本發(fā)明涉及土木交通工程設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種適用于飽和砂土場地的地錨裝置。

背景技術(shù)：

在松散飽和砂土場地勘探或開展試驗時，往往會涉及到地錨反力結(jié)構(gòu)的鉆設(shè)。在傳統(tǒng)軟土地層中，螺旋式地錨結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)簡單而得到廣泛使用。常見的手動螺旋地錨(如機械式靜力觸探儀配備)的鉆盤徑通常在25cm以上，且為單片螺旋盤設(shè)置，鉆桿多采用實心鋼制錨桿，重量較大。

在松散飽和砂土場地進行靜力觸探試驗和鉆孔取土試驗時發(fā)現(xiàn)，采用上述螺旋地錨入土后期，土體對鉆桿的抵抗力明顯減弱。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是鉆桿周圍飽和砂土在鉆桿入土擾動作用下發(fā)生了液化，土體抗剪強度幾乎消失，在這種環(huán)境中的地錨拉拔力將受到明顯的削弱?？紤]到飽和砂土地層中影響地錨拉拔力的主要因素有：鉆桿周圍受擾動土體范圍、液化發(fā)生可能性及鉆桿周圍土體承壓面，擬在傳統(tǒng)地錨結(jié)構(gòu)裝置基礎(chǔ)上，對相應構(gòu)件進行改進，從而獲得適用于飽和砂土場地層的理想的地錨裝置。

本發(fā)明之前，針對在軟土地層，以往學者們提出了各類地錨裝置，如雙向膨脹地錨、螺旋地錨、傘狀承壓地錨等。此外，中國專利cn201320034336.0公開了一種具有螺旋片的地錨樁，通過螺旋片提高地錨抗拔力。中國專利cn201310129938.9公開了一種雙向膨脹地錨，滑塊撐開無縫鋼管的縱向和兩端膨脹縫實現(xiàn)地錨膨脹。中國專利cn201410210998.8公開了一種軟土地層中可回收的傘狀承壓地錨，通過傘骨及由纖維布縫制的傘面組成錨栓，并與樁頂鋼筋砼蓋粱連成整體，加強地錨的抗拔力性能。然而，這些常用于軟土地層的地錨結(jié)構(gòu)，無法解決在飽和砂土地層中地錨鉆桿擾動產(chǎn)生土體液化的問題。因此，需對現(xiàn)有技術(shù)進行改進，以便能夠全面解決飽和砂土場地的地錨裝置所面臨的各種問題，如飽和砂土液化、抗拔性能不足等。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實踐終于獲得了本發(fā)明一種適用于飽和砂土場地的地錨裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種適用于飽和砂土場地的地錨裝置，包括鉆桿和鉆頭，所述鉆頭安裝在所述鉆桿底端，所述鉆桿的壁上均勻布置有多個透水孔。

較佳的，所述透水孔呈菱形或梅花形布置，孔間距2-6cm，孔徑0.1-0.2cm。

較佳的，所述鉆桿的外壁設(shè)有多級螺紋盤片。

較佳的，所述螺紋盤片的盤徑沿所述鉆桿底端向上逐級增大。

較佳的，所述螺紋盤片的盤徑為6-10cm。

較佳的，所述鉆頭包括底座和復數(shù)片活瓣，所述活瓣與所述底座通過轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸內(nèi)安裝有扭簧。

較佳的，所述鉆頭的底座上設(shè)有轉(zhuǎn)軸鎖扣，用于控制所述活瓣的打開角度。

較佳的，所述活瓣之間構(gòu)成的腔體內(nèi)安裝有注水膜袋，所述注水膜袋為橢球形，其完全膨脹后最下部不低于所述活瓣打開最大角度后的深度。

較佳的，所述鉆桿內(nèi)安裝有貫通的注水管，所述注水管一端與所述注水膜袋連接，另一端伸出所述鉆桿與外部連接管連接，所述連接管與高壓水泵相連。

較佳的，所述連接管上安裝有泄壓閥。

較佳的，所述鉆桿外壁設(shè)有多級旋轉(zhuǎn)卡槽，所述地錨裝置包括用于旋轉(zhuǎn)所述鉆桿的旋轉(zhuǎn)桿，所述旋轉(zhuǎn)桿包括夾口和多個轉(zhuǎn)動把手，所述夾口形狀與所述旋轉(zhuǎn)卡槽對應。

