多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆及施工方法

2023-09-23 05:24:35 2

專利名稱：多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆及施工方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於土木工程領域的巖土錨固工程使用的錨杆及施工方法。
背景技術：
在巖土工程領域內的邊坡、堤岸、基坑、隧道和地下洞室錨固工程，以及建築物抗浮和 構築物基礎抗拔等技術領域中，通常需要釆用永久性系統錨杆錨固，或採用抗浮錨杆等技術 手段對各類建、構築物予以錨定加固，對於永久型土層錨杆的基本要求是耐久性和承載力。 採用傳統的抗拉、抗剪或抗拔錨固技術手段所施做的錨杆或錨樁在工程地質條件較為複雜的 地層內，如地質體鬆散、地下水水頭較高、動水壓力較大，特別對於地層或地下水對混凝土 和筋材具有較強腐蝕性條件下，永久性錨固、抗浮或抗拔工程的耐久性和承載力很難得到有 效保障。而對於在已汙染的地層和地下水環境中實施建、構築物的加固、糾偏，以及廢棄汙 染物處置場地內的邊坡加固工程，同樣需要一種能夠對錨固體及其內含筋材進行多重保護的 錨杆結構型式及配套錨固工藝來保障錨固工程達到設計工作壽命。
針對工程地質環境的複雜程度和不同地層條件，錨杆通常採用包裹、隔離和注漿密實等 防腐技術措施。主要方法有筋材鍍鋅、環氧樹脂塗層、套管包裹和注漿包裹等。在同一根錨 杆中採用三種及以上防腐手段的稱為多重防腐。傳統防腐錨固技術中，所用筋材一般採用包 裹鍍鋅層的螺紋鋼筋或包裹套管的鋼絞線，結合注漿密實包裹層和\或環氧樹脂塗層構成雙重 或三重防腐錨杆。其缺點是由於整個錨固段處於地層中，在長期荷載作用下，注漿固結體易 產生裂隙，地層中的腐蝕性水、氣體等流體易通過裂隙與錨杆筋材接觸，逐步腐蝕錨杆，導 致錨杆可能在服役期內失效。
中國發明專利申請200610052634.7公開了一種錨杆孔口端局部帶有波紋結構囊體的防 腐錨杆，錨杆杆體被孔口端囊體和連接在囊體小頭端的套管包裹，再通過向囊體和套管層與 錨杆筋材間的空腔中注入漿液固結杆體來達到雙重防腐防護。該技術能夠提供在鑽孔深度較 小、採用單根鋼筋作為筋材、錨固力較低的錨杆的雙重或多重防腐，但對於需要高鎖定力錨 固的軟弱地層和高陡邊坡，採用該技術需要打設數量較多、深度較大的錨孔，套管須多次連 接才能夠滿足錨杆全長的耐久性防護要求，因此大大增加了施工難度和成本。此外，該專利 申請中的錨杆錨固頭部分的防護仍存在一定問題，在具有腐蝕性土體和水體環境中，該錨杆 錨固頭部分的耐久性難以得到有效保障。

發明內容
本發明的目的在於提供一種適用於各類複雜、軟弱地層，尤其適用於具有腐蝕性的土層 和/或地下水體，注漿體大小可控、能有效包裹注漿固結體、抑制注漿體漿液流失，並可實施 高預應力鎖定，能夠以較低成本有效地提高單錨承載力，減少錨杆總數量，降低工程造價，加快施工速度，對錨杆錨固體實施多重防護，具有整體性抗腐蝕性好，耐久性高的多重防腐 型可控膨脹擠壓土體錨杆及施工方法。
本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，包括錨固段、.自由張拉段、外錨頭、注漿 管、 一個以上的傳力構件和一個以上的承載板，自由張拉段內設有用於支撐注漿管和每個傳 力構件的對中支架，傳力構件的底端與承載板固定相連，所述錨固段包括巖土工程用可控膨 脹擠壓土體裝置，巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置包括上套筒組件，上套筒組件的頂端固 定有上蓋板，上套筒組件內的上部設有上彈性密封件，上套筒組件的下部與膨脹擠壓筒頂端 的上開口相連，膨脹擠壓筒採用柔性材料製成，所述上套筒組件、所述上蓋板和所述上彈性 密封件上沿軸線方向設有與所述膨脹擠壓筒的上開口相通的注漿管上過孔和至少一個傳力構 件上過孔，所述注漿管的下部穿過注漿管上過孔並伸入所述膨脹擠壓筒內，每個所述傳力構 件穿過所述傳力構件上過孔並伸入膨脹擠壓筒內，膨脹擠壓筒內填充有水泥基漿液或含膨脹 劑的水泥基槳液。
本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其中所述承載板位於膨脹擠壓筒內，所述膨 脹擠壓筒外包覆有土層或水泥土層，所述上彈性密封件採用具有彈性的橡膠或瀝青或聚四氟 乙烯材料製成。
本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其中所述傳力構件採用表面鍍鋅的螺紋鋼筋 或表層塗刷環氧樹脂的鋼絞線或玻璃纖維筋(GFRP)或碳纖維筋(CFRP)或芳綸纖維筋 (AFRP)製成，傳力構件位於所述自由張拉段處的螺紋鋼筋或鋼絞線的表面包裹有低密度聚 乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚氯乙烯(PVC)套管。
