一種多級倒抓式空心錨桿及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿，包括內(nèi)部開設有注漿通道的錨固桿，錨固桿的下端固定有錨頭，錨固桿上固定有多個倒抓扣；錨頭處開設有岀漿孔，倒抓扣上、下兩側的錨固桿上分別開設有與注漿通道相通的岀漿孔、回氣孔。本發(fā)明的施工方法，較硬巖體、土體施工方法，包括：a).準備設備；b).測量布眼；c).鉆孔；d).清孔及檢查；e).打入錨桿；f).安裝止?jié){塞；g).上緊螺母；h).注漿；軟土體、砂土和水中施工方法利用錨頭直接打入錨桿。本發(fā)明空心錨桿和施工方法，增加了錨桿與孔壁之間的接觸面積和錨固力，避免錨桿掉出傷人。通過岀漿孔和回氣孔，可在錨固桿的周圍形成均勻的水泥砂漿層，避免了腐蝕的危險，可達到長期支護的目的。
【專利說明】一種多級倒抓式空心描桿及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道工程、邊坡工程及深基坑工程等的巖土體穩(wěn)定支護【技術領域】，更具體的說，尤其涉及一種可有效增加錨固力且形成的水泥砂漿厚度均勻的多級倒抓式空心錨桿及其施工方法。
【背景技術】
[0002]隧道施工、邊坡防護及基坑防護中用到大量錨桿，單位長度錨桿的錨固力常常由錨桿與巖體的接觸面積有關，對于常用錨桿，錨固的徑向范圍受到錨桿直徑的影響，然而過于增大錨桿直徑會造成材料的浪費。且在隧道頂部支護時，向上方向安設錨桿，會出現(xiàn)錨桿掉出傷人事故。在砂土中和水中鉆孔常存在不易成孔，錨桿不易安設的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種可有效增加錨固力且形成的水泥砂漿厚度均勻的多級倒抓式空心錨桿及其施工方法。
[0004]本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿，包括內(nèi)部開設有注漿通道的錨固桿，其特別之處在于:所述錨固桿的下端固定有錨頭，錨固桿沿其長度方向均勻固定有多個倒抓扣，倒抓扣為朝向錨固桿上端一側的碗狀；錨頭處的錨固桿上開設有與注漿通道相通的出漿孔，倒抓扣上、下兩側的錨固桿上分別開設有與注漿通道相通的出漿孔、回氣孔。
[0005]將固定錨頭的一端定義為下端，多個碗狀的倒抓扣朝向錨固桿的上端，以保證錨桿在打入時可順向收縮，施加錨固力后又可逆向打開，抓住錨桿固定孔的內(nèi)壁，即使隧道支護時向上方安設錨桿，也可避免錨桿掉出傷人。倒抓扣的上側、錨頭處均設置有與注漿通道相通的出漿孔，以保證注漿時水泥砂漿的流出；倒抓扣的下側開設有與注漿通道相通的回氣孔，可排出注漿時固定孔中的氣體。
[0006]本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿，錨固桿的同一橫截面處，出漿孔、回氣孔的數(shù)目為2?3個。同一截面處設置多個出漿孔和回氣孔，有利于水泥砂漿均勻流出。
[0007]本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿，所述倒抓扣由2?4個抓扣瓣組成。倒抓扣采用2?4個抓扣瓣，錨桿打入時有利于倒抓扣順勢收縮。
[0008]本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿，所述錨固桿的上部設置有墊板和螺母。通過上緊螺母，可對錨固桿施加一定的錨固力。
