一种用于软弱松散土体支护的预应力复合杆索锚固装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于岩土工程支护技术领域，尤其涉及一种用于隧道、边坡、基坑工程软弱松散土体支护的预应力复合杆索锚固装置。
【背景技术】
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[0002]随着岩土工程支护技术的不断发展，预应力锚杆、锚索支护技术已广泛应用于地下工程围岩支护、边坡支护、基坑支护等工程建设中。目前，普遍采用的预应力锚杆或锚索支护技术是单一的支护形式，较少采用同时具备预应力锚杆与预应力锚索锚固特征的复合锚固技术，其施工方法通常采用先钻孔、后注浆的形式，但对于软土或破碎岩土体，由于成孔后极易发生塌孔现象，致使注浆过程无法正常进行，或严重影响支护效果，对工程安全造成威胁。同时，对于单一的预应力锚杆，由于其杆体截面面积较大，施加预应力时，杆体产生的变形量较小，对远端稳定岩土体的拉锚作用远远不如锚索，而锚索自身又不能抵抗周围岩土体的剪切作用。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种用于软弱松散土体支护的预应力复合杆索锚固装置，充分发挥锚索的锚固性能，提供巨大的锚固力，并将锚固力可靠地传递至远端被锚固的稳定岩土体上，增强与远端稳定岩土体的拉锚作用，同时能实现锚杆抵抗周围岩土体的剪切滑移作用，且能较好地适用于易发生塌孔的松散软弱地质条件。
[0004]为了实现上述目的，本发明的主体结构包括钻头、连接杆、锚索固定板、空心钻杆、保护套管、杆索连接套、锚索定位导向环、锚索导向孔、分离转动轴承、锚索和注浆孔；空心钻杆的外壁上装有固定保护套管的锚索定位导向环，锚索定位导向环上沿圆周方向均匀分布设有锚索导向孔，锚索导向孔的数量根据锚索的实际需求数量确定；保护套管从锚索导向孔中穿过并焊接在锚索定位导向环上，保护套管内穿插有锚索，保护套管的长度为锚索总长度减去锚索锚固段长度，避免保护套管发生自由转动；锚索定位导向环绕空心钻杆自由旋转，当空心钻杆在钻机扭力作用下旋转进入地层时，分布于空心钻杆周围的锚索不发生旋转，使锚索能随空心钻杆顺利进入岩土体内部；锚索定位导向环的内侧设有杆索连接套，杆索连接套上设置有分离转动轴承，杆索连接套机械固定在空心钻杆上，空心钻杆的前端设有锚索固定板，锚索固定板沿空心钻杆轴向宽度加长至空心钻杆直径的2倍，以便能抵抗张拉变形；锚索锚固在锚索固定板上，锚索张拉时将拉力完全传递至空心钻杆上；空心钻杆尾端设置有螺纹，便于根据需要进行加长；空心钻杆的前端通过连接杆与钻头连接，当空心钻杆根据实际需要直径大小有变化时，能通过改变连接杆的大小来适应空心钻杆的型号变化，无需制作不同型号的钻头；钻头的翼片为带尖的十字形结构，在外接钻机的驱动作用下能产生的穿透力能轻易地穿透各类岩石；空心钻杆的前端侧壁开有注浆孔，使自身兼作钻杆和注浆管，当钻孔完成后可通过这些孔洞进行高压注浆，使空心钻杆与周围地层凝固成整体，形成钢管水泥柱，一方面增强空心钻杆与地层接触面的摩擦作用，另一方面增强空心钻杆的抗剪切变形能力。
