一种旋喷锚杆及应用在旋喷锚杆上的支撑件及施工方法

技术领域

本发明涉及锚杆施工技术领域，特别涉及一种旋喷锚杆及应用在旋喷锚杆上的支撑件及施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市可利用空间越来越少，越来越多的建筑物向地下发展，地下空间技术得到了广泛的应用。深基坑开挖的工程也就随之而增，锚杆的广泛应用给基坑支护设计带来了更多的选择，相比内支撑，桩锚支护的类型给后续的施工提供了便利的施工条件。在施工过程中，锚杆工作性能的可靠性决定了基坑支护的安全，如何采取有效措施保证和提高锚杆的锚固性成为施工过程中的难点和重点。

现有公开号为CN107386283A的专利文献公开了一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法，包括以下步骤：进行锚杆施工准备；在地下水降至开挖层以下时，进行土方开挖；在土方开挖沟槽后，测量标高以及在围护桩上拉线做记号；采用中空钻杆和硬质合金高压旋转三叶钻头实施高压旋喷钻进工艺，完成斜向锚孔；采用钢绞线制作锚索；将制作好的锚索安装在钻杆上，并将钻杆送进锚孔中；在锚盘和钻头送入锚孔中时，开始高压旋喷水泥净浆并在注浆完毕后拔出钻杆、封堵孔口。通过高压旋喷桩工艺，有效的解决了软弱地层成孔塌陷后锚索难以下沉的问题。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：由钢绞线和锚盘制成的锚索旋喷前套设安装在钻杆上，因为要给钻杆让位，所以不能使用隔离架将各钢绞线连接在一起，使得各钢绞线成为单独的个体；钻杆高压旋喷水泥净浆时，水泥净浆切割挤压周围土体，同时会对钢绞线施加压力，将钢绞线推向周围土体，导致钢绞线偏离甚至脱离旋喷桩，直接影响锚杆的锚固性及支护效果。

发明内容

本发明的目的一在于提供一种旋喷锚杆，它能够限制锚索的径向位移，降低锚索脱离旋喷桩的可能性，从而提高锚杆的锚固性。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种旋喷锚杆，包括锚盘和锚索，锚索上间隔套设有多个支撑件，所述支撑件包括能将锚索撑离锚孔孔壁的弹性部，和将弹性部临时约束在锚索上的限位件，限位件被高压旋喷的浆液冲击破坏后弹性部自由舒展将锚索撑离孔壁。

通过采用上述技术方案，旋喷注浆时，水泥浆在锚孔底部切割孔壁土层，钻头端部和侧面喷嘴经过支撑件时，水泥浆冲击切割限位件，限位件破裂后，弹性部随即径向延展，弹性部一方面增大了锚索与锚固段的接触面积，提高锚索的锚固性；另一方面当锚索在水泥浆的冲击下偏位时，弹性部先抵触在锚孔孔壁上，限制锚索的径向位移，保证锚索始终在锚固段中，提高锚索的锚固效果和支护效果。

本发明进一步设置为：所述弹性部为卷簧，其中部留有供锚索穿过的中心孔，所述限位件绑扎在卷簧外侧。

通过采用上述技术方案，卷簧松开后展开迅速，能够快速地对锚索进行限位支撑。

本发明进一步设置为：所述弹性部包括套管，套管的端部一体设置有弹片，所述弹片整体朝远离套管轴线的方向弯曲，所述限位件包覆在弹片上。

通过采用上述技术方案，套管的弹片松开后快速展开，对锚索进行稳定的支撑限位，而且套管结合弹片的形式一方面方便批量生产，另一方面生产成本更低。

本发明进一步设置为：所述弹性部包括套管，套管的外周面上固接有弹片，所述弹片整体朝远离套管轴线的方向弯曲，所述限位件包覆在弹片上。

通过采用上述技术方案，套管的弹片松开后快速展开，对锚索进行稳定的支撑限位；套管和弹片为独立的个体，自身为弧形的弹片焊接在套管上，形成的弹性部弹性更好，支撑效果更稳定。

本发明进一步设置为：所述限位件单位面积承受最大压强为10-30MPa。

通过采用上述技术方案，水泥浆的泵压一般为30-35MPa，限位件承压范围设置在10-30MPa内，既能保证对弹性部的约束力，又能及时受压断裂，保证弹性部的限位效果。

本发明进一步设置为：所述限位件为胶带或由PVC材料制成的绑带。

通过采用上述技术方案，性能满足绑扎要求，成本可控还能批量制作，易于推广。

本发明进一步设置为：所述弹性部沿锚索径向自由延展至少3CM，并不大于锚孔的直径。

本发明进一步设置为：任一所述锚索上的弹性部与其余所有锚索的弹性部沿轴线错位分布。

通过采用上述技术方案，避免支撑件展开后，相互发生位置干涉。

本发明的目的二在于提供一种支撑件，支撑件为旋喷锚杆中的支撑件，它自身能够径向延展，提前抵触在锚孔孔壁上，限制锚索的径向位移，保证锚索始终在锚固段中。

本发明的目的三在于提供一种旋喷锚杆施工方法，包括以下步骤：

步骤一、锚孔定位：按照设计位置，在基坑壁上放线出锚孔位置，并做标记；

步骤二、钻孔：利用专用旋喷钻机对准已放好的孔位，调整好角度，开始钻孔；

步骤三、安装锚索：利用钢绞线制作锚索，锚索固定在锚盘上，将缚有限位件的弹性部套设在锚索上，然后将锚索安装在旋喷钻机的钻杆上，锚盘插至钻杆头部，利用钻杆将锚索送至锚孔孔底；

