CN116065580A - 一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构及其一体化施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构及其一体化施工方法，钻扩结构包括驱动部、双壁钻杆、喷射部、锚杆；所述双壁钻杆，用于钻孔；所述双壁钻杆包括空心结构的外管和内管；所述内管内腔以及内管与外管之间分别形成水泥浆通道；所述喷射部，用于喷射水泥浆；所述锚杆沿轴向方向设置于内管，用于土体加固；所述双壁钻杆通过驱动部驱动往复提升，水泥浆通过内管与外管之间的水泥浆通道由喷射部旋喷至孔壁上；本发明不仅解决了传统扩体锚杆“先扩孔、后下放锚杆”时易因孔壁坍塌造成难以下放的问题，简化了施工流程，提高了施工效率，保证了扩体锚杆的施工质量，同时使用多囊体结构，有效提高了单一锚杆的承载力。

Description

一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构及其一体化施工方法

技术领域

本发明涉及岩石工程技术领域，尤其是涉及一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构及其一体化施工方法。

背景技术

目前，锚杆或锚索可以将作用在构筑物上的水土压力通过自由段传递到锚固段，再由锚固段传递到周围土体中，该技术在边坡加固、基坑支护及地下工程抗浮等领域应用广泛，产生了良好的经济社会效益。但是当应用于软弱松散等复杂地层中时，锚固段与周围土体的摩擦力较低，且易受施工质量影响，锚固力的提高十分困难，从而严重限制了锚杆的使用范围。

为有效提高锚固力，在锚固段施工时采用扩体工艺，形成扩体锚杆是比较容易想到的解决方案。目前，我国已研发出一些采用扩体工艺提高承载力的锚杆，例如授权公告号为CN214940097U的《一种可回收的压力型扩体锚杆》，授权公告号为CN102733385A的《全可回收扩体锚杆及该锚杆对岩土进行锚固的施工方法》等。但上述专利仍然存在以下不足：1）锚杆钻孔施工与扩体段施工大多采用不同的设备配合才能完成，涉及交叉作业，施工工程较为繁琐；2）且当遇到易塌孔地层时，扩孔施工完成后常出现锚杆置入困难等问题；3）上述专利仅使用了单一扩体和囊体，对于锚杆承载力的提升有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构及其一体化施工方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种多囊扩体锚杆钻扩结构，包括驱动部、双壁钻杆、喷射部、锚杆；

所述驱动部，用于驱动双壁钻杆旋挖钻进或提升；

所述双壁钻杆，用于钻孔；所述双壁钻杆包括空心结构的外管和内管；

所述内管内腔以及内管与外管之间分别形成水泥浆通道；

所述喷射部，用于喷射水泥浆；

所述锚杆，沿轴向方向设置于内管，用于土体加固；

所述双壁钻杆通过驱动部驱动往复提升，水泥浆通过内管与外管之间的水泥浆通道由喷射部旋喷至孔壁上，以水泥浆的喷射冲击力实现锚孔扩体施工形成扩体范围，锚杆置于内管调节插入深度保证其底端穿过扩体范围向锚孔底部延伸。

