一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆及其使用方法，属于建筑工程施工技术领域，包括锚垫板、锚杆体、连接装置、膨胀囊、底部锚固端、注浆管、进浆孔、排浆孔；所述连接装置包括横向伸缩杆、伸缩孔和连接器，所述膨胀囊包括囊体和纵向伸缩杆，所述横向伸缩杆和纵向伸缩杆均包括内套管、外套管、橡胶凸起、锁止装置，所述注浆管上设置有进浆孔和排浆孔。本发明专利技术采用伞撑式扩大头，改变了传统锚杆的受力分布，增大了锚固体与锚杆体之间的握裹力，增强了锚杆的拉拔力，提高了加固效果，对于地下工程中松散土体的支护能够起到良好的作用。

A kind of bag anchor with the function of expanding support framework and its application method

【技术实现步骤摘要】
一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆及其使用方法
本专利技术涉及建筑工程施工
，特别涉及到一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆及其使用方法。
技术介绍
随着地下工程发展的强度和深度日益增加，深基坑支护成为制约高层建筑高效、安全建造的一个难题。基坑开挖后，易导致基坑侧壁、土体边坡产生大变形，支护结构失效。地下工程的安全问题就越来越重要。传统锚杆已经广泛应用于水利水电、工民建、交通、市政等工程。往往在使用锚杆支护过程中，锚固端失效的问题日益突显，一旦锚固端失效，锚杆就无法发挥实质性作用，基坑建造的安全受到严重的威胁。目前，用于地下工程和边坡加固工程中的锚杆，主要依靠锚固段与周围土体的粘结力及摩擦力传递荷载，属于摩擦型锚杆。其主要缺点为：（1）锚固力的大小取决于锚固段的长度及与锚固段接触的土体的性质等因素，如遇到特殊的软弱土体，因而锚杆的拉拔力不高，则加固效果不佳；（2）普通高压喷射扩大头锚杆存在水泥土强度低，锚固体与锚杆体之间的握裹力差的问题；（3）囊式锚杆存在锚固体与周围土体握裹力差，受压端部不密实的问题。因此，本专利技术提出了一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆及其使用方法来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆及其使用方法，克服了现有技术的不足。通过采用伞撑式扩大头，改变了传统锚杆的受力分布，增大了锚固体与锚杆体之间的握裹力，增强了锚杆的拉拔力，提高了加固效果，通过压杆能够控制囊体的开启，且可以回收利用，工程应用前景广阔，因此，对于地下工程中松散土体的支护能够起到良好的作用。一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于：包括锚垫板、锚杆体、连接装置、膨胀囊、底部锚固端、注浆管、进浆孔、排浆孔；所述连接装置包括横向伸缩杆、伸缩孔和连接器，所述膨胀囊包括囊体、排浆孔和纵向伸缩杆，所述横向伸缩杆和纵向伸缩杆均包括内套管、外套管、橡胶凸起、锁止装置，所述注浆管上设置有进浆孔；所述锚杆体裸露在地表的一端连接有锚垫板，锚杆的中间部分设置自由段，锚杆体另一端通过焊接与连接装置连接，锚杆与注浆管通过钢丝绑扎连接，注浆管的长度等于锚垫板与底部锚固端之间的距离，所述横向伸缩杆的一端固定在伸缩孔内，横向伸缩杆的另一端与纵向伸缩杆焊接，每根纵向伸缩杆对应连接一根横向伸缩杆，所述橡胶凸起和锁止装置固定在内套管上，外套管将内套管、橡胶凸起和锁止装置包裹在内；所述纵向伸缩杆的下端与底部锚固端铰接。优选地，所述连接器为圆柱形结构，在圆柱形结构的侧面均匀设置有伸缩孔，当膨胀囊接受到注浆压力后，横向伸缩杆和纵向伸缩杆逐渐伸长，最后形成伞形结构。优选地，所述膨胀囊为圆柱形闭性结构，所述膨胀囊为高分子聚合物膜，膨胀囊的弹性模量为10-2000Pa，膨胀囊的厚度为3-8mm。优选地，所述内套管采用直径为3-5mm的钢筋制作而成，所述外套管为双层结构，内部采用厚度为2-3mm的橡胶，外部采用厚度为3-5mm的钢管制作而成，所述橡胶凸起为圆台形结构，圆台形结构的上底面直径与外套管的内直径相同，圆台形结构的下底面直径比外套管的内直径大2-5mm，所述锁止装置为圆柱形结构，圆柱形截面直径与圆台形结构下底面直径相同，所述外套管的顶端设置有圆台形结构，圆台型结构的规格比橡胶凸起的规格小0.2-2mm，横向伸缩杆的总长度达0.3-0.7m，纵向伸缩杆的总长度达1.0-1.5m。优选地，所述进浆孔的直径范围为15-35mm，所述进浆孔位于膨胀囊内，所述排浆孔的直径分为为5-10mm，所述排浆孔位于囊体之上，且靠近横向伸缩杆一端。优选地，所述自由段的长度为1-5m。