用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头论文和设计-刘晓理

全文摘要

本实用新型公开了用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，包括设置有拉筋盘、伞状折叠杆组、穿筋盘的伞状扩体装置，还包括穿过伞状扩体装置的喷具，以及穿过伞状扩体装置的若干根锚筋，所述喷具包括旋喷喷头和旋喷钻杆，旋喷喷头连接在旋喷钻杆的前端；所述喷具从穿筋盘的中心孔中活动穿过；所述旋喷钻杆的前端或所述旋喷喷头的后端与拉筋盘的中心孔可拆卸连接。本实用新型的目的在于提供用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，以解决现有的伞状钢筋笼扩大头承载力提升方式单一、设计制作偏于复杂、操作方便性仍待提高的问题。

主设计要求

1.用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，包括设置有拉筋盘(14)、伞状折叠杆组、穿筋盘(4)的伞状扩体装置，还包括穿过伞状扩体装置的喷具，以及穿过伞状扩体装置的若干根锚筋(8)，其特征在于，所述喷具包括旋喷喷头(16)和旋喷钻杆(9)，旋喷喷头(16)连接在旋喷钻杆(9)的前端；所述喷具从穿筋盘(4)的中心孔中活动穿过；所述旋喷钻杆(9)的前端或所述旋喷喷头(16)的后端与拉筋盘(14)的中心孔可拆卸连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，所述锚筋(8)的前端活动穿过拉筋盘(14)、后端活动穿过穿筋盘(17)；所述锚筋(8)的前端设置有荷载转换装置(15)，所述荷载转换装置(15)与拉筋盘(14)接触，用于将锚筋(8)所受拉力传递至拉筋盘(14)。

3.根据权利要求1所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，所述伞状折叠杆组由若干根折叠杆组成，所述折叠杆包括长杆(10)及与之铰接连接的短杆(6)，所述长杆(10)的前端通过前铰接杆(12)与拉筋盘(14)铰接，所述短杆(6)的后端通过后铰接杆(3)与穿筋盘(4)铰接。

4.根据权利要求1所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，还包括活动穿过穿筋盘(4)的构造构件(2)，构造构件(2)前端端头与拉筋盘(14)固定连接，构造构件(2)用于提供穿筋盘(4)前后移动的滑轨。

5.根据权利要求1所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，所述伞状扩体装置还包括灌浆管。

6.根据权利要求1所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，在伞状扩体装置内拉筋盘(14)的后方、穿筋盘(4)的前方设置限位装置(5)，穿筋盘(4)向前滑移时无法通过限位装置(5)。

7.根据权利要求3所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，所有折叠杆通过若干层箍筋(13)实现周向拉结，所述折叠杆与箍筋(13)之间通过定位件(11)固定连接。

8.根据权利要求1所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，所述旋喷钻杆的前端或所述旋喷喷头的后端与拉筋盘(14)的中心孔之间通过丝扣或卡扣连接。

9.根据权利要求8所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，所述丝扣或卡扣连接卸扣时的旋转方向，与相邻旋喷钻杆(9)之间连接的卸扣方向、旋喷喷头(16)和旋喷钻杆(9)之间连接的卸扣方向均相反。

10.根据权利要求1所述的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，其特征在于，拉筋盘(14)后侧的锚筋(8)上设置有固定装置(7)，所述固定装置(7)无法通过拉筋盘(14)。

设计说明书

技术领域

本实用新型用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，涉及岩土工程领域，具体涉及用于以泥岩层(或硬质粘土层)为环境介质并提供锚固力的建筑物地下车库、人防工程、游泳池、地铁车站、地铁隧道等各类地下室、地下设施、地下空间、地下构筑物的抗浮工程领域。

背景技术

在本申请之前，发明人研究并已授权的实用新型“用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头”(CN201721453631.4)，已经较好地解决了传统摩擦型抗浮锚杆锚索受力机制不合理、洗孔方法落后效果差、灌浆效果差、承载能力低、耐久性差、易蠕变、易失效，导致抗水板上拱裂缝、漏水、地下室上浮等问题。

