一种可回收锚杆的锚固装置及施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程的技术领域，具体涉及一种可回收锚杆的锚固装置及施工方法。

背景技术

边坡支护是保证边坡(或隧道)结构稳定性而采取的支挡、加固与防护措施。而锚杆支护作为边坡支护的常用支护形式之一，其锚杆的结构形式对边坡的稳定性有着极其重要的影响。由于锚杆支护形式相对于其它支护结构类型具有成本低、支护效果好、操作简单、使用灵活、占用施工净空少等有点，因此在土木工程支护结构领域被应用的最为广泛。然而随着我国社会经济的发展，对基础设施建设方面则提出了更高的要求——绿色、经济、安全。而对于传统的锚杆支护，尽管它有诸多的优点，但是也存在一些缺陷：

(1)不可回收，循环使用——传统的锚杆支护结构属于一次性支护结构，即永久支护结构，不能进行回收再次利用，造成资源浪费。

(2)不能独立实现支护作用——传统的锚杆支护结构需要在放入锚杆的钻孔内进行注浆工序才能使锚杆发挥其支护作用，支护方式单一。

(3)安全储备不足——传统的锚杆支护结构一旦出现问题不能继续承受荷载或者是当外界或内部荷载发生较大变化从而突破最初锚杆支护所能承受的荷载情况下，锚杆支护将并不能实现支护安全的目的。

发明内容

本发明提供了一种可回收锚杆的锚固装置及施工方法，解决了现有传统的锚杆存在的不可回收、安全储备低和使用方式单一等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种可回收锚杆的锚固装置，包括能够拆卸地连接在一起的锚头和锚杆，所述锚杆上设置有支撑机构，所述支撑机构用于通过伸缩支撑待支护边坡，加强锚杆的支护作用。

进一步，所述支撑机构包括沿所述锚杆表面均匀间隔设置的多条滑槽，每条所述滑槽均沿锚杆的轴向延伸，其内部均设置有伸缩支链，所述伸缩支链的一端均与滑槽的一端连接，另一端均与推动机构相连，所述推动机构用于控制所有伸缩支链同时离开滑槽收缩撑起或者回归滑槽伸张复位。

进一步，所述推动机构包括套装设置在锚杆尾端的套管，所述套管的一端与每条伸缩支链的另一端均连接，另一端与螺母接触，所述锚杆的尾端还设置有螺杆，所述螺杆穿过套管与螺母配合，

正向旋转螺母，推动套管沿锚杆向靠近锚头方向运动，带动与之相连的伸缩支链离开滑槽收缩撑起；

反向旋转螺母，借助外力拉动套管沿锚杆向远离锚头方向运动，带动与之相连的伸缩支链回归滑槽伸张复位。

进一步，所述伸缩支链包括多个转动连接的支杆，相邻的两个支杆其彼此相互连接端通过第一转轴转动连接，其非彼此相互连接端均通过第二转轴和转动轮与第三支杆转动连接，所述第二转轴依次穿过第三支杆的一端、转动轮和相邻的两个支杆中非彼此相互连接端，将它们转动连接在一起。

进一步，所述支杆整体呈Z字形，其两端各设置一个﹂形台阶和一个﹁形台阶，相连的两个支杆中的一个支杆的﹂形台阶与另一个支杆的﹁形台阶转动连接在一起。

进一步，所述锚头的端部呈圆弧状，在其上设置有多个锥形尖端，或者所述锚头的端部呈锥形状。

进一步，所述锚杆内部设置有多个螺纹钢筋。

一种基于上文所述的可回收锚杆的锚固装置的施工方法，对于密实岩土地质边坡支护时，先在需要支护的位置钻好锚孔，将锚固装置放入锚孔内部，使用工具正向旋转螺母，推动套管向靠近锚头的方向运动，带动与之相连的伸缩支链离开滑槽收缩撑起，完成支护，后续使用工具反向旋转螺母，借助外力拉动套管向远离锚头的方向运动，带动与之相连的伸缩支链回归滑槽伸张复位，再拆卸锚杆，完成锚杆回收；

对于较密实岩土地质边坡支护时，先在需要支护的位置钻好锚孔，将锚固装置放入锚孔内部，使用工具正向旋转螺母，推动套管向靠近锚头的方向运动，带动与之相连的伸缩支链离开滑槽收缩撑起，再采用注浆工艺向锚孔内部注浆直至浆液覆盖到锚头位置，完成支护，后续使用工具反向旋转螺母，借助外力拉动套管向远离锚头的方向运动，带动与之相连的伸缩支链回归滑槽伸张复位，再拆卸锚杆，完成锚杆回收；

