自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法技术

本发明专利技术公开了自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，包括以下步骤：A组装安装，将伞状扩体结构组装完成，并将锚筋、灌浆管安装到伞状扩体结构内，再将伞状扩体结构安装到旋喷钻杆上的旋喷喷头后侧；B钻孔，采用旋喷工艺钻孔；C扩孔，采用旋喷工艺扩孔，或采用非旋喷工艺进行预扩孔，形成扩孔段；D送伞，以旋喷钻机或吊装机械，将伞状扩体结构、锚筋、灌浆管同步送入扩孔段；E扩张伞状折叠杆组，在扩孔段内扩张伞状扩体结构中的伞状折叠杆组；F扩孔段清洗置换，对扩孔段内的泥沙，先后以水射流、水泥浆射流进行旋喷清洗和置换；G灌浆，通过旋喷喷头进行旋喷注浆；H退钻，把旋喷钻杆和旋喷喷头退出钻孔。

Construction method of revolving jet anchor rope or rotary jet anchor rod with self umbrella expansion structure

The invention discloses a construction method of rotary grouting anchor cable or rotary grouting anchor rod with self-carrying umbrella expander structure, which includes the following steps: A assembly and installation, assembly of umbrella expander structure, installation of anchor bars and grouting tubes into umbrella expander structure, and installation of umbrella expander structure to the rear of rotary sprinkler head on rotary sprinkler drill rod; Rotary jet grouting technology is used to drill holes; Rotary jet grouting technology is used to enlarge holes, or non-rotary jet grouting technology is used to pre-enlarge holes to form enlarged section; D feeding umbrella, with rotary jet drill or hoisting machinery, the umbrella enlarged structure, anchor bars and grouting pipe are synchronously fed into enlarged section; E expanding umbrella folding rod group expands umbrella enlarged assembly in enlarged section. Umbrella-shaped folding rod group in the structure; F reaming section cleaning and replacement, the sediment in reaming section, successively by water jet, cement slurry jet for rotary jet cleaning and replacement; G grouting, rotary jet grouting through rotary jet nozzle; H drilling, rotary jet drill pipe and rotary jet nozzle out of drilling.

