扩大头锚索施工方法与流程

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及扩大头锚索施工方法。

背景技术：

扩大头锚索由于能提供较高的承载力，变形较小，可靠度高，与传统锚索相比，有较大的优势，在基坑支护中得到了广泛的应用。目前的扩大头锚索以高压旋喷时为主，目前比较成熟，但是其不能精确控制扩大孔的孔径大小，影响施工质量。现有的机械扩孔扩大头锚索不仅有利于控制扩大孔的孔径，也能够降低施工成本，但是其通常需要使用到普通钻头和扩孔钻头交替使用，增加的施工的繁琐性。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种扩大头锚索施工方法，以解决现有技术的扩大头锚索施工工艺复杂且成本高的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提出的扩大头锚索施工方法，在锚索施工的钻孔阶段，使用伞臂处于收拢状态的机械扩孔钻头钻出锚索孔后，取出所述处于收拢状态的机械扩孔钻头；在锚索施工的扩孔阶段，改变所述伞臂的状态以使得所述机械扩孔钻头的伞臂处于可沿钻机的钻杆伸缩的自由状态，并使用处于自由状态的所述机械扩孔钻头从所述锚索孔的底部进行扩孔形成锚固区，所述锚固区的横截面积大于所述锚索孔的横截面积。

优选地，所述机械扩孔钻头包括钻身、钻尖、所述伞臂和止动件，所述钻身用于与所述钻机的钻杆同轴连接，所述伞臂的一端连接所述钻尖，所述伞臂的另一端连接所述钻身，所述止动件同时连接所述伞臂和所述钻身，用于限制所述伞臂相对所述钻身伸缩；

在所述钻孔阶段，将所述钻身安装于所述钻机的钻杆上，并将所述止动件连接所述伞臂和所述钻身，使得所述伞臂处于收拢状态；

在所述扩孔阶段，取下所述止动件，使得伞臂的状态处于可沿钻身伸缩的自由状态。

优选地，在所述钻孔阶段之前，还包括：

测量定位：根据设计的锚索标高和平面位置确定锚索孔位，并围绕锚索位置安装钻孔排桩作为围护结构；

钻机就位：安装钻机，且所述钻机的钻杆方向与所述围护结构呈垂直设置；

在所述扩孔阶段之后，还包括：

清渣：清除所述锚索孔和锚固区内的岩粉和土屑；

锚索下放：将锚索下放到所述锚索孔内，并同时将注浆管随锚杆一起下放；

注浆：通过所述注浆管向所述锚索孔和所述锚固区内注入水泥浆，并当所述注浆管的孔口溢出浆液时停止排气时停止注浆，且在注浆时边灌注边拔出所述注浆管；

锚索张拉锁定：制作锚头台座，对所述锚索进行张拉锁定，并施加预应力；

封锚：对锚头和锚索自由段间的空隙进行补浆。

优选地，在所述锚索下放阶段，在锚杆上安装多个定中架，且所述定中架沿所述锚索的钢绞线的延长方向按照1.0～1.5m的间距均匀设置。

优选地，在所述注浆阶段，所述水泥浆选用灰砂比1﹕0.5～1﹕1的水泥砂浆或水灰比0.45～0.50的纯水泥浆。

优选地，在所述锚索张拉锁定阶段，在张拉锁定之前，所述锚固区和所述锚索孔内的注浆体的抗压强度值不低于15mpa，且所述锚头台座的抗压强度不低于20mpa。

优选地，所述锚索张拉锁定阶段，在张拉锁定之前，取0.1～0.2倍设计拉力值对锚索进行1～2次的预张拉，使索体完全平直。

优选地，在所述钻孔阶段，采用钢管套跟进钻孔；

在所述注浆阶段，还包括拔出所述钢管套。

优选地，所述伞臂上设置有档位件，所述伞臂上沿所述钻杆的轴向设置有多个档位孔，通过选择所述档位件与其中一个所述档位孔连接来调节所述伞臂的伸缩距离，用于确定所述伞臂撑开后的钻径大小；

