一种预张拉扩底锚索及其构建支护结构的施工方法技术

本发明专利技术提供了一种预张拉扩底锚索及其构建支护结构的施工方法，预张拉扩底锚索包括扩孔钻头、挤压接头、扩体锚头和锚筋体，扩孔钻头连接在扩体锚头的顶部，锚筋体通过挤压接头连接在扩体锚头的尾部；所述扩体锚头包括芯管和支撑架，支撑架包括两个套环和连接在两个套环之间的沿套环圆周分布的多个节杆，两个套环都套装在芯管上。将扩底锚索按设计倾角和孔深钻进坡面；张拉锚筋体，支撑架受压撑开形成“灯笼”状扩体支架；往“灯笼”内注浆形成密实扩体将扩底锚索锚固于稳定土层内；施工格构挡墙，并用锚具将施加预应力的扩体锚索与格构挡墙连接成空间支护结构，从而使坡面不稳定土体被锚固于稳定土层中。

【技术实现步骤摘要】
一种预张拉扩底锚索及其构建支护结构的施工方法
本专利技术属于扩体锚固
，具体涉及一种预张拉扩底锚索及其构建支护结构的施工方法。
技术介绍
岩土工程锚固技术是当前岩土工程领域中的一个重要分支，是解决岩土工程稳定性问题较为经济、有效的方法之一，目前，岩土锚固技术在能源、交通、水利和城市基础建设中获得广泛应用，锚固结构形式和工艺处于不断更新和完善中。扩体锚索(杆)作为一种高承载力的新型支护结构越来越受到广大工程人员的重视，其使用突破了传统锚索(杆)长度不足造成的不利影响，极大的提高了支护结构的经济性和有效性。根据扩体成型方式的不同，大致可将扩体锚索(杆)分为充气(注浆)膨胀串囊型，张拉(受压)膨胀型等，目前对充气(注浆)膨胀串囊型锚索(杆)的研究尚处于发展阶段，其在安全性、施工工艺、成本等方面存在诸多问题，而张拉(受压)膨胀型锚索(杆)凭借扩体段在结构上的多样性，更容易被研发和应用，尽管如此，但该类型锚索(杆)却没能在工程中得到大规模推广，其主要原因如下：扩体成型效果差，或成型后扩体强度低，无法满足设计承载力要求；扩体结构过于复杂，制造成本较高；施工安装工艺不成熟，影响工程进度。
技术实现思路
本专利技术针对现有扩体锚索(杆)存在的扩体段结构复杂，制造成本较高、安装施工繁琐，扩体不易成型，或扩体强度无法保证等问题，创造性的提出一种预张拉扩底锚索及其构建支护结构的施工方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种预张拉扩底锚索，包括扩孔钻头(2-1)、挤压接头(2-2)、扩体锚头(2-3)和锚筋体(2-4)，扩孔钻头(2-1)连接在扩体锚头(2-3)的顶部，锚筋体(2-4)通过挤压接头(2-2)连接在扩体锚头(2-3)的尾部；所述扩体锚头(2-3)包括芯管(2-6)和支撑架(2-5)；在芯管(2-6)外壁上沿芯管纵向设有凸起的翼缘(2-8)，所述扩孔钻头(2-1)固定安装在芯管(2-6)顶端，所述挤压接头(2-2)固定连接在芯管(2-6)尾端；支撑架(2-5)包括两个套环(2-10)和连接在两个套环之间的沿套环圆周分布的多个节杆(2-12)，两个套环(2-10)都套装在芯管(2-6)上，其中一个套环靠近扩孔钻头(2-1)一侧，另一个套环靠近挤压接头(2-2)一侧，支撑架(2-5)的靠近挤压接头(2-2)一侧的套环(2-10)上设有外置螺纹，用于与钻杆进行螺纹连接；在每个套环(2-10)外壁上沿其圆周间隔设有多个铰接点(2-11)，单个节杆的两端分别铰接连接在两个套环的铰接点上，单个节杆的中间部位设置有铰接点；在每个套环(2-10)内壁设有与芯管(2-6)的翼缘(2-8)相配合的凹槽，套环(2-10)套装在芯管(2-6)上后，通过套环(2-10)的凹槽与芯管(2-6)的翼缘(2-8)相配合安装，能够限制套环(2-10)与芯管(2-6)的转动自由度但不限制轴向滑动自由度，以使钻杆钻动时，扩体锚头(2-3)与芯管(2-5)同步钻进，并且当两个套环(2-10)在芯管(2-6)上相对靠近滑动时，两个套环之间的节杆能够撑开形成“灯笼”状扩体支架。在上述技术方案中，所述翼缘(2-8)的数量为两道，两道翼缘(2-8)以芯管的直径对称布置。在上述技术方案中，每个节杆由两个长度相等的子节杆铰接对接组成。在上述技术方案中，芯管(2-6)上设置有限位环(2-9)，限位环(2-9)位于靠近扩孔钻头(2-1)一侧的套环(2-10)的内侧，用于对该套环进行限位，以防止钻进时支撑架(2-5)的靠近扩孔钻头(2-1)一侧的套环(2-10)上移，而导致支撑架(2-5)撑开无法继续钻进。在上述技术方案中，在两个套环(2-10)之间设置有限位弹簧(2-7)，限位弹簧(2-7)套装在芯管(2-6)上，通过限位弹簧(2-7)使支撑架(2-5)在钻进过程中保持未撑开状态。