但由于该实用新型中伞状扩体装置仅依靠伞状折叠杆组加钢丝绳箍和灌浆固结体自身的抗压强度，伞状扩大头的承载力提升方式单一，故承载能力仍受到一定局限；另外，旋喷喷头活动穿过拉线盘后连接在导向帽上，增加了较多不必要的部件制作成本；在伞状扩体装置放置到位后，锚筋的固定防溜落方法有待进一步提升其操作的方便性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，以解决现有的伞状钢筋笼扩大头承载力提升方式单一、设计制作偏于复杂、操作方便性仍待提高的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，包括设置有拉筋盘、伞状折叠杆组、穿筋盘的伞状扩体装置，还包括穿过伞状扩体装置的喷具，以及穿过伞状扩体装置的若干根锚筋，所述喷具包括旋喷喷头和旋喷钻杆，旋喷喷头连接在旋喷钻杆的前端；所述喷具从穿筋盘的中心孔中活动穿过；所述旋喷钻杆的前端或所述旋喷喷头的后端与拉筋盘的中心孔可拆卸连接。

本申请中以钻孔作业时钻头的行进方向为前，反之为后，对抗浮锚杆锚索而言，前同下，后同上。其中锚筋是指锚杆或锚索结构内传递并承担外部拉拔荷载的主筋材料，包括构成锚杆的钢筋或钢管等、构成锚索的钢绞线或钢丝等，以及其他一些条束状纤维增强复合抗拉材料比如玻璃纤维锚杆、碳纤维锚杆等等，而钢筋既可以是普通螺纹钢筋，也可以是精轧螺纹钢筋，还可以是圆钢等。当需要对预应力锚索的PE套或纤维增强材料锚杆进行保护时，可以采用在PE套或纤维增强材料锚杆外面再套设防护钢管免受旋喷切割。

进一步的，所述锚筋的前端活动穿过拉筋盘、后端活动穿过穿筋盘；所述锚筋的前端设置有荷载转换装置，所述荷载转换装置与拉筋盘接触，用于将锚筋所受拉力传递至拉筋盘。

荷载转换装置的作用，是将锚筋所承受的拉力荷载通过拉筋盘转化成为整个伞状扩大头钢筋混凝土结构承受的压力荷载，进而由伞状扩大头将压力荷载传递给穿筋盘后面的岩土地层承担，在该岩土地层具有足够的强度、刚度和厚度的情况下，利用岩土地层的抗压承载力远远大于钻孔壁的摩擦力，使伞状扩大头承担外拉荷载的能力远远超过了摩擦型锚杆锚索。

对钢筋锚杆，荷载转换装置既可以采用钢筋、钢环、钢套筒等材料，绑焊在锚筋上；也可以采用丝扣型钢筋连接套筒或特制的承载体，与锚筋之间以丝扣连接；还可以采用冷挤压的方式，将钢套筒挤压固定在锚筋上作为荷载转换装置。

对钢绞线制作的锚索，荷载转换装置既可以采用挤压套以冷挤压方式固定在钢绞线上，也可以采用孔口外锚头所使用的常规锚具、夹具固定在钢绞线上，还可以使用特制的小型锚具、夹具。

进一步的，所述伞状折叠杆组由若干根折叠杆组成，所述折叠杆包括长杆及与之铰接连接的短杆，所述长杆的前端通过前铰接杆与拉筋盘铰接，所述短杆的后端通过后铰接杆与穿筋盘铰接。

前铰接杆与拉筋盘的连接，可采用插入式螺纹连接或卡扣连接或焊接或粘结，也可以采用螺栓背拉连接或背拉焊接等方式；从力学角度考虑，以及从标准化施工、保障施工质量角度出发，以插入式螺纹连接为佳。

后铰接杆与穿筋盘的连接，可采用插入式螺纹连接或卡扣连接或焊接或粘结，也可以采用螺栓背拉连接或背拉焊接等方式；从力学角度考虑，以及从标准化施工、保障施工质量角度出发，以螺栓背拉式连接为佳。

进一步的，构造构件从穿筋盘活动穿过，其前端端头与拉筋盘固定连接，构造构件的作用是提供穿筋盘前后移动的滑轨。

构造构件既可以是实心的条状，也可以是空心的管状，材料可采用钢材，比如钢筋、钢管或型钢，也可以采用尼龙、工程塑料、铝材、铜材、玻璃纤维、碳纤维等等材料。

构造构件前端与拉筋盘的固定连接，既可以采用插入式的丝扣或卡扣连接，也可以采用焊接或粘接等，构造构件还可以向前穿过拉筋盘后再与拉筋盘固定连接。

构造构件还有一个重要的作用是，当限位装置安设在构造构件上时，在原来由浆固体轴向抗压的基础上增加了构造构件轴向抗压，即增加了伞状扩体装置的轴向抗压强度，从而增强了整个伞状扩大头钢筋混凝土结构承载力。而当可以利用锚筋自身作为穿筋盘滑轨时，且锚杆索的设计承载力较低的情况，则可以不安设构造构件。

