一种用于边坡防护和实际建筑工程中的可回收式锚固装置的制作方法

本实用新型涉及边坡防护和实际建筑工程中的领域，适用于基坑工程、矿山巷道支护工程及临时支护工程。具体涉及到一种用于边坡防护和实际建筑工程中的可回收式锚固装置。

背景技术：

国内外可回收式锚杆还处于起步摸索阶段，随着边坡防护和实际建筑工程的发展，锚固装置的应用越来越广泛，在施工过程中也会有一些难题，普通锚杆锚固过紧，不仅难以拆除，且不能回收利用，导致锚固装置遗留土中造成土污染及资源浪费。

截至目前，国内外在可回收式锚杆方面的研究已做出一定的成绩，但是在实际工程中并未得到大范围的推广，主要是由于相关理论的不完善和试验方法、设备的不健全，对可回收式锚杆的创新研究仍然存在许多不足。实施创新驱动发展战略，特别是土木工程领域，随着更多的学者及工程人员的参与，以及对锚杆与土层作用机理、工程规范、试验仪器、数值模拟及观测手段的不断发展完善。人类合理开发和节约自然资源、能源的要求不断提高，可回收式锚杆的理论计算、锚固机理、群锚效应、计算模型、各种特殊条件下的性能及锚杆的二次回收利用等方面的定量研究将是今后研究的重点方向，这些都将为可回收式锚杆的创新研究提供指导方向，其相关成果将完善可回收式锚杆的基础理论，推动可回收式锚固技术的发展。该装置所用制作锚固头的材料可用废铁，锚杆作为可回收，不仅环境污染小而且经济合理，可以极大地节约成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于边坡防护和实际建筑工程中的可回收式锚固装置，利用普通铁块及可回收锚杆，使得施工制作成本极大地降低，提供支护所需的最大锚固力，保证边坡及相关工程的长期稳定性和安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种用于边坡防护和实际建筑工程中的可回收式锚固装置，它包括锚杆，所述锚杆的两端都加工有螺纹端，所述锚杆的一段通过螺纹连接有锚固头，所述锚固头外部套装有定位铁块，在锚固头上通过支铰和弹簧连接有可转动铁块，所述可转动铁块的顶部加工有定位槽，所述定位槽和定位铁块相配合定位；所述锚固头和可转动铁块的顶部覆盖有一层薄膜；在锚固头上部的锚杆上套装有胎体；所述薄膜的上层浇筑有膨胀水泥浆，在膨胀水泥浆的上层浇筑有素水泥浆。

所述可转动铁块经过磁化处理，能够在磁力作用下并借助弹簧自动展开。

所述胎体采用橡胶管制成，内壁光滑紧贴锚杆，外沿粗糙耐磨且在锚杆表面涂油，便于取出锚杆。

所述锚杆的端部均布加工有多个应变片安装槽，所述应变片通过胶水粘结在锚杆上。

所述锚杆的外表面沿着孔深方向等间距布置有多个压力传感器。

本新型所提供的一种用于边坡防护和实际建筑工程中的可回收式锚固装置及其施工方法，通过采用上述结构，具有以下有益效果：

1、相对于传统的支护方式，此实用新型解决了传统锚杆不可回收问题，材料简单易得，锚杆可回收再循坏使用，也解决了以往锚杆遗留造成的二次污染，经济、环境效益显著。

2、 首次大幅提高锚杆锚固段浆体中膨胀剂掺量，打破了膨胀剂主要应用于静态爆破和微膨胀混凝土的工程常规，建立大掺量膨胀剂高强预压锚固理论技术体系，该装置能有效降低施工成本，提高安全储备，具有较广阔的工程运用前景。

3、 锚杆外包裹胎体，避免了锚杆与膨胀水泥浆的直接接触，不但保护锚杆不受腐蚀有利于取出锚杆，且和膨胀水泥浆一起作用增大两主体的密度、强度、抗渗能力；增加锚固体与围岩的正应力与摩阻力；大幅降低锚杆接触水与空气的概率，提高锚杆体系的耐久性。

4、与其它类锚固技术相比，节约机械锚固头费用；实现土中自动扩头，节约购置扩头设备成本；跳过扩头工序，缩减锚固支护一半工期。

5、 螺纹连接的方式简单方便，一方面提高了锚固头与锚杆之间的锚固力，形成扩头效果，大幅度提高锚杆抗拔力，同时也利于锚杆的回收利用。

6、先是利用锚固头形成一次扩头提高其锚固力；再利用膨胀水泥浆的膨胀效果形成二次扩头，进一步提高其锚固力。

7、本实用新型结构简单，材料易得，易于操作，经济、环境效益显著。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为装置展开前的效果图。

