CN213204171U - 一种高压旋喷变截面异形锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压旋喷变截面异形锚杆。其包括杆体、锚固体，锚固体为高压旋喷水泥浆一体成型结构，锚固体包括位于前端的变截面段和位于后端的异形截面段，变截面段为圆台形结构，异形截面段包括同轴连接在变截面段后端的圆柱体和在所述圆柱体外表面上对称设置并凸出于所述圆柱体外表面的凸体，凸体按照成型参数不同，分为沿轴向依次设置的一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段、四阶扩大段，一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段、四阶扩大段在所述凸体沿径向的两个侧边形成对称的阶梯形结构，杆体的一端沿所述锚固体的轴向依靠粘结作用锚固于所述锚固体内。本实用新型充分发挥了拉力型锚杆和压力型锚杆的优点，具有优越的抗拔承载力，且适用范围广。

Description

一种高压旋喷变截面异形锚杆

技术领域

本实用新型涉及一种变截面锚杆，是一种应用于土质或类土质边坡加固工程中的变截面异形锚杆，属于岩土加固工程领域。

背景技术

岩土锚固技术以其诸多优点已成为边坡尤其是高陡边坡加固中的首选方法，并产生了巨大的经济和社会效益。传统锚杆按内锚固段的受力形式可分为拉力型和压力型锚杆两类。拉力型锚杆利用杆体与注浆体、注浆体与周围岩体之间的等截面圆柱体的界面剪应力来提供抗拔锚固力，因此仅适用于稳定岩层中，而压力型锚杆主要依靠锚定板对其前部土体的压应力来提供抗拔承载力，由于大多用于土质填方边坡中，故其张拉力难以保持恒定，另外，压力型锚杆由于需埋设锚定板，因此需在路基填筑过程中适时埋设(故适用于新建工程)，很难在已有工程中进行钻孔埋设，影响了其推广应用范围。

如何综合以上两类传统锚杆的优点研发一种新型锚杆以扩大岩土预应力锚固结构在土质或类土质边坡中的应用范围并增强其加固效果是目前岩土工程界研究的热点问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种适用范围广、同时具有拉力型锚杆和压力型锚杆的优点、加固效果好的高压旋喷变截面异形锚杆。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种高压旋喷变截面异形锚杆，其特征是：包括杆体、锚固体，所述锚固体为高压旋喷水泥浆一体成型结构，所述锚固体包括位于前端的变截面段和位于后端的异形截面段，所述变截面段为圆台形结构，所述异形截面段包括同轴连接在所述变截面段后端的圆柱体和在所述圆柱体外表面上对称设置并凸出于所述圆柱体外表面的凸体，凸体按照成型参数不同，分为沿轴向依次设置的一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段、四阶扩大段，所述一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段、四阶扩大段在所述凸体沿径向的两个侧边形成对称的阶梯形结构，所述杆体的一端沿所述锚固体的轴向依靠粘结作用锚固于所述锚固体内。

本实用新型工作时，变截面段的表面和异形截面段的表面可提供摩擦作用，相当于拉力型锚杆在发挥作用，而变截面段的前端面和异形截面段的阶梯形结构的各阶梯端面可提供端阻力，相当于压力型锚杆在发挥作用。因此，本实用新型结合了拉力型锚杆和压力型锚杆的优点，提高了锚杆的抗拔承载力。

进一步的，为提高抗拔承载力，杆体为强度级别为1860MPa的高强度低松弛钢绞线。

进一步的，为提高抗拔承载力，所述变截面段的长度为所述异形截面段长度的1/3-1/2。

进一步的，为保证锚固体的抗拔承载力，所述变截面段的前端和后端的圆半径分别为r1和r2，所述凸体的半径为r3，其中，r1＜r2＜r3；所述一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段所对应的摆喷扇形角分别为α、β、γ，其中α＜β＜γ。

