CN112681307A - 一种复合锚杆及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种复合锚杆及其施工方法，涉及岩土工程锚固技术领域，其包括以下步骤：通过将旋转喷射管钻至锚固孔的孔底，向旋转喷射管内输入压缩空气、水泥浆液，旋转并提升旋转喷射管，由锚固孔的孔底向上；然后根据锚固孔的孔位和孔向架设钻机，使用钻机对大直径水泥土锚固体进行引孔，打孔至锚固孔的孔底；再将注浆管和若干杆体放入套管内；注浆管自安装孔孔底注入水泥浆，直至安装孔的孔口有水泥浆液溢出，然后缓慢拔出套管，补充水泥浆液至锚固孔的孔口，待水泥浆液强度达到设计要求后形成高强度内嵌水泥浆体，即可得到复合锚杆。本申请具有避免锚索长度较长和局部抗压承载力的不足的问题，保证锚杆能提供较大的抗拔承载力。

Description

一种复合锚杆及其施工方法

技术领域

本申请涉及岩土工程锚固技术领域，尤其是涉及一种复合锚杆及其施工方法。

背景技术

锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入稳定地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指土体潜在滑动面区域的锚杆，其功能是将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，为锚固体与土层的粘结提供摩擦作用增大，其功能是增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。

在软弱或松散土层施工时，由于软弱或松散土层具有打孔时易塌孔的特性，导致现有钻机打孔方法施工的锚固体直径最大只能在200mm左右，软弱或松散土层与锚固体的粘结力值小，造成了锚固力较小，为了使锚杆的抗拔承载力达到要求，工程应用时需要很长的锚固体。

另外，高压水泥浆旋喷通过射流切割土体的施工方法完成对软弱和松散土体的加固，其锚固体为水泥浆与土的拌合体，单轴抗压强度低，仅运用于抗拔承载力较小的锚杆工程。

针对上述中的相关技术，发明人认为在实际生产过程中，较长的锚固体需要较长的锚杆打孔长度，导致施工成本的提高和施工难度的加大；若锚杆的长度过短，则存在锚固体单轴抗压强度低，抗拔承载力较大的锚杆工程会出现局部抗压承载力不足，导致锚杆方案不可行的情况。

发明内容

为了避免锚索长度较长和局部抗压承载力的不足的问题，保证锚杆能提供较大的抗拔承载力，本申请提供一种复合锚杆及其施工方法。

第一方面，本申请提供一种复合锚杆的施工方法，采用如下的技术方案：

一种复合锚杆的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、大直径水泥土锚固体的制备；

在软弱或松散土层上确认钻锚固孔的位置，并调整钻杆的角度，然后通过将旋转喷射管钻至锚固孔的孔底，将压缩空气、水泥浆液输入旋转喷射管管内，旋转并提升旋转喷射管，由锚固孔的孔底向上进行射流切割土体，从而完成大直径水泥土锚固体的制备；

步骤二、安装孔的制备；

根据锚固孔的孔位和孔向架设钻机，使用钻机对大直径水泥土锚固体进行引孔，并跟进套管，套管与安装孔之间留有间隙，利用高压水使得渣、水从间隙之间排出，打孔至锚固孔的孔底，形成安装孔；

步骤三、杆体的安装；

将注浆管和若干杆体放入套管内，并通过套管将注浆管和若干杆体推送至安装孔的孔底；

步骤四、复合锚杆的形成；

注浆管自安装孔孔底注入水泥浆，直至安装孔的孔口有水泥浆液溢出，然后缓慢拔出套管，补充水泥浆液至锚固孔的孔口，待水泥浆液强度达到设计要求后形成高强度内嵌水泥浆体，即可得到复合锚杆。

通过采用上述技术方案，首先，在锚固孔中高压射流形成大直径水泥土锚固体，然后在大直径水泥土锚固体中引孔并填充有水泥浆和杆体，提高了锚杆和软弱或松散土层的粘结力值，解决了锚索长度较长和锚固体局部抗压承载力不足的问题，使得锚杆的抗拔承载力达到要求，无需较长的锚固体，能提供较大的抗拔承载力。

优选的，所述步骤二中，在大直径水泥土锚固体初凝时使用钻机进行打孔。

通过采用上述技术方案，由于大直径水泥土锚固体在初凝时具有较强的可塑性，能够方便对安装孔进行打孔。

优选的，所述步骤三中，将若干注浆管捆扎在对应杆体上，然后再将注浆管和杆体放入套管内。

通过采用上述技术方案，在安装孔外，将若干注浆管捆扎在对应的杆体上，通过注浆管一次性将若干杆体安装在安装孔内，无须多次对注浆管、杆体进行安装，从而方便了对杆体的安装工作。

第二方面，本申请提供一种复合锚杆，采用如下的技术方案：

一种复合锚杆，包括大直径水泥土锚固体和高强度内嵌水泥浆体，所述高强度内嵌水泥浆体套接在大直径水泥土锚固体的外侧壁，所述大直径水泥土锚固体内沿其轴线方向设置有注浆管和若干杆体。

