一种适用于疏松土质地面的塔架地锚

技术领域

本发明申请涉及监测工程配套设备领域，特别涉及一种适用于疏松土质地面的塔架地锚。

背景技术

在边防监测工作中，经常需要快速搭建数米高的作业塔架，此时往往需要用地锚固定塔架底部，并用纤绳进行地面强化固定，来防止检测过程中塔架发生倾覆。而考虑到塔架的自重和外来的刮风等因素，往往需要采用水泥浇筑等方式进行。但是在一些边远偏僻的地方，水泥浇筑等施工会受到原材料运输和成本等很多的限制，其施工时间也较长，不利于塔架的快速搭建和监测工作的快速展开。特别是遇到疏松土质的砂土地面时，塔架地锚的固定速度、稳固程度和施工都会面对新的挑战。

因此，针对边远地区疏松土质的地面，开发一种新型塔架地锚，在快速高效固定的同时，方便运输，免除水泥浇筑，对于工程现场具有很重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对边防监测工作中，经常需要快速搭建数米高的作业塔架的需求，提供一种适用于疏松土质地面的多段式塔架地锚，通过地锚杆体和端头结构的专门设计，实现在塔架底部快速高效固定。

本发明申请一种适用于疏松土质地面的塔架地锚，提供的技术方案为：

包括固定锚杆和钻进锚杆，所述钻进锚杆用于钻进疏松土质并进行固定，所述固定锚杆与所述钻进锚杆的上端连接；所述钻进锚杆的底端为圆锥形端头，所述钻进锚杆的杆体为横截面是圆形的中空杆体，所述端头与所述中空杆体固定连接，所述中空杆体与芯杆配套安装，所述芯杆底端的外表面与所述中空杆体的内表面形成动密封配合。

本发明申请还包括以下附属技术方案：

固定锚杆顶部设有吊环螺钉。

所述端头表面有细孔，每一个所述细孔内部均预装有至少一根硬质针状物，所述针状物的顶端固定在一个圆形支撑平台上，所述圆形支撑平台外表面与所述中空杆体的内表面形成动密封配合。

所述圆形支撑平台的下表面中部与所述端头上表面中部之间有弹簧支撑。

在所述芯杆推动下，使得所述圆形支撑平台下方的针状物从所述端头表面的细孔中进入到所述疏松土质砂土中，所述针状物在土壤中形成平行或交叉的分布形态。

所述钻进锚杆的杆体设有多个卡槽带，所述卡槽带中设有伸出的细长刀齿，所述刀齿的外形为中间凸起，上下两边带有刀刃的扁状物。

所述刀齿的中部设有中空腔室，所述刀齿的表面设有多个小孔，所述小孔与所述中空腔室相通，所述刀齿的中空腔室与所述钻进锚杆的中空杆体的内部相通，所述中空腔室内预装有液体土壤固化剂。

所述芯杆装入所述中空杆体过程中，所述刀齿端部的中空腔室受到挤压，使得所述中空腔室预装的液体土壤固化剂通过刀齿表面的小孔渗入所述疏松土质砂土中。

所述中空杆体的内表面、所述芯杆的外表面，以及所述圆形支撑平台侧表面的粗糙度Ra均不超过0.5微米。

一种适用于疏松土质地面的塔架地锚的固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）钻进锚杆的装配：将中空腔室内预装有液体土壤固化剂的刀齿，安装在卡槽带中，将带有圆形支撑平台的针状物安装在钻进锚杆的底端为圆锥形端头的细孔中，将圆形支撑平台置于钻进锚杆的中空杆体中，并将端头与中空杆体固定连接；

（2）钻进锚杆钻入疏松土质：在中空杆体上端加装螺帽，在外力作用下使得钻进锚杆钻入疏松土质的设定深度位置；

（3）钻进锚杆的芯杆装入中空杆体，并固定杆体：将中空杆体上端的螺帽取下，将芯杆装入中空杆体，在所述芯杆装入所述中空杆体过程中，所述刀齿端部受到挤压，使得所述中空腔室预装的液体土壤固化剂渗入所述疏松土质砂土中，在常温下直接胶结疏松土质砂土中土壤颗粒表面或与粘土矿物反应生成胶凝物质，从而使得刀齿周围的砂土被固化；在所述芯杆推动下，使得针状物从所述端头表面的细孔中进入到所述疏松土质砂土中；

（4）固定锚杆的连接：将固定锚杆的下端与钻进锚杆的上端利用螺纹或卡扣连接，将固定锚杆顶部的吊环螺钉与地面之间连接绳子来强化稳固。

与现有技术相比，本发明申请的技术方案具有如下优点：

本发明申请钻进杆体的底部和中部采用多维度固定设计，使得其固定更为牢固，免去浇筑施工。其底部采用细长的硬质针状物从端头表面的细孔中向砂土中散射状插入，针状物在土壤中或平行，或交叉，利用网状或笼状结构来与土壤深度融合，使得其底部基础更为稳固；在杆体中部采用了多个刀齿的设计，利用刀齿本身对砂土土壤的抓卡，来提高其固定稳定程度，更重要的是针对疏松土质，引入了液体土壤固化剂，利用刀齿表面的小孔，在芯杆的压力作用下将液体土壤固化剂挤压渗入到刀齿附近的土壤中，在常温下直接胶结疏松土质砂土中土壤颗粒表面或与粘土矿物反应生成胶凝物质，从而使得刀齿周围的砂土被固化。