本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其中所述傳力構件位於所述膨脹擠壓筒內的 螺紋鋼筋或鋼絞線的表面包裹有低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚氯乙 烯(PVC)套管。
本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其中所述上套筒組件包括上筒、上承載板和 下筒，上筒的底端焊接固定在上承載板的上端面上，所述下筒的頂端焊接固定在上承載板的 下端面上，所述上蓋板採用螺紋連接或焊接安裝在上筒的頂端，所述上彈性密封件設置在上 筒內，所述下筒的外側壁上沿圓周方向並列地設有多個上防滑凸稜，所述膨脹擠壓筒的上開 口套裝在下筒的外側壁上，並採用一個以上的上卡箍固定，所述上筒和下筒為橫截面是圓形 或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒。
本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其中所述膨脹擠壓筒的底端設有下開口，膨 脹擠壓筒的下開口與下套筒組件的頂端相連，下套筒組件內設有下彈性密封件，下彈性密封 件採用具有彈性的橡膠或瀝青或聚四氟乙烯材料製成，下套筒組件的底端固定有下蓋板，在 所述承載板和所述下彈性密封件上沿軸線方向設有至少一個傳力構件下過孔，每個所述傳力 構件穿過傳力構件下過孔。
本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其中所述下套筒組件包括上空筒和下空筒， 上空筒的底端焊接固定在所述承載板的上端面上，所述下空筒的頂端焊接固定在承載板的下端面上，所述下蓋板採用螺紋連接或焊接安裝在下空筒的底端，所述下彈性密封件設置在下 空筒內，所述上空筒的外側壁上沿圓周方向並列地設有多個下防滑凸稜，所述膨脹擠壓筒的 下開口套裝在上空筒的外側壁上，並採用一個以上的下卡箍固定，所述上空筒和下空筒為橫 截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒，膨脹擠壓筒所使用材料的抗拉強度 為7MPa以上，膨脹擠壓筒所使用材料的滲透係數小於10—7cm/s。
本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的施工方法，包括如下步驟-
A、 將鑽機就位，並將鑽杆定位於錨孔位置處，在錨孔位置處施打設計深度的鑽孔；
B、 啟動高壓注漿泵，在提鑽的同時，在錨孔中的擠擴錨固段長度範圍內以18~40MPa 的壓力進行清水或水泥基漿液的高壓噴射注漿，以擴大擠擴錨固段的錨孔直徑至設計要求， 並將鑽杆及鑽頭逐漸退出錨孔；
C、 將巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置摺疊成設計形狀，將注漿管插入巖土工程用可 控膨脹擠壓土體裝置的膨脹擠壓筒內，將至少一個傳力構件插入巖土工程用可控膨脹擠壓土 體裝置的膨脹擠壓筒，將每個傳力構件與一個以上的承載板固定相連，再將巖土工程用可控 膨脹擠壓土體裝置順著錨孔插入至錨孔槳液中的設計位置，並利用注眾管抽出膨脹擠壓筒內 的氣體，或在巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置上插裝一根排氣管用於在向膨脹擠壓筒內注 漿時排放膨脹擠壓筒內的氣體；
D、 再次啟動高壓注漿泵並通過注漿管，向錨孔深部的巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝 置的膨脹擠壓筒內以小於6MPa的注漿壓力注入水泥基漿液或含膨脹劑的水泥基漿液，待注 漿量達到設計要求的膨脹體積量或注漿泵泵壓突然增大時關閉注漿管；
E、 待錨孔內和膨脹擠壓筒內漿液固結並達到設計強度要求後，按照現有技術安裝外錨具 並張拉至設計錨定力後緊固鎖定，完成一根本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆。
本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的施工方法，其中所述步驟A中的鑽機採用 能夠實施鑽進成孔和高壓噴射注漿一體化施工工藝的鑽機，鑽孔的孔徑為80 220rnrn;所述 步驟B中的高壓噴射注漿方法可採用單管法、雙重管法、三重管法或多重管法，高壓噴射注 漿鑽頭的轉速為8~25r/min，鑽頭的提升速度為8~30cm/min，注入漿液的流量為60~200L/min; 所述步驟C中採用真空泵通過注漿管抽出膨脹擠壓筒內的氣體r所述步驟D中注入水泥基漿 液的流量為5~40L/s。
與現有技術相比，本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆及施工方法，具有以下各 項優點-