进一步地，所述双壁钻杆可拆卸地设置于所述驱动部的输出端。

进一步地，所述内管优选为插接方式设置于驱动部上。

进一步地，所述外管优选为丝扣方式设置于驱动部上。

进一步地，所述喷射部可拆卸地设置于双壁钻杆上。

进一步地，所述喷射部包括环形喷头以及若干个喷嘴；

所述环形喷头可拆卸地设置于所述双壁钻杆底部；

若干个所述喷嘴沿环形喷头的周向方向间隔设置；

随着水泥浆输送压力增大，所述喷嘴沿径向向外垂直喷射至锚孔壁上，从而实现锚孔的扩体施工。

进一步地，所述环形喷头的外径大于双壁钻杆的外径。

进一步地，所述环形喷头对应水泥浆通道的位置设置有喷射腔，所述喷射腔的出口与所述喷嘴连通。

进一步地，若干个所述喷嘴沿环形喷头的周向方向等距设置。

进一步地，还包括设置于双壁钻杆上的钻头，用于破碎坚硬地层钻进成孔。

进一步地，所述钻头可拆卸地设置于双壁钻杆上。

进一步地，所述钻头可拆卸地设置于环形喷头上。

进一步地，所述钻头的外径大于环形喷头的外径。

进一步地，还包括设置于钻头上的一个或若干个钻头齿，所述钻头齿沿周向方向设置。

进一步地，还包括设置于环形喷头上的超声波传感器，用于检测锚孔扩体直径。

进一步地，还包括设置锚杆上的一个或若干个囊袋，作为锚杆的注浆点位，用于水泥浆注浆后起到加固作用。

进一步地，还包括设置于囊袋内的袋内注浆管，用于泥浆输送。

进一步地，所述袋内注浆管包括注浆芯管和塑料阀管；

所述塑料阀管设置囊袋内；

所述塑料阀管由锚孔口插入依次贯穿若干个囊袋并向孔底方向延伸；

所述注浆芯管可滑动设置于塑料阀管内；

所述注浆芯管位于囊袋中部的位置设置有若干个注浆口。

进一步地，还包括设置于塑料阀管上的橡皮单向阀，用于水泥浆的排出通道。

进一步地，所述塑料阀管位于囊袋的中心位置以及处于囊袋外侧塑料阀管上分别设置有泥浆排出口，所述橡皮单向阀设置于该泥浆排出口处，保证了注浆工作的顺利进行。

进一步地，所述囊袋的注浆材料为可快速达到工作强度的早强灌浆料。

进一步地，还包括若干个分隔板，所述分隔板上沿周向方向设置有若干个通孔；

若干个分隔板分别设置于囊袋的上下两端以及内部。

进一步地，所述锚杆和注浆芯管依次穿过分隔板上的通孔延伸至囊袋内部。

进一步地，还包括密封圈，用于囊袋连接处以及分隔板与塑料阀管连接处的密封。

本发明还公开了一种多囊扩体锚杆钻扩一体化施工方法，包括：

步骤S100、成孔；

步骤S200、置入锚杆；

步骤S300、扩体施工；

步骤S400、孔内注浆；

步骤S500、囊内注浆；

步骤S600、养护，锚杆张拉。

所述步骤S100还包括：采用驱动部驱动双壁钻杆钻进成孔，关闭水泥浆输送管，打开泥浆输送管，通过泥浆输送管和阀门向双壁钻杆中通入清水或泥浆，由主动钻杆驱动双壁钻杆钻进成孔，通过增加双壁钻杆的节数以满足钻进深度。钻进过程中，泥浆携带钻渣从钻杆与孔壁之间的间隙排出。

所述步骤S200还包括：1）提前将囊袋、袋内注浆管、分隔板、锚杆组装成整体；2）根据钻进的设计深度，调节袋内注浆管长度，使得袋内注浆管的底部由最底部的囊袋内伸出，确保袋内注浆管长度长于最底部囊袋；3）采用绳索将1）中整体轻微固定使得囊袋处于收缩状，缓慢将锚杆置入设定深度；4）注浆芯管必须在注浆阀管的特定位置才能进行注浆作业，保证在每个囊袋的中心位置以及伸出最底下囊袋底处设有橡皮单向阀，即保证可进行注浆作业。

所述步骤S300还包括：1）打开水泥浆输送管，由主动钻杆驱动双壁钻杆提升，当钻杆提升至扩体底部时，通过阀门和水泥浆输送管输入高压水泥浆进行喷射注浆，必要时重复升降双壁钻杆进行往复喷射施工，确保扩体施工满足设计要求；重复上述步骤，直至所有扩体施工完成，然后将钻杆完全退出锚孔；2）高压水泥浆喷射压力≥25MPa。钻杆提升速度5~15cm/min，转速8~15rpm/min，具体数值应经现场试验确定； 3）通过设置超声波传感器可及时测出扩体的直径和形状。

所述步骤S400还包括：1）通过袋内注浆管自锚孔底部注入纯水泥浆，置换孔内钻渣和泥浆，直至孔口流出纯水泥浆，也可用于实现清孔操作；2）通过调节袋内注浆管的注浆口位于最底端囊袋的外侧，自锚孔底部注入纯水泥浆，直至孔内充满泥浆。所述步骤S500还包括：1）提升注浆芯管至囊袋中的橡皮单向阀处形成封闭结构，通过注浆芯管注入适当压力的纯水泥浆，通过压力打开橡皮单向阀进行注浆作业，待注浆压力稳定后，提升袋内注浆管至下一个囊袋处的橡皮单向阀处，重复上述注浆步骤，直至所有囊袋被注满；2）停止注浆后，塑料阀管上的橡皮单向阀保证囊袋内水泥浆不会倒流以维持囊袋内压力。

