与套管108固定密封连接；上密封连接件112通过位于下端的内螺纹与支撑管106固定密封连接；上密封连接件112通过位于中部的外螺纹与盖板107密封连接；

支撑管106的下端通过下密封连接件110与承压板103密封连接；下密封连接件110呈中空管状，其中下端的外壁表面设有外螺纹，上端的内壁表面设有内螺纹；下密封连接件110通过位于下端的内螺纹与支撑管106固定连接；下密封连接件110的上端从承压板103中穿出，下密封连接件110通过外螺纹依次与承压板103、锚具101固定密封连接。

支撑管106和套管108的材质为PE，在其他实施方式中，也可采用PVC或者橡胶；支撑管106和套管108可依靠外力直接拧入上、下密封连接件中。

盖板107、承压板103、上密封连接件112和下密封连接件110的材质为钢材，在其他实施方式中，也可以采用高性能增强复合材料、玻璃钢或者高分子聚合物材料。

如图7、9、12所示，锚具101包括传力锚索锁定机构与传力锚索解锁机构；传力锚索锁定机构包括夹片组405和具有倒圆台形内孔腔的环形锚座406；夹片组405位于环形锚座406的倒圆台形内孔腔内；夹片组405中央夹有传力锚索109。

传力锚索解锁机构包括帽盖402和环形底密封罩401；帽盖402呈中空结构，其上端设有内弯环形卡部409，其下端的外壁面408设有与环形底密封罩401内壁面的底部中央相配合连接的外螺纹；传力锚索109穿入帽盖402中；环形底密封罩401的上端壁面与环形锚座406的下端壁面通过螺纹连接；夹片组405的下端设有外弯环形卡部603，夹片组405的外弯环形卡部603与帽盖402的内弯环形卡部409相卡合。

帽盖402为“U”形帽盖，其外部套设有外螺旋弹簧403，外螺旋弹簧403的上端抵靠在夹片组405的下部，下端抵靠在环形底密封罩401内壁上。

环形锚座406的下端外侧壁上设有内螺纹、环形底密封罩401上端外侧壁上设有外螺纹，环形锚座406的下端外侧壁上的内螺纹通过和环形底密封罩401上端外侧壁上的外螺纹进行螺纹连接并通过O型密封圈404锁紧密封。

如图12所示，夹片组405为3片式的内环壁上设有锯齿形截面的锁紧夹片，在其他具体实施方式中，还可以为2片式、4片式或者其他数量。锁紧夹片的外侧底端设有外弯环形卡部603和外环状半圆形凹槽601，锁紧夹片的内侧设有内环状矩形凹槽602；外环状半圆形凹槽601内放置有O型橡胶圈；内环状矩形凹槽602内放置有C型金属环；O型橡胶圈和C型金属环将锁紧夹片组合成为一体式锁紧夹片组。

传力锚索109为全裸钢绞线。如图8所示，帽盖402中央穿过钢绞线的通孔407的截面形状呈六瓣花形。

传力锚索解锁机构采用顶冲、旋扭、提拉解锁方式实现解锁；外螺旋弹簧403可控制弹簧刚度，安装后可持续对夹片组405的环形底端面施加轴向压力。

全裸钢绞线109自上而下逐一穿过盖板107、支撑管106、承压板103以及夹片组405的锁紧孔并进入帽盖402内，钢绞线109在外部张拉荷载作用下发生沿受力轴线正方向的移动，夹片组405将全裸钢绞线109锁紧于倒圆台形内孔中，带有外套管108的全裸钢绞线109穿过自由段锚孔，并通过外锚具张拉锚定于受力锚固结构平面外端。

夹片组405锁紧其中心轴线方向设置的钢绞线109，钢绞线109在锁紧后能够承受其材料强度所允许的轴向拉力，通过对钢绞线109施加反拉力方向的运动，即通过顶冲、旋扭、提拉方法带动帽盖402向反拉力方向移动，而帽盖402向反拉力方向的移动将促使夹片组405整体松脱于倒圆台形内孔，致使夹片组405对钢绞线109的锁紧作用失效，因此，钢绞线109在脱离锁紧后能够通过人力抽离于可解锁式承载结构组件。