对于松散岩土地质边坡支护时，先在需要支护的位置钻好锚孔，将锚固装置放入锚孔内部，使用工具正向旋转螺母，推动套管向靠近锚头的方向运动，带动与之相连的伸缩支链离开滑槽收缩撑起，再采用注浆工艺向锚孔内部注浆，直至浆液充满整个锚孔，完成支护。

本发明有益的技术效果在于：

(1)通过对锚杆尾部的螺母进行转动，从而推动锚杆上的套筒向锚头方向滑动，进而推动伸缩支链支撑起，作用于待支护边坡(或隧道)，同时，针对不同地质岩土可以选择性决定是否注浆，在锚杆未注浆的情况下，若需要对锚杆进行回收，也可通过锚杆尾部的螺母和施工现场的一些拔拉辅助工具进行锚杆回收。

(2)利用锚头和锚杆之间的螺纹连接，可以针对只有锚头部位灌注混凝土浆液的情况下，旋转锚杆，使锚杆和锚头分离，从而完成对锚杆部分进行回收，比较经济绿色，对于临时性支护工程尤为突出这个优点。

(3)利用锚杆内部设置的螺纹钢筋，可以在锚杆不能抵抗外部突变的荷载情况下，能够利用螺纹钢筋的高强度继续实现锚杆的支护作用，同时在一些劣质岩土中使用这种锚杆的支护效果将会更加明显，由于锚头锚杆还能够通过注浆使锚杆、锚头和螺纹钢筋三者能够协同工作，相对于在没有注浆的情况下，其安全储备将会进一步提高。

(4)通过锚头和锚杆上的伸缩支链，能够使锚杆周围的岩土更加密实的同时还能够通过注浆使得浆液能够充分灌注入岩土中，从而使得锚杆支护效果得到极大提升。

本发明的固定装置操作简单，实用性强且成本低，适于推广，具有显著性应用价值。

附图说明

图1为本发明的总体结构的爆炸示意图；

图2为本发明的总体结构示意图；

图3为本发明的相邻两个支杆的配合结构示意图；

其中，1-锚头，2-锚杆，21-滑槽，22-螺杆，3-伸缩支链，31-支杆，311-﹂形台阶，312-﹁形台阶，32-转动轮，4-套管，5-螺母。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1和2所示，本发明提供了一种可回收锚杆的锚固装置，包括能够拆卸地连接在一起的锚头1和锚杆2，在锚杆2上设置有支撑机构，该支撑机构用于通过伸缩支撑待支护边坡，加强锚杆的支护作用。这样，借助能够拆卸的锚头1和锚杆2，可以在锚头1固定后，对锚杆2进行回收，提高利用率，节约成本，比较经济绿色，对于临时性支护工程尤为突出，同时利用支撑机构可以加强锚杆对待支护边坡的支护作用，安全储备大。

该支撑机构包括沿锚杆2表面均匀间隔设置的多条滑槽21，每条滑槽21均沿锚杆2的轴向延伸，其内部均设置有伸缩支链3，该伸缩支链3的一端均与滑槽21的一端连接，可以采用焊接方式，另一端均与推动机构相连，该推动机构用于控制所有伸缩支链3同时离开滑槽21收缩撑起或者回归滑槽伸21张复位。这样，借助伸缩支链3、滑槽21和推动机构的配合，使伸缩支链3收缩撑起，增加锚杆2对待支护边坡的支撑力，加强其支护作用。

该推动机构包括套装设置在锚杆2尾端的套管4，该套管4的一端与每条伸缩支链3的另一端均连接，可以采用焊接方式，另一端与螺母5接触，在锚杆2的尾端还设置有螺杆22，该螺杆22穿过套管4与螺母5配合，这样，正向旋转螺母5，推动套管4沿锚杆2向靠近锚头1方向运动，带动与之相连的伸缩支链3离开滑槽21收缩撑起；反向旋转螺母5，借助外力拉动套管4沿锚杆2向远离锚头1方向运动，带动与之相连的伸缩支链3回归滑槽21伸张复位。整个结构非常简单，实现方便，操作便捷。

该伸缩支链3可以有多种形式实现，可以采用这样的结构，如图3所示，具体包括多个转动连接的支杆31，相邻的两个支杆31其彼此相互连接端通过第一转轴转动连接，其非彼此相互连接端均通过第二转轴和转动轮32与第三支杆转动连接，该第二转轴依次穿过第三支杆31的一端、转动轮32和相邻的两个支杆31中非彼此相互连接端，将它们转动连接在一起。这样，借助转动轮32可以减少伸缩支链3与滑槽21之间的摩擦力，从而减少施加在推动机构上的作用力，方便后续施工。