[0009]本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿的施工方法，包括較硬巖體、土體施工方法，以及軟土體、砂土和水中施工方法,其特征在于:
所述較硬巖體、土體施工方法，包括以下步驟:a).準備設備，鉆孔臺車就位之后，接好鑿巖臺車的供電、供水管線；b).測量布眼，根據(jù)錨桿設計間距以及巖體、土體的層理、節(jié)理分布情況，用油漆標出眼位；對于層理、節(jié)理發(fā)育部位，需加密布設眼位；c).鉆孔，用鉆孔臺車在標出的眼位上鉆出錨桿固定孔，鉆孔時鉆桿垂直于巖體或土體的層里面；鉆孔直徑的大小與巖土體的硬度有關，在保證鉆孔直徑小于倒抓扣直徑的情況下，巖體上的鉆孔直徑取大些，土體上的鉆孔直徑取小些，可通過實驗來確定，以順利打入錨桿為準；d).清孔及檢查，用彎頭鋼管通入高壓風吹凈錨桿固定孔中的石屑及細小石塊，以利于水泥砂漿與巖壁充分接觸；并檢查錨桿固定孔的孔深是否滿足要求；e).打入錨桿，將安裝好錨頭的錨桿打入錨桿固定孔，直到達到設計深度為止；f).安裝止?jié){塞，在錨固桿的尾部安裝上止?jié){塞，并在止?jié){塞的上方依次裝上墊板和螺母；g).上緊螺母，通過擰動螺母使錨固桿產(chǎn)生拉力，以便倒抓扣撐開抓住錨桿固定孔的內(nèi)壁；h).注漿，通過注漿通道注入水泥砂漿，水泥砂漿在出漿孔和回氣孔的作用下會充盈錨桿固定孔，實現(xiàn)對錨固桿的均勻包裹，所采用的水泥砂漿的強度不低于20MPa ;注漿完畢后，用錨固劑及時封堵。
[0010]所述軟土體、砂土和水中施工方法，包括以下步驟:1).打入錨桿，將安裝好錨頭的錨桿直接打入錨桿固定孔，直到達到設計深度為止；2).安裝止?jié){塞，在錨固桿的尾部安裝上止?jié){塞，并在止?jié){塞的上方依次裝上墊板和螺母；3).上緊螺母，通過擰動螺母使錨固桿產(chǎn)生拉力，以便倒抓扣撐開抓住錨桿固定孔的內(nèi)壁；4).注漿，通過注漿通道注入水泥砂漿，水泥砂漿在出漿孔和回氣孔的作用下會充盈錨桿固定孔，實現(xiàn)對錨固桿的均勻包裹，所采用的水泥砂漿的強度不低于20MPa ;注漿完畢后，用錨固劑及時封堵。
[0011]本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿的施工方法，注漿步驟h)和4)中，水泥砂漿采用標號不低于P.0_42.5的普通硅酸鹽水泥以及最大粒徑小于2.5mm的中細砂，水泥與砂的重量比為1:1?1:2，水灰比為0.38?0.45 ;水泥砂漿采用砂漿拌合機拌合，拌合時間不少于3min ;注漿時勻速注入，注漿壓力為0.1?0.3MPa。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿，通過在錨固桿上設置多個碗狀倒抓扣，通過倒抓扣的逆向打開，增加了錨桿與錨桿固定孔之間的接觸面積，有效地增加了錨固力；同時，由于倒抓扣的逆向打開，即使在隧道支護時向上方安設錨桿，也可避免錨桿掉出傷人。通過在倒抓扣的上下兩側開設與注漿通道相連通的出漿孔和回氣孔，保證了水泥砂漿的均勻流出和氣體的順利排除，便于在錨固桿的周圍形成均勻的水泥砂漿層；即使上方的出漿孔先出漿，由于回氣孔的出氣作用，也可保證下方充盈水泥砂漿。