实施例2

如图5所示，在实施例1的基础上，支撑管与盖板、承压板、锚具、套管之间的连接方式可以替换为以下结构：支撑管211的上下两端分别从盖板207和承压板203中穿出，并与盖板207和承压板203通过焊点210焊接在一起；支撑管211位于盖板207上方的部分套设有套管208，并通过三道卡箍或者锁紧扣将二者锁紧；支撑管211位于承压板203下方的部分的外壁面上开设有锥螺纹，并通过锥螺纹与锚具201固定连接，即环形锚座的上端孔的内锥螺纹通过与穿过承压板的支撑管的底端外锥螺纹进行螺纹连接并通过环形密封垫锁紧密封。套管208的材质为PE，在其他实施方式中，也可以为PVC或者橡胶。支撑管211、盖板207、承压板203的材质为钢材。

实施例3

如图6所示，在实施例1的基础上，支撑管与盖板、承压板、锚具、套管之间的连接方式可以替换为以下结构：支撑管311的上端从盖板307中穿出，并与盖板307通过焊点310焊接在一起；支撑管311位于盖板307上方的部分套设有套管308，并通过三道卡箍或者锁紧扣将二者锁紧；支撑管311的下端从承压板303中穿出，其中承压板303的上表面与支撑管311通过焊点310焊接在一起，在承压板303的下表面，支撑管311和锚具301通过焊点312焊接在一起。套管308的材质为PE，在其他实施方式中，也可以为PVC或者橡胶。支撑管311、盖板307、承压板303的材质为钢材。

实施例4

如图10-11所示，在实施例1-3的任一种装置结构的基础上，帽盖也可以替换为以下结构：帽盖替换为“H”形帽盖502；“H”形帽盖502的下端开设有圆柱形凹槽510；圆柱形凹槽510内设有内螺旋弹簧503，内螺旋弹簧503的底端抵靠于环形底密封罩501的内底面中央。

“H”形帽盖502中央穿过钢绞线的通孔507的截面形状呈六瓣花形。帽盖502呈中空结构，其上端设有内弯环形卡部509，其下端的外壁面508设有与环形底密封罩501底部中央相配合连接的外螺纹。

全裸钢绞线在锚固结构面上的外锚具端卸掉张拉荷载后，先对单根全裸钢绞线的外端面施加锤击力与扭转力，促使全裸钢绞线推顶H型帽盖沿着锤击方向移动，进而带动夹片组向锤击方向位移，从而实现解锁夹片组对全裸钢绞线的紧固，然后再通过人力施加拉拔力，人力拆除全裸钢绞线。

实施例5

如图13-15所示，在实施例1-3的任一种装置结构的基础上，帽盖和夹片组也可以替换为以下结构：帽盖替换为圆台形帽盖702；圆台形帽盖702的环形卡部为外弯环形卡部；夹片组705的环形卡部为内弯环形卡部803。

帽盖702中央穿过钢绞线的通孔的截面形状呈六瓣花形。

帽盖702的下端的外壁面设有外锥螺纹；环形底密封罩701底部中央设有内锥螺纹；帽盖702的外锥螺纹与环形底密封罩701的内锥螺纹配合连接；帽盖702的外锥螺纹的外部设有外螺旋弹簧703，外螺旋弹簧703的上端抵靠在帽盖702的突出部，下端抵靠在环形底密封罩701内壁上。

夹片组705为3片式的内环壁上设有锯齿形截面的锁紧夹片，在其他具体实施方式中，还可以为2片式、4片式或者其他数量。锁紧夹片的外侧底端设有内弯环形卡部803和外环状半圆形凹槽801，锁紧夹片的内侧设有内环状矩形凹槽802；外环状半圆形凹槽801内放置有O型橡胶圈；内环状矩形凹槽802内放置有C型金属环；O型橡胶圈和C型金属环将锁紧夹片组合成为一体式锁紧夹片组。

实施例6

如图16-17所示，本发明的可拆芯扩体锚固结构装置应用于深基坑支护工程，其作为可拆芯扩体锚索的核心结构装置。该深基坑支护工程设计采用桩锚联合支护体系，可拆芯扩体锚索作为支护桩墙的临时性背拉岩土锚固构件，1年后，当桩锚联合支护体系作用与功能完成后，要求对全部可拆芯扩体锚索进行钢绞线拆除回收工作。

可拆芯扩体锚索采用筒囊式扩体锚索主结构，筒囊使用可渗水、不透浆的0.2mm厚柔性复合土工布材料。筒囊内设有1根带有1个单向阀的注浆管，3根钢支撑管进入承压板底部的3个锚具内部。每根可拆芯扩体锚索底部安装有1个完全相同的、具有钢绞线锁定机构与钢绞线解锁机构的钢锚具。3个带有内锥螺纹的钢锚具与3根穿出承压板并带有外锥螺纹的钢支撑管通过锥螺纹的相互旋紧，与承压板紧密固定密封连接(参考实施例2的装置结构)。