进一步的，所述伞状扩体装置还包括灌浆管。

本实用新型为灌浆工序提供有两种可选方式，一种是通过旋喷注浆管实施旋喷注浆，一种是通过预埋的灌浆管实施静态注浆，后者可以灌注复合材料浆液或高浓度浆液。

灌浆管在伞状扩体装置上的安设附着位置，既可以是拉筋盘，也可以是穿筋盘。为使灌浆管不对穿筋盘的滑移构成阻碍，灌浆管可选择从穿筋盘活动穿过，或在拉筋盘与穿筋盘之间采用软管。灌浆管的出浆口既可以开设在拉筋盘的前方，也可以开设在拉筋盘与穿筋盘之间，还可以是灌浆花管，即在拉筋盘的前方、拉筋盘与穿筋盘之间、穿筋盘的后方的至少两处以上开设出浆口。

构造构件既可以单独设置，也可以和灌浆管合并设置。

进一步的，在伞状扩体装置内拉筋盘与穿筋盘之间设置限位装置，穿筋盘向前滑移时无法通过限位装置。

在水泥浆凝固之前，限位装置的作用是使当穿筋盘向前滑移到某处预先设定的位置，例如长杆与短杆间铰接的连线与伞状扩体装置中轴线的交叉位置时，受到限位装置的阻挡，从而不能再继续向前滑移，这对于下倾锚固孔和竖直锚固孔而言是必须的。限位装置既可以设置在构造构件上，也可以设置在灌浆管上，也可以设置在锚筋上，在构造构件或灌浆管或锚筋上也可以设置变径台阶作为限位装置，还可以安设在拉筋盘或穿筋盘上；限位装置可以是块状或条状，也可以是环状或筒状等形状，限位装置使用的材料应与所安设附着的部件相同或相匹配。

当限位装置设置在构造构件上或灌浆管上时，限位装置可以相应采用钢筋、钢圈、尼龙环、工程塑料件、PPR管材、铝材铜材等材料，通过焊接或粘结或螺纹连接或卡扣或夹持等方式连接在构造构件上或灌浆管上；

限位装置也可以采用金属或非金属的条状或管状材料，独立安设在拉筋盘或穿筋盘上，与拉筋盘或穿筋盘焊接或粘结或螺纹连接或卡扣连接。

当限位装置设置在锚筋上时，如果锚筋为钢筋，则限位装置可以采用金属件，焊接或粘结或螺纹连接或卡扣或夹持连接在锚筋上；如果锚筋为钢绞线，则限位装置可以采用橡塑等材质的非金属套环套设固定在钢绞线上，也可以采用金属挤压套，冷挤压固定在钢绞线上，同时限位装置与穿筋盘之间应安设柔性隔离物，比如橡塑环件，柔性隔离物的厚度应超过锚筋所承受最大外拉荷载下伞状扩大头段锚筋的伸长值，以保障将锚筋所承受拉力转化为整个伞状扩体结构承受压力的设计宗旨得以实现。

进一步的，所有折叠杆通过若干层箍筋实现周向拉结，所述折叠杆与箍筋之间通过定位件固定连接。

箍筋既可以对每层定位件单独连接成箍，也可以将各层定位件都连接起来形成螺旋型箍或网状箍，箍筋既可以采用钢丝绳、高强度纤维绳或其他柔性抗拉材料，也可以采用W型折叠杆或N型折叠杆等刚性材料，其中W或N型折叠杆与长杆、短杆之间相应采用铰接或滑动式铰接，可将铰接或滑动式铰接部件作为定位件；钢丝绳的端部可采用绳卡首尾连接或单独固定，钢丝绳与折叠杆相交处以每一根折叠杆的两侧均同时安装绳卡的固定效果、力学性能为佳。

定位件安设在折叠杆的长杆以及短杆上，用于箍筋的轴向和横向固定。定位件可以位于长杆、短杆的外侧，也可以位于长杆、短杆的内侧，安设方式可以采用焊接、粘结、螺钉固定或其他方式，形状可以是O型、U型、L型等。