[0013]本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿及其施工方法，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在:(1)由于倒抓扣的支撐作用，使得錨固桿處于錨桿固定孔的正中位置，便于操作，并使得錨固桿周圍的水泥砂漿厚度均勻；(2)施工時所鉆的錨桿固定孔略小于倒抓扣外徑，在錨固桿打入時，倒抓扣可順向收口，減小打入阻力；(3)通過螺母施加錨固力后，倒抓扣可以逆向撐開，抓住錨桿固定孔的內(nèi)壁，能增大錨固體的范圍和錨固力，取得較好的錨固效果；(4)對于隧道支護時，向上方向安設錨桿，由于倒抓扣可以回拉撐開產(chǎn)生逆向阻力，不會出現(xiàn)錨桿掉出傷人事故，施工操作安全；(5)本錨桿有錨頭，可直接打入，在砂土中和水中不存在不易成孔的問題。出漿孔完全在中間，水泥砂漿可以將錨固桿全長均勻包裹，避免了腐蝕的危險，可達到長期支護的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的倒抓式空心錨桿的結構示意圖；
圖2為圖1中A-A截面的首I]視圖；
圖3為本發(fā)明的倒抓式空心錨桿的應用原理圖。
[0015]圖中:1錨固桿，2倒抓扣，3錨頭，4注漿通道，5出漿孔，6回氣孔，7墊板，8螺母，9抓扣瓣，10基體，11錨桿固定孔，12止?jié){塞，13水泥砂漿。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖1所示，給出了發(fā)明的倒抓式空心錨桿的結構示意圖，其包括錨固桿1、倒抓扣2、錨頭3、注漿通道4、出漿孔5、回氣孔6、墊板7以及螺母8 ;所示的錨固桿I為桿狀，錨固桿I的中央開設有注漿通道4，用于注射水泥砂漿13。錨固桿I的左端固定有錨頭3，以便將整個錨桿打入鉆好的錨桿固定孔11中，或將錨桿直接打入軟土體、砂土和水中。錨固桿I上均勻固定有多個倒抓扣2，倒抓扣2為朝向右側的碗狀；倒抓扣2設計為碗狀，在錨桿打入錨桿固定孔時，倒抓扣2可順向收縮；通過螺母8施加緊固力時，倒抓扣2可逆向撐開，實現(xiàn)錨桿的固定。由于采用了多個倒抓扣2，有效地增加了錨桿與固定孔之間的錨固力，適于錨固力較高場合的應用。
[0018]錨頭3右側的錨固桿I上開設有多個與注漿通道4相連通的出漿孔5，以便水泥砂漿13的均勻流出。所示的每個倒抓扣2的左側均開設有回氣孔6，右側均開設有出漿孔5，出漿孔5和回氣孔6均與注漿通道4相連通。在倒抓扣2的上下兩側分別開設出漿孔5和回氣孔6，便于在錨固桿I的周圍形成均勻的水泥砂漿層；即使上方的出漿孔5先出漿，由于回氣孔6的出氣作用，也可保證下方充盈水泥砂漿。
[0019]錨固桿I上同一截面處出漿孔5和回氣孔6的數(shù)目為2?3個，以便于水泥砂漿13的流出以及固定孔中氣體的流出。錨固桿I的右側還設置有墊板7和螺母8，通過上緊螺母8，可實現(xiàn)對錨桿施加錨固力。如圖2所示，給出了圖1中A-A截面的結構示意圖，所示的倒抓扣2有4個抓扣瓣9組成，抓扣瓣9在錨桿打入時便于順向收口，在施加錨固力時，便于逆向撐開。
[0020]如圖3所示，給出了本發(fā)明的倒抓式空心錨桿的應用原理圖，下面結合圖3對本發(fā)明的多級倒抓式空心錨桿及其施工方法進行說明，根據(jù)基體10的不同，其包括較硬巖體、土體施工方法，以及軟土體、砂土和水中施工方法；
所述較硬巖體、土體施工方法，可通過以下步驟來實現(xiàn):
a).準備設備，鉆孔臺車就位之后，接好鑿巖臺車的供電、供水管線；
