本發(fā)明屬于錨桿支護領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)力控制多級張開式錨桿及錨固施工方法。

背景技術(shù)：

錨桿在當今建設(shè)工程中已廣泛應(yīng)用，錨桿支護是邊坡、巖土深基坑等地表工程及隧道、采場等地下硐室施工中采用的一種加固支護方式。常見的錨桿形式為：壓力型錨桿、拉力型錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿、壓力分散型錨桿和拉力分散型錨桿等。但這種不同類型的錨桿都存在各自的局限性，無法做到兼顧承載力要求和穩(wěn)定經(jīng)濟性，同時又能施工合理方便。

一般類型錨桿支護是利用鉆孔機械在需要支護位置鉆孔，然后將錨桿放置在鉆孔中，通過灌注砂漿方式，與錨桿形成錨固體，從而提高土體承載力克服抗拉不足，達到加固支護作用，同時也就決定錨桿的抗拔承載力取決于三個方面：錨桿自身強度、錨桿與注漿體之間包裹摩擦力以及錨固體與土體之間的摩阻力。傳統(tǒng)類型的錨桿為增加錨固效果，只能通過增加錨固段長度，加密錨桿數(shù)量，提高砂漿強度等措施，往往具有以下缺點：1、錨固段過長從而使錨桿長度過長，不經(jīng)濟且增加錨固力效果一般。2、錨桿往往設(shè)置太密集，施工不方便，浪費材料且穩(wěn)定性不佳。3、砂漿強度要求較高，成本較高，砂漿強度增加錨固性能有限，且要求較高的施工工藝。4、錨桿結(jié)構(gòu)過于簡單，抗拔力不足。5、施工較為復(fù)雜，施工速度較慢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種錨固效果好、使用量少、工藝要求較低、抗拔力強的應(yīng)力控制多級張開式錨桿，并對應(yīng)提供一種施工速度快且工藝流程簡單的錨固施工方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)力控制多級張開式錨桿，包括螺桿，所述螺桿的一端為錨固端，另一端為自由端；所述的錨固端固定有與所述螺桿垂直的底座；所述的自由端穿有與所述螺桿垂直的托盤，所述的托盤到自由端的端部之間的螺桿為自由段，所述的托盤與底座之間的螺桿構(gòu)成錨固段；所述的錨固段上套有套管；所述套管上開有M條兩端封閉的縱向設(shè)置的伸縮縫，以使伸縮縫之間形成M個條帶；在每個所述條帶上開設(shè)有Z個相互平行的橫向設(shè)置的凹槽；同一個條帶上的相鄰兩凹槽分別開設(shè)在所述套管的內(nèi)壁和外壁上，呈交錯分布；其中：M≥4，Z為≥3的奇數(shù)；所述的自由段上旋有調(diào)節(jié)螺母，用于調(diào)節(jié)自由段的長度并壓縮套管張開。

進一步，所述的套管有N節(jié)并順次套在螺桿的錨固段上，相鄰兩節(jié)套管之間焊接或鉚接在一起；其中N＞2。

進一步，在所述的螺桿上還間隔設(shè)置有若干個對中支架，所述對中支架的兩端關(guān)于錨桿的軸對稱并支撐在所述套管的內(nèi)壁上，用以使螺桿的軸線與套管的軸線重合。

進一步，在所述的托盤與調(diào)節(jié)螺母之間的自由段上，還套有受壓墊板。

進一步，在每個條帶上的凹槽的個數(shù)為3個，且位于中間的凹槽開設(shè)在所述套管的內(nèi)壁上。

進一步，所述凹槽的深度為套管的壁厚的1/3~1/2；各所述套管上的凹槽的深度按距離所述底座的距離從近到遠依次遞減。

更進一步，相鄰兩套管的伸縮縫的位置相互交錯。

進一步，所述底座呈凸字形，靠近所述套管的一側(cè)的直徑與套管的內(nèi)壁直徑相同并攻有螺紋，用于與套管連接；另一側(cè)的直徑小于用于錨固的錨固孔的直徑且大于套管的外壁直徑。