在上述技术方案中，支撑架(2-5)的节杆撑开后挤压周围土体形成扩体空腔，往空腔内注浆后，节杆充当骨筋的作用，极大地保证了扩体段的强度。在上述技术方案中，套环(2-10)上铰接点(2-11)的数量可根据设计承载力大小适当增减。在上述技术方案中，在锚筋体(2-4)尾部依次套装有波纹管(3)、锚垫板(4)和螺旋筋(5)并浇筑混凝土，波纹管(3)底部应穿进坡面10cm-20cm，以防止混凝土与锚筋体(2-4)浇筑成整体，而无法张拉。在上述技术方案中，所述节杆优选为长形板状，支撑架的各节杆处于闭合状态时，节杆能够完全包裹住芯管外围，这样能够尽可能的增加节杆对周围土体的作用面积，尽可能的增大支撑架撑开后形成的空腔空间。应用所述预张拉扩底锚索构建支护结构的施工方法，其步骤为：①依次将扩孔钻头(2-1)、扩体锚头(2-3)和锚筋体(2-4)连接成整体；②按设计点位定位锚孔，并按设计倾角就位钻机；③将扩底锚索(2)的锚筋体(2-4)沿钻杆底部穿入，并使支撑架尾端的套环(2-10)与钻杆进行螺纹连接；④进行钻进，钻进过程中根据设计孔深逐段增加锚筋体(2-4)和钻杆长度；⑤锚索安装完成后，反转钻杆，使其与扩底锚索(2)脱离，退出钻杆10cm-20cm后张拉锚筋体(2-4)，张拉锚筋体(2-4)过程中套环(2-10)受钻杆顶端的压力，使支撑架(2-5)撑开形成“灯笼”状扩大头；⑥通过钻杆往“灯笼”状扩大头内注浆，完成后退出钻杆；⑦格构挡墙(1)施工；格构挡墙基槽找平后进行基础施工，然后绑扎钢筋并制作锚斜托(6)；⑧锚斜托(6)施工；在锚筋体(2-4)尾部依次套入波纹管(3)、锚垫板(4)和螺旋筋(5)，安装锚斜托(6)钢模板，并浇筑混凝土；⑨施加预应力；混凝土强度达到设计强度后，按设计要求对扩底锚索(2)进行预应力张拉并用锚具(7)将扩底锚索(2)锁定在锚斜托(6)上，然后进行封锚处理。本专利技术的优点和有益效果为：1.本专利技术的预张拉扩底锚索能快速撑开挤压周围土体形成扩体空腔，往空腔内注浆后，支撑架起骨筋的作用，成型后能够有效保证扩体段的质量和强度；2.本专利技术中的扩底锚索为分段组装式结构，各部件结构简单，制造工艺成熟，组装方便，成本较低；3.本专利技术施工安装方便，安装后，扩底锚索与格构挡墙形成空间整体支护结构，能够有效地保证坡面不稳定土体被锚固于周围稳定土层中，极大的提高了工程的稳定。附图说明图1是本专利技术的采用预张拉扩底锚索构建的支护结构的示意图。图2是图1中的预张拉扩底锚索的结构示意图。图3是图2中的扩体锚头的结构示意图。图4是图3中的支撑架的结构示意图。图5是图3中的芯管的结构示意图。其中：1为格构挡墙，2为扩底锚索，3为波纹管，4为锚垫板，5为螺旋筋，6为锚斜托，7为锚具，2-1为扩孔钻头，2-2为挤压接头，2-3为扩体锚头，2-4为锚筋体，2-5为支撑架，2-6为芯管，2-7为限位弹簧，2-8为翼缘，2-9为限位环，2-10为套环，2-11为铰接点，2-12为节杆。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预张拉扩底锚索，其特征在于：包括扩孔钻头(2-1)、挤压接头(2-2)、扩体锚头(2-3)和锚筋体(2-4)，扩孔钻头(2-1)连接在扩体锚头(2-3)的顶部，锚筋体(2-4)通过挤压接头(2-2)连接在扩体锚头(2-3)的尾部；/n所述扩体锚头(2-3)包括芯管(2-6)和支撑架(2-5)；在芯管(2-6)外壁上沿芯管纵向设有凸起的翼缘(2-8)，所述扩孔钻头(2-1)固定安装在芯管(2-6)顶端，所述挤压接头(2-2)固定连接在芯管(2-6)尾端；支撑架(2-5)包括两个套环(2-10)和连接在两个套环之间的沿套环圆周分布的多个节杆(2-12)，两个套环(2-10)都套装在芯管(2-6)上，其中一个套环靠近扩孔钻头(2-1)一侧，另一个套环靠近挤压接头(2-2)一侧，支撑架(2-5)的靠近挤压接头(2-2)一侧的套环(2-10)上设有外置螺纹，用于与钻杆进行螺纹连接；在每个套环(2-10)外壁上沿其圆周间隔设有多个铰接点(2-11)，单个节杆的两端分别铰接连接在两个套环的铰接点上，单个节杆的中间部位设置有铰接点；在每个套环(2-10)内壁设有与芯管(2-6)的翼缘(2-8)相配合的凹槽，套环(2-10)套装在芯管(2-6)上后，通过套环(2-10)的凹槽与芯管(2-6)的翼缘(2-8)相配合安装，能够限制套环(2-10)与芯管(2-6)的转动自由度但不限制轴向滑动自由度，以使钻杆钻动时，扩体锚头(2-3)与芯管(2-5)同步钻进，并且当两个套环(2-10)在芯管(2-6)上相对靠近滑动时，两个套环之间的节杆能够撑开形成“灯笼”状扩体支架。/n...