【技术实现步骤摘要】
自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法
本专利技术涉及岩土工程锚固领域，具体涉及在旋喷钻孔、扩孔的同时被同步携带进入钻孔内，或在预钻孔、预扩孔之后再被安装进入钻孔内的具有伞状扩体结构的旋喷锚索、旋喷锚杆的施工工法，应用于房建、交通、铁道、水利水电、人防、地下工程等各行业的临时性基坑支护、永久性边坡支护、抗浮工程等。
技术介绍
之前岩土工程领域的锚杆或锚索，通常是细长杆(或长圆柱状)摩擦型的，包括拉力型、压力型、拉压复合型在内，是不具有钢筋混凝土伞状扩体结构的，因为它充其量只能调动岩土介质提供钻孔孔壁的摩擦力，故在基坑支护或临边防护工程中，该类锚杆或锚索的承载能力、抗变形能力已经难以满足日益增加的深大基坑的荷载和变形控制要求；而在地下结构的抗浮工程中，屡屡出现锚杆或锚索失效(锚杆或锚索被一定程度地拔出)，从而抗浮板被地下水一定程度地拱起，柱下独立基础和抗浮板之间产生剪切破坏，进而地下室大量漏水，严重者梁柱结构破坏，有的甚至出现地下室整体上浮的情况；有的在膨胀性岩土中仅仅使用单一的高压旋喷注浆工艺替代之前的静压注浆工艺，未经过洗孔、清孔程序，结果钻孔内固结体实际仍为”皮包公司”(浆包土块)、无法有效成型锚固体，即使采用囊袋式封闭灌浆，囊袋外的泥团和钻孔壁的泥皮也终成蠕变隐患。由于锚杆、锚索为抗拉拔结构，和桩基础的抗压结构相比，其受力与变形方向是截然相反的；即使设计的是纯摩擦型桩基础，其端承力也在事实上发挥了巨大的安全贮备和承载替代作用，即使泥皮再厚，对桩基础的承载能力构成影响也是有限的；但是对承受拉拔力的锚杆、锚索就不是这样了，如果没有任何端承力做安全贮备和承载替代，仅靠孔壁与锚固体的摩擦力，哪怕是仅有1mm的泥皮，都可能让锚杆或锚索一拉即溜；建筑物竣工后，随着桩基础受荷、发生沉降变形，桩基础和岩土体在变形的发生方向是没有临空面的，所以桩体本身呈弹性压缩变形，桩端岩土体也呈现被进一步挤密或说固结的趋势，这使得桩基础的承载能力一般是逐步增强的；但地下室竣工和地下水位恢复后，随地下室结构的上浮位移发生，随着锚杆或锚索受荷、发生拉拔变形，在锚杆、锚索和岩土体的受荷变形方向出现了临空面，再加锚固体本身在承受拉拔荷载时产生张性裂缝导致锚筋锈蚀，这些都使得锚杆或锚索的承载能力呈逐步弱化趋势。而建筑物对桩基础变形和抗浮锚杆、锚索变形的敏感程度也是不同的，上部主体结构对桩基础的差异沉降具有一定调谐作用，而地下室对抗浮锚杆、锚索的受荷变形或失效不仅基本没有调谐作用，而且还非常敏感。所以，在专业设计时即便是取同样的安全系数值，摩擦型锚杆、锚索的事实上的安全度要比摩擦型桩基础低很多。为提高承载能力、有效控制锚杆或锚索的拉拔变形，二十年来出现了多种扩大头锚杆锚索，但其结构和施工工艺仍有很大局限，有的扩大头只有素水泥或水泥土、无受力筋参与，导致锚杆锚索承载能力提高不多且不稳定；有的实现了受力筋可以扩体，但其钻孔、扩孔工序前置，而送锚、扩体工序后置，因送锚依赖人力推送，常因为垮孔导致扩体结构难以到达预扩孔位置、扩体与否难控制，且预扩孔之后缺乏质量可靠的洗孔、清孔措施，扩大头内泥、沙团块充斥，后续灌浆难以按预设质量成型固结体，导致无法发挥受力筋扩体结构的高承载力潜力；有的在软土、流沙层中使用单一的高压旋喷工艺实施粘结型扩大头，结果粘结强度和扩大头固结体强度太低，酿成工程事故；有的在膨胀性岩土中使用单一的高压旋喷注浆工艺实施粘结型扩大头，其粘结强度和扩大头固结体强度实际上比原来的静压注浆法固结体更低，抗拔效果实际上还不如原来的全长粘结型静压注浆锚杆或锚索，这构成了严重的事故隐患。因此，亟需具备钢筋混凝土结构的扩大头出现。扩大头锚索的名称得来是因为它的锚固体的几何特征不同于之前的细长杆状(或长圆柱状)，端承型锚索也是一种扩大头锚索，但其力学特征是与仅仅几何意义上的扩大头锚索完全不同的；自从扩大头锚索诞生以来，长期停留在了几何概念的阶段，并未在结构特征、施工方法、技术效果、学术理论上上升到端承型锚索。