9、根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的應(yīng)力控制多級張開式錨桿，其特征在于，所述條帶在所述的凹槽處斷開，并由鉸接件鉸接在一起。

一種利用上述應(yīng)力控制多級張開式錨桿的錨固施工方法，包括以下步驟：

1）組裝錨桿：將底座與螺桿焊接，再將N節(jié)套管之間焊接，將套管與底座連接，使套管與螺桿的軸線重合。

2）清理場地：在坡面上確定錨固位置，并清理錨固位置周圍的場地。

3）鉆孔：錨固位置鉆孔，并使鉆出的錨固孔的軸向與鉆孔的坡面垂直。

4）清孔：對鉆出的錨固孔進行清理，以將鉆孔內(nèi)雜物清除。

5）安置錨桿：在錨固孔底部注入部分混凝土漿，待其凝固后，將應(yīng)力控制多級張開式錨桿居中放入鉆孔；將托盤和受壓墊板依次從自由端套入螺桿，再從自由端擰入調(diào)節(jié)螺母。

6）施加壓力：旋緊調(diào)節(jié)螺母或使用壓力機械對受壓墊板施加壓力，使壓力通過托盤傳遞至套管，使各節(jié)套管的條帶按距離所述底座的距離從近到遠的順序在凹槽處彎折并張開，以插入錨固孔周圍的土體。持續(xù)施加壓力直至N節(jié)套管上的條帶完全張開并插入土體，以達到擴孔和勾爪作用；然后固定調(diào)節(jié)螺母。

7）注漿：在套管與錨固孔之間注入混凝土漿，即完成錨固施工。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的應(yīng)力控制張開式錨桿，能夠有效提高錨固段的錨固力，減少錨固段長度，從而縮短錨桿長度。

2、本發(fā)明的應(yīng)力控制張開式錨桿，在壓力作用要求在張開插入土體，并可以自鎖與土體中，能夠增強自身與土體之間的錨固力從而降低對錨固體與土體摩阻力的要求，降低對漿液強度的要求，也減少漿液的用量。

3、本發(fā)明的應(yīng)力控制張開式錨桿采用了可以任意組合的多級可控張開的抗拔裝置，且加工制作簡單現(xiàn)場組織方便，滿足不同錨固要求，適用范圍廣。

4、本發(fā)明的應(yīng)力控制張開式錨桿，大大增強底部及周身抗拔力，并且實現(xiàn)可控張開擴孔的目的，可根據(jù)實際需要自由決定張開擴孔位置，明顯提高錨固效果。

5、本發(fā)明的應(yīng)力控制張開式錨桿，錨固影響范圍較大，且錨固效果更佳良好，使錨桿布設(shè)在滿足錨固要求前提下可較為稀疏，減小鉆孔對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

6、本發(fā)明提供的錨固施工方法造價低、施工方便快捷。

附圖說明

圖1為應(yīng)力控制張開式錨桿的處于未壓縮狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為應(yīng)力控制張開式錨桿的處于壓縮狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為應(yīng)力控制張開式錨桿的套管管壁凹槽示意圖；

圖4為應(yīng)力控制張開式錨桿的套管管壁鉸接示意圖；

圖5為單節(jié)套管開縫凹槽部位結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1的正視圖；

圖7為實施例2的錨固實例示意圖。

附圖中： 1—螺桿；2—套管；3—調(diào)節(jié)螺母；4—托盤；5—底座；6—受壓墊板；7—伸縮縫；8—凹槽；9—對中支架。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