采用本发明一种可拆芯扩体锚固结构装置实施扩体锚索施工的工艺流程如下：

1)裁截3根25.5m长，直径为强度为1860MPa的钢绞线，将3根钢绞线分别穿入工厂化产品—可拆芯扩体锚固结构装置的底部的3个锚具内，并利用锚具内部的锁定机构将3根全裸钢绞线锁紧于3个锚具之中。将外露于可拆芯扩体锚固结构装置的全裸钢绞线套上PE套管，并将外部PE套管与伸出盖板之外的钢支撑管密封套接，并用多个锁紧扣锁紧两者相连的部分，防止PE套管与外伸的钢支撑管分离，完成可拆芯扩体锚索的整体组装编锚工作。

2)采用旋喷锚杆钻机施打直径为长度为25m的锚孔以及直径为长度为2m的底端扩体锚固段。

3)将完成整体组装编锚工作的可拆芯扩体锚索下锚至锚孔中的设计位置，并启动注浆泵对筒囊进行水泥浆压力灌注；水泥采用P.O.42.5水泥，水灰比为0.45，筒囊内注浆量为0.58m³。

4)完成筒囊内压力注浆后，分离上部外注浆管，对筒囊顶面以上的锚孔进行压力补浆，水灰比为0.5，补浆灌注工序直至孔口返浆变色为止。

5)对完成施工的可拆芯扩体锚索进行养护，20天之后按设计要求对每根扩体锚索进行张拉并锁定。

6)临时性深基坑支护工程结束后，利用人力进行全裸钢绞线拆除施工，收集已拔出的全裸钢绞线备今后工程再次使用。

实施例7

如图18-19所示，本发明一种可拆芯扩体锚固结构装置应用于工程桩基竖向静载试验项目，其作为可拆芯扩体锚索的核心结构装置。该桩基静载试验项目采用可拆芯扩体锚索与钢梁组合作为试桩的反力体系使用，可拆芯扩体锚索作为桩基静载试验反力体系竖向拉力的锚固构件，当桩基静载试验结束后，其作为反力体系提供竖向下拉力的作用与功能已完成，要求对全部可拆芯扩体锚索进行钢绞线拆除回收工作。

可拆芯竖向扩体锚索采用长1.4m外径0.6m的筒囊式扩体锚索主结构，筒囊使用可渗水、不透浆的0.3mm厚柔性复合土工布材料。筒囊内设有1根带有1个单向阀的注浆管，4根钢支撑管进入承压板底部的4个锚具内部。每根可拆芯扩体锚索底部安装有1个完全相同的、具有锁定机构与解锁机构的钢锚具。4个带有内锥螺纹的钢锚具与4根穿出承压板并带有外锥螺纹的钢支撑管通过锥螺纹的相互旋紧，与承压板紧密固定密封连接(参考实施例2的装置结构)。

采用本发明一种可拆芯扩体锚固结构装置实施扩体锚索施工的工艺流程如下：

1)裁截4根18.0m长，直径为强度为1860MPa的钢绞线，将4根钢绞线分别穿入工厂化产品—可拆芯扩体锚固结构装置的底部的4个锚具内，并利用锚具内部的锁定机构将4根钢绞线锁紧于4个锚具之中。将外露于可拆芯扩体锚固结构装置的钢绞线套上PE套管，并将外部PE套管与伸出盖板之外的钢支撑管密封套接，并用多个锁紧扣锁紧两者相连的部分，防止PE套管与外伸的钢支撑管分离；将PE管上口用橡胶塞封堵好，并用胶带固定好橡胶塞防止其脱落，以防止水泥浆或其他杂质进入PE管内；最后按间隔2m安装1个塑料对中支座并绑扎好，使4根PE管相互之间存在一定的间隙，完成可拆芯扩体锚索的整体组装编锚工作。

2)采用旋喷锚杆钻机施打直径为180mm、长度为12m的锚孔以及底部直径为800mm、长度为4.0m的扩体锚固段，锚孔总长度为16m。

3)将完成整体组装编锚工作的可拆芯扩体锚索下锚至锚孔中的设计位置，并启动注浆泵对筒囊进行水泥浆压力灌注；水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.40，筒囊内注浆量为0.4m³。