本实用新型的有益效果是：本实用新型充分发挥了拉力型锚杆和压力型锚杆的优点，具有优越的抗拔承载力，在同一地层中其抗拔承载力比普通拉力型或压力型锚杆可提高2-3倍以上，因此在填方或挖方路基边坡以及其他众多建筑支护工程中具有极为广阔的工程应用前景。另外，由于其克服了压力型锚杆难以在已有工程中应用的问题，因此推广应用范围更为广阔。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的三维透视图；

图3是本实用新型的主视图；

图4是图3的俯视图；

图5是图3的左视图；

图6是本实用新型中的凸体分阶图；

图7是本实用新型的力学模型图；

图中，1、杆体，2、变截面段，3、异形截面段，31、圆柱体，32、凸体，33、一阶扩大段，34、二阶扩大段,35、三阶扩大段，36、四阶扩大段。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如附图所示，一种高压旋喷变截面异形锚杆，包括杆体1、锚固体。

所述杆体1优选采用强度级别为1860MPa的高强度低松弛钢绞线。单孔杆体长度及施加预应力大小应依据实际工程条件并参照相关规范设计后选取。

所述锚固体为高压旋喷水泥浆一体成型结构。所述锚固体包括位于前端的变截面段2和位于后端的异形截面段3，所述变截面段2为圆台形结构，所述异形截面段3包括同轴连接在所述变截面段2后端(即大径端)的圆柱体31和在所述圆柱体31外表面上对称设置并凸出于所述圆柱体31外表面的凸体32。圆柱体31的直径与变截面段2后端的直径相同。凸体32按照成型参数不同，分为沿轴向依次设置的一阶扩大段33、二阶扩大段34、三阶扩大段35、四阶扩大段36，所述一阶扩大段33、二阶扩大段34、三阶扩大段35、四阶扩大段36在所述凸体32沿径向的两个侧边形成对称的阶梯形结构。所述杆体1的一端沿所述锚固体的轴向依靠粘结作用锚固于所述锚固体内。本实施例中的锚固体采用高压旋喷水泥浆一体成型，其中，变截面段2采用高压旋喷注浆中旋转喷射方式通过改变旋喷压力进行注浆形成，异形截面段3中的圆柱体31采用高压旋喷注浆中旋转喷射方式保持旋喷压力不变注浆形成，异形截面段3中的凸体32采用高压旋喷注浆中摆动喷射方式注浆形成。为保证锚固体的抗拔承载力，所述变截面段2的前端和后端的圆半径分别为r1和r2，所述凸体32的半径为r3，优选的是r1＜r2＜r3；所述一阶扩大段33、二阶扩大段34、三阶扩大段35所对应的摆喷扇形角分别为α、β、γ，优选的是α＜β＜γ。本实用新型中的异形截面段3中的各半径(r1、r2、r3)、各摆喷扇形角(α、β、γ)及各阶扩大段(一阶扩大段33、二阶扩大段34、三阶扩大段35、四阶扩大段36)长度等参数根据设计规范并结合实际工程确定。

为提高锚杆的抗拔承载力，本实用新型中，优选所述变截面段2的长度为所述异形截面段3的长度的1/3-1/2。

本实用新型的施工方法是：

1.在锚杆预设位置安装钻机，以半径为r1的钻头进行钻孔，当钻头到达锚杆四阶扩大段右侧时，钻孔结束。

2.完成步骤1后，采用高压旋喷注浆中旋转喷射方式继续进行注浆。将旋喷头设置到变截面段2的左侧，根据变截面段2的截面变化梯度改变旋喷压力进行注浆，至变截面段2结束位置时停止改变旋喷压力(此时喷射压力为P1，形成锚杆半径为r2)，以此时旋喷压力扩孔至四阶扩大段右侧时结束该阶段注浆。