一、一種應(yīng)力控制多級張開式錨桿，如圖1-6所示，包括螺桿1，所述螺桿1的一端為錨固端，另一端為自由端；所述的錨固端固定有與所述螺桿1垂直的底座5；所述的自由端穿有與所述螺桿1垂直的托盤4，所述的托盤4到自由端的端部之間的螺桿1為自由段，所述的托盤4與底座5之間的螺桿1構(gòu)成錨固段；所述的錨固段上套有套管2；所述套管2上開有M條與所述螺桿1軸向平行的伸縮縫7，以使伸縮縫7之間形成M個條帶；在每個所述條帶上開設(shè)有Z個相互平行且與所述螺桿1軸向垂直的凹槽8；同一個條帶上的相鄰兩凹槽8分別開設(shè)在所述套管2的內(nèi)壁和外壁上，呈交錯分布；其中：M≥4，Z為≥3的奇數(shù)；所述的自由段上旋有調(diào)節(jié)螺母3，用于調(diào)節(jié)自由段的長度并壓縮套管2張開。

具體使用時，套管2與底座5可以設(shè)計為可拆卸連接，這樣可以方便安裝；底座5與螺桿1通過焊接固定，套管2與托盤4接觸即可。所述套管2厚度滿足一定強度要求，在一定壓力作用下可彎折張開，在彎折之后能繼續(xù)承受軸向荷載不至斷裂。每節(jié)套管2開縫長度應(yīng)按張開時直徑大于鉆孔直徑一倍左右標準，按實際情況取值。凹槽8的數(shù)目為Z為≥3的奇數(shù)，通常將處于中間的一個凹槽8開設(shè)在套管2的內(nèi)壁，與該凹槽8相鄰的兩個凹槽8開設(shè)在套管2的外壁，這樣在受壓時，條帶會在開槽處彎折從而使彎折點和彎折后的形狀可控，具體而言：位于中間的凹槽8處會向外彎折，與之相鄰的兩個凹槽8會向內(nèi)彎折，兩個相鄰的凹槽8之間的條帶呈直線型，這樣不僅可以使彎折后的條帶可以最大限度的完全張開并插入土體，還由于條帶呈直線型，充分消解了其他變形狀態(tài)的內(nèi)部應(yīng)力。

作為優(yōu)化，所述的套管2有N節(jié)并順次套在螺桿1的錨固段上，相鄰兩節(jié)套管2之間焊接或鉚接在一起；其中N＞1。根據(jù)具體施工環(huán)境，選擇套管2的節(jié)數(shù)以適應(yīng)不同的工況要求。

作為優(yōu)化，為保證螺桿1的中心軸線與所述套管2中心一致，在所述的螺桿1上還間隔設(shè)置有若干個對中支架9，所述對中支架9的兩端關(guān)于錨桿的軸對稱并支撐在所述套管2的內(nèi)壁上，用以使螺桿1的軸線與套管2的軸線重合。

作為優(yōu)化，在所述的托盤4與調(diào)節(jié)螺母3之間的自由段上，還套有受壓墊板6。螺桿1長度大于套管2的總長度，使螺桿1的自由端穿過所述托盤4和所述受壓墊板6，由所述調(diào)節(jié)螺母3固定并施加扭矩方式施壓以使套管2變形。

作為優(yōu)化，在每個條帶上的凹槽8的個數(shù)為3個，且位于中間的凹槽8開設(shè)在所述套管2的內(nèi)壁上。這樣的套管2最方便加工，在受壓時可以使條帶對折并向外擴張。

作為進一步優(yōu)化，所述凹槽8的深度為套管2的壁厚的1/3~1/2；每節(jié)套管2上的凹槽8的深度相同，不同節(jié)所述套管2上的凹槽8的深度按距離所述底座5的距離從近到遠依次遞減。凹槽8的深度設(shè)置為所述套管2管壁的三分之一至二分之一之間，深度越深張開順序越優(yōu)先，據(jù)此按一定張開順序焊接N節(jié)套管2，達到可控可張開的效果。

作為優(yōu)化，相鄰兩套管2的伸縮縫7的位置相互交錯。這可以使相鄰兩套管2的條帶彎折的部分插入的土體的位置不相同，這樣可以提高擴孔和勾爪作用。同時，也方便在安裝后均勻注漿。