1、 將巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置與現有的高壓噴射注漿技術有效結合，能夠方便、 快速、可靠的在各類軟、硬程度不同的土層中施工帶有擴體錨固段的永久性高承載力土層錨 杆。
2、 應用高壓噴射注漿一擠擴土體工藝，避免了機械式擴孔錨杆錨固段易於塌孔、難於清 除孔內殘渣以及傳力構件居中困難等技術難題，能夠快速、高效地施做擴體錨杆。
3、 採用高壓噴射注漿一擠擴土體工藝，實現了對膨脹擠壓筒的精確定量注漿，膨脹擠壓
6筒內的漿液被完全密封包裹，避免了漿液外流浪費和汙染周圍地層，而且還可以根據需要對 錨固段周圍土體進行置換和擠密加固，從而能夠在軟弱地層中大大提高單錨的錨定承載力， 並可減小鑽.孔長度和錨杆長度,'節約鋼材、水泥，降低工程費用。
4、 由於對深部錨固段採用了多重防腐措施，且錨杆的傳力構件、承載體以及擴體錨固段 的注漿固結體完全被包裹於膨脹擠壓筒和水泥土中，所以本發明的錨杆結構具有等同或高於 膨脹擠壓筒囊體土工膜材料的穩定的長期防腐性能，能夠應用於近海邊岸區域、鹽漬土地區 及固體廢料填埋場等高腐蝕環境中，並保持可靠的擴體錨固效果。
5、 採用本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆及施工方法，不但能夠以較低的成 本有效地抑制槳液流失，提高單錨承載力，減少錨杆總數量，加快施工速度，降低工程造價， 而且能夠對錨杆錨固體實施多重防護，大大增強了永久型錨杆的抗腐蝕性和耐久性，有效提 高了工程的長期安全可靠性。
6、 本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆及施工方法適用於在各類複雜、軟弱地 層和\或地下水體，實施對土木工程建設中的邊坡、堤岸、基坑、隧道和地下洞室工程的預應 力錨固，以及建築物抗浮和構築物基礎抗拔的豎向錨固，並能夠大大提高系統錨杆的承載力 和耐久性，降低錨固工程總造價。
下面結合附圖及實施例詳述本發明。


圖1為本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆所使用的巖土工程用可控膨脹擠壓土
體裝置的一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖2為上套筒組件部分的一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖3為上套筒組件部分的另一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖4為上套筒組件部分的又一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖5為本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆所使用的巖土工程用可控膨脹擠壓土
體裝置的另一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖6為下套筒組件部分的一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖7為下套筒組件部分的另一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖8為下套筒組件部分的又一種實施方式的結構示意圖的主視剖面圖9為本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的一種實施方式的結構示意圖的主視
剖面圖10為本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的另一種實施方式的結構示意圖的 主視剖面圖11為本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的又一種實施方式的結構示意圖的 主視剖面圖12為本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的再一種實施方式的結構示意圖的 主視剖面圖；圖13為本發明的巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置處於一種摺疊方式的結構示意圖的 主視剖面圖-,
圖14為本發明的巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置處於另一種摺疊方式的結構示意圖 的主視剖面圖15為本發明完成施工後的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的結構示意圖的主視剖
面圖16為圖15的C一C截面俯視圖17為本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置 處於未注漿狀態的結構示意圖的主視剖面圖； 圖18為圖17的A—A截面俯視圖。