所述步骤S600还包括：在孔内浆体达到设计强度后，对锚杆施加预应力张拉并锁定，锚杆系统开始发挥作用；重复上述步骤，直至所有锚杆施工完成。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供的一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构及其一体化施工方法，采用双壁钻杆钻进，锚杆自中空杆体置入，双壁钻杆提升时通过旋喷进行扩孔，钻、扩一体化的施工方法，不仅解决了传统扩体锚杆“先扩孔、后下放锚杆”时易因孔壁坍塌造成难以下放的问题，简化了施工流程，提高了施工效率，而且保证了扩体锚杆的施工质量，同时使用多囊体结构，有效提高了单一锚杆的承载力。

2.本发明提供的一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构及其一体化施工方法，采用多囊式扩体锚杆，可以有效提高单根锚杆的承载力，达800-1000kN，从而降低锚固工程造价，进一步拓展锚杆的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的步骤S200的施工图；

图3为本发明实施例提供的步骤S300的施工图；

图4为本发明实施例提供锚杆内囊袋布置的示意图；

图5为本发明实施例提供的袋内注浆管A状态的示意图；

图6为本发明实施例提供的袋内注浆管B状态的示意图；

图7为本发明实施例提供的囊袋收缩状态A的细节图；

图8为本发明实施例提供的囊袋膨胀状态B的细节图；

图9为本发明实施例提供的多根锚杆在一个囊袋在同一个囊袋内布置示意图；

图10为本发明实施例提供的囊袋结构置入孔底进行注浆的示意图；

图11为本发明实施例提供的注浆芯管上提至囊袋进行注浆的示意图；

图12为本发明实施例提供的囊袋注浆膨胀的示意图；

图13为本发明实施例的环形喷头的剖视图；

图14为本发明实施例提供的注浆时形成封闭状态的示意图。

附图标记：

1-水泥浆输送管、2-泥浆输送管、3-阀门、4-驱动部、5-双壁钻杆、6-水泥浆通道、7-喷嘴、8-钻头、9-钻头齿、10-环形喷头、11-超声波传感器、12-扩体范围、13-泥浆喷射流、14-袋内注浆管、15-双壁钻杆的杆壁、16-锚杆、17-囊袋、18-注浆芯管、19-塑料阀管、20-密封圈、21-橡皮单向阀、22-注浆口、23-分隔板、24-喷射腔、25-凸台、26-内管、27-外管、28-泥浆排出口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

如图1所示，本实施例提供的一种多囊扩体锚杆钻扩结构，包括驱动部4、双壁钻杆5、喷射部、锚杆16；驱动部4，用于驱动双壁钻杆5旋挖钻进或提升；双壁钻杆5，用于钻孔；双壁钻杆5包括空心结构的外管27和内管26；内管26内腔以及内管26与外管27之间分别形成水泥浆通道6；喷射部，用于喷射水泥浆；锚杆16，沿轴向方向设置于内管26；双壁钻杆5通过驱动部4驱动进行旋转或往复提升，水泥浆通过内管26与外管27之间的水泥浆通道6由喷射部旋喷至孔壁上，以水泥浆的喷射冲击力实现锚孔扩体施工形成扩体范围，锚杆16置于内管26调节插入深度使其底端穿过扩体范围向锚孔底部延伸。

本实施例采用双壁钻杆5钻进，锚杆16自内管26置入，双壁钻杆5提升时通过旋喷进行扩孔，通过该钻、孔一体化的方式，不仅解决了传统扩体锚杆16“先扩孔、后下放锚杆16”时易因孔壁坍塌造成难以下放的问题，简化了施工流程，提高了施工效率，而且保证了扩体锚杆16的施工质量。

本实施例中的驱动部4优选为主动钻杆，用于将钻机的扭矩传递给双壁钻杆5实现钻进。主动钻杆是一种采用合金钢管经过两端墩头加厚，设置小螺距锥度螺纹，与锁接头连接，传递扭矩给锚孔的双壁钻杆5，使得双壁钻杆5旋进钻孔。主动钻杆的材料选用宝钢ATM-R780材质，性情稳定、可靠，锁接头选用40Cr或42CrMo材质。