較佳的，所述鉆桿頂端設(shè)有連接螺栓。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：

1，本發(fā)明鉆桿外側(cè)設(shè)有透水孔，鉆桿鉆入飽和砂土過程中擾動引起的超孔隙水可以通過透水孔滲入鉆桿，加快其消散，從而減小液化發(fā)生的可能，保證地錨鉆桿的抗拔性能。

2，鉆桿外側(cè)分布有多級小直徑螺紋盤片代替?zhèn)鹘y(tǒng)地錨的單片大直徑螺紋盤片，在鉆桿入土過程中可以最大程度減小鉆桿周圍受擾動土的范圍，鉆桿側(cè)壁帶有多級小直徑螺紋盤片，且盤徑沿鉆桿向上逐級增大，可以盡量減少由于盤片直徑減小引起的抗拔力損失。

3，鉆頭設(shè)有活瓣和注水膜袋，在注水膜袋膨脹過程中活瓣向外打開，形成擴大錨頭并推動活瓣形成支撐側(cè)翼，將大大提高地錨抗拔性能，卸載時打開泄壓閥，注水膜袋內(nèi)水體排出，活瓣不再對上覆土提供支撐力，方便鉆桿旋轉(zhuǎn)拔出。

4，通過鉆桿頂部螺栓可以連接地錨與鉆孔裝置或其它設(shè)備，鉆桿外壁設(shè)有多個旋轉(zhuǎn)卡槽，可以根據(jù)鉆入深度適時調(diào)整旋轉(zhuǎn)桿位置進行人工鉆設(shè)。

5，本發(fā)明地錨裝置中的鉆桿、鉆頭、注水管、注水膜袋、連接管、高壓水泵、旋轉(zhuǎn)桿均為獨立構(gòu)件，拆裝方便，便于替換，可以根據(jù)需要配合使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明各實施例中的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發(fā)明鉆桿主體結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是本發(fā)明鉆頭的工作狀態(tài)示意圖；

圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)桿的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明地錨裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖中數(shù)字表示：

1.鉆桿11.透水孔12.螺紋盤片13.連接螺栓14.旋轉(zhuǎn)卡槽2.鉆頭21.活瓣22.底座23.轉(zhuǎn)軸鎖扣3.注水膜袋4.注水管5.連接管6.泄壓閥7.高壓水泵8.旋轉(zhuǎn)桿81.夾口82.轉(zhuǎn)動把手

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。

實施例一：

如圖1所示，一種適用于飽和砂土場地的地錨裝置，包括鉆桿1和鉆頭2。鉆桿1主體為空心圓柱管，底端安裝有鉆頭2。

所述鉆桿1外壁上均勻布置有多個透水孔11，鉆桿1鉆入飽和砂土過程中擾動引起的超孔隙水可以通過透水孔11滲入鉆桿1，加快鉆桿1入土過程中振動引起的超孔隙水壓力消散，減小液化發(fā)生的可能，從而保證地錨鉆桿的抗拔性能。

鉆桿1外壁上還設(shè)有三級螺紋盤片12，螺紋盤片12的盤徑沿鉆桿1向上逐級增大，這種設(shè)計可以盡量減少由于盤片直徑減小引起的抗拔力損失。

鉆桿1頂端設(shè)有連接螺栓13，用于連接鉆孔裝置或其它設(shè)備，方便工程使用。鉆桿1外壁設(shè)有兩級旋轉(zhuǎn)卡槽14，分別靠近鉆桿1頂端和中部，可以根據(jù)鉆入深度調(diào)整轉(zhuǎn)動受力位置進行鉆設(shè)。

實施例二：

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述鉆桿1長度150cm，外徑3.4cm。所述透水孔11呈菱形或梅花形布置，孔間距2-6cm，孔徑0.1-0.2cm。透水小孔11設(shè)置位置和孔徑經(jīng)計算得到，可以保證超孔隙水進入鉆桿1，減小液化發(fā)生的可能。

所述螺紋盤片12的盤徑為6-10cm，由多級小直徑螺紋盤片12代替?zhèn)鹘y(tǒng)地錨的單片大直徑螺紋盤片，在鉆桿1入土過程中可以最大程度減小鉆桿1周圍受擾動土的范圍。

所述鉆桿1外壁設(shè)有多級旋轉(zhuǎn)卡槽14，每級旋轉(zhuǎn)卡槽14間距相同，可以根據(jù)鉆入深度調(diào)整轉(zhuǎn)動受力位置進行鉆設(shè)。