拉筋盘、穿筋盘、伞状折叠杆及前铰接杆、后铰接杆可以根据实际情况选用各种金属或非金属材料或玻璃纤维、碳纤维等新型的纤维增强材料、工程塑料等。

进一步的，所述旋喷钻杆的前端或所述旋喷喷头的后端与拉筋盘的中心孔之间通过丝扣或卡扣连接。

当然，旋喷钻杆的前端或所述旋喷喷头的后端与拉筋盘中心孔之间的可拆卸连接，也包括喷具从拉线盘的中心孔中活动穿过，且同时在拉线盘后侧的喷具上设置大径台阶或轴承或夹具等单向限行措施，以保证在将伞状扩体装置和锚筋笼吊放进入钻孔时，喷具不会从拉线盘中心孔中向下溜落。但必须保持在吊装时伞状扩体装置和锚筋笼不能倒放，甚至应避免平放，否则喷具滑脱将引发安全事故。

现有技术受限于钻孔口径和拉线盘直径，故而设计了内孔偏心喷头。当钻孔口径较小时，本实用新型可使用内孔偏心喷头，而当钻孔口径较大时，则可使用内孔同心旋喷喷头。

进一步的，所述丝扣或卡扣连接卸扣时的旋转方向，与相邻旋喷钻杆之间连接的卸扣方向、旋喷喷头和旋喷钻杆之间连接的卸扣方向均相反。

进一步的，拉筋盘后侧的锚筋上设置有固定装置，所述固定装置无法通过拉筋盘。

固定装置是用以防止伞状扩体装置在钻孔的扩孔段内安放到位后，荷载转换装置携带锚筋向下方溜落从而脱离拉筋盘。固定装置使用的材料与安设方法可参照荷转换装置或限位装置。

进一步的，所述穿筋盘上还安设有提钮，配合拉绳或铁丝等拉系物用于收、放伞状折叠杆组，提钮可焊接或螺纹连接在穿筋盘上。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、现有技术中只有经箍筋加强的伞状折叠杆组与灌浆固结体形成的钢筋混凝土轴向抗压，本实用新型则提供了作为滑轨的构造构件参与轴向抗压，从而进一步增加了伞状扩大头的轴向抗压强度，从结构方面进一步提高了伞状扩大头抗浮锚的承载力。

2、现有技术中旋喷喷头活动穿过拉线盘后连接在导向帽上，增加了导向帽与拉线盘的连接难度；本实用新型取消了导向帽，并将喷具直接连接在拉筋盘的中心孔上，而且可拆卸，增加了施工操作的方便性，也降低了材料制作成本。

3、本实用新型在土层本身承载力允许的情况下，可以适用于全国各地的各种类型岩层或土层的各种类型抗浮锚。对岩层抗浮锚，在预扩孔的基础上，可实现旋喷洗孔、旋喷注浆或静压灌浆的一体化；对土层抗浮锚而言，则可实现旋喷扩孔、旋喷洗孔、旋喷注浆或静压灌浆的一体化。

4、相比传统的直杆式摩擦型抗浮锚，本实用新型锚固效果好，耐久性好，无蠕变，施工便捷，并且因为承载力大幅提高，还可以大幅减小抗浮锚的设计、施工深度，从而造价更低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例的应用与施工工艺示意图；

图2为本实用新型具体实施例的的结构纵截面示意图。

图3为图2中A-A横截面示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-旋喷射流，2-构造构件，3-后铰接杆，4-穿线盘，5-限位装置，6-短杆，7-固定装置， 8-锚筋，9-旋喷钻杆，10-长杆，11-定位件，12-前铰接杆，13-箍筋，14-拉筋盘，15-荷载转换装置，16-旋喷喷头，17-灌浆管，18-合金喷嘴，19-提钮，20-地下室抗浮板底面，21-卵石层， 22-套管，23-砂层，24-套管管靴，25-泥岩层或硬质粘土层，26-伞状扩体装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1至图3所示的用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头，包括设置有拉筋盘14、伞状折叠杆组、穿筋盘4的伞状扩体装置，还包括穿过伞状扩体装置的喷具，以及穿过伞状扩体装置的若干根锚筋8，所述喷具包括旋喷喷头16和旋喷钻杆9，旋喷喷头 16连接在旋喷钻杆9的前端；所述喷具从穿筋盘4的中心孔中活动穿过；所述旋喷钻杆9的前端或所述旋喷喷头16的后端与拉筋盘14的中心孔可拆卸连接。所述锚筋8的前端活动穿过拉筋盘14、后端活动穿过穿筋盘17；所述锚筋8的前端设置有荷载转换装置15，所述荷载转换装置15与拉筋盘14接触，用于将锚筋8所受拉力传递至拉筋盘14。所述伞状折叠杆组由若干根折叠杆组成，所述折叠杆包括长杆10及与之铰接连接的短杆6，所述长杆10的前端通过前铰接杆12与拉筋盘14铰接，所述短杆6的后端通过后铰接杆3与穿筋盘4铰接。还包括活动穿过穿筋盘4的构造构件2，构造构件2前端端头与拉筋盘14固定连接，构造构件2用于提供穿筋盘4前后移动的滑轨。