本实施例还包括水泥浆输送管1，用于纯水或泥浆输送。驱动部4还设置有与水泥浆输送管1连通的通道，纯水或泥浆通过泥浆输送管输送至孔底，泥渣由双壁钻杆5与孔壁之间的缝隙排出完成清孔操作。还包括泥浆输送管2，用于高压水泥浆的输送。驱动部4还设置有与泥浆输送管2连通的通道，高压水泥浆通过泥浆输送管2输送至内管26与外管27之间的水泥浆通道6，由喷嘴7旋喷至孔壁。以及还包括阀门3，用于控制水泥浆输送管1、泥浆输送管的启闭。

在本实施例中，双壁钻杆5为中空结构，双壁钻杆的杆壁如图4所示，其外径至少为180mm，内径为130mm。双壁钻杆5可拆卸地设置于驱动部4的输出端，内管26优选为插接方式设置于驱动部4上，内管26插接在水泥浆输送管1的通道内，还可以采用过盈配合、螺纹连接或其他现有连接牢固的结构。外管27优选为丝扣方式设置于驱动部4，具体为外管27与驱动部4上的凸起相对，使得内管26与外管27之间的水泥浆通道6和泥浆输送管2的通道对齐，利用紧固螺母固定于外管27与凸起之间，便于拆卸维修。

在本实施例中，喷射部可拆卸地设置于双壁钻杆5上，喷射部包括环形喷头10以及若干个喷嘴7；若干个喷嘴7沿环形喷头10的周向方向等距设置。环形喷头10可拆卸地设置于双壁钻杆5底部；若干个喷嘴7沿环形喷头10的周向方向间隔设置；随着水泥浆输送压力增大，喷嘴7沿径向向外垂直喷射（形成泥浆喷射流13）至锚孔壁上（孔壁上形成扩体范围12），从而实现锚孔的扩体施工。环形喷头10的外径大于双壁钻杆5的外径，如图13所示，在环形喷头10的边沿设置凸台25，凸台25设置于双壁钻杆5的外侧，凸台25设置有内螺纹，双壁钻杆5外侧壁设置有相匹配内螺纹，环形喷头10通过凸台25以螺纹连接的方式可拆卸地设置于双壁钻杆5上，这样设计，便于拆卸维修。

在本实施中，如图13所示，环形喷头10对应水泥浆通道6的位置设置有喷射腔24，喷射腔24的出口与喷嘴7连通，水泥浆通过自重由水泥浆通道6进入喷射腔24，由喷嘴7喷出。

如图1所示，本实施例还包括设置于双壁钻杆5上的钻头8，钻头齿9沿周向方向设置，钻头8可拆卸地设置于环形喷头10上，钻头8的外径大于环形喷头10的外径，钻头8仍可以采用上述螺纹连接的结构实现可拆卸连接，或者选用其他现有固定较牢固的结构均可。以及，还包括设置于钻头8上的一个或若干个钻头齿9，用于破碎坚硬地层。另外钻头齿的作用是双重的，钻头齿对清孔操作也起到一定作用，钻头齿的直径略大于钻头的直径，在清孔的过程中，通过双壁钻杆的反复提升，大直径的钻头齿有利于创造管壁间隙，便于泥渣流出。钻头齿9是旋挖钻机系统直接与工作对象直接接触的部件，钻头齿9的结构形式有很多，优选为斗齿、宝峨齿、截齿、牙轮齿中的其中一种，由于钻头齿9的选型、布置角度、布置间距等参数是否正确对于施工效率具有决定性作用，为此，本实施例不限定具体结构，实际操作中，根据地层结构可以选择合适的钻头齿9结构，加快施工进程。

如图1所示，本实施例还包括设置于环形喷头10上的超声波传感器11，可及时测出扩体的直径和形状，并由电脑绘出扩体的图形，并与设计进行比较，判断扩体的施工质量。

本实施例中，根据设计承载力，可以设置一个或若干个囊袋17。囊袋17作为锚杆16的注浆点位，为了囊袋17的快速注浆，还包括袋内注浆管14，袋内注浆管14贯穿囊袋17设计，袋内注浆管14一方面用于将泥浆注入囊袋17内，另一方面，袋内注浆管14的设置长度优选为设置于最底部囊袋17下侧接近孔底的位置，清孔或囊外注浆时还可以通过袋内注浆管14注入泥浆。