具體實施例方式
如圖1和圖5所示，本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆所使用的巖土工程用可 控膨脹擠壓土體裝置，包括上套筒組件l，上套筒組件l的頂端固定有上蓋板2,參見圖2， 上套筒組件內的上部設有上彈性密封件3,上套筒組件1的下部與膨脹擠壓筒5頂端的上 開口相連，膨脹擠壓筒5採用柔性材料製成，上套筒組件l、上蓋板2和上彈性密封件3上 沿軸線方向設有與膨脹擠壓筒5的上開口相通的注漿管上過孔6和一個傳力構件上過孔7, 傳力構件上過孔7的數量也可以是2個或3個或4個或6個。上彈性密封件3採用具有彈性 的橡膠或瀝青或聚四氟乙烯材料製成，上彈性密封件3屬於現有技術中的公知產品，其密封 原理是當上彈性密封件3受到擠壓力作用時，會產生收縮變形，從而將注漿管上過孔6和每 個傳力構件上過孔7壓縮，注漿管上過孔6的孔壁會與注漿管24的側壁緊緊相貼，傳力構件 上過孔7的孔壁則會與傳力構件23的側壁緊緊相貼，以起到密封作用。
如圖2所示的是本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆所使用的巖土工程用可控膨脹 擠壓土體裝置的其中一種上套筒組件1，該上套筒組件1包括上筒11和上承載板19，上筒 11的底端焊接固定在上承載板19的上端面上，上蓋板2採用螺紋連接或焊接安裝在上筒11 的頂端，上彈性密封件3設置在上筒11內，上筒11為橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊 形或八邊形的柱形筒，膨脹擠壓筒5的上開口採用法蘭4固定在上承載板19的底端。
如圖3所示，上套筒組件l也可以是包括上筒11A、上承載板19A和下筒18，上筒11A 的底端焊接固定在上承載板19A的上端面上，下筒18的頂端焊接固定在上承載板19A的下 端面上，上蓋板2採用螺紋連接或焊接安裝在上筒11A的頂端，上彈性密封件3A設置在上 筒11A內，下筒18的外側壁上沿圓周方向並列地設有多個上防滑凸稜16，膨脹擠壓筒5的 上開口套裝在下筒18的外側壁上，並採用2個或3個上卡箍14固定，上筒11A和下筒18 為橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒。
如圖4所示，上套筒組件1還可以是包括上筒IIB、上承載板19B、下筒18B和下套筒 lc，上筒11B的底端焊接固定在上承載板19B的上端面上，下筒18B和下套筒lc的頂端焊 接固定在上承載板19B的下端面上，下筒18B套裝在下套筒lc內，上蓋板2B採用螺紋連接
8或焊接安裝在上筒11B的頂端，上彈性密封件3B設置在上筒11B內，膨脹擠壓筒5的上開 口插裝在下套筒lc和下筒18B之間的環形間隙內，並採用多個沿徑向穿過下套筒lc和下筒 18B的螺栓固定，下套筒lc和下筒18B之間的環形間隙內灌注有密封膠，上筒11B、下套筒 lc和下筒18為橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒。
上述各實施例中膨脹擠壓筒5內可以如圖1所示的那樣設有承載板21，承載板21上設 有傳力構件23的連接孔，承載板21與傳力構件23的底端通過螺母固定相連，或者承載板 21與傳力構件23採用多個楔形夾板與承載班組合而成的錨具(也稱之為P錨)或螺紋連接 固定相連，膨脹擠壓筒5採用在向膨脹擠壓筒5內注入5MPa以下漿液時可向外膨脹展開摺疊 狀態的柔性材料製成，膨脹擠壓筒5所使用材料的抗拉強度為10MPa以上，膨脹擠壓筒5所 使用材料的滲透係數小於10—7cm/S，上承載板的邊緣與2—8個弧形的彈性約束條20的二端 固定相連，每個彈性約束條20分別向下環繞膨脹擠壓筒5並與膨脹擠壓筒5的外表面相貼， 膨脹擠壓筒5在使用前被摺疊巻繞成直圓柱筒狀，以便於插入鑽孔中，膨脹擠壓筒5展開後 的長度為0.4 3m，展開後的橫向直徑為0.4M.5m，膨脹擠壓筒5在使用前被摺疊巻繞成如 圖13或圖14或圖17和圖18所示的筒狀，上彈性密封件3採用具有彈性的橡膠或瀝青或聚 四氟乙烯材料製成，彈性約束條20可採用金屬材料或土工織物或帆布製成。
如圖5和圖7所示，本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆所使用的巖土工程用可 控膨脹擠壓土體裝置的膨脹擠壓筒5的底端設有下開口，膨脹擠壓筒5的下開口與下套筒組 件9的頂端相連，下套筒組件9內設有下彈性密封件10，下套筒組件9的底端固定有下蓋板 12，在承載板25和下彈性密封件IO上沿軸線方向設有至少一個傳力構件下過孔，膨脹擠壓 筒5採用在向膨脹擠壓筒5內注入0. 4MPa或1. 2MPa或2MPa或2. 4MPa或4MPa或5MPa或6. 6MPa 或8MPa以下漿液時可向外膨脹展開摺疊狀態的柔性材料製成，膨脹擠壓筒5所使用材料的抗 拉強度為5MPa或7MPa或9MPa或llMPa或14MPa或17MPa或19MPa或20MPa以上，膨脹擠壓 筒5所使用材料的滲透係數小於10—7cm/s或10-8Cm/s或l(T9Cni/s。下彈性密封件10也屬於現 有技術中的公知產品，其密封原理與上彈性密封件3相同。