b).測量布眼，根據(jù)錨桿設計間距以及巖體、土體的層理、節(jié)理分布情況，用油漆標出眼位；對于層理、節(jié)理發(fā)育部位，需加密布設眼位；
c).鉆孔，用鉆孔臺車在標出的眼位上鉆出錨桿固定孔11，鉆孔時鉆桿垂直于巖體或土體的層里面；鉆孔直徑的大小與巖土體的硬度有關，在保證鉆孔直徑小于倒抓扣2直徑的情況下，巖體上的鉆孔直徑取大些，土體上的鉆孔直徑取小些，可通過實驗來確定，以順利打入錨桿為準；
d).清孔及檢查，用彎頭鋼管通入高壓風吹凈錨桿固定孔中的石屑及細小石塊，以利于水泥砂漿與巖壁充分接觸；并檢查錨桿固定孔的孔深是否滿足要求；
e).打入錨桿，將安裝好錨頭3的錨桿打入錨桿固定孔，直到達到設計深度為止；
f).安裝止?jié){塞，在錨固桿的尾部安裝上止?jié){塞12，并在止?jié){塞的上方依次裝上墊板7和螺母8 ；
g).上緊螺母，通過擰動螺母使錨固桿產(chǎn)生拉力，以便倒抓扣撐開抓住錨桿固定孔的內(nèi)壁；
h).注漿，通過注漿通道4注入水泥砂漿，水泥砂漿在出漿孔5和回氣孔6的作用下會充盈錨桿固定孔，實現(xiàn)對錨固桿的均勻包裹，所采用的水泥砂漿的強度不低于20MPa ;注漿完畢后，用錨固劑及時封堵；
所述軟土體、砂土和水中施工方法，包括以下步驟:
1).打入錨桿，將安裝好錨頭3的錨桿直接打入錨桿固定孔，直到達到設計深度為止；
2).安裝止?jié){塞，在錨固桿的尾部安裝止?jié){塞12，并在止?jié){塞的上方依次裝上墊板7和螺母8 ；
3).上緊螺母，通過擰動螺母使錨固桿產(chǎn)生拉力，以便倒抓扣撐開抓住錨桿固定孔的內(nèi)
壁；
4).注漿，通過注漿通道4注入水泥砂漿，水泥砂漿在出漿孔5和回氣孔6的作用下會充盈錨桿固定孔，實現(xiàn)對錨固桿的均勻包裹，所采用的水泥砂漿的強度不低于20MPa ;注漿完畢后，用錨固劑及時封堵。
[0021]在步驟h)和4)中，水泥砂漿采用標號不低于P.0_42.5的普通硅酸鹽水泥以及最大粒徑小于2.5mm的中細砂，水泥與的重量比為1:1?1:2，水灰比為0.38?0.45 ;水泥砂漿采用砂漿拌合機拌合，拌合時間不少于3min ;注漿時勻速注入，注漿壓力為0.1?0.3MPa。
[0022]在施工過程中，應注意以下事項:
A、鉆孔，鉆孔應垂直于巖石節(jié)理面，錨桿軸線應與巖體主結構面或滑移面成較大角度相交。不得生搬硬套采用徑向錨桿，并應視現(xiàn)場情況適當調整。
B、錨桿插入螺母擰緊施加拉力時，要確保碗扣充分張開，錨桿被緊固，防止錨桿滑落傷人。
C、注漿應緩慢勻速注入，以減少漿液中氣泡的產(chǎn)生以及發(fā)生沖孔現(xiàn)象。
[0023]D、打入法施工時，可以根據(jù)土體軟硬程度和錨固范圍增大或減小倒抓扣直徑。
【權利要求】
1.一種多級倒抓式空心錨桿，包括內(nèi)部開設有注漿通道(4)的錨固桿(1)，其特征在于:所述錨固桿的下端固定有錨頭(3)，錨固桿沿其長度方向均勻固定有多個倒抓扣(2)，倒抓扣為朝向錨固桿上端一側的碗狀；錨頭處的錨固桿上開設有與注漿通道相通的出漿孔(5)，倒抓扣上、下兩側的錨固桿上分別開設有與注漿通道相通的出漿孔(5)、回氣孔(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的多級倒抓式空心錨桿，其特征在于:錨固桿(I)的同一橫截面處，出漿孔(5)、回氣孔(6)的數(shù)目為2~3個。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的多級倒抓式空心錨桿，其特征在于:所述倒抓扣(2)由2~4個抓扣瓣(9)組成。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的多級倒抓式空心錨桿，其特征在于:所述錨固桿(I)的上部設置有墊板(7)和螺母(8)。