其中，本实施例的锚杆16为多囊式锚杆16，如图4所示，可以有效提高单根锚杆16的承载力，经过多次测试承载力可达800-1000kN，从而降低锚固工程造价，进一步拓展锚杆16的应用范围。

本实施例中，袋内注浆管14包括可滑动的注浆芯管18和塑料阀管19，所述注浆芯管1设置在塑料阀管19的固定位置才能注浆，否则呈自密封状态。如图14所示，即，塑料阀管19的长度要比多个囊袋17整体长度要长，塑料阀管19由锚孔顶依次插入多个囊袋17内，并由最底部囊袋17穿出向锚孔底部的位置设置，另外，塑料阀管19分别在位于囊袋17中部以及处于最底端囊袋17下侧的塑料阀管19上分别设置有泥浆排出口28，该排出口上设置有橡皮单向阀21，袋内注浆管14细节如图5-6所示，注浆芯管18可在塑料阀管19内上下滑动，注浆芯管18位于囊袋17中部的位置设置注浆口22，可选择性地为孔底（囊外）或囊袋17内注浆，本发明采用囊袋17内外同时注浆的方式来提高锚杆16的承载力。塑料阀管19上固定有一定爆破压力的橡皮单向阀21，即在一定压力（爆破压力）下才能允许塑料阀管19内液体流出，同时管内液体不会进入管内。另外，每个囊袋17内部以及伸出最底下囊袋17底处分别设有橡皮单向阀21，即可保证注浆作业。

其中，橡皮单向阀21属于公知常识，核心部件为橡皮塞，橡皮塞通过螺丝固定在塑料阀管19上并盖住泥浆排出口28，泥浆排出口28与橡皮塞形成单向阀系统，当注浆芯管18中压力小于爆破压力时，橡皮阀处于密封状态，保证管外液体不会流入，同时也仅有注浆芯管18位于设定位置且压力高于爆破压力时，可以从此处向外注浆。准备注浆时，所述注浆芯管18必须设置在塑料阀管19的固定位置相对密封空间才能注浆，具体是指注浆芯管18滑动至塑料阀管19底部分别将泥浆排出口28封堵住形成封闭状态，通过注浆芯管18向塑料阀管19底部注浆（即囊外注浆），停止注浆，将注浆芯管18向上拔动，泥浆具有一定的压力，橡皮单向阀21受到一定的爆破压力后允许泥浆排出，同时外侧泥浆不会倒流，这样便可实现孔底以及囊袋17外注浆，另外通过此种方式持续不断向孔内注浆，通过泥浆带出孔内土渣，通过孔口观察泥浆浑浊度判断是否清孔干净。将注浆芯管18提升至囊袋17内向内部注浆，将注浆芯管18上提至囊袋17的泥浆排出口28，泥浆通过橡皮单向阀21作用向囊袋17注浆，以此类推直至注浆完成。如图7-9所示，本实施例还包括一个或若干个分隔板23，分隔板23上沿周向方向设置有若干个通孔，若干个分隔板23分别设置于囊袋17的上下两端以及内部。锚杆16或多根锚杆16和注浆芯管18依次穿过分隔板23上的通孔延伸至囊袋17内部，囊袋17上下两端以及分隔板23与塑料阀管19连接处设置有密封圈20，防止漏液保持良好密封。分隔板23优选使用硬质塑料等成本低廉且具有一定强度的材料。

本实施例的技术方案不仅适用于建筑工程、岩石工程以及深基坑支护等领域的锚杆16结构以及锚索结构，用于提供土体的张拉结构，具有较好的发展前景。

上述本实施例中囊袋17的注浆材料优选为可以快速凝固的早强灌浆料，例如新型灌装料、水泥基高强无收缩灌浆料、水泥胶砂或现有其他凝固度较高的水泥浆，成型速度快，使得3天强度可达25~30MPa，可3天后开始张拉工作，大幅缩短工期。

本实施例还公开了上述锚杆钻扩一体化的施工方法，包括：

步骤S100、成孔；

步骤S200、置入锚杆16；

步骤S300、扩体施工；

步骤S400、孔内注浆；

步骤S500、囊内注浆；

步骤S600、养护，锚杆16张拉。

本实施例的步骤S100还包括：如图2所示，采用驱动部4驱动双壁钻杆5钻进成孔，关闭水泥浆输送管1，打开泥浆输送管，通过泥浆输送管和阀门3向双壁钻杆5中通入清水或泥浆，由主动钻杆驱动双壁钻杆5钻进成孔，通过增加双壁钻杆5的节数以满足钻进深度。钻进过程中，泥浆携带钻渣从钻杆与孔壁之间的间隙排出。