如圖6所示，下套筒組件9包括上空筒28和下空筒27B,上空筒28的底端焊接固定在 承載板25B的上端面上，下空筒27B的頂端悍接固定在承載板25B的下端面上，承載板25B 上設有傳力構件23的連接孔，承載板25B與傳力構件23的底端固定相連，下蓋板12B採用 螺紋連接或焊接安裝在下空筒27B的底端，下彈性密封件10B設置在下空筒27B內，上空筒 28的外側壁上沿圓周方向並列地設有多個下防滑凸稜17，膨脹擠壓筒5的下開口套裝在上空 筒28的外側壁上，並採用2個或3個下卡箍15固定，上空筒28和下空筒27B為橫截面是 圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒，膨脹擠壓筒5所使用材料的抗拉強度也可 以為7MPa以上，膨脹擠壓筒5所使用材料的滲透係數也可以小於l(T5cra/s。
如圖7所示，上述下套筒組件9也可以是包括下空筒27，下空筒27的上端焊接固定在 承載板25的下端面上，下蓋板12採用螺紋連接或焊接安裝在下空筒27的底端，下彈性密封 件10設置在下空筒27內，下空筒27為橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒，膨脹擠壓筒5的下開口採用法蘭4固定在承載板25的上端，承載板25上設有傳力構 件23的連接孔，承載板25與傳力構件23的底端固定相連，膨脹擠壓筒5所使用材料的抗拉 強度為7MPa以上，膨脹擠壓筒5所使用材料的滲透係數小於10—6cm/S。
如圖8所示，上述下套筒組件9也可以是包括上空筒28C、下空筒27C和套筒9c，上空 筒28C和套筒9c的底端焊接固定在承載板25C的上端面上，上空筒28C套裝在套筒9c內， 承載板25C上設有傳力構件23的連接孔，承載板25C與傳力構件23的底端固定相連，下空 筒27C的頂端焊接固定在承載板25C的下端面上，下蓋板12C採用螺紋連接或焊接安裝在下 空筒27C的底端，下彈性密封件10C設置在下空筒27C內，膨脹擠壓筒5的下開口插裝在上 空筒28C與套筒9c之間的環形間隙內，並採用多個沿徑向穿過上空筒28C和套筒9c的螺栓 固定，上空筒28C和套筒9c之間的環形間隙內灌注有密封膠，上空筒28C和下空筒27C為 橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒，膨脹擠壓筒5所使用材料的抗拉 強度也可以為7MPa以上，膨脹擠壓筒5所使用材料的滲透係數也可以小於10—7Cra/S。
上述實施例中膨脹擠壓筒5的橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形，膨脹擠 壓筒5的軸線截面方向的形狀可以是逐漸變化的，或者是不變化的，膨脹擠壓筒5採用厚度 為0.4 5mrn的高強度防滲土工膜或高強度複合土工布或高強度塗膠無紡布或薄鋼片或鋅皮鐵 製成，採用薄鋼片或鋅皮鐵製成的膨脹擠壓筒5可以將其摺疊成如圖13所示的直筒狀，薄鋼 片或鋅皮鐵的厚度要保證其在注入0. 5MPa或1. 5MPa或2MPa或2. 5MPa或4MPa或5MPa或 6.5MPa或8MPa以下漿液時^T向外膨脹展開摺疊狀態，採用高強度防滲土工膜或高強度複合 土工布或高強度塗膠無紡布製成的膨脹擠壓筒5可以也將其摺疊成如圖14或圖17和圖18所 示的直筒狀，膨脹擠壓筒5所使用材料的抗拉強度可以為6MPa或8MPa或lOMPa或12MPa或 15MPa或16MPa或18MPa或20MPa以上，膨脹擠壓筒5所使用材料的滲透係數也可以是小於 10—Ws或10-9cm/s。
上述圖5、圖6所示的實施例中，上承載板的邊緣與2—8個彈性擋條20a的頂端固定相 連，每個彈性擋條20a分別與膨脹擠壓筒5的外表面相貼，每個彈性擋條20a的底端分別與 承載板25B的邊緣固定相連，彈性擋條20a可採用金屬材料或土工織物或帆布製成，膨脹擠 壓筒5在使用前被摺疊巻繞成直筒狀，以便於插入鑽孔中，膨脹擠壓筒5所使用材料的抗拉 強度也可以為lOMPa以上。
上述各實施例中膨脹擠壓筒5展開後的長度為0. 3 4m，展開後的橫向直徑為0. 3 1. 6m， 膨脹擠壓筒5在使用前被摺疊巻繞成圓柱筒狀，上彈性密封件3和下彈性密封件10分別採用 具有彈性的橡膠或瀝青或聚四佛乙烯材料製成。
圖17和圖18所示的本發明多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的巖土工程用可控膨脹擠 壓土體裝置的結構示意圖，是處於未注漿狀態，圖15和圖16所示的本發明的多重防腐型可 控膨脹擠壓土體錨杆是處於注槳施做完成狀態，該多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆包括錨 固段、自由張拉段、外錨頭、注漿管24、 4個傳力構件23和2個承載板21、 25，承載板25 位於膨脹擠壓筒5的底端，承載板21位於承載板25的上方，自由張拉段內設有用於支撐注