【技术特征摘要】
1.一种预张拉扩底锚索，其特征在于：包括扩孔钻头(2-1)、挤压接头(2-2)、扩体锚头(2-3)和锚筋体(2-4)，扩孔钻头(2-1)连接在扩体锚头(2-3)的顶部，锚筋体(2-4)通过挤压接头(2-2)连接在扩体锚头(2-3)的尾部；
所述扩体锚头(2-3)包括芯管(2-6)和支撑架(2-5)；在芯管(2-6)外壁上沿芯管纵向设有凸起的翼缘(2-8)，所述扩孔钻头(2-1)固定安装在芯管(2-6)顶端，所述挤压接头(2-2)固定连接在芯管(2-6)尾端；支撑架(2-5)包括两个套环(2-10)和连接在两个套环之间的沿套环圆周分布的多个节杆(2-12)，两个套环(2-10)都套装在芯管(2-6)上，其中一个套环靠近扩孔钻头(2-1)一侧，另一个套环靠近挤压接头(2-2)一侧，支撑架(2-5)的靠近挤压接头(2-2)一侧的套环(2-10)上设有外置螺纹，用于与钻杆进行螺纹连接；在每个套环(2-10)外壁上沿其圆周间隔设有多个铰接点(2-11)，单个节杆的两端分别铰接连接在两个套环的铰接点上，单个节杆的中间部位设置有铰接点；在每个套环(2-10)内壁设有与芯管(2-6)的翼缘(2-8)相配合的凹槽，套环(2-10)套装在芯管(2-6)上后，通过套环(2-10)的凹槽与芯管(2-6)的翼缘(2-8)相配合安装，能够限制套环(2-10)与芯管(2-6)的转动自由度但不限制轴向滑动自由度，以使钻杆钻动时，扩体锚头(2-3)与芯管(2-5)同步钻进，并且当两个套环(2-10)在芯管(2-6)上相对靠近滑动时，两个套环之间的节杆能够撑开形成“灯笼”状扩体支架。


2.根据权利要求1所述的预张拉扩底锚索，其特征在于：所述翼缘(2-8)的数量为两道，两道翼缘(2-8)以芯管的直径对称布置。


3.根据权利要求1所述的预张拉扩底锚索，其特征在于：每个节杆由两个长度相等的子节杆铰接对接组成。


4.根据权利要求1所述的预张拉扩底锚索，其特征在于：芯管(2-6)上设置有限位环(2-9)，限位环(2-9)位于靠近扩孔钻头(2-1)一侧的套环(2-10)的内侧，用于对该套环进行限位，以防止钻进时支撑架(2-5)的靠近扩孔钻头(2-1)一侧的套环(2-10)上移，而导致支撑架(2-5)撑开无法继续钻进。


5.根据权利要求1所述的预张拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁方龙，刘和文，刘凯，何平，许艺腾，张帆，王健，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，中交第一航务工程局有限公司，天津港湾工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12