[0005]本发明使用时，先将连接有锚索定位导向环与分离转动轴承、杆索连接套、锚索固定板固定于空心钻杆上，将保护套管从锚索定位导向环上的锚索导向孔中穿过，将锚索分别穿于保护套管中，且其前端锚固于锚索固定板上；再安装连接杆和钻头，并将空心钻杆与外接钻机连接，钻头对准岩土体待钻孔部位，启动钻机，按预设的深度开始钻进，在钻进过程中不断注入冷却水以避免钻头过热损坏；钻到预设深度后，安装止浆塞，并通过注浆机进行高压注浆，待水泥浆达到预设强度后，使用预应力张拉机械对锚索进行张拉，张拉完毕后锚索锚固于外接的锚具上。
[0006]本发明与现有技术相比，其结构简单，使用安全方便，锚固力强，能抵抗周围岩土体的剪切滑移作用，适用于易发生塌孔的松散软弱地质条件。
【附图说明】
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[0007]图1为本发明的主体结构原理示意图。
[0008]图2为本发明所述锚索定位导向环和分离转动轴承的结构原理示意图。
【具体实施方式】
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[0009]下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
[0010]本实施例的主体结构包括钻头1、连接杆2、锚索固定板3、空心钻杆4、保护套管5、杆索连接套6、锚索定位导向环7、锚索导向孔8、分离转动轴承9、锚索10和注浆孔11 ;空心钻杆I的外壁上装有固定保护套管5的锚索定位导向环7，锚索定位导向环7上沿圆周方向均匀分布设有锚索导向孔8，锚索导向孔8的数量根据锚索的实际需求数量确定；保护套管5从锚索导向孔8中穿过并焊接在锚索定位导向环7上，保护套管5内穿插有锚索10，保护套管5的长度为锚索10总长度减去锚索10锚固段长度，避免保护套管5发生自由转动；锚索定位导向环7绕空心钻杆4自由旋转，当空心钻杆4在钻机扭力作用下旋转进入地层时，分布于空心钻杆4周围的锚索10不发生旋转，使锚索10能随空心钻杆4顺利进入岩土体内部；锚索定位导向环7的内侧设有杆索连接套6，杆索连接套6上设置有分离转动轴承9，杆索连接套6机械固定在空心钻杆4上，空心钻杆4的尾端设有锚索固定板3，锚索固定板3沿空心钻杆轴向宽度加长至空心钻杆直径的2倍，以便能抵抗张拉变形；锚索10锚固在锚索固定板3上，锚索10张拉时将拉力完全传递至空心钻杆4上；空心钻杆4尾端设置有螺纹，便于根据需要进行加长；空心钻杆4的前端通过连接杆2与钻头I连接，当空心钻杆4根据实际需要直径大小有变化时，能通过改变连接杆2的大小来适应空心钻杆4的型号变化，无需制作不同型号的钻头I ;钻头I的翼片为带尖的十字形结构，在外接钻机的驱动作用下能产生的穿透力能轻易地穿透各类岩石。
[0011]本实施例所述空心钻杆4的前端侧壁开有注浆孔11，使自身兼作钻杆和注浆管，当钻孔完成后可通过这些孔洞进行高压注浆，使空心钻杆4与周围地层凝固成整体，形成钢管水泥柱，一方面增强空心钻杆4与地层接触面的摩擦作用，另一方面增强空心钻杆4的抗剪切变形能力。
[0012]本实施例使用时，先将连接有锚索定位导向环7与分离转动轴承9的杆索连接套6、锚索固定板3固定于空心钻杆4上，将保护套管5从锚索定位导向环7上的锚索导向孔8中穿过，将锚索10分别穿于保护套管5中，且其前端锚固于锚索固定板3上；再安装连接杆2和钻头I，并将空心钻杆4与外接钻机连接，钻头I对准岩土体待钻孔部位，启动钻机，按预设的深度开始钻进，在钻进过程中不断注入冷却水以避免钻头I过热损坏；钻到预设深度后，安装止浆塞，并通过注浆机进行高压注浆，待水泥浆达到设计强度后，使用预应力张拉机械对锚索10进行张拉，张拉完毕后锚索10锚固于外接的锚具上。