作為優(yōu)化，為了方便加工，所述底座5可以設(shè)計為凸字形，靠近所述套管2的一側(cè)的直徑與套管2的內(nèi)壁直徑相同并攻有螺紋，用于與套管2連接；另一側(cè)的直徑小于用于錨固的錨固孔的直徑且大于套管2的外壁直徑。

作為優(yōu)化，套管2張開位置按實際需要隨意控制，同時N節(jié)套管2張開時的大小可不同，改變凹槽8位置即可控制張開大小。所述凹槽8造型可多樣化，比如，所述條帶在所述的凹槽8處斷開，并通過鉸接件鉸接在一起（如圖4），這可以滿足更加準確精細的要求。

二、一種利用上述應(yīng)力控制多級張開式錨桿的錨固施工方法，包括以下步驟：

1）組裝錨桿：將底座5與螺桿1焊接，再將N節(jié)套管2之間焊接，將套管2與底座5連接，使套管2與螺桿1的軸線重合。

2）清理場地：在坡面上確定錨固位置，并清理錨固位置周圍的場地，如堆積物、松土、塊石等。

3）鉆孔：錨固位置鉆孔，鉆孔深度與直徑須達到設(shè)計要求，并使鉆出的錨固孔的軸向與鉆孔的坡面垂直。

4）清孔：對鉆出的錨固孔進行清理，以將鉆孔內(nèi)雜物清除。為清理干凈，可以使用利用高壓風(fēng)及水等。

5）安置錨桿：在錨固孔底部注入一小部分混凝土漿，待其凝固后，將組裝好的應(yīng)力控制多級張開式錨桿居中放入鉆孔；將托盤4和受壓墊板6依次穿過螺桿1的自由端，再從自由端擰入調(diào)節(jié)螺母3。

6）施加壓力：旋緊調(diào)節(jié)螺母3或使用壓力機械對受壓墊板6施加壓力，使壓力通過托盤4傳遞至套管2，使各節(jié)套管2的條帶按距離所述底座5的距離從近到遠的順序在凹槽8處彎折并張開，以插入錨固孔周圍的土體；

持續(xù)施加壓力直至N節(jié)套管2上的條帶完全張開并插入土體，以達到擴孔和勾爪作用；這可以大大提高底部抗拔承載力。待套管2下沉至一定位置而不能再下沉?xí)r，固定調(diào)節(jié)螺母3，使應(yīng)力控制多級張開式錨桿固定到位。

7）注漿：在套管2與錨固孔之間注入混凝土漿，即完成錨固施工。

在具體使用時，在完成單個的應(yīng)力控制多級張開式錨桿安裝后，可以將各個應(yīng)力控制多級張開式錨桿的自由段用桿件連接起來，以形成錨桿固定網(wǎng)格，這樣可以最大限度地提高錨固效果。

三、實施例

實施例1

制做應(yīng)力控制張開式錨桿，其中N=3,M=6,即由三節(jié)套管2組成套管2組件，且每節(jié)套管2上開縫為6條，張開時大小底部最大向上遞減，張開順序底部優(yōu)先依次向上。具體步驟為：

S1：加工開縫，按要求選取不同長度的三節(jié)套管2，分別在預(yù)定位置加工6條開縫，將套管2開縫區(qū)域分為6個條帶，開縫長度最大的套管2標為L1，開縫長度最小套管2的標為L3，開縫長度居中標為L2。L3即為底部套管2。

S2：加工凹槽8，在每節(jié)套管2每條條帶上下端部和中間位置加工凹槽8，上下端部凹槽8在套管2外壁加工，中間凹槽8在套管2內(nèi)壁加工，L1套管2凹槽8加工深度最大為二分之一管壁厚度，L3套管2凹槽8加工深度最小為三分之一管壁厚度 ，L2居中。

