一种充气土锚的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土层锚杆锚固技术领域，尤其涉及一种充气土锚。
【背景技术】
[0002]土锚在基坑维护及边坡治理中有广泛应用。土层锚固多为钻孔注浆加钢绞线锚固方式。锚固力取决于水泥砂浆锚固体的表面积及锚固体与土体间的剪切力。为增大锚固力，通常采取增加锚固体长度或直径，因此土层锚索锚固段长度达到20米，或扩大头直径达到
0.8米，并且灌注水泥砂浆5至7天后，才能张拉钢绞线。
[0003]现有土锚锚固段受力有一共同点，水泥砂浆固化体与土体间作用着所在深度静止土压力，而两者之间的摩阻力取决于正压力与粘聚力，因此增大正压力就能增大摩阻力，从而增大锚固力。据旁压仪测得的数据，孔旁土体正压力由静止土压力增大到接近临塑压力，土体仍处于安全状态，且临塑压力通常是静止土压力的3至4倍，因此增加正压力导致摩阻力增大，相应锚固力提高。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补现有土锚锚固头单位面积提供的锚固力较低问题的缺陷，提供一种充气土锚。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种充气土锚，包括有锚固头和推进工具，所述的锚固头包括有金属气囊和囊外板，所述的金属气囊是由不锈钢薄板焊接而成的，在金属气囊的侧边还焊接有不锈钢管，所述的囊外板是由两块花纹板焊接而成的，所述的金属气囊位于囊外板的内部，不锈钢管的端部伸出囊外板并连接有单向阀门，囊外板的前端设有焊接成一体的三角形板，在囊外板的后端内部焊接有弧形厚钢板，弧形厚钢板的宽度与囊外板的宽度相同，将一根钢绞线从弧形厚钢板的一端进入囊外板内部，绕过弧形厚钢板的弧形表面并从弧形厚钢板的另一端导出囊外板；所述的推进工具包括有两根方钢和短钻杆，将两根方钢焊接在短钻杆的上端构成深U形夹腔，两方钢之间的距离稍大于囊外板的厚度，将囊外板夹在推进工具的深U形夹腔内，囊外板的后端顶着短钻杆的上端。
[0006]在囊外板的外表面的中轴线上焊接有多个倒U型定位卡，两根方钢夹在囊外板的外面并穿过倒U型定位卡。
[0007]本发明的优点是:
1、不锈钢气囊通过充气改变形状，容积扩大，挤压囊外板，囊外板与土体间作用的正压力由静止土压力提高到接近临塑压力，若不计囊外板与土体间的粘聚力，相应土锚锚固力提高3至4倍。
[0008]2、采用充气锚增大了囊外板与土体间单位面积摩阻力，相应减少了锚固段长度，从而减少钢绞线长度，加之无需灌注水泥砂浆，减少材料消耗，因此降低锚固费用。
[0009]3、成孔后直接顶入锚固头，充气膨胀，张拉钢绞线，立即锚固土体，不需等待灌注水泥砂浆固化5至7天后张拉钢绞线，因此不锈钢薄板气囊充气锚缩短施工工期。
[0010]4、基坑工程结束后，放空气囊内空气，回收锚固头，实现基坑绿色支护。
[0011]5、将锚固头顶至持力层，气囊长度2米宽度0.35米，锚固头双面总表面积达1.4平方米，粘土5米深度以下临塑压力取400kPa，摩擦系数取0.4，土体剪切强度达到160kPa，计算得到临塑状态拉拔力达到244kN。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的金属气囊结构示意图。
[0013]图2为本发明囊外板结构示意图。
[0014]图3为本发明囊外板内部结构示意图。
[0015]图4为本发明顶进工具结构图。
[0016]图5为本发明外部结构图。
[0017]图6为成孔工具结构图。
【具体实施方式】
[0018]如图1、2、3、4、5所示，一种充气土锚，包括有锚固头和推进工具，所述的锚固头包括有金属气囊1和囊外板4，所述的金属气囊1是由不锈钢薄板焊接而成的，在金属气囊1的侧边还焊接有不锈钢管2，所述的囊外板4是由两块花纹板焊接而成的，所述的金属气囊1位于囊外板4的内部，不锈钢管2的端部伸出囊外板4并连接有单向阀门，囊外板4的前端设有焊接成一体的三角形板，在囊外板4的后端内部焊接有弧形厚钢板6，弧形厚钢板6的宽度与囊外板4的宽度相同，将一根钢绞线5从弧形厚钢板6的一端进入囊外板4内部，绕过弧形厚钢板6的弧形表面并从弧形厚钢板6的另一端导出囊外板4 ;所述的推进工具包括有两根方钢7和短钻杆8，将两根方钢7焊接在短钻杆8的上端构成深U形夹腔，两方钢7之间的距离稍大于囊外板4的厚度，将囊外板4夹在推进工具的深U形夹腔内，囊外板4的后端顶着短钻杆8的上端。短钻杆8与钻机相连。
