[发明专利]一种用于涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的设备及方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程领域，具体地，涉及一种用于涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的设备及方法。

背景技术

目前锚固支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。现有的锚固类型有：管缝式锚杆、自钻旋进锚杆、倒楔式金属锚杆、自旋树脂锚杆、自旋喷浆锚杆、自旋注浆锚杆。但是各类锚杆都有自己的弊端，例如自旋锚杆，其中的自攻旋进锚杆安装要求钻孔精确，各项参数配合恰当，施工中难以达到要求；而自攻挤压选进锚杆其对钻机扭矩要求大，适应性受限，个别情况下单位锚固力小，自钻锚杆的锚固全凭后期锚固注浆，注浆对于向上的孔很难达到饱和注浆锚固可靠性差。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的设备及方法；能保证有效地实现对边坡、岩土深基坑地表工程及隧道、采场等地下洞室等锚固支护，具有造价低廉，周期短、工效高、锚固承载力大及无噪声污染等优点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的设备及方法，包括：钢锚管、旋转配件、涡压叶片；旋转配件安装在钢锚管的顶部，涡压叶片安装在钢锚管开口处的内侧。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、施工简单，工期短，造价低廉；

2、带有涡压腔的钢锚管可有效地保证细石混凝土向垂直于钢锚管方向挤扩，兼顾了挤密、胶结、排水作用，可大幅提高土体纵横向强度，增强锚固力；

3、该方法可通过增设涡压腔的数量同时挤扩多层土体形成多个扩径部，适用于各种粘性、砂性土质。

附图说明

图1为用于涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的设备结构示意图；

图2为图1中A-A剖面示意图；

图3为图1中B-B剖面示意图；

图4为涡压叶片结构示意图；

图5a为旋转齿轮的俯视图；

图5b为旋转齿轮的侧视图；

图6a为涡压挤扩细石混凝土锚固施工过程中的钢锚管就位示意图；

图6b为涡压挤扩细石混凝土锚固施工过程中的锤管入土示意图；

图6c为涡压挤扩细石混凝土锚固施工过程中灌注细石混凝土示意图；

图6d为涡压挤扩细石混凝土锚固施工过程中的旋扭套管示意图；

图6e为涡压挤扩细石混凝土锚固施工过程中的浇筑锚头示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的设备，包括：钢锚管2、旋转齿轮4、涡压叶片5；旋转齿轮4安装在钢锚管2的顶部，涡压叶片5安装在钢锚管开口处的内侧；其中：

钢锚管2为金属圆管，下部为圆锥体1，靠近钢锚管2底部约1米处，沿钢锚管的轴向对称开设一对涡压腔出口6，作为细石混凝土向外挤压的出口，每个开口的宽度(沿钢锚管圆周方向的长度)为钢锚管1/4周长，开口高度与涡压叶片5的高度相同；涡压叶片5由两个完全相同的半圆环钢板反对称焊接而成，呈S形，涡压叶片5两端之间的直线距离与钢锚管2的直径相同；S形涡压叶片5的两端分别与涡压腔出口6的竖向侧边焊接固定，将焊缝7打磨光滑，涡压叶片5所采用的钢材型号、钢板厚度与钢锚管2的钢材型号、钢板厚度完全相同，保证涡压叶片5与钢锚管2之间连接形成顺滑曲面，利于细石混凝土向外水平挤压。为涡压叶片5、涡压叶片上下两端之间的钢锚管2、涡压腔出口6三者形成涡压腔3。可根据锚固设计承载力的需求，确定沿锚管轴线方向设置涡压腔的数量。

钢锚管2的顶部设置旋转齿轮4，旋转齿轮4内侧为光圆柱面、外侧设有啮合齿；旋转齿轮4的内径与钢锚管2的外径相同，旋转齿轮4的顶面与钢锚管2的顶面齐平，旋转齿轮4箍焊在钢锚管2的顶部，旋转齿轮4作为锤击锚管和旋扭锚管的传力装置。

涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的施工方法，利用上述涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体的设备，具体步骤如下：

第一步：钢锚管就位：将钢锚管2下端对准要锤管入土的部位；

第二步：锤管入土：将钢锚管2打入土层至预定位置；

第三步：灌注细石混凝土：将细石混凝土从钢锚管2顶部灌注到钢锚管内；

第四步：旋扭锚管：将旋扭动力设备连接到钢锚管顶部的旋转齿轮4上，通过转动旋转齿轮带动钢锚管一同旋转，在涡压叶片5的挤压驱动作用下，锚管内细石混凝土经过涡压腔口6被涡压挤扩到周围土体中，起到形成扩径部的作用，待扩径部达到设计尺寸时停止旋钮；

第五步：浇筑锚头：完成扩径之后，在钢锚管上部继续浇细石混凝土，形成混凝土锚头，该处的涡压挤扩细石混凝土锚固支护土体完成。