本发明申请根据功能需要采用了多段式结构。采用钻进锚杆杆体和圆锥端头的分体设计，以及钻进锚杆中空杆体、刀齿中空空腔，以及刀齿中空空腔与中空杆体之间的连通设计，使得液体土壤固化剂向土壤中的深入得以实现；本发明申请中通过对中空杆体内表面、芯杆外表面以及圆形支撑平台的粗糙度限定，以及中空杆体内表面和芯杆外表面之间的动密封配合，中空杆体内表面和圆形支撑平台侧表面之间的动密封配合，使得液体土壤固化剂顺利渗入土壤，硬质针状物顺利从端头表面的细孔中向砂土中散射状插入。

附图说明

图1是本发明塔架地锚的整体结构示意图；

图2是本发明塔架地锚的圆锥形端头结构及其与针状物连接的示意图；

图3是本发明塔架地锚的中空杆体的结构示意图；

图4是本发明塔架地锚的钻进锚杆处于砂土地面中的示意图；

图5是本发明圆锥形端头表面针状物扎入土壤中的第二类分布示意图；

图6是本发明圆锥形端头表面针状物扎入土壤中的第三类分布示意图。

具体实施方式

如附图1-4所示，一种适用于疏松土质地面的塔架地锚，包括固定锚杆1和钻进锚杆2，所述钻进锚杆2用于钻进疏松土质并进行固定，实际使用过程中，所述钻进锚杆2朝下扎入地面，所述固定锚杆1与所述钻进锚杆2的上端为可拆卸式连接；所述钻进锚杆2的底端为圆锥形端头22，所述钻进锚杆2的杆体为横截面是圆形的中空杆体21，所述端头22与所述中空杆体21固定连接，所述中空杆体21与芯杆212配套安装，所述芯杆212的杆体211的底端外表面与所述中空杆体21的内表面形成动密封配合。需要说明的是，图4中为了区分芯杆杆体和中空杆体，使得代表芯杆杆体的外表面和中空杆体的内表面的线条之间的距离略大，实际上芯杆杆体端部的外表面和中空杆体的内表面之间形成了动密封的配合关系。

固定锚杆1顶部设有吊环螺钉。

参见图2，所述端头22表面有细孔221，每一个所述细孔221内部均预装有至少一根硬质针状物222，所述针状物222的顶端固定在一个圆形支撑平台223上，所述圆形支撑平台223置于所述中空杆体21的底部，所述圆形支撑平台223的侧表面与所述中空杆体21的内表面形成动密封配合。需要说明的是，图4中为了区分支撑平台和中空杆体，使得代表圆形支撑平台的侧表面和中空杆体的内表面的线条之间的距离略大，实际上支撑平台的侧表面和中空杆体的内表面之间形成了动密封的配合关系。

所述圆形支撑平台223的下表面中部与所述端头22上表面中部之间有弹簧224支撑，使得在没有外力作用下，所述针状物均不露出所述端头外表面，有利于端头向土壤中钻进。

所述芯杆212的推动下，使得针状物222从所述端头22表面的细孔221中进入到所述疏松土质砂土中，所述针状物在土壤中形成平行或交叉的分布形态。参见图4，采用细长的硬质针状物从端头表面的细孔中向砂土中散射状插入，使得其底部基础更为稳固。所述芯杆212完全进入所述中空杆体后，与所述圆形支撑平台223接触，并保持固定。

所述钻进锚杆2的杆体设有多个卡槽带210，所述卡槽带210中设有伸出的细长刀齿213，所述刀齿213的外形为中间凸起，上下两边带有刀刃的扁状物。该刀齿的外形设计确保了钻进锚杆可以轻松钻入土壤当中。所述刀齿的安装方向设计，可以根据需要，以钻进锚杆的轴线为基准，采用同一个方位或者多个不同方位。所述刀齿的安装位置、数量和密度，以及不同刀齿之间的位置关系，都可以按照需要进行相应设计。

所述刀齿213的中部设有中空腔室，所述刀齿213的表面设有多个小孔，所述小孔与所述中空腔室相通，参见图3，所述刀齿213的中空腔室与所述钻进锚杆2的中空杆体21的内部相通，所述刀齿的中空腔室内预装有液体土壤固化剂。所述液体土壤固化剂可结合成本和粘度来选择市场上成熟的产品，同等条件下优先选择粘度较小的产品，有利于挤压和渗入土壤。