一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆使用方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，按照如下方法进行施工：步骤1：钻孔，采用旋喷钻机施工形成锚杆孔，钻孔深度位于滑动面之下1-10m，钻孔的直径是锚杆直径的3-5倍，钻孔底部的扩大头长度为1.0-3.0m，扩大头的直径为锚杆直径的5-20倍，采用0.1-10MPa的注浆压力进行扩大头段施工；步骤2：放入伞撑式扩大头锚杆，放入前将锚杆体与连接装置连接，将连接好的锚杆迅速安装到步骤1钻好的孔洞之内，直至锚杆的底部锚固端伸入到孔洞的最底部；步骤3：向注浆管内泵入浆液，浆液通过进浆孔进入到膨胀囊内，待膨胀囊伸展开之后，浆液通过排浆孔进入到膨胀囊以外的扩大头孔隙内，浆液使膨胀囊带动横向伸缩杆和纵向伸缩杆逐渐伸长，膨胀囊整体呈现伞状；步骤4：持续对膨胀囊进行注浆，当浆液以恒定值从孔口溢出，保持当前注浆压力持续注浆3-5min，注浆完毕后形成伞状锚固体骨架；步骤5；7天以后或浆液固化强度达到峰值强度70%以上，对锚杆进行预应力张拉并锁定。优选地，所述步骤3中采用的浆液为玄武岩纤维水泥浆液，玄武岩浆液主要包括水、水泥、减水剂、玄武岩纤维，其中水灰比为1-1.2，减水剂的用量为水泥质量的1%-2%，玄武岩纤维的用量为浆液总体积的1%-2%，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。优选地，玄武岩纤维根据不同工程地质情况，选用不同长度，土体的标准锤击数N<30，选用玄武岩纤维长度为8-10mm，直径为20um，土体的标准锤击数30≤N<50，选用玄武岩纤维长度为5-7mm，直径为16um，土体的标准锤击数50≤N<80，选用玄武岩纤维长度为3-4mm，直径为12um，土体的标准锤击数N>80，选用玄武岩纤维长度为1-2mm，直径为10um。优选地，所述玄武岩纤维需进行预处理，处理步骤如下：（1）将玄武岩纤维在300°C高温下热处理3min；（2）将热处理后的玄武岩纤维在浓度为75%的乙醇溶液中浸泡10min；（3）将浸泡以后的玄武岩纤维在蒸馏水中浸泡30min，每隔5min搅拌一次；（4）将浸泡后的玄武岩纤维在阴凉处风干。本专利技术所带来的有益技术效果：（1）通过设置伞撑式结构，从整体上增加了锚杆的锚固性能，实现了锚杆与围岩较大程度的接触、粘结，进一步挤密土体，提高了土体对锚杆体的握裹力，在工程实践中发挥了良好的支护效果；（2）通过压杆和转换器的配合，使支撑杆能够弹出，使囊体达到足够的空间进行注浆，最终形成块体作为扩大头段锚固；（3）通过囊体的挤密效应，使囊体周围的土体强度提高，从而在水泥浆扩大头的端承效应下，大大提高了单锚的极限承载能力；（4）压杆在一次使用后能够回收利用，节省材料，降低工程成本。附图说明图1为本专利技术一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆的紧闭状态结构示意图。图2为本专利技术一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆的展开状态结构示意图。图3为本专利技术一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆中膨胀囊的结构示意图。图4为本专利技术一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆中注浆管的结构示意图。图5为本专利技术一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆中伸缩杆拆分后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于：包括锚垫板、锚杆体、连接装置、膨胀囊、底部锚固端、注浆管、进浆孔、排浆孔；所述连接装置包括横向伸缩杆、伸缩孔和连接器，所述膨胀囊包括囊体、排浆孔和纵向伸缩杆，所述横向伸缩杆和纵向伸缩杆均包括内套管、外套管、橡胶凸起、锁止装置，所述注浆管上设置有进浆孔；所述锚杆体裸露在地表的一端连接有锚垫板，锚杆的中间部分设置自由段，锚杆体另一端通过焊接与连接装置连接，锚杆与注浆管通过钢丝绑扎连接，注浆管的长度等于锚垫板与底部锚固端之间的距离，所述横向伸缩杆的一端固定在伸缩孔内，横向伸缩杆的另一端与纵向伸缩杆焊接，每根纵向伸缩杆对应连接一根横向伸缩杆，所述橡胶凸起和锁止装置固定在内套管上，外套管将内套管、橡胶凸起和锁止装置包裹在内；所述纵向伸缩杆的下端与底部锚固端铰接。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于：包括锚垫板、锚杆体、连接装置、膨胀囊、底部锚固端、注浆管、进浆孔、排浆孔；所述连接装置包括横向伸缩杆、伸缩孔和连接器，所述膨胀囊包括囊体、排浆孔和纵向伸缩杆，所述横向伸缩杆和纵向伸缩杆均包括内套管、外套管、橡胶凸起、锁止装置，所述注浆管上设置有进浆孔；所述锚杆体裸露在地表的一端连接有锚垫板，锚杆的中间部分设置自由段，锚杆体另一端通过焊接与连接装置连接，锚杆与注浆管通过钢丝绑扎连接，注浆管的长度等于锚垫板与底部锚固端之间的距离，所述横向伸缩杆的一端固定在伸缩孔内，横向伸缩杆的另一端与纵向伸缩杆焊接，每根纵向伸缩杆对应连接一根横向伸缩杆，所述橡胶凸起和锁止装置固定在内套管上，外套管将内套管、橡胶凸起和锁止装置包裹在内；所述纵向伸缩杆的下端与底部锚固端铰接。