10漿管24和每個傳力構件23的對中支架(圖中未畫出)，傳力構件23的底端與承載板25固定 相連，承載板25的下端固定有球面向下突出的半圓球殼形的導向帽22，錨固段包括巖土工 程用可控膨脹擠壓土體裝置，參見圖l、圖2和圖5、圖7,巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝 置包括上套筒組件1，上套筒組件1的頂端固定有上蓋板2，上套筒組件1內的上部設有上彈 性密封件3，上套筒組件1的下部與膨脹擠壓筒5頂端的上開口相連，膨脹擠壓筒5採用柔 性材料製成，上套筒組件l、上蓋板2和上彈性密封件3上沿軸線方向設有與膨脹擠壓筒5 的上開口相通的注漿管上過孔6和4個傳力構件上過孔7，注槳管24的下部穿過注漿管上過 孔並伸入膨脹擠壓筒5內，膨脹擠壓筒5內填充有水泥基漿液或含膨脹劑的水泥基漿液。
如圖9、圖10、圖11和圖12所示，傳力構件23採用表面鍍鋅的螺紋鋼筋製成，或採用 表層塗刷環氧樹脂的鋼絞線或玻璃纖維筋(GFRP)或碳纖維筋(CFRP)或芳綸纖維筋(AFRP) 製成，傳力構件23位於自由張拉段處的螺紋鋼筋或鋼絞線的表面包裹有低密度聚乙烯 (LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚氯乙烯(PVC)套管。圖9和圖IO所示的巖土工程 用可控膨脹擠壓土體裝置中的傳力構件23的下部自下而上的分別連接有承載板25和承載板 21，圖11和圖12所示的巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置中的傳力構件23的下部自下而上 的分別連接有承載板25、承載板21和承載板21a。
圖10和圖12所示的傳力構件23位於膨脹擠壓筒5內的螺紋鋼筋或鋼絞線的表面包裹有 低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚氯乙烯(PVC)套管30，由此構成壓 力型或壓力分散型錨固承載段。圖9和圖11所示的傳力構件23位於膨脹擠壓筒5內的螺紋 鋼筋或鋼絞線的表面沒有包裹套管，由此構成拉壓複合型錨固承載段。對於近海堤岸、淺灘 地區、鹽漬土區域、垃圾衛生填埋場等高腐蝕環境，傳力構件23位於膨脹擠壓筒5內的螺紋 鋼筋或鋼絞線的表面包裹有低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚氯乙烯(PVC) 套管30，可以進一步增強本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的抗腐蝕性和耐久性。
上述各實施例中的膨脹擠壓筒5外可以包覆有土層或水泥土層。對於近海堤岸、淺灘地 區、鹽漬土區域、垃圾衛生填埋場等高腐蝕環境，採用膨脹擠壓筒5外包覆有水泥土層，可 以進一步增強本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的抗腐蝕性和耐久性。
施作上述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的施工方法，其包括如下步驟
A、 將鑽機就位，並將鑽杆定位於錨孔位置處，在錨孔位置處施打設計深度的鑽孔；
B、 啟動高壓注漿泵，在提鑽的同時，在錨孔中的擠擴錨固段長度範圍內以20~40MPa 的壓力進行清水或水泥基漿液的高壓噴射注漿，以擴大擠擴錨固段的錨孔直徑至設計要求， 並將鑽杆及鑽頭逐漸退出錨孔；
C、 將巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置摺疊成設計形狀，將注漿管24插入巖土工程用 可控膨脹擠壓土體裝置的膨脹擠壓筒5內，將至少一個傳力構件23插入巖土工程用可控膨脹 擠壓土體裝置的膨脹擠壓筒5，將每個傳力構件23與一個以上的承載板固定相連，再將巖土 工程用可控膨脹擠壓土體裝置順著錨孔插入至錨孔漿液中的設計位置，並利用注漿管24抽出 膨脹擠壓筒5內的氣體，或在巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置上插裝一根排氣管用於在向膨脹擠壓筒5內注漿時排放膨脹擠壓筒5內的氣體；
D. 、再次啟動高壓注漿泵並通過注漿管24，向錨孔深部的巖土工程用可控膨脹擠壓土休 裝置的膨脹擠壓筒5內以小於5MPa的注漿壓力注入水泥基漿液或含膨脹劑的水泥基漿液， 待注漿量達到設計要求的膨脹體積量或注漿泵泵壓突然增大時關閉注漿管24;
E、 待錨孔內和膨脹擠壓筒5內漿液固結並達到設計強度要求後，按照現有技術安裝外錨 具並張拉至設計錨定力後緊固鎖定，完成一根本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆。
