一種帶鋼筋骨架的空心錨杆及其施工方法
2023-05-31 03:01:16
一種帶鋼筋骨架的空心錨杆及其施工方法
【專利摘要】本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆，包括錨固杆，特徵在於：錨固杆的內部為注漿通道，錨固杆的前端設置有鑽頭，錨固杆上開設有多個岀漿孔和回氣孔；同一截面處的棘枝上固定有環形箍筋，沿錨固杆的軸向設置有多個縱向筋；棘枝、環形箍筋和縱向筋共同形成對錨固杆加固的鋼筋骨架。施工方法包括：a).準備設備；b).測量布眼；c).鑽孔；d).清孔及檢查；e).打入錨杆；f).安裝止漿塞；g).上緊螺母，h).注漿。本發明的空心錨杆，通過在錨固杆的外圍形成鋼筋骨架，注入水泥砂漿可以將錨杆全長均勻包裹，有效地增加了錨固力，避免了腐蝕的危險，可達到長期支護的目的。
【專利說明】一種帶鋼筋骨架的空心錨杆及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種錨杆及其施工方法，更具體的說，尤其涉及一種帶鋼筋骨架的空心錨杆及其施工方法。
【背景技術】
[0002]隧道施工、邊坡防護及基坑防護中用到大量錨杆，單位長度錨杆的錨固力常常由錨杆與巖體的接觸面積有關，對於常用錨杆，錨固的徑向範圍受到錨杆直徑的影響，然而過於增大錨杆直徑會造成材料的浪費。且在隧道頂部支護時，向上方向安設錨杆，會出現錨杆掉出傷人事故。
【發明內容】
[0003]本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種帶鋼筋骨架的空心錨杆及其施
工方法。
[0004]本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆，包括柱狀形狀的錨固杆，所述錨固杆的外表面上固定有多個棘枝；其特別之處在於:所述錨固杆的內部為與外界相通的注漿通道，錨固杆的前端設置有用於鑽入基體的鑽頭，錨固杆上開設有與注漿通道相通的多個出漿孔和回氣孔；同一截面處的棘枝上固定有與錨固杆同心的環形箍筋，沿錨固杆的軸向設置有多個與棘枝和環形箍筋均相固定的縱向筋；棘枝、環形箍筋和縱向筋共同形成對錨固杆加固的鋼筋骨架。
[0005]錨固杆是錨杆的主體部分，具有固定和支撐作用；通過在錨固杆的一端設置鑽頭，可使得整個錨固杆鑽入堅硬的基體；通過開設注漿通道以及在鑽頭處開設出漿孔，可有效地向錨固杆的外圍注入水泥砂漿，增強了錨固杆的錨固作用。棘枝固定於錨固杆的外表面上，環形箍筋與錨固杆同心設置，固定於同一截面上的棘枝上；縱向筋沿錨固杆的長度方向設置，並固定於棘枝與環形箍筋的連接處，這樣就形成了對錨固杆環繞分布的鋼筋骨架，提高了注漿體的結構強度，增強了錨杆的錨固力度，延長了錨固杆的使用壽命。
[0006]本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆，所述棘枝朝向未設置鑽頭的一方，錨固杆上同一截面上所設置的棘枝的數目為2?4個。
[0007]本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆，所述錨固杆上設置有起固定作用的墊板和固定螺母。
[0008]本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆的施工方法，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,其特徵在於:
所述較硬巖體、土體施工方法，包括以下步驟:
a).準備設備，鑽孔臺車就位之後，接好鑿巖臺車的供電、供水管線；b).測量布眼，根據錨杆設計間距以及巖體、土體的層理、節理分布情況，用油漆標出眼位；對於層理、節理髮育部位，需加密布設眼位；c).鑽孔，用鑽孔臺車在標出的眼位上鑽出錨杆固定孔，鑽孔時鑽杆垂直於巖體或土體的層裡面；鑽孔直徑的大小與巖土體的硬度有關，在保證鑽孔直徑小於同一截面上棘枝所形成的最大直徑的情況下，巖體上的鑽孔直逕取大些，土體上的鑽孔直逕取小些，可通過實驗來確定，以順利打入錨杆為準；d).清孔及檢查，用彎頭鋼管通入高壓風吹淨錨杆固定孔中的石屑及細小石塊，以利於水泥砂漿與巖壁充分接觸；並檢查錨杆固定孔的孔深是否滿足要求；e).打入錨杆，將安裝好鑽頭的帶鋼筋骨架的空心錨杆打入錨杆固定孔，直到達到設計深度為止；f).安裝止漿塞，在錨固杆的尾部安裝止漿塞，並在止漿塞的上方依次裝上墊板和固定螺母；g).上緊螺母，通過擰動固定螺母使錨固杆產生拉力，以便棘枝4撐開抓住錨杆固定孔的內壁；h).注漿，通過注漿通道注入水泥砂漿，水泥砂漿經出漿孔會充盈錨杆固定孔，實現對錨固杆的均勻包裹，所採用的水泥砂漿的強度不低於20MPa ;注漿完畢後，用錨固劑及時封堵。
[0009]本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆的施工方法，注漿步驟h)和4)中，水泥砂漿採用標號不低於P.042.5的普通娃酸鹽水泥以及最大粒徑小於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 ;水泥砂漿採用砂漿拌合機拌合，拌合時間不少於3min ;注漿時勻速注入，注漿壓力為0.1?0.3MPa。
[0010]本發明的有益效果是:本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆，通過在錨固杆上設置多個棘枝，在棘枝上固定於錨固杆同心的環形箍筋，並設置與棘枝、環形箍筋固定在一起的縱向筋，形成了對錨固杆環繞的鋼筋骨架，通過棘枝的逆向打開，增加了錨杆與錨杆固定孔之間的接觸面積，在鋼筋骨架內注入水泥砂漿後，形成了對錨固杆加固作用的鋼筋水泥混凝土結構，有效地增加了錨固力。通過在棘枝的上下兩側開設與注漿通道相連通的出漿孔，保證了水泥砂漿的均勻流出便於在錨固杆的周圍形成均勻的水泥砂漿層，增強了錨固杆的錨固作用，延長了錨固杆的使用壽命。同時，由於棘枝的逆向打開，即使在隧道支護時向上方安設錨杆，也可避免錨杆掉出傷人。水泥砂漿可以將錨杆全長均勻包裹，避免了腐蝕的危險，可達到長期支護的目的。
[0011]本發明的多級倒抓式空心錨杆及其施工方法，其優點主要體現在:(1)由於棘枝的支撐作用，使得錨固杆處於錨杆固定孔的正中位置，便於操作，並使得錨固杆周圍的水泥砂漿厚度均勻；同時，固定在棘枝上的縱向筋和環形箍筋與棘枝一起形成鋼筋骨架結構，極大增強了錨杆的錨固力度。(2)施工時所鑽的錨杆固定孔略小於棘枝外徑，在錨固杆打入時，棘枝可順向收口，減小打入阻力；(3)通過螺母施加錨固力後，棘枝可以逆向撐開，抓住錨杆固定孔的內壁，能增大錨固體的範圍和錨固力，取得較好的錨固效果；(4)對於隧道支護時，向上方向安設錨杆，由於棘枝可以回拉撐開產生逆向阻力，不會出現錨杆掉出傷人事故，施工操作安全；(5)本錨杆有錨頭，可直接打入，在砂土中和水中不存在不易成孔的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆的結構示意圖；
圖2為圖1中A-A截面的首I]視圖；
圖3為本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆使用狀態原理圖；
圖4為現有錨杆的結構原理圖。