2.根据权利要求1所述的一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于，所述连接器为圆柱形结构，在圆柱形结构的侧面均匀设置有伸缩孔，当膨胀囊接受到注浆压力后，横向伸缩杆和纵向伸缩杆逐渐伸长，最后形成伞形结构。


3.根据权利要求1所述的一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于，所述膨胀囊为圆柱形闭性结构，所述膨胀囊为高分子聚合物膜，膨胀囊的弹性模量为10-2000Pa，膨胀囊的厚度为3-8mm。


4.根据权利要求1所述的一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于，所述内套管采用直径为3-5mm的钢筋制作而成，所述外套管为双层结构，内部采用厚度为2-3mm的橡胶，外部采用厚度为3-5mm的钢管制作而成，所述橡胶凸起为圆台形结构，圆台形结构的上底面直径与外套管的内直径相同，圆台形结构的下底面直径比外套管的内直径大2-5mm，所述锁止装置为圆柱形结构，圆柱形截面直径与圆台形结构下底面直径相同，所述外套管的顶端设置有圆台形结构，圆台型结构的规格比橡胶凸起的规格小0.2-2mm，横向伸缩杆的总长度达0.3-0.7m，纵向伸缩杆的总长度达1.0-1.5m。


5.根据权利要求1所述的一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于，所述进浆孔的直径范围为15-35mm，所述进浆孔位于膨胀囊内，所述排浆孔的直径分为为5-10mm，所述排浆孔位于囊体之上，且靠近横向伸缩杆一端。


6.根据权利要求1所述的一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆，其特征在于，所述自由段的长度为1-5m。


7.一种具有扩大支撑骨架功能的囊式锚杆使用方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟杰，李建平，朱庆凯，王伟涛，刘光磊，武思宇，
申请(专利权)人：北京中岩大地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11