本实施例对应的施工方法为：

1、预成孔：有潜孔钻进、螺旋钻进、水循环钻进、旋喷钻进、套管钻进或复合钻进等等方法，可根据实际地质情况和当地传统选用效率最高的施工方法。

2、扩孔：可选择以机械式扩孔器扩孔、螺旋钻专用扩孔器扩孔、旋喷扩孔或复合方式扩孔等等方法，在钻孔底部进行扩孔，直至扩孔段的直径、长度满足设计要求，可根据实际地质情况和当地传统选用效率最高的施工方法。选择以旋喷射流方式进行扩孔作业的，既可以在本道工序以超高压(30～70MPa)旋喷扩孔，也可在下道工序下锚之后再行旋喷扩孔。

3、预制伞状扩体装置和锚筋笼：制作、组装伞状扩体装置(收拢)、锚筋笼(锚筋在非扩大头段采取一定构造措施成笼)，并安装好荷载转换装置、膜袋、灌浆管、喷具等，使之成为一个可吊装的整体。

4、下锚：以吊车或钻机起吊预制好的伞状扩体装置和锚筋笼，放入已完成的钻孔内，同时采取拉绳等临时固定措施，避免伞状折叠杆组在吊放过程中打开。

5、伞笼复张：松开拉绳等临时固定措施后，在自重作用下，穿筋盘下落至限位装置处，伞状折叠杆组自行打开恢复伞状。

6、洗孔：旋转喷具使之脱离拉筋盘，同时从旋喷喷头喷射超高压水流或水泥浆(＞30MPa) 进行洗孔排渣作业，将牢固黏附在孔壁的泥皮、泥团强行切割下来、冲洗干净并形成泥浆排出孔外，可以反复进退多次清洗；然后喷射中压(10～20MPa)水泥浆将泥浆全部置换出来，直至看到孔口返浆完全为水泥净浆为止。在洗孔过程中，有在上道工序因泥沙团块阻挡未能充分扩张的伞状折叠杆组则在本道工序旋喷射流的搅拌、冲击作用下充分扩张打开，同时，比重较大的砂颗粒(非粘土矿物)则沉淀了下来参与形成浆固体。

7、灌浆：清洗完成后，以旋喷喷头喷灌低压水泥浆(5～10MPa)，或通过预埋的灌浆管灌注超低压(＜5MPa)高浓水泥浆或复合材料浆液，形成成分纯净的高刚度、高承载力伞状扩大头

实施例2：

如图1至图3所示，在实施例1的基础上，在伞状扩体装置内拉筋盘14的后方、穿筋盘 4的前方设置限位装置5，穿筋盘4向前滑移时无法通过限位装置5。所有折叠杆通过若干层箍筋13实现周向拉结，所述折叠杆与箍筋13之间通过定位件11固定连接。所述伞状扩体装置还包括灌浆管。所述旋喷钻杆的前端或所述旋喷喷头的后端与拉筋盘14的中心孔之间通过丝扣或卡扣连接。所述丝扣或卡扣连接卸扣时的旋转方向，与相邻旋喷钻杆9之间连接的卸扣方向、旋喷喷头16和旋喷钻杆9之间连接的卸扣方向均相反。拉筋盘14后侧的锚筋8上设置有固定装置7，所述固定装置7无法通过拉筋盘14。

优选的，所述穿筋盘上还安设有提钮19，配合拉绳或铁丝等拉系物用于收、放伞状折叠杆组，提钮可焊接或螺纹连接在穿筋盘上。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头论文和设计

用于抗浮锚可旋喷扩孔、洗孔、注浆一体化的伞状扩大头论文和设计-刘晓理

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主设计要求

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