技术实现思路
为解决上述各种问题，本专利技术在自携伞状扩体结构的旋喷锚杆锚索类型即：主动式伞状扩大头及其可回收型，被动式伞状扩大头及其可回收型，膜袋型伞状扩大头及其可回收型，泥岩层抗浮锚用伞状扩大头，串珠状伞状扩大头等的基础上，形成了与具有自携式伞状扩体结构的旋喷锚杆、旋喷锚索进行配套使用的施工方法，以解决现有的各类旋喷锚索、囊式锚索仅仅只能形成水泥浆扩大头，无法提供相应扩大的、与水泥浆扩大头相匹配的受力筋骨架，致使其承载力较低且不稳定；以及后植型带钢筋笼骨架扩体锚索常因垮孔等因素导致其难以安装到位、扩体与否难控制，且采用灌浆法难以保障固结体成型质量；而在三高两低软土地区或粉土粉细沙形成流沙等工况，当采用旋喷注浆法实施扩大头，其射流范围过大、扩大头内固结强度过低的问题；通过本专利技术所述的施工方法，使扩大头成为钢筋混凝土结构的扩大头，使自携伞状扩体结构的旋喷锚索、旋喷锚杆成为高承载力且无蠕变的端承型或摩擦-端承型锚索、锚杆。本专利技术自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法中，所述的自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆，是指具有如下五个基本特征的锚索或锚杆：1、具有自携式伞状扩体结构：即伞状扩体结构是安装在旋喷喷头的后侧，与旋喷钻杆、旋喷喷头同步进入钻孔并放置到扩孔段内的，同时还将锚筋、灌浆管也安装在伞状扩体结构中同步进入钻孔并放置进入扩孔段内。2、伞状扩体结构至少包括拉线盘、穿线盘、荷载转换装置、伞状折叠杆组四个要件。3、拉线盘与锚筋之间以荷载转换装置连接(锚筋是指组成锚索的钢绞线，或组成锚杆的钢筋或钢管)。4、伞状折叠杆组有相应的收拢和扩张机制。5、锚杆或锚索必须是旋喷类锚杆或锚索，即在锚杆或锚索的施工步骤中采用了旋喷射流的工艺；在锚杆或锚索的结构上，旋喷钻杆与伞状扩体结构具有阶段性活动连接关系，旋喷工序完成后，旋喷钻杆随即脱离伞状扩体结构；在使用旋喷工艺的步骤和用途上，旋喷可以用于完成前面的钻孔和扩孔(单纯切割岩土介质)工作，也可以用于洗孔清孔(切削和清洗岩土介质)工作，还可以用于后续灌注水泥浆。本专利技术的方案是：自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，包括以下步骤：A组装安装，将伞状扩体结构组装完成，并将锚筋、灌浆管安装到伞状扩体结构内，再将伞状扩体结构安装到旋喷钻杆上的旋喷喷头后侧；B钻孔，采用旋喷工艺钻孔，或采用机械式工艺进行预钻孔，或采用旋喷工艺和机械式工艺结合进行预钻孔；C扩孔，采用旋喷工艺扩孔，或采用机械式工艺进行预扩孔，或采用旋喷工艺和机械式工艺结合进行预扩孔，形成扩孔段；D送伞，以旋喷钻机或吊装机械，将伞状扩体结构、锚筋、灌浆管同步送入扩孔段；E扩张伞状折叠杆组，在扩孔段内扩张伞状扩体结构中的伞状折叠杆组；F扩孔段清洗置换，对扩孔段内的泥沙，先后以水射流、水泥浆射流进行旋喷清洗和置换；或直接以水泥浆射流进行旋喷清洗、置换；G灌浆，通过旋喷喷头进行旋喷注浆，或通过灌浆管进行静压注浆；H退钻，把旋喷钻杆和旋喷喷头退出钻孔。进一步的，所述伞状扩体结构具备拉线盘、穿线盘、荷载转换装置和伞状折叠杆组四个基本要素；所述旋喷钻杆、旋喷喷头自后向前从所述穿线盘、拉线盘的中心孔中活动穿过；所述旋喷喷头位于旋喷钻杆的前端，并同时具备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：A组装安装，将伞状扩体结构组装完成，并将锚筋、灌浆管安装到伞状扩体结构内，再将伞状扩体结构安装到旋喷钻杆上的旋喷喷头后侧；B钻孔，采用旋喷工艺钻孔，或采用机械式工艺进行预钻孔，或采用旋喷工艺和机械式工艺结合进行预钻孔；C扩孔，采用旋喷工艺扩孔，或采用机械式工艺进行预扩孔，或采用旋喷工艺和机械式工艺结合进行预扩孔，形成扩孔段；D送伞，以旋喷钻机或吊装机械，将伞状扩体结构、锚筋、灌浆管同步送入扩孔段；E扩张伞状折叠杆组，在扩孔段内扩张伞状扩体结构中的伞状折叠杆组；F扩孔段清洗置换，对扩孔段内的泥沙，先后以水射流、水泥浆射流进行旋喷清洗和置换；或直接以水泥浆射流进行旋喷清洗、置换；G灌浆，通过旋喷喷头进行旋喷注浆，或通过灌浆管进行静压注浆；H退钻，把旋喷钻杆和旋喷喷头退出钻孔。