【主权项】
1.一种用于软弱松散土体支护的预应力复合杆索锚固装置，其特征在于主体结构包括钻头、连接杆、锚索固定板、空心钻杆、保护套管、杆索连接套、锚索定位导向环、锚索导向孔、分离转动轴承、锚索和注浆孔；空心钻杆的外壁上装有固定保护套管的锚索定位导向环，锚索定位导向环上沿圆周方向均匀分布设有锚索导向孔，锚索导向孔的数量根据锚索的实际需求数量确定；保护套管从锚索导向孔中穿过并焊接在锚索定位导向环上，保护套管内穿插有锚索，保护套管的长度为锚索总长度减去锚索锚固段长度，避免保护套管发生自由转动；锚索定位导向环绕空心钻杆自由旋转，当空心钻杆在钻机扭力作用下旋转进入地层时，分布于空心钻杆周围的锚索不发生旋转，使锚索能随空心钻杆顺利进入岩土体内部；锚索定位导向环的内侧设有杆索连接套，杆索连接套上设置有分离转动轴承，杆索连接套机械固定在空心钻杆上，空心钻杆的前端设有锚索固定板，锚索固定板沿空心钻杆轴向宽度加长至空心钻杆直径的2倍，以便能抵抗张拉变形；锚索锚固在锚索固定板上，锚索张拉时将拉力完全传递至空心钻杆上；空心钻杆尾端设置有螺纹，便于根据需要进行加长；空心钻杆的前端通过连接杆与钻头连接，当空心钻杆根据实际需要直径大小有变化时，能通过改变连接杆的大小来适应空心钻杆的型号变化，无需制作不同型号的钻头；钻头的翼片为带尖的十字形结构，在外接钻机的驱动作用下产生的穿透力能穿透各类岩石；空心钻杆的前端侧壁上开有注浆孔，使自身兼作钻杆和注浆管，当钻孔完成后通过注浆孔进行高压注浆，使空心钻杆与周围地层凝固成整体，形成钢管水泥柱，增强空心钻杆与地层接触面的摩擦作用和空心钻杆的抗剪切变形能力。2.根据权利要求1所述的用于软弱松散土体支护的预应力复合杆索锚固装置，其特征在于该装置使用时，先将连接有锚索定位导向环与分离转动轴承、杆索连接套、锚索固定板固定于空心钻杆上，将保护套管从锚索定位导向环上的锚索导向孔中穿过，将锚索分别穿于保护套管中，其前端锚固于锚索固定板上；再安装连接杆和钻头，并将空心钻杆与外接钻机连接，钻头对准岩土体待钻孔部位，启动钻机，按预设的深度开始钻进，在钻进过程中不断注入冷却水避免钻头过热损坏；钻到预设深度后，安装止浆塞，并通过注浆机进行高压注浆，待水泥浆达到预设强度后，使用预应力张拉机械对锚索进行张拉，张拉完毕后锚索锚固于外接的锚具上。
【专利摘要】本发明属于岩土工程支护技术领域，尤其涉及一种用于软弱松散土体支护的预应力复合杆索锚固装置，空心钻杆的外壁上锚索定位导向环，锚索定位导向环上均匀分布设有锚索导向孔，保护套管焊接在锚索定位导向环上，保护套管内穿插有锚索，锚索定位导向环的内侧设有杆索连接套，杆索连接套上设置有分离转动轴承，杆索连接套机械固定在空心钻杆上，空心钻杆的前端设有锚索固定板，锚索锚固在锚索固定板上，空心钻杆尾端设置有螺纹，空心钻杆的前端通过连接杆与钻头连接，空心钻杆的前端侧壁开有注浆孔；其结构简单，使用安全方便，锚固力强，能抵抗周围岩土体的剪切滑移作用，适用于易发生塌孔的松散软弱地质条件。
【IPC分类】E21D21/00, E02D5/74
【公开号】CN105064356
【申请号】CN201510478142
【发明人】张鹏, 王旭春, 朱珍
【申请人】青岛理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月7日