圖中:1錨固杆，2注漿通道，3鑽頭，4棘枝，5出漿孔，6墊片，7固定螺母，8止漿塞，9水泥砂漿，10基體，11縱向筋，12環形箍筋，13回氣孔。[0013]【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0015]如圖4所示，給出了現有錨杆的結構原理圖，其由杆體I和彈性附枝2組成，彈性附枝2固定於杆體I的外表面上，在使用的過程中，通過彈性附枝2對基體的抓持作用來增加錨固杆的固定力。這種結構在使用過程中存在較大的弊端，一是杆體I會裸露於固定孔中，易被腐蝕，時間久了錨固力降低，使用壽命短。由於杆體I的端部沒設置鑽頭，這就使得杆體I的尺寸必須較小，不然不易打入基體。
[0016]如圖1和圖2所示，給出了本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆的結構示意圖以及A-A截面的剖視圖，其包括錨固杆1、注漿通道2、鑽頭3、棘枝4、出漿孔5、縱向筋11、環形箍筋12和回氣孔13 ;所示的錨固杆I為圓柱狀，若干棘枝4固定於錨固杆I的外表面上，棘枝4朝向右方；環形箍筋12與錨固杆I同心設置，固定於同一截面上的棘枝4上。縱向筋11沿錨固杆I的長度方向設置，縱向筋11固定於棘枝4與環形箍筋的連接處，這樣，就在錨固杆I的外圍形成了對其環繞分布的鋼筋骨架，有效地增加了錨固杆I的強度。
[0017]錨固杆I的左端設置有鑽頭3，通過鑽頭3可將錨固杆I打入堅硬的基體10中。錨固杆2的中央為注漿通道2，出漿孔5和回氣孔13設置於靠近鑽頭3的錨固杆I上，出漿孔5和回氣孔13均與注漿通道2相連通，出漿孔5的數量可以為多個。如圖2所示，同一截面上棘枝4的數量可以為多個，例如為4個。
[0018]這樣，將錨固杆I通過端部的鑽頭3鑽入基體10後，通過棘枝4對錨杆固定孔的孔壁的抓持作用，可使得錨固杆I具有更大的錨固力。通過注漿通道2和出漿孔5注入水泥砂漿，可使得錨固杆I和棘枝4的外圍包裹有水泥砂漿，不僅進一步增加了錨固力，而且通過對空氣的隔絕作用還有效地避免了錨固杆I和棘枝4的腐蝕，延長了錨固杆I的使用壽命。
[0019]如圖3所示，給出了本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆使用狀態原理圖，結合附圖3對本發明的帶鋼筋骨架的空心錨杆的施工方法說明，較硬巖體和土體施工方法，包括以下步驟:
a).準備設備，鑽孔臺車就位之後，接好鑿巖臺車的供電、供水管線；
b).測量布眼，根據錨杆設計間距以及巖體、土體的層理、節理分布情況，用油漆標出眼位；對於層理、節理髮育部位，需加密布設眼位；
c).鑽孔，用鑽孔臺車在標出的眼位上鑽出錨杆固定孔，鑽孔時鑽杆垂直於巖體或土體的層裡面；鑽孔直徑的大小與巖土體的硬度有關，在保證鑽孔直徑小於同一截面上棘枝所形成的最大直徑的情況下，巖體上的鑽孔直逕取大些，土體上的鑽孔直逕取小些，可通過實驗來確定，以順利打入錨杆為準；
d).清孔及檢查，用彎頭鋼管通入高壓風吹淨錨杆固定孔中的石屑及細小石塊，以利於水泥砂漿與巖壁充分接觸；並檢查錨杆固定孔的孔深是否滿足要求；
e).打入錨杆，將安裝好鑽頭的帶鋼筋骨架的空心錨杆打入錨杆固定孔，直到達到設計深度為止；
f).安裝止漿塞，在錨固杆的尾部安裝止漿塞，並在止漿塞的上方依次裝上墊板和固定螺母；
g).上緊螺母，通過擰動固定螺母使錨固杆產生拉力，以便棘枝撐開抓住錨杆固定孔的內壁；
h).注漿，通過注漿通道注入水泥砂漿，水泥砂漿經出漿孔會充盈錨杆固定孔，實現對錨固杆的均勻包裹，所採用的水泥砂漿的強度不低於20MPa ;注漿完畢後，用錨固劑及時封堵。
[0020]其中，注漿步驟h)中，水泥砂漿採用標號不低於P.042.5的普通矽酸鹽水泥以及最大粒徑小於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 ;水泥砂漿採用砂漿拌合機拌合，拌合時間不少於3min ;注漿時勻速注入，注漿壓力為0.1?