在所述扩孔阶段，还包括：

根据设计要求调节所述档位件对应连接的所述档位孔的位置，以使得所述机械扩孔钻头的伞臂撑开后的最大钻径适应设计要求。

本发明实施例中，锚索施工使用的钻头为机械扩孔钻头，机械扩孔钻头上的伞臂可收拢或撑开，当伞臂处于收拢状态时，此时由机械扩孔钻头的钻尖进行普通钻孔，形成锚索孔；当伞臂处于自由状态时，首先将机械扩孔钻头送至锚索孔的底部，机械扩孔钻头遇到前方土层的压力时伞臂会撑开，形成大钻径，从而达到扩孔的目的并形成锚固区。本实施例锚索施工方案，在钻孔阶段和扩孔阶段均使用同一把机械扩孔钻头，只需要改变机械扩孔钻头伞臂的状态即可，实现“一钻两用”，不需要更换钻头，有利于降低施工的繁琐性和复杂性，同时又降低了施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中扩大头锚索成型施工方法的流程图；

图2为本发明另一实施例中扩大头锚索成型施工方法的流程图；

图3为本发明一实施例中机械扩孔钻头的结构示意图；

图4为图3所示的机械扩孔钻头的收拢时的结构示意图；

图5为图3所示的机械扩孔钻头的剖视图；

图6为图3所示的机械扩孔钻头的另一剖视图；

图7为图6中a处大径轴段的剖视图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明的主要目的是提供一种扩大头锚索施工方法，以解决现有技术的扩大头锚索施工工艺复杂且成本高的技术问题。

请参照图1，本发明一实施例提供的扩大头锚索施工方法，包括以下步骤：

s11，在锚索施工的钻孔阶段，使用伞臂130处于收拢状态的机械扩孔钻头钻出锚索孔后，取出处于收拢状态的的机械扩孔钻头；

s12，在锚索施工的扩孔阶段，改变伞臂130的状态以使得伞臂130处于可沿钻机的钻杆伸缩的自由状态，并使用处于自由状态的机械扩孔钻头从锚索孔的底部进行扩孔形成锚固区，锚固区的横截面积大于锚索孔的横截面积。

在本实施例中，钻孔阶段位于扩孔阶段之前进行，先钻孔形成锚索孔后，再将伞臂130状态改变的机械扩孔钻头送至锚索孔底部，当遇到来自前进方向土层的压力时，伞臂130自动打开，实现扩孔。

在作业时，机械扩孔钻头安装于钻机的钻杆上，机械扩孔钻头的伞臂130能够沿钻杆伸缩运动。使用时，钻机的动力部分通过钻杆给予机械扩孔钻头前进的扭矩和推力。伞臂130类似于雨伞的伞骨结构，撑开伞臂130时，机械扩孔钻头的钻径变大，由伞臂130切割土层；收拢伞臂130时，机械扩孔钻头的钻径变小，由机械扩孔钻头上的钻尖120进行钻孔。可以理解的是，伞臂130收拢后的最大外径应该小于钻尖120的钻径，以避免影响锚索孔的成孔质量。钻尖120可以为普通的钻刀，只要能实现钻孔就行，在此不限定。

本实施例锚索施工方案，在钻孔阶段和扩孔阶段均使用同一把机械扩孔钻头，只需要改变机械扩孔钻头伞臂130的状态即可，实现“一钻两用”，不需要更换钻头，有利于降低施工的繁琐性和复杂性，同时有降低了施工成本。

在本发明的一具体实施例中，机械扩孔钻头包括钻身、钻尖、伞臂130和止动件，钻身用于与钻机的钻杆同轴连接，伞臂130的一端连接钻尖，伞臂130的另一端连接钻身，止动件同时连接伞臂130和钻身，用于限制伞臂130相对钻身伸缩；

在钻孔阶段，将钻身安装于钻机的钻杆上，并将止动件连接伞臂130和钻身，使得伞臂130处于收拢状态；

在钻孔时，需要注意的是，钻孔不得扰动周围地层；钻杆水平、垂直方向的孔距误差不应大于100mm，钻头(即钻尖)直径不应小于设计钻孔直径3mm；钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的2％；锚杆的钻孔深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm；

在扩孔阶段，取下止动件，使得伞臂130的状态处于可沿钻身伸缩的自由状态。

在扩孔时，机械扩孔钻头的伞臂为伞状结构，施工时钻头往前钻进，钻头在遇有前方土压力时伞臂变成撑开状态，撑开的伞臂刀头旋转切割土层扩孔；钻头拔出时，土压力消失，在遇到孔壁的摩擦作用下，伞臂130自行收拢拉直，整体直径变小，钻头退出过程不影响锚索孔的孔径大小。伞臂上具有切割土层的刀头。