步骤四、旋喷注浆：开始高压旋喷水泥浆并向外拔钻杆，高压水泥浆将限位件破坏，弹性部打开将锚杆撑离孔壁，锚固段注浆完成后，拔出钻杆、封堵孔口；

步骤五、预应力张拉：在龄期达到后对锚索进行张拉施工。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过在锚索上设置支撑件，支撑件抵触在锚孔的内壁上，限制锚索的径向位移，从而保证锚索始终在锚固段中，提高锚索的锚固效果和支护效果；

2、通过将限位件的承压范围设置在10-30MPa内，既能保证对支撑件的约束力，又能及时受压断裂，保证支撑件的限位效果。

附图说明

图1至图3为实施例的结构示意图，示出了支撑件不同结构的示意图。

图中，1、锚盘；2、锚索；3、卷簧；4、套管；5、弹片；6、限位件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种旋喷锚杆，如图1所示，包括锚盘1和锚索2，锚盘1为钢制圆盘，中心贯穿开设有通孔，以供旋喷钻杆的喷嘴穿过；锚索2为钢绞线，锚索2穿过锚盘1盘面并利用挤压锚固定在锚盘1上。为了增加与边坡的锚固能力，一个锚盘1上至少穿设两根锚索2，本实施例选用三根锚索2。三个锚索2上间隔套设有多个支撑件，相邻锚索2上的支撑件沿轴线错位分布，避免发生位置干涉。支撑件随锚索2一起伸入锚孔中，锚索2远离锚盘1的一端设置有锚具，用于将锚索2自由端固定，便于后期进行预应力张拉。

参照图1至图3，支撑件包括能够将锚索2撑离锚孔孔壁的弹性部，和将弹性部临时约束在锚索2上的限位件6，弹性部可以为卷簧3、套管4或其他具有束缚功能的弹性结构，弹性部优选金属材料制作，限位件6优选为PVC材料制成的绑带，其他材料也可，只要在10-30MPa外部压强作用下能破裂松开弹性部即可；弹性部在不受限位件6的约束后，沿锚索2径向自由延展至少3CM，并不大于锚孔的直径。

弹性部为卷簧3时，其中部留有刚好供锚索2穿过的中心孔，限位件6绑扎在卷簧3的外侧，将其约束在绕卷紧绷状态。

弹性部为套管4时，套管4的内径与锚索2的直径相适配，套管4至少一端设置有弧形弹片5，弧形弹片5整体朝远离套管4轴线的方向分布；弧形弹片5可以与套管4一体成型，后期弯折而成（参照图2），或者弧形弹片5自身即为弧形，固接在套管4的外周面上（参照图3）。套管4套设在锚索2上后，限位件6包覆在弧形弹片5上，将弧形弹片5挤压在锚索2上。

本发明的旋喷锚杆施工过程如下：

步骤一、锚孔定位：开挖后的基坑壁经过修正喷锚，按照设计要求的标高和水平间距，利用全站仪在基坑壁上放线出锚孔位置，并在锚孔处做标记。

步骤二、钻孔：利用专用旋喷钻机对准已放好的孔位，按照设计锚孔的角度，调整角度，选用硬质合金高压旋转钻头，钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋转回转钻进工艺，开始钻孔，其中，锚索2水平方向孔距误差不大于5cm，垂直方向孔距误差不大于10cm，锚孔底部偏斜尺寸不大于锚固体直径的3%。

步骤三、安装锚索2：利用钢绞线制作锚索2，将三根锚索2穿于锚盘1中，并利用挤压锚将锚索2固定在锚盘1上进行锁锚、套牢。具体的，将挤压锚套设在锚索2上，利用自动扣压机夹紧，套牢，并用电弧焊机点焊，保证挤压锚与钢绞线紧密相连，不至于受力脱落；然后在三根锚索2上分别套设缚有限位件6的弹性部，将锚盘1抵压在旋喷钻机的钻杆端部，利用钻杆将锚索2送至锚孔孔底；锚索2应比设计长度多预留1m，为后期锚索2预应力张拉留有安装长度。

步骤四、旋喷注浆：开始高压旋喷水泥浆并向外拔钻杆，控制泵压为30-35MPa，并通过计时控制退杆速度（约15分钟退出一根3m长的被动钻杆），水泥浆从钻头端部和侧面喷嘴喷出，水泥浆在锚孔底部切割孔壁土层，将孔内土变成泥浆置换出来，锚孔内填充的水泥浆形成锚固段；钻头端部和侧面喷嘴经过支撑件时，水泥浆冲击切割限位件6，限位件6破裂后，弹性部随即径向延展，弹性部一方面增大了锚索2与锚固段的接触面积，提高锚索2的锚固性；另一方面当锚索2在水泥浆的冲击下偏位时，弹性部先抵触在锚孔孔壁上，限制锚索2的径向位移，保证锚索2始终在锚固段中，提高锚索2的锚固效果和支护效果。施工时，要间隔施工，跳孔进行锚索2施工，间隔24h后才能施工相邻的锚索2，避免影响锚桩质量，并在注浆完毕后拔出钻杆，立即封堵孔口，防止漏浆、漏砂、漏水，影响施工质量及安全。

步骤五、预应力张拉：每排锚索2施工完成后，安装腰梁，在龄期达到后进行张拉施工。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。