通过采用上述技术方案，高强度内嵌水泥浆体的设置，能够提高锚杆与软弱或松散土层的接触面积，从而提高软弱或松散土层与锚固体的粘结强度，无须延长锚杆长度也能够使锚杆的抗拔承载力达到要求。

优选的，所述高强度内嵌水泥浆体的最大直径为600mm。

通过采用上述技术方案，当高强度内嵌水泥浆体直径达到600mm时，能够使锚杆的抗拔承载力达到最大，从而能够根据施工需要调整高强度内嵌水泥浆体的直径，以调整锚杆所需要的抗拔抗拉效果。

优选的，所述高强度内嵌水泥浆体的抗压强度可达到30MPa。

通过采用上述技术方案，高强度内嵌水泥浆体的设置，抗压强度可达到30MPa，能够提供较大的锚固体局部抗压承载力，从而能够使锚杆的抗拔承载力达到要求。

优选的，若干所述杆体靠近大直径水泥土锚固体底部的一端设置有承压板，所述承压板上设置有供对应杆体穿过的开孔，所述杆体靠近大直径水泥土锚固体底部的一端设置有外螺纹，所述承压板通过螺母固定在杆体上。

通过采用上述技术方案，承压板的设置，能够起到提高锚杆抗拔抗拉的效果，使得杆体能够更加牢固的安装在安装孔内。

优选的，所述杆体采用无粘结型杆体。

通过采用上述技术方案，杆体采用无粘结型杆体能够避免水泥浆附着在杆体上。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

首先，在锚固孔中高压射流形成大直径水泥土锚固体，然后在大直径水泥土锚固体中引孔并填充有水泥浆和杆体，提高了锚杆和软弱或松散土层的粘结力值，解决了锚索长度较长和锚固体局部抗压承载力不足的问题，使得锚杆能提供较大的抗拔承载力；

在安装孔外，将若干注浆管捆扎在对应杆体上，通过注浆管一次性将若干杆体安装在安装孔内，无须多次对注浆管、杆体进行安装，从而方便了对杆体的安装工作；

水泥土锚固体的大直径设置，当高强度内嵌水泥浆体直径达到600mm时，能够提高锚杆与软弱或松散土层的接触面积，从而提高软弱或松散土层与锚固体的粘结强度，无须很长锚杆长度也能够使锚杆的抗拔承载力达到要求；

高强度内嵌水泥浆体的设置，抗压强度可达到30MPa，能够提供较大的锚固体局部抗压承载力，从而能够使锚杆的抗拔承载力达到要求。

附图说明

图1是实施例1步骤一中凸显大直径水泥土锚固体的结构示意图；

图2是实施例1步骤二中凸显套管的结构示意图；

图3是实施例1步骤三中凸显复合锚固体的结构示意图；

图4是图3中A部分的放大示意图；

图5为实施例2中的结构示意图。

附图标记：1、软弱或松散土层；2、锚固孔；3、旋转喷射管；4、安装孔；5、套管；6、杆体；7、注浆管；8、间隙；9、大直径水泥土锚固体；10、高强度内嵌水泥浆体；11、锚固段；12、自由段；13、承压板；14、螺母。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种复合锚杆的施工方法。

实施例1；

参照图1，复合锚杆的施工方法包括以下步骤：

大直径水泥土锚固体的制备；

首先，在软弱或松散土层1表面确定需要钻锚固孔2的位置，根据施工需要安装并调整钻杆的角度，然后将旋转喷射管3钻至锚固孔2的孔底，向旋转喷射管3内输入压缩空气和水泥浆，期间旋转提升旋转喷射管3，由锚固孔2的孔底向上进行射流切割土体，水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，从而完成大直径水泥土锚固体9的制备。

二、安装孔的制备；

然后，参照图2，在大直径水泥土锚固体9初凝的时候，根据锚固孔2的孔位和孔向架设钻机，通过钻机对大直径水泥土锚固体9进行打孔，形成安装孔4。

在钻机对大直径水泥土锚固体9进行打孔的过程中，跟进套管5，套管5与安装孔4之间留有间隙8。在钻进时，采用可调节水压力的高压水泵向套管5内通入高压水，高压水通过套管5内正循环冲洗土渣，使得土渣和水从间隙8流出锚固孔2，从而完成安装孔4的引孔。

三、杆体的安装；

参照图3，将若干注浆管7通过铁丝捆扎在对应的杆体6上，然后将注浆管7和若干杆体6从套管5装入安装孔4内，并推送至安装孔4的孔底。

四、复合锚杆的形成；

向注浆管7内加入水泥浆，水泥浆填充在安装孔4和间隙8内，直至安装孔4的孔口有水泥浆液溢出。此时，将套管5缓慢拔出，并补充水泥浆液至锚固孔2的孔口，待水泥浆液强度达到设计要求后形成高强度内嵌水泥浆体10，即可得到复合锚杆。