为了防止液体土壤固化剂提早泄露，采用塑料薄膜的方法进行预先遮挡，在芯杆推动的压力作用下刺破塑料薄膜，实现液体土壤固化剂的渗出；或者将小孔等可能泄露液体土壤固化剂的孔隙均设计为很小的直径，利用小直径空隙的空气阻力来阻碍液体土壤固化剂的泄露，同样当受到芯杆推动的压力作用下即可实现液体土壤固化剂的渗出；或者采用其它机械开关的方法来加以控制和实现。

所述芯杆212装入所述中空杆体21过程中，所述刀齿213端部的通道受到挤压，使得所述中空腔室预装的液体土壤固化剂受压后渗入所述疏松土质砂土中。该设计不仅利用刀齿本身对砂土土壤的抓卡，来提高其固定稳定程度，更重要的是针对疏松土质，引入了液体土壤固化剂，利用刀齿表面的小孔，在芯杆的压力作用下深入到刀齿附近的土壤中，在常温下直接胶结疏松土质砂土中土壤颗粒表面或与粘土矿物反应生成胶凝物质，从而使得刀齿周围的砂土被固化，具有更好的固定效果。

在芯杆装配到中空杆体中并向下运动时，芯杆和中空杆体两者间的动密封配合会使得中空杆体内的空气向下运动，在所述圆形支撑平台223侧表面与所述中空杆体21的内表面形成动密封配合下：一方面推动所述圆形支撑平台压缩所述弹簧224，进而使得针状物从端头细孔中伸出，扎向土壤；另一方面推动所述刀头中预存的液体土壤固化剂从刀头表面的小孔中渗出到刀头表面周围的土壤中。

所述中空杆体21的内表面、所述芯杆212的杆体211外表面，以及所述圆形支撑平台的侧表面的粗糙度Ra均不超过0.5微米。通过对中空杆体内表面、芯杆杆体外表面以及圆形支撑平台侧表面的粗糙度限定，以及中空杆体内表面和芯杆外表面之间的动密封配合，中空杆体内表面和圆形支撑平台侧表面之间的动密封配合，使得硬质针状物从端头表面的细孔中向砂土中散射状插入，并根据疏松土质的实际情况选用更长的针状物。所述硬质针状物选用硬质钢丝，所述针状物的长度可根据需要选定，所述针状物为直线，或曲线，或采用预应力的方法，使硬质钢丝从端头表面细孔中伸出到一定长度后自动进行卷曲。

参见图5和图6，作为优选方案，从最靠近所述端头中心对称轴的位置的细孔穿过的针状物形成第一层固定层，从最远离所述端头中心对称轴的位置的细孔穿过的针状物形成最后一层固定层，在两层固定层之间根据需要形成多层固定层，不同固定层的钢丝之间相互平行，或相互交叉，固定层相互之间形成笼状外形，或多层状外形，或网状外形。利用这些钢丝形成的固定层与疏松土壤之间的相互抓卡，来有效实现对地锚钻进杆体的牢固固定。

一种适用于疏松土质地面的塔架地锚的固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）钻进锚杆2的装配：将中空腔室内预装有液体土壤固化剂的刀齿213，安装在卡槽带210中，将带有圆形支撑平台223的针状物222安装在底端为圆锥形端头22的细孔221中，将圆形支撑平台223置于钻进锚杆2的中空杆体21中，并将端头22与中空杆体21固定连接；

（2）钻进锚杆2钻入疏松土质：在中空杆体21上端加装螺帽，在外力作用下使得钻进锚杆2钻入疏松土质的设定深度位置；

（3）钻进锚杆2的芯杆212装入中空杆体21，并固定杆体：将中空杆体21上端的螺帽取下，将芯杆212装入中空杆体21，在所述芯杆212装入所述中空杆体21过程中，所述刀齿213端部的中空腔室受到挤压，使得所述中空腔室预装的液体土壤固化剂渗入疏松土质砂土中，在常温下直接胶结疏松土质砂土中土壤颗粒表面或与砂土矿物反应生成胶凝物质，从而使得刀齿213周围的砂土被固化；所述芯杆212与所述圆形支撑平台223接触后，使得针状物222从所述端头22表面的细孔221中进入并保持在所述疏松土质砂土中；芯杆全部装入中空杆体后，从上端将其固定，确保针状物处于疏松土质砂土中；

（4）固定锚杆1的连接：将固定锚杆1的下端与钻进锚杆2的上端利用螺纹或卡扣连接，其中固定锚杆可以通过与钻进锚杆的外表面或内表面连接，将固定锚杆1顶部的吊环螺钉与地面之间连接绳子来强化稳固。

需要说明的是，本发明申请中提到的动密封配合是指两个相互配合的部件之间，利用其接触表面之间的较低粗糙度限定，来实现相对往复运动时的密封，从而实现芯杆向下移动时，中空杆体内的空气受压产生向下和向侧面的推力，此时相互配合部件表面也可以选择设置密封圈等部件。

以上具体实施例仅是对本发明申请技术方案作举例说明。本发明申请所属技术领域的技术人员，可以对所描述的具体实施例做相应修改、补充或采用类似方式替代，都落在本发明申请技术方案的范围之内。