5.一種基于權利要求1所述的多級倒抓式空心錨桿的施工方法，包括較硬巖體、土體施工方法，以及軟土體、砂土和水中施工方法，其特征在于: 所述較硬巖體、土體施工方法，包括以下步驟: a).準備設備，鉆孔臺車就位之后，接好鑿巖臺車的供電、供水管線； b).測量布眼，根據(jù)錨桿設計間距以及巖體、土體的層理、節(jié)理分布情況，用油漆標出眼位；對于層理、節(jié)理發(fā)育部位，需加密布設眼位； c).鉆孔，用鉆孔臺車在標出的眼位上鉆出錨桿固定孔(11)，鉆孔時鉆桿垂直于巖體或土體的層里面；鉆孔直徑的大小與巖土體的硬度有關，在保證鉆孔直徑小于倒抓扣(2)直徑的情況下，巖體上的鉆孔直徑取大些，土體上的鉆孔直徑取小些，可通過實驗來確定，以順利打入錨桿為準； d).清孔及檢查，用彎頭鋼管通入高壓風吹凈錨桿固定孔中的石屑及細小石塊，以利于水泥砂漿與巖壁充分接觸；并檢查錨桿固定孔的孔深是否滿足要求； e).打入錨桿，將安裝好錨頭(3)的錨桿打入錨桿固定孔，直到達到設計深度為止； f).安裝止?jié){塞，在錨固桿的尾部安裝止?jié){塞(12)，并在止?jié){塞的上方依次裝上墊板(7)和螺母(8)； g).上緊螺母，通過擰動螺母使錨固桿產(chǎn)生拉力，以便倒抓扣撐開抓住錨桿固定孔的內(nèi)壁； h).注漿，通過注漿通道(4)注入水泥砂漿，水泥砂漿在出漿孔(5)和回氣孔(6)的作用下會充盈錨桿固定孔，實現(xiàn)對錨固桿的均勻包裹，所采用的水泥砂漿的強度不低于20MPa ；注漿完畢后，用錨固劑及時封堵； 所述軟土體、砂土和水中施工方法，包括以下步驟: 1).打入錨桿，將安裝好錨頭(3)的錨桿直接打入錨桿固定孔，直到達到設計深度為止; 2).安裝止?jié){塞 ，在錨固桿的尾部安裝止?jié){塞(12)，并在止?jié){塞的上方依次裝上墊板(7)和螺母(8)； 3).上緊螺母，通過擰動螺母使錨固桿產(chǎn)生拉力，以便倒抓扣撐開抓住錨桿固定孔的內(nèi)壁； 4).注漿，通過注漿通道(4)注入水泥砂漿，水泥砂漿在出漿孔(5)和回氣孔(6)的作用下會充盈錨桿固定孔，實現(xiàn)對錨固桿的均勻包裹，所采用的水泥砂漿的強度不低于20MPa ；注漿完畢后，用錨固劑及時封堵。
6.一種根據(jù)權利要求5所述的多級倒抓式空心錨桿的施工方法，其特征在于:注漿步驟h)和4)中，水泥砂漿采用標號不低于P.0_42.5的普通硅酸鹽水泥以及最大粒徑小于2.5mm的中細砂，水泥與砂的重量比為1:1~1:2，水灰比為0.38~0.45 ;水泥砂漿采用砂漿拌合機拌合，拌合時間不少于3min ;注漿時勻速注入，注漿壓力為0.1~0.3MPa。
【文檔編號】E21D21/00GK103572757SQ201310546734
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權日:2013年11月7日
【發(fā)明者】李晉, 郭德棟, 張起, 趙之仲 申請人:山東交通學院