實施例三：

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，所述鉆頭2包括底座22和復數(shù)片活瓣21。所述活瓣21與底座22通過轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸內(nèi)安裝有扭簧，活瓣21可以受力打開，外力撤去后，活瓣21在彈簧力作用下閉合。鉆頭2的底座22上設(shè)有轉(zhuǎn)軸鎖扣23，用于控制所述活瓣21的打開角度，活瓣21打開到最大角度時由轉(zhuǎn)軸鎖扣23進行限位。各個活瓣21之間構(gòu)成的腔體內(nèi)安裝有注水膜袋3，注水膜袋3與鉆桿1內(nèi)貫穿的注水管4連接，注水膜袋3為橢球形，其橫向長度遠大于豎向長度，在注水時發(fā)生膨脹。

圖中a、b、c為鉆頭2在不同狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中a為活瓣21閉合狀態(tài)，注水膜袋3未注水，處于折疊狀態(tài)；圖中b顯示注水膜袋3開始注水膨脹，推動活瓣21向外打開；圖中c活瓣21打開到最大角度，注水膜袋3最下部不低于活瓣21打開到最大角度后的深度，形成支撐側(cè)翼，提高地錨抗拔性能。卸載時將注水膜袋3內(nèi)水體排出，活瓣21不再對上覆土提供支撐力，方便鉆桿1旋轉(zhuǎn)拔出。

實施例四：

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述地錨裝置包括用于轉(zhuǎn)動所述鉆桿1的旋轉(zhuǎn)桿8。如圖3所示，所述旋轉(zhuǎn)桿8包括夾口81和三個轉(zhuǎn)動把手82，夾口81形狀與鉆桿1外壁的旋轉(zhuǎn)卡槽14對應。

進行人工鉆設(shè)將旋轉(zhuǎn)桿8的夾口81對準一級旋轉(zhuǎn)卡槽14進行固定，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動把手82，帶動鉆桿1進行鉆設(shè)，鉆桿1進入土層，可以根據(jù)鉆入深度適時調(diào)整旋轉(zhuǎn)桿8位置。

實施例五：

本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，如圖4所示，一種適用于飽和砂土場地的地錨裝置，包括鉆桿1、鉆頭2旋轉(zhuǎn)桿8和高壓注水系統(tǒng)，所述高壓注水系統(tǒng)包括安裝在鉆頭2內(nèi)的注水膜袋3，安裝在鉆桿內(nèi)的注水管4，獨立的高壓水泵7和用于連接所述注水管4和高壓水泵7的連接管5。所述連接管5上安裝有泄壓閥6，用于放出高壓注水系統(tǒng)中的水進行泄壓。所述注水管4一端與所述注水膜袋3連接，另一端伸出鉆桿2與外部連接管5連接。本發(fā)明地錨裝置中的鉆桿1、鉆頭2、注水管4、注水膜袋3、連接管5、高壓水泵7、旋轉(zhuǎn)桿8均為獨立構(gòu)件，拆裝方便，便于替換，可以根據(jù)需要配合使用。

本發(fā)明的目的在于盡量減少或克服傳統(tǒng)地錨裝置在飽和砂土場地鉆入過程中產(chǎn)生過大的擾動而致使地錨周邊砂土發(fā)生大范圍液化的問題。其具體使用步驟是：

(1)確定鉆設(shè)位置，將鉆頭2定位后，使用旋轉(zhuǎn)桿8夾口81扣于鉆桿2的旋轉(zhuǎn)卡槽14處，操作轉(zhuǎn)動把手82進行人工鉆設(shè)，根據(jù)鉆入深度適時調(diào)整旋轉(zhuǎn)桿8位置到下級旋轉(zhuǎn)卡槽14處；

(2)鉆入至指定深度后，利用高壓水泵7向注水膜袋3內(nèi)注水，注水膜袋3膨脹推動活瓣21打開，形成擴大錨頭，根據(jù)高壓水泵7出水量控制注水膜袋3體積和活瓣21打開角度。鉆頭2在膜袋8膨脹過程中呈扇形擴展，形成擋土結(jié)構(gòu)；

(3)通過鉆桿2頂部連接螺栓13固定鉆桿1與其它設(shè)備，完成地錨裝置固定；

(4)卸載時，打開泄壓閥6進行泄水，注水膜袋3泄水后收縮，活瓣21在扭簧作用下恢復原位，不再對上覆土提供支撐力，旋轉(zhuǎn)拔出鉆桿1。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。