参见图3、图4和图5，本发明实施例提供的一种机械扩孔钻头，包括钻身110、钻尖120、伞臂130和止动件140，伞臂130包括支撑杆131和沿支撑杆均匀设置的多个钻臂，钻尖120固接于支撑杆131的第一端，钻身110沿钻身110的轴线可移动设置于支撑杆131的第二端，止动件140可拆卸地连接支撑杆131和钻身110，用于限制钻身110相对支撑杆131移动；钻臂包括铰接的第一钻臂132和与第二钻臂133，且第一钻臂132远离第二钻臂133的一端与支撑杆131铰接，第二钻臂133远离第一钻臂132的一端与钻身110铰接。

当将止动件140拆离时，机械扩孔钻头处于自由状态。处于自由状态的机械扩孔钻头当遇到土层时，钻尖120遇到土层给予的压力而减缓或停止前进，钻身110在钻杆的推动下沿支撑杆131朝钻尖120移动，第一钻臂132和第二钻臂133之间的夹角逐渐变小，使得第一钻臂132和第二钻臂133的铰接处离支撑杆131的距离越来越大，从而使得机械扩孔钻头的钻径变大，达到扩孔的目的。当止动件140连接支撑杆131和钻身110时，机械扩孔钻头处于收拢状态，此时，由钻尖120切割土层的作用。

本领域技术在基于上述结构所做出的变形得到的其他形式的扩孔钻头均可以运用到本实施例提到的扩大头锚索施工方法中，所涉及的施工方法均应在本发明的保护范围之内。

请参照图2，本发明另一实施例提供的扩大头锚索施工方法，与上述实施例相比，s11、s12分别对应与s23、s24相同，在此不赘述，不同之处在于，在s23之前，还包括：

s21，测量定位：根据设计的锚索标高和平面位置确定锚索孔位，并围绕锚索位置安装钻孔排桩作为围护结构；

施工前期，需要按照设计的锚索标高和平面位置确定锚索孔的位置，本实施例中，主要是针对深基坑边坡支护的扩大头锚索进行施工。设置钻孔排桩围护锚索孔的位置，锚索位置一般设置在桩间位置。

s22，钻机就位：安装钻机，且钻机的钻杆方向与围护结构呈垂直设置；

钻机平台一般比锚索设计标高高500mm左右，作业面场地要平坦、坚实、有排水沟，场地宽度大于4m，且钻机的钻杆方向基本与围护结构面呈垂直。

在s24之后，还包括：

s25，清渣：清除锚索孔和锚固区内的岩粉和土屑；

扩孔完后，需要清除锚索孔和锚固区内的岩粉和土屑。可以采用向孔内通入高压压缩空气将岩粉和土屑吹出，或者向孔内通入清水，清水与岩粉和土屑混合形成泥浆，然后将泥浆抽出。可以用清水经高压泵送至钻机钻杆，从钻杆根部钻头喷嘴喷出，高压水在锚孔扩孔段冲洗被切割土层，将孔内土变成泥浆置换出来。此时钻头上设置有喷射孔。

s26，锚索下放：将锚索下放到锚索孔内，并同时将注浆管随索体一起下放；

在锚索下放阶段，为使锚索处于钻孔中心，在锚杆上安装多个定中架，且定中架沿锚索的钢绞线的延长方向按照1.0～1.5m的间距均匀设置。即每个1.0～1.5m的间距设置一个定中架。

下放时，钢绞线应平直、顺直，除油除锈；锚杆杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎，与锚固体连接处用铅丝绑扎。

安放锚索时，应防止索体扭曲、压弯，注浆管宜随锚索索体一同放入孔内，管端距索体端部50～100mm。索体放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使索体处于钻孔中心。钢绞线外露长度为1.5m左右，供张拉用。

锚索安放过程中若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔，直至能顺利送入锚索为止。

s27，注浆：通过注浆管向锚索孔和锚固区内注入水泥浆，并当注浆管的孔口溢出浆液时停止排气时停止注浆，且在注浆时边灌注边拔出注浆管；

向钻孔内注浆应注意几个要点：1)向钻孔内注浆时，注浆管的出浆口应插入距孔底300～500mm处，浆液自下而上连续灌注，且确保从孔内顺利排水、排气；2)注浆设备应有足够的浆液生产能力和所需的额定压力，采用的注浆管应能在1h内完成单根锚索的连续注浆；3)注浆后不得随意敲击锚索，也不得在索体上悬挂重物。