实施例1的实施原理为：首先，在锚固孔2中形成大直径水泥土锚固体9，然后在大直径水泥土锚固体9中成孔并填充有水泥浆和杆体6，大直径水泥土锚固体9的设置能够提高锚杆与软弱和松散土层的接触面积，从而提高软弱和松散土层与锚固体的粘结力，无须延长锚杆长度，也能够使得锚杆能提供较大的抗拔承载力，达到要求。

实施例2；

本申请实施例还公开一种复合锚杆。参照图4和图5，复合锚杆包括大直径水泥土锚固体9和高强度内嵌水泥浆体10，高强度内嵌水泥浆体10包覆在大直径水泥土锚固体9的一端，并形成锚固段11，位于高强度内嵌水泥浆体10外的大直径水泥土锚固体9为自由段12，大直径水泥土锚固体9为水泥浆凝固后形成的，高强度内嵌水泥浆体10为水泥浆与土体混合后形成的，即为实施例1中的大直径水泥土锚固体9。大直径水泥土锚固体9和高强度内嵌水泥浆体10均为圆柱状，高强度内嵌水泥浆体10的最大直径能够达到600mm。

在大直径水泥土锚固体9内沿其轴线方向安装有注浆管7和若干杆体6，若干杆体6靠近大直径水泥土锚固体9底部的一端安装有承压板13，承压板13上开设有供对应杆体6穿过的开孔，杆体6靠近大直径水泥土锚固体9底部的一端设置有外螺纹，杆体6上螺纹连接有螺母14，承压板13通过螺母14固定在杆体6上。

本申请实施例一种复合锚杆的实施原理为：通过高强度内嵌水泥浆体10的设置，提高了承压板下锚固体的局部抗压承载力，使得锚杆能提供较大的抗拔承载力，达到要求。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合锚杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、大直径水泥土锚固体（9）的制备；

在软弱或松散土层（1）上确认钻锚固孔（2）的位置，并调整钻杆的角度，然后通过将旋转喷射管（3）钻至锚固孔（2）的孔底，将压缩空气、水泥浆液输入旋转喷射管（3）内，旋转并提升旋转喷射管（3），由锚固孔（2）的孔底向上进行射流切割土体，从而完成大直径水泥土锚固体（9）的制备；

步骤二、安装孔（4）的制备；

根据锚固孔（2）的孔位和孔向架设钻机，使用钻机对大直径水泥土锚固体（9）进行打孔，并跟进套管（5），套管（5）与安装孔（4）之间留有间隙（8），利用高压水使得渣、水从间隙（8）之间排出，打孔至锚固孔（2）的孔底，形成安装孔（4）；

步骤三、杆体（6）的安装；

将注浆管（7）和若干杆体（6）放入套管（5）内，并通过套管（5）将注浆管（7）和若干杆体（6）推送至安装孔（4）的孔底；

步骤四、复合锚杆的形成；

注浆管（7）自安装孔（4）孔底注入水泥浆，直至安装孔（4）的孔口有水泥浆液溢出，然后缓慢拔出套管（5），补充水泥浆液至锚固孔（2）的孔口，待水泥浆液强度达到设计要求后形成高强度内嵌水泥浆体（10），即可得到复合锚杆。

2.根据权利要求1所述的一种复合锚杆的施工方法，其特征在于：所述步骤二中，在大直径水泥土锚固体（9）初凝时使用钻机进行打孔。

3.根据权利要求1所述的一种复合锚杆的施工方法，其特征在于：所述步骤三中，将若干注浆管（7）捆扎在对应杆体（6）上，然后再将注浆管（7）和杆体（6）放入套管（5）内。

4.一种由权利要求1-3任一所述一种复合锚杆的施工方法制备而得的复合锚杆，其特征在于：包括大直径水泥土锚固体（9）和高强度内嵌水泥浆体（10），所述高强度内嵌水泥浆体（10）套接在大直径水泥土锚固体（9）内，所述注浆管（7）和若干杆体（6）位于大直径水泥土锚固体（9）内。

5.根据权利要求4所述的一种复合锚杆，其特征在于：所述高强度内嵌水泥浆体（10）的最大直径为600mm。

6.根据权利要求4所述的一种复合锚杆，其特征在于：所述高强度内嵌水泥浆体的抗压强度可达到30MPa。

7.根据权利要求4所述的一种复合锚杆，其特征在于：若干所述杆体（6）靠近大直径水泥土锚固体（9）底部的一端设置有承压板（13），所述承压板（13）上设置有供对应杆体（6）穿过的开孔，所述杆体（6）靠近大直径水泥土锚固体（9）底部的一端设置有外螺纹，所述承压板（13）通过螺母（14）固定在杆体（6）上。

8.根据权利要求6所述的一种复合锚杆，其特征在于：所述杆体（6）采用无粘结型杆体。

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