为了限定伸缩支链3的撑起角度，该伸缩支链3的支杆31整体呈Z字形，其两端各设置一个﹂形台阶311和一个﹁形台阶312，相连的两个支杆中的一个支杆31的﹂形台阶311与另一个支杆31的﹁形台阶312转动连接在一起，这样，当伸缩支链3收缩直到其上相邻的两个支杆31的对应台阶接触时，伸缩支链3不能再被压缩，相邻的两个支杆31卡在对应的台阶上，实现锁定，同时，还可以抵抗来自待支护边坡的反作用力，加强伸缩支链3的支撑力。

该锚头1的端部呈圆弧状，在其上设置有多个锥形尖端，或者锚头1的端部呈锥形状，会使得锚头1周围岩土有很多缝隙，更能够充分注浆，提高锚杆支护能力。

该锚杆2内部设置有多个螺纹钢筋，其螺纹钢筋与锚杆2的壳体是一个整体结构，主要是通过焊接等方式将螺纹钢筋与壳体焊接成一个整体结构，螺纹钢筋的作用主要是作为安全结构储备，这样在锚杆2的壳体出现问题的情况下，可以靠内部螺纹钢筋继续进行支护工作；另外，也可以将处于中心的螺纹钢筋设置长些，如多出壳体0.5米左右，充当锚杆2尾端的螺杆，便于与螺母配合。

本发明还提供了一种基于上文所述的可回收锚杆的锚固装置的施工方法，针对三种不同类型的地质边坡结构采用不同的施工方式，具体如下：

对于密实岩土地质边坡支护时，先在需要支护的位置钻好锚孔，将本发明的锚固装置放入锚孔内部，使用工具如扳手正向旋转螺母5，推动套管4向靠近锚头1的方向运动，带动与之相连的伸缩支链3离开滑槽21收缩撑起，完成支护，螺母5固定后，伸缩支链3将受到约束不能再在滑槽21移动，撑起结构使得锚杆2紧密挤压岩土增大岩土密实度，同时增大锚杆2与岩土的摩擦，提高支护作用。

后续在边坡不需要支护作用的情况下，可以再使用工具反向旋转螺母5，将套筒4的约束去掉，借助外力如利用夹钳拉动套管4向远离锚头1的方向运动，带动与之相连的伸缩支链3回归滑槽21伸张复位，再拆卸锚杆2，如果锚杆2和锚头1是螺纹连接，可以采用旋转的方式拆卸，完成锚杆2回收，提高锚杆2的利用率。

对于较密实岩土地质边坡支护时，前面的实施步骤于密实岩土地质边坡支护相同，即先在需要支护的位置钻好锚孔，将本发明的锚固装置放入锚孔内部，使用工具如扳手正向旋转螺母5，推动套管4向靠近锚头1的方向运动，带动与之相连的伸缩支链3离开滑槽21收缩撑起，完成支护。

但由于较密实岩土地质的土质稳定性相对较差，因此需要在本发明的锚杆装置的锚头1位置注入混凝土浆，注浆工艺于传统锚杆注浆类似，只需要注浆锥形锚头1部分，由于锚头1的自身结构特点，会使得锚头1周围岩土有很多缝隙(并不影响它对土的挤压作用)能够充分注浆，提高锚杆支护能力。

同样，后续在边坡不需要支护作用的情况下，可通过密实岩土地质边坡支护回收步骤进行操作，由于锚头1与混凝土凝固在一起不能回收，只能回收锚杆2、伸缩支链3、套筒4、螺母5等构件，此时回收就类似把锚杆结构作为了临时支护结构。

对于松散岩土地质边坡支护时，前面的实施步骤与密实岩土地质边坡支护相同，但由于松散岩土地质的土质极差，需要对锚固装置进行整体注浆，注浆方式与较密实岩土地质边坡支护的注浆方式一致。而在边坡不需要支护作用的情况下，由于整个锚固装置都进行了注浆因此不能回收任何构件，此时即把锚杆结构作为了永久支护结构。

同时，无论是密实、较密实或松散岩土地质，在支护能力不够或者锚杆2出现磨损等不利情况时，锚杆2内部的螺纹钢筋还可以继续承担支护作用，继续进行工作，安全储备够大。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。