S3：焊接套管2，將三節(jié)套管2焊接連接，L2套管2居中，L1和L3在兩端。

S4：在底座5上部和L3套管2內(nèi)壁加工螺紋，使二者可活動連接。

S5：將底座5與螺桿1焊接連接，保證螺桿1中心軸線通過底座5中心，且底座5與螺桿1垂直。

S6：將套管2套在螺桿1上，通過對中支架9保證套管2中心軸線與螺桿1中心軸線一致，并將套管2與底座5連接。

S7：托盤4、受壓墊板6分別穿過螺桿1與套管2頂部接觸，用螺母通過螺桿1固定。N=3,M=6的應(yīng)力控制張開式錨桿加工制作完成。

實施例2

使用實施例1中的應(yīng)力控制張開式錨桿進行施工，如圖7所示。所述錨桿套管2表面粗糙帶花紋，每節(jié)套管2設(shè)定位置加工有伸縮縫7，通過伸縮縫7可將該節(jié)套管2分為六個條帶，每個條帶上有三個凹槽8，條帶可沿凹槽8彎折張開，每節(jié)套管2開縫長度凹槽8位置不同，張開大小底部最大向上遞減。靠近底座5套管2凹槽8深度為二分之一管壁厚度，往上套管2凹槽8深度依次遞減，最上部套管2凹槽8深度為三分之一管壁厚度，套管2與在底座5通過螺紋活動連接，三節(jié)套管2互相焊接連接，底座5與螺桿1焊接連接，套管2端部與托盤4接觸，螺桿1穿過托盤4通過墊板與可調(diào)螺母固定。錨桿組裝完成后，擰螺母施加扭力通過傳遞對套管2施加壓力，或者直接通過壓力機械對套管2施加壓力，使得套管2底部按開縫分開的帶沿凹槽8張開插入鉆孔底部側(cè)壁土體。為充分發(fā)揮新型應(yīng)力錨桿優(yōu)勢，可采用如下施工步驟為：

S1：將底座5與螺桿1焊接連接，三節(jié)套管2之間焊接連接，將套管2與底座5連接，套管2與螺桿1底座5中心軸線重合。

S2：按設(shè)計要求，準確定出孔位做出標識，控制孔位偏差不大于100mm，清理邊坡孔位周圍堆積物、淤泥、松土、塊石等，使坡面清潔平整且坡度滿足要求；

S3：利用鉆孔器械在邊坡標定位置鉆孔，鉆孔深度與直徑須達到設(shè)計要求孔深偏差不大于50mm，使鉆出的錨固孔的軸向與鉆孔的坡面垂直；

S4：利用高壓風(fēng)及水對鉆孔進行清理，將鉆孔內(nèi)石屑、巖土粉、積水、碎屑等清除干凈；

S5：先在鉆孔底部注一小部分漿，待凝固后，將焊接好的螺桿1底座5與套管2連接，放入鉆孔，保證套管2中心軸線與螺桿1中心軸線一致且錨桿始終與坡面保持設(shè)計角度，在套管2頂部放置托盤4和受壓墊板6，并在螺桿1上擰上高強度螺母作為調(diào)節(jié)螺母3。

S6：通過擰緊調(diào)節(jié)螺母3對托盤4施加壓力傳遞至套管2，或直接用壓力機械對托盤4施加壓力傳遞至套管2，使得套管2按底部向上按順序，依次沿開縫分割的六個條帶在凹槽8位置彎折插入錨固孔周圍土體，持續(xù)施加壓力直至套管2底部條帶完全張開插入土體，待套管2下沉至一定位置不再下沉且與螺桿1預(yù)先標定位置相差不大時，無法繼續(xù)施加應(yīng)力，固定調(diào)節(jié)螺母3即可。

S7：在套管2與錨固孔之間采用壓力泵注漿，漿液需根據(jù)要求按一定配比配置，且注漿管灌注，排氣管排氣排漿，從而保證注漿質(zhì)量，注漿完成后完成錨固。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。