[0019]在囊外板4的外表面的中轴线上焊接有多个倒U型定位卡3，两根方钢7夹在囊外板4的外面并穿过倒U型定位卡3。
[0020]土体强度较高时，先用成孔工具先成孔，如图6所示，成孔工具包括挤土板9和短钻杆10，挤土板9为前薄后厚三角形变厚度钢板，挤土板9后端焊接短钻杆10，短钻杆10与钻机相连。顶进杆10与钻机钻杆相连，钻机将挤土板9顶入土层，通过加接钻杆，将挤土板9顶到设计长度，退出钻杆。再将短钻杆8与钻机相连，将锚固头顶入土层，钻机将锚固头沿着已成孔顶入土层，通过加接钻杆，将锚固头顶到设计长度，退出钻杆。气囊1充气膨胀，充气加压使得囊外板外土体接近临塑压力，关闭充气阀。张拉钢绞线5，锚固土体。
[0021]当土体强度较低时，无需先成孔，钻机带动顶进工具直接将锚固头顶入土层。方钢7穿过囊外板4外多个倒U形定位卡3，锚固头与顶进工具连接，短钻杆8与钻机相连，钻机将锚固头顶进土层，通过加接钻杆，将锚固头顶到设计长度，退出钻杆，气囊1充气膨胀，加压使得囊外板外土体接近临塑压力，停止加压。张拉钢绞线5，锚固土体。
[0022]气囊1由厚度3毫米不锈钢薄板焊接而成，气囊1长度2米、宽0.35米、厚度3毫米；与气囊1相连的不锈钢管2外径8毫米、壁厚2毫米；囊外板4由厚度3毫米的花纹板焊接而成，囊外板4长2.4米、宽0.35米；弧形板6厚度20毫米，焊接在囊外板4末段内部；钢绞线5直径15.2毫米；锚固头最大厚度26毫米；顶进工具短钻杆直径85毫米、长度1米；短钻杆前端焊接两根方钢、方钢尺寸为长2.5米宽30毫米厚度20毫米、方钢间距大于锚固头最大厚度；囊外板外各分部3个倒U形限位卡；方钢穿个3个限位卡；成孔工具短钻杆长1米直径85毫米；挤土板呈等腰三角形、末段最厚处厚度30毫米、三角形底0.35米高0.35米；短钻杆与钻机钻杆丝扣连接；充气至土体接近临塑状态，关闭阀门，张拉钢绞线5，锚固土体。
【主权项】
1.一种充气土锚，其特征在于:包括有锚固头和推进工具，所述的锚固头包括有金属气囊和囊外板，所述的金属气囊是由不锈钢薄板焊接而成的，在金属气囊的侧边还焊接有不锈钢管，所述的囊外板是由两块花纹板焊接而成的，所述的金属气囊位于囊外板的内部，不锈钢管的端部伸出囊外板并连接有单向阀门，囊外板的前端设有焊接成一体的三角形板，在囊外板的后端内部焊接有弧形厚钢板，弧形厚钢板的宽度与囊外板的宽度相同，将一根钢绞线从弧形厚钢板的一端进入囊外板内部，绕过弧形厚钢板的弧形表面并从弧形厚钢板的另一端导出囊外板；所述的推进工具包括有两根方钢和短钻杆，将两根方钢焊接在短钻杆的上端构成深U形夹腔，两方钢之间的距离稍大于囊外板的厚度，将囊外板夹在推进工具的深U形夹腔内，囊外板的后端顶着短钻杆的上端。2.根据权利要求1所述的一种充气土锚，其特征在于:在囊外板的外表面的中轴线上焊接有多个倒U型定位卡，两根方钢夹在囊外板的外面并穿过倒U型定位卡。
【专利摘要】本发明公开了一种充气土锚，包括有锚固头和推进工具，所述的锚固头包括有金属气囊和囊外板，所述的金属气囊位于囊外板的内部，在囊外板的后端内部焊接有弧形厚钢板，将一根钢绞线从弧形厚钢板的一端进入囊外板内部，绕过弧形厚钢板的弧形表面并从弧形厚钢板的另一端导出囊外板；所述的推进工具包括有两根方钢和短钻杆，将两根方钢焊接在短钻杆的上端构成深U形夹腔，两方钢之间的距离稍大于囊外板的厚度，将囊外板夹在推进工具的深U形夹腔内，囊外板的后端顶着短钻杆的上端。本发明结构简单，气囊放气泄压后，锚固头回收再利用降低工程费用。本发明囊外板表面积可达2至3平方米，单个土锚拉拔力达到300KN至500KN，锚固力高。
【IPC分类】E02D5/74, E02D5/76
【公开号】CN105369804
【申请号】CN201510663265
【发明人】李辉, 徐颖
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月12日