4)完成筒囊内注浆后，分离上部外注浆管并上提与20cm，对筒囊顶面以上的锚孔进行压力补浆，水灰比为0.4～0.50，补浆灌注工序直至孔口返浆变色为止。

5)对完成施工的可拆芯扩体锚索及桩基进行处理和养护后，按试验方案安装加载设备、钢垫板、钢梁，以及将反力锚与钢梁进行锁定连接。随后对桩基进行竖向静载试验(如图18)。

6)当桩基竖向静载试验结束后，首先将反力锚索与钢梁解除锁定连接，然后将钢梁及试验加载设备移除，最后利用人力进行钢绞线拆除施工(如图19)。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (21)

1.一种可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：包括上固定密封组件和下固定密封组件；所述上固定密封组件包括盖板，所述下固定密封组件包括承压板；所述盖板和承压板之间设有至少一根支撑管；所述支撑管内穿设有传力锚索；所述支撑管与盖板和承压板密封连接；所述承压板的底部密封固定连接有锚具。

2.根据权利要求1所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述支撑管的上端通过上密封连接件与盖板密封连接；所述上密封连接件呈中空管状，其中上下两端的内壁面设有内螺纹，中部的外壁面设有外螺纹；所述上密封连接件通过位于上端的内螺纹与套管固定密封连接；所述上密封连接件通过位于下端的内螺纹与支撑管固定密封连接；所述上密封连接件通过位于中部的外螺纹与盖板密封连接；

所述支撑管的下端通过下密封连接件与承压板密封连接；所述下密封连接件呈中空管状，其中下端的外壁表面设有外螺纹，上端的内壁表面设有内螺纹；所述下密封连接件通过位于下端的内螺纹与支撑管固定密封连接；所述下密封连接件的上端从承压板中穿出，所述下密封连接件通过外螺纹依次与承压板、锚具固定密封连接。

3.根据权利要求2所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述支撑管和套管的材质包括PE、PVC或者橡胶；所述盖板、承压板、上密封连接件和下密封连接件的材质包括钢材、高性能增强复合材料、玻璃钢或者高分子聚合物材料。

4.根据权利要求1所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述支撑管的上下两端分别从盖板和承压板中穿出，并与盖板和承压板焊接在一起；所述支撑管位于盖板上方的部分套设有套管；所述支撑管位于承压板下方的部分的外壁面上开设有锥螺纹，并通过所述锥螺纹与锚具固定密封连接。

5.根据权利要求4所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述套管的材质包括PE、PVC或者橡胶；所述支撑管、盖板、承压板的材质为钢材。

6.根据权利要求1所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述支撑管的上端从盖板中穿出，并与盖板焊接在一起；所述支撑管位于盖板上方的部分套设有套管；所述支撑管的下端从承压板中穿出，其中承压板的上表面与支撑管焊接在一起，承压板的下表面与支撑管和锚具焊接在一起。

7.根据权利要求6所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述套管的材质包括PE、PVC或者橡胶；所述支撑管、盖板、承压板的材质为钢材。

8.根据权利要求1-7任一所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述锚具包括传力锚索锁定机构与传力锚索解锁机构；所述传力锚索锁定机构包括夹片组和具有倒圆台形内孔腔的环形锚座；所述夹片组位于环形锚座的倒圆台形内孔腔内；所述夹片组中央夹有传力锚索。

9.根据权利要求8所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述传力锚索解锁机构包括帽盖和环形底密封罩；所述帽盖呈中空结构，其上端设有环形卡部，其下端的外壁面设有与环形底密封罩底部中央相配合连接的外螺纹；所述传力锚索穿入帽盖中；所述环形底密封罩的上端壁面与所述环形锚座的下端壁面通过螺纹连接；所述夹片组的下端设有环形卡部，所述夹片组的环形卡部与所述帽盖的环形卡部相卡合。

10.根据权利要求9所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述帽盖为“U”形帽盖；所述帽盖的环形卡部为内弯环形卡部；所述夹片组的环形卡部为外弯环形卡部；所述“U”形帽盖的外部套设有外螺旋弹簧，所述外螺旋弹簧的上端抵靠在夹片组的下部，下端抵靠在环形底密封罩内壁上。

11.根据权利要求9所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述帽盖为“H”形帽盖；所述帽盖的环形卡部为内弯环形卡部；所述夹片组的环形卡部为外弯环形卡部；所述“H”形帽盖的下端开设有圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽内设有内螺旋弹簧，所述内螺旋弹簧的底端抵靠于环形底密封罩的内底面中央。