本实施例的步骤S200还包括：1）提前将囊袋17、袋内注浆管14、分隔板23、锚杆16组装成整体；2）根据钻进的设计深度，调节袋内注浆管14长度，使得袋内注浆管14的底部由最底部的囊袋17内伸出，确保袋内注浆管14长度长于最底部囊袋17；并且塑料阀管19的泥浆排出口28分别位于囊袋17中部以及处于囊袋17外侧塑料阀管的底端3）采用绳索将1）中整体轻微固定使得囊袋17处于收缩状，缓慢将锚杆16置入设定深度；4）注浆芯管18必须在注浆阀管的特定位置构成如图5-6所示的结构才能进行注浆作业，保证在每个囊袋17的中心位置以及伸出最底下囊袋17底处设有橡皮单向阀，即保证可进行注浆作业。

本实施例的步骤S300还包括：1）如图3所示，打开水泥浆输送管1，由主动钻杆驱动双壁钻杆5提升，当钻杆提升至扩体底部时，通过阀门3和水泥浆输送管1输入高压水泥浆进行喷射注浆，必要时重复升降钻杆进行往复喷射施工，确保扩体施工满足设计要求。重复上述步骤，直至所有扩体施工完成，然后将钻杆完全退出锚孔；2）高压水泥浆喷射压力≥25MPa。钻杆提升速度5~15cm/min，转速8~15rpm/min，具体数值应经现场试验确定；3）通过设置超声波传感器11可及时测出扩体的直径和形状，并由电脑绘出扩体的图形，并与设计进行比较，判断扩体的施工质量。

本实施例的步骤S400还包括：如图2所示，1）通过袋内注浆管14自锚孔底部注入纯水泥浆，置换孔内钻渣和泥浆，直至孔口流出纯水泥浆，也可用于实现清孔操作；2）注浆芯管滑动至塑料阀管底部分别将泥浆排出口封堵住形成封闭状态，通过注浆芯管向塑料阀管底部注浆（即囊外注浆），停止注浆，将注浆芯管向上拔动，泥浆具有一定的压力，橡皮单向阀受到一定的爆破压力后允许泥浆排出，同时外侧泥浆不会倒流，这样便可实现孔底以及囊袋外注浆。本实施例的步骤S500还包括：1）如图11-12所示，提升注浆芯管18至囊袋17中的泥浆排出口处形成封闭结构，通过注浆芯管18注入压力2~4MPa的纯水泥浆，注浆芯管上提至泥浆排出口的上侧，通过压力打开橡皮单向阀进行注浆作业，待注浆压力稳定后，提升袋内注浆管14至下一个囊袋17处的泥浆排出口处，重复上述注浆步骤，直至所有囊袋17被注满；2）纯水泥浆可以替换成具有快速凝固特点的材料；3）停止注浆后，塑料阀管19上的橡皮单向阀保证囊袋17内水泥浆不会倒流以维持囊袋17内压力。

本实施例的步骤S600还包括：在孔内浆体达到设计强度后，对锚杆16/锚索施加预应力张拉并锁定，锚杆16/锚索系统开始发挥作用。重复上述步骤，直至所有锚杆16/锚索施工完成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高承载力多囊扩体锚杆钻扩结构，其特征在于，包括驱动部（4）、双壁钻杆（5）、喷射部、锚杆（16）；

所述驱动部（4），用于驱动双壁钻杆（5）旋挖钻进或提升；

所述双壁钻杆（5），用于钻孔；所述双壁钻杆（5）包括空心结构的外管（27）和内管（26）；

所述内管（26）内腔以及内管（26）与外管（27）之间分别形成水泥浆通道（6）；

所述喷射部，用于喷射水泥浆；

所述锚杆（16），沿轴向方向设置于内管（26），用于土体加固；

所述双壁钻杆（5）通过驱动部（4）驱动往复提升，水泥浆通过内管（26）与外管（27）之间的水泥浆通道（6）由喷射部旋喷至孔壁上，以水泥浆的喷射冲击力实现锚孔扩体施工形成扩体范围（12），锚杆（16）置于内管（26）调节插入深度保证其底端穿过扩体范围向锚孔底部延伸。