0.3MPa。
[0021]在施工過程中，應注意以下事項:
A、鑽孔，鑽孔應垂直於巖石節理面，錨杆軸線應與巖體主結構面或滑移面成較大角度相交。不得生搬硬套採用徑向錨杆，並應視現場情況適當調整。
B、錨杆插入螺母擰緊施加拉力時，要確保碗扣充分脹開，錨杆被緊固，防止錨杆滑落傷人。
C、注漿應緩慢勻速注入，以減少漿液中氣泡的產生以及發生衝孔現象。
【權利要求】
1.一種帶鋼筋骨架的空心錨杆，包括柱狀形狀的錨固杆(1)，所述錨固杆的外表面上固定有多個棘枝(4);其特徵在於:所述錨固杆的內部為與外界相通的注漿通道(2)，錨固杆的前端設置有用於鑽入基體(10)的鑽頭(3)，錨固杆上開設有與注漿通道相通的多個出漿孔(5)和回氣孔(13);同一截面處的棘枝上固定有與錨固杆同心的環形箍筋(12)，沿錨固杆的軸向設置有多個與棘枝和環形箍筋均相固定的縱向筋(11);棘枝、環形箍筋和縱向筋共同形成對錨固杆加固的鋼筋骨架。
2.根據權利要求1所述的帶鋼筋骨架的空心錨杆，其特徵在於:所述棘枝(4)朝向未設置鑽頭(3)的一方，錨固杆(I)上同一截面上所設置的棘枝的數目為2?4個。
3.根據權利要求1或2所述的帶鋼筋骨架的空心錨杆，其特徵在於:所述錨固杆(I)上設置有起固定作用的墊板(6)和固定螺母(7)。
4.一種基於權利要求1所述的帶鋼筋骨架的空心錨杆的施工方法，包括較硬巖體和土體施工方法，其特徵在於: 所述較硬巖體、土體施工方法，包括以下步驟: a).準備設備，鑽孔臺車就位之後，接好鑿巖臺車的供電、供水管線； b).測量布眼，根據錨杆設計間距以及巖體、土體的層理、節理分布情況，用油漆標出眼位；對於層理、節理髮育部位，需加密布設眼位； c).鑽孔，用鑽孔臺車在標出的眼位上鑽出錨杆固定孔，鑽孔時鑽杆垂直於巖體或土體的層裡面；鑽孔直徑的大小與巖土體的硬度有關，在保證鑽孔直徑小於同一截面上棘枝所形成的最大直徑的情況下，巖體上的鑽孔直逕取大些，土體上的鑽孔直逕取小些，可通過實驗來確定，以順利打入錨杆為準； d).清孔及檢查，用彎頭鋼管通入高壓風吹淨錨杆固定孔中的石屑及細小石塊，以利於水泥砂漿與巖壁充分接觸；並檢查錨杆固定孔的孔深是否滿足要求； e).打入錨杆，將安裝好鑽頭(3)的帶鋼筋骨架的空心錨杆打入錨杆固定孔，直到達到設計深度為止； f).安裝止漿塞，在錨固杆的尾部安裝止漿塞(8)，並在止漿塞的上方依次裝上墊板(6 )和固定螺母(7 ); g).上緊螺母，通過擰動固定螺母使錨固杆產生拉力，以便棘枝撐開抓住錨杆固定孔的內壁； h).注漿，通過注漿通道(2)注入水泥砂漿，水泥砂漿經出漿孔(5)會充盈錨杆固定孔，實現對錨固杆的均勻包裹，所採用的水泥砂漿的強度不低於20MPa ;注漿完畢後，用錨固劑及時封堵。
5.一種根據權利要求5所述的多級倒抓式空心錨杆的施工方法，其特徵在於:注漿步驟h)中，水泥砂漿採用標號不低於P.0_42.5的普通矽酸鹽水泥以及最大粒徑小於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 ;水泥砂漿採用砂漿拌合機拌合，拌合時間不少於3min ;注漿時勻速注入，注漿壓力為0.1?0.3MPa。
【文檔編號】E21D21/00GK103615272SQ201310546677
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】李晉, 張起, 郭德棟, 趙之仲 申請人:山東交通學院