【技术特征摘要】
1.自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：A组装安装，将伞状扩体结构组装完成，并将锚筋、灌浆管安装到伞状扩体结构内，再将伞状扩体结构安装到旋喷钻杆上的旋喷喷头后侧；B钻孔，采用旋喷工艺钻孔，或采用机械式工艺进行预钻孔，或采用旋喷工艺和机械式工艺结合进行预钻孔；C扩孔，采用旋喷工艺扩孔，或采用机械式工艺进行预扩孔，或采用旋喷工艺和机械式工艺结合进行预扩孔，形成扩孔段；D送伞，以旋喷钻机或吊装机械，将伞状扩体结构、锚筋、灌浆管同步送入扩孔段；E扩张伞状折叠杆组，在扩孔段内扩张伞状扩体结构中的伞状折叠杆组；F扩孔段清洗置换，对扩孔段内的泥沙，先后以水射流、水泥浆射流进行旋喷清洗和置换；或直接以水泥浆射流进行旋喷清洗、置换；G灌浆，通过旋喷喷头进行旋喷注浆，或通过灌浆管进行静压注浆；H退钻，把旋喷钻杆和旋喷喷头退出钻孔。2.根据权利要求1所述的自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，其特征在于：所述伞状扩体结构具备拉线盘、穿线盘、荷载转换装置和伞状折叠杆组四个基本要素；所述旋喷钻杆、旋喷喷头自后向前从所述穿线盘、拉线盘的中心孔中活动穿过；所述旋喷喷头位于旋喷钻杆的前端，并同时具备前方和侧向的喷嘴；所述伞状扩体结构安装在所述喷头的侧向喷嘴的后侧；所述锚筋的前端从后向前依次活动穿过穿线盘、拉线盘；所述荷载转换装置固定安装在锚筋的前端端头；所述灌浆管安装在伞状扩体结构内；所述锚筋，包括构成锚索的钢绞线、构成锚杆的钢筋或钢管。3.根据权利要求1所述的自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，其特征在于：所述B钻孔步骤：当采用旋喷工艺钻孔或者旋喷与机械式钻孔工艺结合进行预钻孔时，根据地层的具体情况，从低压P2、中压P3、高压P4、超高压P5中选用对应的旋喷压力。4.根据权利要求1所述的自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，其特征在于：所述C扩孔步骤：当采用旋喷工艺扩孔或者旋喷与机械式扩孔工艺结合进行预扩孔时，根据地层的具体情况，从中压P3、高压P4、超高压P5、特高压P6中选用对应的旋喷压力。5.根据权利要求1所述的自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，其特征在于：所述D送伞步骤：对以旋喷作为钻进、扩孔手段的情况，是在旋喷钻进的同时，以旋喷钻杆向前顶推伞状扩体结构的方式，将伞状扩体结构、锚筋、灌浆管同步携带进入钻孔内并到达设计预定的扩孔段深度位置；对以机械式手段进行预钻孔、预扩孔的基坑和边坡工程，则是在按照设计预定要求实施的预钻孔、预扩孔步骤完成后，以旋喷钻杆向前顶推伞状扩体结构的方式，将伞状扩体结构、锚筋、灌浆管同步携带进入预钻孔内并同步到达预扩孔段深度位置；对以机械式手段进行预钻孔、预扩孔的抗浮工程，则是在预钻孔、预扩孔步骤完成后，以吊装机械将旋喷钻杆、喷头、伞状扩体结构、锚筋、灌浆管整体放置进入预钻孔，并同步到达预扩孔段深度位置。6.根据权利要求1所述的自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓理，
申请(专利权)人：刘晓理，
类型：发明
国别省市：四川,51