2.根据权利要求1所述的钻扩结构，其特征在于，还包括设置锚杆（16）上的一个或若干个囊袋（17），用于水泥浆注浆后起到加固作用。

3.根据权利要求2所述的钻扩结构，其特征在于，还包括设置于囊袋（17）内的袋内注浆管（14），用于泥浆输送；

所述袋内注浆管（14）包括注浆芯管（18）和塑料阀管（19）；

所述塑料阀管（19）设置囊袋（17）内；

所述塑料阀管（19）由锚孔口插入依次贯穿若干个囊袋（17）并向孔底方向延伸；

所述注浆芯管（18）可滑动设置于塑料阀管（19）内；

所述注浆芯管（18）位于囊袋（17）中部的位置设置有若干个注浆口；

所述注浆芯管（18）设置在塑料阀管（19）的固定位置才能注浆，否则呈自密封状态。

4.根据权利要求2所述的钻扩结构，其特征在于，还包括设置于塑料阀管（19）上的橡皮单向阀，用于水泥浆的排出通道；

所述橡皮单向阀分别设置于囊袋（17）的中心位置以及底部囊袋（17）的下侧，保证了注浆工作的顺利进行。

5.一种多囊扩体锚杆钻扩一体化施工方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的钻扩结构进行施工，包括：

步骤S100、成孔；

步骤S200、置入锚杆（16）；

步骤S300、扩体施工；

步骤S400、孔内注浆；

步骤S500、囊内注浆；

步骤S600、养护，锚杆（16）张拉。

6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S100还包括：采用驱动部（4）驱动双壁钻杆（5）钻进成孔，关闭水泥浆输送管，打开泥浆输送管，通过泥浆输送管和阀门向双壁钻杆（5）中通入清水或泥浆，由主动钻杆驱动双壁钻杆（5）钻进成孔，通过增加双壁钻杆（5）的节数以满足钻进深度，钻进过程中，泥浆携带钻渣从钻杆与孔壁之间的间隙排出。

7.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S200还包括：1）提前将囊袋（17）、袋内注浆管（14）、分隔板（23）、锚杆（16）组装成整体；2）根据钻进的设计深度，调节袋内注浆管（14）长度，使得袋内注浆管（14）的底部由最底部的囊袋（17）内伸出，确保袋内注浆管（14）长度长于最底部囊袋（17）；3）采用绳索将1）中整体轻微固定使得囊袋（17）处于收缩状，缓慢将锚杆（16）置入设定深度；4）注浆芯管（18）必须在塑料阀管阀管的特定位置才能进行注浆作业，保证在每个囊袋（17）的中心位置以及伸出最底下囊袋（17）底处设有橡皮单向阀，即保证可进行注浆作业。

8.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S300还包括：1）打开水泥浆输送管，由主动钻杆驱动双壁钻杆（5）提升，当钻杆提升至扩体底部时，通过阀门和水泥浆输送管输入高压水泥浆进行喷射注浆，必要时重复升降双壁钻杆（5）进行往复喷射施工，确保扩体施工满足设计要求；重复上述步骤，直至所有扩体施工完成，然后将钻杆完全退出锚孔； 2）高压水泥浆喷射压力≥25MPa，钻杆提升速度5~15cm/min，转速8~15rpm/min；3）通过设置超声波传感器（11）可及时测出扩体的直径和形状；

所述步骤S400还包括：通过调节袋内注浆管（14）的注浆口位于最底端囊袋（17）的外侧，自锚孔底部注入纯水泥浆，直至孔内充满泥浆。

9.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S500还包括：1）提升注浆芯管（18）至囊袋（17）中的橡皮单向阀处形成封闭结构，通过注浆芯管（18）注入适当压力的纯水泥浆，通过压力打开橡皮单向阀进行注浆作业，待注浆压力稳定后，提升袋内注浆管（14）至下一个囊袋（17）处的橡皮单向阀处，重复上述注浆步骤，直至所有囊袋（17）被注满；2）停止注浆后，塑料阀管（19）上的橡皮单向阀保证囊袋（17）内水泥浆不会倒流以维持囊袋（17）内压力。

10.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S600还包括：在孔内浆体达到设计强度后，对锚杆（16）施加预应力张拉并锁定，锚杆（16）系统开始发挥作用；重复上述步骤，直至所有锚杆（16）施工完成。

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