上述步驟A中的鑽機採用能夠實施鑽進成孔和高壓噴射注漿一體化施工工藝的鑽機，鑽 孔的孔徑為80 220mrn;上述步驟B中的旋噴注漿的方法可採用單管法、雙重管法、三重管 法或多重管法，高壓噴射注漿鑽頭的轉速為8~20r/min，鑽頭的提升速度為8~22cm/min，注 入漿液的流量為60~150L/min;上述步驟C中採用真空泵通過注漿管24抽出膨脹擠壓筒5內 的氣體；上述步驟D中注入水泥基漿液的流量為5~30L/s。
上面所述的實施例僅僅是對本發明優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限 定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出 的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求
1.多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，包括錨固段、自由張拉段、外錨頭、注漿管(24)、一個以上的傳力構件(23)和一個以上的承載板，自由張拉段內設有用於支撐注漿管(24)和每個傳力構件(23)的對中支架，傳力構件(23)的底端與承載板(21)固定相連，其特徵是所述錨固段包括巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置，巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置包括上套筒組件(1)，上套筒組件(1)的頂端固定有上蓋板，上套筒組件(1)內的上部設有上彈性密封件，上套筒組件(1)的下部與膨脹擠壓筒(5)頂端的上開口相連，膨脹擠壓筒(5)採用柔性材料製成，所述上套筒組件(1)、所述上蓋板和所述上彈性密封件上沿軸線方向設有與所述膨脹擠壓筒(5)的上開口相通的注漿管上過孔(6)和至少一個傳力構件上過孔(7)，所述注漿管(24)的下部穿過注漿管上過孔(6)並伸入所述膨脹擠壓筒(5)內，每個所述傳力構件(23)穿過所述傳力構件上過孔(7)並伸入膨脹擠壓筒(5)內，膨脹擠壓筒(5)內填充有水泥基漿液或含膨脹劑的水泥基漿液。
2. 如權利要求1所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其特徵是所述承載板(21) 位於膨脹擠壓筒(5)內，所述膨脹擠壓筒(5)外包覆有土層或水泥土層，所述上彈性密封 件採用具有彈性的橡膠或瀝青或聚四氟乙烯材料製成。
3. 如權利要求2所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其特徵是:所述傳力構件(23) 採用表面鍍鋅的螺紋鋼筋或表層塗刷環氧樹脂的鋼絞線或玻璃纖維筋(GFRP)或碳纖維筋(CFRP)或芳綸纖維筋(AFRP)製成，傳力構件(23)位於所述自由張拉段處的螺紋鋼筋 或鋼絞線的表面包裹有低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚氯乙烯(PVC) 套管。
4. 如權利要求3所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其特徵是所述傳力構件(23) 位於所述膨脹擠壓筒(5)內的螺紋鋼筋或鋼絞線的表面包裹有低密度聚乙烯(LDPE)或高 密度聚乙烯(HDPE)或聚氯乙烯(PVC)套管。
5. 如權利要求4所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其特徵是所述上套筒組件 (1)包括上筒(IIA)、上承載板(19A)和下筒(18)，上筒(11A)的底端焊接固定在上承載板(19A)的上端面上，所述下筒(18)的頂端焊接固定在上承載板(19A)的下端面上， 所述上蓋板(2A)採用螺紋連接或焊接安裝在上筒(11A)的頂端，所述上彈性密封件(3A) 設置在上筒(11A)內，所述下筒(18)的外側壁上沿圓周方向並列地設有多個上防滑凸稜 (16)，所述膨脹擠壓筒(5)的上開口套裝在下筒(18)的外側壁上，並採用一個以上的上 卡箍(14)固定，所述上筒(11A)和下筒(18)為橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形 或八邊形的柱形筒。
6. 如權利要求5所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其特徵是所述膨脹擠壓筒 (5)的底端設有下開口，膨脹擠壓筒(5)的下開口與下套筒組件(9)的頂端相連，下套筒組件(9)內設有下彈性密封件，下彈性密封件採用具有彈性的橡膠或瀝青或聚四氟乙烯材料製成，下套筒組件(9)的底端固定有下蓋板，在所述承載板和所述下彈性密封件上沿軸線方 向設有至少一個傳力構件下過孔，每個所述傳力構件(23)穿過傳力構件下過孔。