注浆材料应根据设计要求确定，不得对索体产生不良影响。宜选用灰砂比1﹕0.5～1﹕1的水泥砂浆或水灰比0.45～0.50的纯水泥浆，必要时可加入一定量的外加剂或者掺合料。

注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完。严防石块、杂物混入浆液。当孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止注浆。永久性锚索张拉后，应对锚头和锚索自由段间的空隙进行补浆。注浆时宜边灌注边拔出注浆管，但应注意管口应始终处于浆面以下，注浆时应随时活动注浆管，待浆液溢出孔口时全部拔出。注浆时应拔出跟进的钢套管，拔管时应注意锚索钢绞线有无被带出的情况，否则应再次压进去直至不带出为止，再继续拔管。注浆完毕应将外漏的钢绞线清洗干净，并保护好。

s28，锚索张拉锁定：制作锚头台座，对锚索进行张拉锁定，并施加预应力；

在锚索张拉阶段，首先制作锚头台座，锚头台座的承压面应平整，并与锚索轴线方向垂直。锚索张拉前应对张拉设备进行标定。当锚固区和锚索孔内的注浆体的抗压强度值不低于15mpa，且锚头台座的抗压强度不低于20mpa时，方可进行锚索张拉。

锚索张拉应有序进行，张拉顺序应考虑临近锚索的相互影响。锚索正式张拉前，应取0.1～0.2倍轴向拉力设计值nt对锚索进行预张拉1～2次，使索体完全平直，各部位接触紧密。

在本发明另一实施例中，伞臂130上设置有档位件150，伞臂130上沿钻杆的轴向设置有多个档位孔，通过选择档位件150与其中一个档位孔连接来调节伞臂130的伸缩距离，用于确定伞臂130撑开后的钻径大小；

在扩孔阶段，还包括：

根据设计要求调节档位件150对应连接的档位孔的位置，以使得机械扩孔钻头的伞臂130撑开后的最大钻径适应设计要求。

本实施例通过档位件150选择伞臂130的可伸缩距离来控制伞臂130撑开后的钻径大小，达到控制扩孔孔径大小的目的。

参见图3，在一具体实施例中，承上例，伞臂的支撑杆131包括连接的大径杆段1311和小径杆段1312，大径杆段1311内设置有伸缩孔道，大径杆段1311可移动设置于伸缩孔道内，大径杆段1311上沿大径杆段1311的轴向设置有多个第一档位孔，小径杆段1312上设置有与第一档位孔适配的第二档位孔，档位件150同时连接第二档位孔与其中一个第一档位孔；通过档位件150连接第二档位孔与不同的第一档位孔，可以使得钻身具有不同的可移动距离范围，使得伞臂具有不同的撑开角度，从而实现机械扩孔钻头的不同扩孔钻径。

在其他实施例中，参见图6和图7，小径杆段1312上设置有安装孔，档位件150包括设置于安装孔内的安装柱、套设于安装柱上的压缩弹簧、以及与安装柱连接卡块，压缩弹簧的两端分别与卡块和安装孔抵接，且卡块的横截面为直角三角形。对应地，大径杆段1311的内壁上设置有档位孔，档位孔的横截面为与卡块的横截面形状适配的三角形，且直角三角形的斜边设置于与钻杆钻进时的旋向相反的方向。同时，沿大径杆段1311的轴向设置有多个档位孔，以形成不同的长度档位。当需要调整小径杆段1312伸入小径杆段1312内的距离时，反着钻杆的旋向旋转小径杆段1312，小径杆段1312上的档位孔沿斜边朝安装孔内运动至合适位置时，小径杆段1312能够沿大径杆段1311移动，以调整距离。当确定长度档位后，顺着钻杆的旋向旋转小径杆段1312，卡块运动档位孔时，在复位弹簧的作用下进入档位孔内，此时不能转动，实现了大径杆段1311和小径杆段1312之间的相对固定。可以理解的是，档位件150沿小径杆段1312的轴向设置有多个。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。