图2为装置展开后的效果图。

图3为装置注浆之后的效果图。

图中：锚固头1、锚杆2、可转动铁块3、弹簧4、支铰5、薄膜6、胎体7、膨胀水泥浆8、素水泥浆9、定位铁块10、定位槽11。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-3，一种用于边坡防护和实际建筑工程中的可回收式锚固装置，它包括锚杆2，所述锚杆2的两端都加工有螺纹端，所述锚杆2的一段通过螺纹连接有锚固头1，所述锚固头1外部套装有定位铁块10，在锚固头1上通过支铰5和弹簧4连接有可转动铁块3，所述可转动铁块3的顶部加工有定位槽11，所述定位槽11和定位铁块10相配合定位；所述锚固头1和可转动铁块3的顶部覆盖有一层薄膜6；在锚固头1上部的锚杆2上套装有胎体7；所述薄膜6的上层浇筑有膨胀水泥浆8，在膨胀水泥浆8的上层浇筑有素水泥浆9。

进一步的，所述可转动铁块3经过磁化处理，能够在磁力作用下并借助弹簧4自动展开。通过磁化处理之后能够保证可转动铁块自动的转动进而与定位铁块10相配合定位。

进一步的，所述胎体7采用橡胶管制成，内壁光滑紧贴锚杆2，外沿粗糙耐磨且在锚杆2表面涂油，便于取出锚杆。

进一步的，所述锚杆2的端部均布加工有多个应变片安装槽，所述应变片通过胶水粘结在锚杆2上。通过应变片能够及时采集锚杆的应力变形情况，进而为后续的受力分析提供数据支持。

进一步的，所述锚杆2的外表面沿着孔深方向等间距布置有多个压力传感器。

本实用新型工作过程和工作原理为：

1、锚杆材料：选取合适的锚杆，所采用锚杆直径为22的螺纹钢或纤维锚杆。

2、材料加工：将选取的螺纹钢进行切割加工，每根切割长度为1-3米，利用铣槽机在切割后的钢筋端部进行开槽，开槽深度和宽度约为1cm，长度60-100cm；

3、布置应变片：将锚杆端部开槽部位用砂纸打磨光滑，并用蘸拭酒精的棉球将开槽部位擦拭干净，待其干燥后在钢筋开槽段上先用502粘贴连接导线的端子，等间距布置6-10个应变片，待其干燥后用电烙铁融化锡丝连接应变片和导线，并用704硅橡胶对应变片焊接部位进行密闭封口，以免在测试过程中造成短路。

4、钻孔：选取典型工程或土质边坡，清除坡面附近及表面的浮土及杂物，确定合适的孔径及孔深，利用空压风钻机钻孔设备在土质边坡钻孔；

5、设备组装：先将锚固头1与锚杆2通过螺纹接口连接起来，将可转动铁块3磁化，利用磁化力、凹凸槽的可咬合性及弹簧的拉力将锚杆头部两翼铁块展开， 在锚固头1与锚杆2上部蒙上薄膜6，对铁块起到保护效果，同时在其上部的锚杆部分套上胎体7且在锚杆表面涂油；

6、布置压力传感器：在组装好的可转动铁块3上表面四周布置压力传感器，并在孔壁沿孔深方向等间距布置压力传感器；

7、配浆：按照预先设置好的水灰比及膨胀剂含量为X%（0%、10%、15%、20%、25%、30%）配置膨胀水泥浆和素水泥浆，具体可按实际情况进行调整；

8、注浆：将组装好的装置放入孔洞底部，将配置好的膨胀水泥浆用注浆机灌入孔中，在锚固头1与可转动铁块3上部浇筑膨胀水泥浆8，其含有膨胀剂水泥浆锚固段长度为60-100cm，振捣密实后，然后用素水泥浆9封口，在含有膨胀剂水泥浆锚固段上部灌筑20-30cm的素水泥浆封口，锚杆注浆后，在水泥浆初凝前，禁止敲击、碰撞、拉拔锚杆，进行养护；

9、压力采集：待浇筑完5-10min后，利用压力采集仪进行锚杆膨胀压力测试，之后的4小时内进行不间断测量，待终凝过后，每隔12h测一次，直到膨胀压力稳定时为止；

10、拉拔试验：利用拉拔仪，对可回收锚杆进行逐级加载拉拔试验，即荷载加载达到某一等级时，通过高速静态应变仪、压力传感器系统、自行研制的锚杆拉拔试验位移测量装置等设备，获取锚固体与孔壁界面的应变与压力值，并测得锚杆的拉拔力；之后再加载到下一等级，采集数据，如此循环直至试验结束。

11、分析：可同步进行对照试验，将可回收式锚杆试验结果与未浇筑膨胀水泥浆的传统锚杆试验结果进行比较分析，得到土锚抗拔力膨胀剂含量的变化规律，分析膨胀剂对可回收式锚杆抗拔力影响，及可回收式锚杆的锚固效果和安全性能，以便获得更有力的说服力。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。