12.根据权利要求9所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述帽盖为圆台形帽盖；所述帽盖的环形卡部为外弯环形卡部；所述夹片组的环形卡部为内弯环形卡部；所述帽盖的下端的外壁面设有外锥螺纹；所述环形底密封罩底部中央设有内锥螺纹；所述帽盖的外锥螺纹与所述环形底密封罩的内锥螺纹配合连接；所述帽盖的外锥螺纹的外部设有外螺旋弹簧，所述外螺旋弹簧的上端抵靠在帽盖的突出部，下端抵靠在环形底密封罩内壁上。

13.根据权利要求8-12任一所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述环形锚座的下端外侧壁上设有内螺纹、环形底密封罩上端外侧壁上设有外螺纹，所述环形锚座的下端外侧壁上的内螺纹通过和所述环形底密封罩上端外侧壁上的外螺纹进行螺纹连接并通过O型密封圈锁紧密封。

14.根据权利要求8-13任一所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述环形锚座的上端孔的内锥螺纹通过与穿过承压板的支撑管的底端外锥螺纹进行螺纹连接并通过环形密封垫锁紧密封。

15.根据权利要求8-14任一所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述夹片组包括2片式或3片式或4片式的内环壁上设有锯齿形截面的锁紧夹片，所述锁紧夹片的底端设有环形卡部和外环状半圆形凹槽，所述锁紧夹片的内侧设有内环状矩形凹槽；所述外环状半圆形凹槽内放置有O型橡胶圈；所述内环状矩形凹槽内放置有C型金属环；所述O型橡胶圈和C型金属环将2片式或3片式或4片式锁紧夹片组合成为一体式锁紧夹片组。

16.根据权利要求15所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述传力锚索为全裸钢绞线；所述帽盖中央穿过钢绞线的通孔的截面形状呈六瓣花形。

17.根据权利要求16所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：传力锚索解锁机构采用顶冲、旋扭、提拉解锁方式实现解锁；所述外螺旋弹簧或内螺旋弹簧均可控制弹簧刚度，安装后可持续对夹片组的环形底端面施加轴向压力。

18.根据权利要求17所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述上固定密封组件与下固定密封组件之间固定连接筒嚢，其密封固定连接采用外挤压套或外卡箍或外锁紧带或外绕丝方式，所述筒嚢材料包括透水不透浆土工布、复合土工布、纤维布或薄钢板的非金属或金属材料。

19.根据权利要求18所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述注浆管与所述盖板固定密封连接并自外向内穿过所述盖板深入至筒嚢内，所述注浆管的下部设有至少1个单向阀。

20.根据权利要求19所述的可拆芯扩体锚固结构装置，其特征在于：所述盖板下部密封固定连接有横截面为方形、圆形、椭圆形或多边形的柱筒；所述承压板的上部密封固定连接有横截面为方形、圆形、椭圆形或者多边形柱筒；所述承压板底面固定有导向帽。

21.权利要求1-20任一所述的可拆芯扩体锚固结构装置的组装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据工程项目设计要求，在施工现场对工厂化生产的可拆芯扩体锚固结构装置、传力锚索、套管、对中支架、导向帽以及注浆外管进行快速组装；

(2)根据工程项目设计角度与长度要求，应用锚杆钻机在岩土地层中施打直径为140～300mm的锚孔；

(3)根据工程项目设计要求，采用高压喷射扩孔+筒囊胀压扩孔施工技术或机械扩孔+筒囊胀压扩孔施工技术，在锚孔底端进行扩孔施工，依据设计长度施打直径为300-1500mm的大直径扩体锚固段；

(4)将已完成现场组装编锚的锚索下锚至锚孔中的设计深度位置；

(5)依据注浆压力与注浆量的双控指标，通过注浆管对所述筒囊内灌注水泥浆或其他注浆材料，直至所述筒囊完全膨胀并达到设计注浆量为止；

(6)分离注浆外管，开启注浆泵对所述筒囊顶部锚孔进行纯水泥浆补浆，直至孔口返浆变色为止；

(7)对锚孔进行再次补浆及顶部保护，并且按设计时间要求进行锚索养护；

(8)依据设计要求进行锚索张拉与锁定；

(9)临时性锚索完成其工程结构锚固功能后，利用人力或手持工具对锚索进行解锁，并拆除全裸钢绞线，供以后工程再次循环利用。