7. 如權利要求6所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，其特徵是所述下套筒組件 (9)包括上空筒(28)和下空筒(27B)，上空筒(28)的底端焊接固定在所述承載板(25B)的上端面上，所述下空筒(27B)的頂端焊接固定在承載板(25B)的下端面上，所述下蓋板 (12B)採用螺紋連接或焊接安裝在下空筒(27B)的底端，所述下彈性密封件(10B)設置在下空筒(27B)內，所述上空筒(28)的外側壁上沿圓周方向並列地設有多個下防滑凸稜 (17)，所述膨脹擠壓筒(5)的下開口套裝在上空筒(28)的外側壁上，並採用一個以上的下卡箍(15)固定，所述上空筒(28)和下空筒(27B)為橫截面是圓形或橢圓形或矩形或六邊形或八邊形的柱形筒，膨脹擠壓筒(5)所使用材料的抗拉強度為7MPa以上，膨脹擠壓筒(5)所使用材料的滲透係數小於10—7cm/s。
8. 實現權利要求1至7中任何一項所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的施工方法， 其特徵在於包括如下步驟A、 將鑽機就位，並將鑽杆定位於錨孔位置處，在錨孔位置處施打設計深度的鑽孔；B、 啟動高壓注漿泵，在提鑽的同時，在錨孔中的擠擴錨固段長度範圍內以18~40MPa 的壓力進行清水或水泥基漿液的高壓噴射注漿，以擴大擠擴錨固段的錨孔直徑至設計要求， 並將鑽杆及鑽頭逐漸退出錨孔；C、 將巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置摺疊成設計形狀，將注漿管(24)插入巖土工 程用可控膨脹擠壓土體裝置的膨脹擠壓筒(5)內，將至少一個傳力構件(23)插入巖土工程 用可控膨脹擠壓土體裝置的膨脹擠壓筒(5)，將每個傳力構件(23)與一個以上承載板(21) 固定相連，再將巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置順著錨孔插入至錨孔漿液中的設計位置， 並利用注漿管(24)抽出膨脹擠壓筒(5)內的氣體，或在巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置 上插裝一根排氣管用於在向膨脹擠壓筒(5)內注漿時排放膨脹擠壓筒(5)內的氣體；D、 再次啟動高壓注漿泵並通過注漿管(24)，向錨孔深部的巖土工程用可控膨脹擠壓土 體裝置的膨脹擠壓筒(5)內以小於6MPa的注漿壓力注入水泥基漿液或含膨脹劑的水泥基漿 液，待注漿量達到設計要求的膨脹體積量或注漿泵泵壓突然增犬時關閉注漿管(24);E、 待錨孔內和膨脹擠壓筒(5)內漿液固結並達到設計強度要求後，按照現有技術安裝 外錨具並張拉至設計錨定力後緊固鎖定，完成一根本發明的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨 杆。
9. 根據權利要求8所述的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的施工方法，其特徵是所述步驟A中的鑽機採用能夠實施鑽進成孔和高壓噴射注漿一體化施工工藝的鑽機，鑽孔的孔 徑為80 220mm;所述步驟B中的高壓噴射注漿方法可採用單管法、雙重管法、三重管法或 多重管法，高壓噴射注漿鑽頭的轉速為8~25r/min，鑽頭的提升速度為8~30cm/min，注入漿 液的流量為60~200L/min;所述步驟C中採用真空泵通過注漿管(24)抽出膨脹擠壓筒(5) 內的氣體；所述步驟D中注入水泥基漿液的流量為5~40L/s。
全文摘要
一種多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆，包括錨固段、自由張拉段、外錨頭、注漿管、至少一個傳力構件和一個以上的承載板，錨固段包括巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置，巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置包括上套筒組件，下套筒組件和膨脹擠壓筒，膨脹擠壓筒內填充有水泥基漿液或含膨脹劑的水泥基漿液。多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆的施工方法，包括向錨孔深部的巖土工程用可控膨脹擠壓土體裝置的膨脹擠壓筒內注入水泥基漿液或含膨脹劑的水泥基漿液。其目的在於提供一種適用於複雜、軟弱、腐蝕性地層，可抑制錨固體漿液流失，控制錨固段擴體大小，承載力高、耐久性好、成本低廉的多重防腐型可控膨脹擠壓土體錨杆及施工方法。
文檔編號E21D21/00GK101550696SQ20091008383
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月7日 優先權日2009年5月7日
發明者鍾 劉, 義 張, 松 楊, 馬利軍 申請人:中國京冶工程技術有限公司;中冶建築研究總院有限公司