3.将高压旋喷喷头重新设置于变截面段2结束且符合注浆搭接长度要求位置上。

4.完成步骤3后，采用高压旋喷注浆中摆动喷射方式继续进行注浆。设置摆动角度为α、喷射压力为P2(形成锚杆半径为r3，且P2＞P1)，开始一阶扩大段摆动喷射注浆；

当喷射口到达一阶扩大段右侧时，改变摆动角为β、继续以喷射压力P2，开始二阶扩大段摆动喷射注浆；

当喷射口到达二阶扩大段右侧时，改变摆动角为γ、继续以喷射压力P2，开始三阶扩大段摆动喷射注浆；

当喷射口到达三阶扩大段右侧时，以喷射压力P2开始四阶扩大段旋转喷射注浆，至锚固体右侧时结束该阶段注浆。

5.完成步骤4后，将杆体1按照施工要求置于钻孔中心内并下放到土体相应深度。

6.完成步骤5后，向钻孔内继续注入水泥浆，待孔内泥浆全部置换出来且开口处冒出水泥砂浆时停止注浆，并进行封孔处理。

7.待水泥浆凝固后，高压旋喷变截面异形锚杆实施工作结束。

本实用新型在施工过程中，扩孔的高压喷射压力应大于20MPa，可取20-40MPa，喷嘴移动速度10-20mm/min；高压喷射注浆所用的水泥强度等级、水灰比、水泥用量按照锚杆强度设计要求进行选择；连接高压注浆泵和钻机的输送高压喷射液体的高压管长度不易大于50m；采用水泥浆液扩孔工艺，应至少上下往返扩孔两遍；在高压旋喷扩孔过程中出现压力骤然上升或下降，应查明原因并及时采取措施。

本实用新型结合了普通拉力型锚杆和压力型锚杆的优点，在一定程度上提高了锚杆的抗拔承载力。如图7所示是本实用新型的力学模型图，其中变截面段的表面和异形截面段的表面可提供摩擦作用，相当于拉力型锚杆在发挥作用，而变截面段的前端面和异形截面段的阶梯形结构的各阶梯端面可提供端阻力，相当于压力型锚杆在发挥作用。因此，本实用新型结合了拉力型锚杆和压力型锚杆的优点，提高了锚杆的抗拔承载力。以本实用新型的锚杆加固的岩土体在锚杆截平面上的位移存在各向异性，对于土体位移有严格要求的工况下(如附近有建筑物)，可通过调整锚杆角度来减少该方向的土体位移。

本实施例中的其他部分均为现有技术，在此不再赘述。

Claims (4)

1.一种高压旋喷变截面异形锚杆，其特征是：包括杆体(1)、锚固体，所述锚固体为高压旋喷水泥浆一体成型结构，所述锚固体包括位于前端的变截面段(2)和位于后端的异形截面段(3)，所述变截面段(2)为圆台形结构，所述异形截面段(3)包括同轴连接在所述变截面段(2)后端的圆柱体(31)和在所述圆柱体(31)外表面上对称设置并凸出于所述圆柱体(31)外表面的凸体(32)，凸体(32)按照成型参数不同，分为沿轴向依次设置的一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段、四阶扩大段，所述一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段、四阶扩大段在所述凸体(32)沿径向的两个侧边形成对称的阶梯形结构，所述杆体(1)的一端沿所述锚固体的轴向依靠粘结作用锚固于所述锚固体内。

2.根据权利要求1所述的高压旋喷变截面异形锚杆，其特征是：杆体(1)为强度级别为1860MPa的高强度低松弛钢绞线。

3.根据权利要求1所述的高压旋喷变截面异形锚杆，其特征是：所述变截面段(2)的长度为所述异形截面段(3)的长度的1/3-1/2。

4.根据权利要求1所述的高压旋喷变截面异形锚杆，其特征是：所述变截面段(2)的前端和后端的圆半径分别为r1和r2，所述凸体(32)的半径为r3，其中，r1＜r2＜r3；所述一阶扩大段、二阶扩大段、三阶扩大段所对应的摆喷扇形角分别为α、β、γ，其中α＜β＜γ。

Images