一种扩孔自锁锚杆锚头抗拔测试方法与流程

本发明涉及扩孔自锁锚杆技术领域，尤其涉及一种扩孔自锁锚杆锚头抗拔测试方法。

背景技术：

目前的锚杆抗拔测试一般包括四个步骤：(1)钻孔，在混凝土基材表面垂直钻孔，并清理沉渣；(2)组装与安放锚杆杆体，将锚杆置于钻孔中心；(3)注浆，通过注浆管往锚杆杆体与钻孔之间的缝隙内注入浆料，形成锚固体；(4)张拉与锁定，安装反力梁，对锚杆杆体施加轴向拉力，并维持一定时间，然后卸荷至锁定荷载进行锁定作业。

在锚杆抗拔测试过程中，会出现三种可能的破坏结果：

(1)锚杆顺着钻孔通道被拔出；

(2)锚杆被拔断；

(3)锚杆与混凝土基材形成锥体破坏，得到底部呈类锥形的锚固体结构。

针对扩孔自锁锚杆的抗拔测试，目前还没有形成统一的标准。经发明人反复测试，一般来说，扩孔自锁锚杆锚固部扩张后与混凝土层形成机械自锁，因此不会出现(1)锚杆顺着钻孔通道被拔出的破坏结果，往往只会出现(2)锚杆被拔断或者，或者(3)锚杆与混凝土基材形成锥体破坏，这显示了扩孔自锁锚杆结构本身优秀的机械自锁性能。了解扩孔自锁锚杆以上测试特性后，可针对扩孔自锁锚杆设计特定的抗拔测试方法，形成机械自锁，简化测试破坏结果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出了一种扩孔自锁锚杆锚头抗拔测试方法，通过与混凝土形成机械自锁，简化测试破坏结果。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种扩孔自锁锚杆锚头抗拔测试方法，包括以下步骤，

s1，钻孔，采用钻具在混凝土基材表面钻出直径为d的圆孔(1)；

s2，扩孔，将扩孔钻头(a)伸入钻好的圆孔(1)内，将圆孔(1)底部旋转切割成一个锥形孔(2)，所述锥形孔(2)最大直径为d；

s3，安装锚杆，将扩孔自锁锚杆(b)伸入圆孔(1)内，并将锚头在锥形孔(2)内撑开与之形成机械自锁；

s4，注浆；

s5，对扩孔自锁锚杆(b)施加轴向拉力，直至扩孔自锁锚杆(b)断裂或者扩孔自锁锚杆(b)与混凝土基材形成锥形破坏。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述扩孔自锁锚杆杆体直径为d0，圆孔(1)直径d与扩孔自锁锚杆杆体直径d0的关系为d＝(d0+4mm)～(d0+6mm)。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s1和s2中，锥形孔(2)最大直径d与圆孔(1)直径d的关系为d＝(1.8～2.2)*d。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s4中注浆高度h＝(4～6)*d。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s4中粉料与液料的质量比例为1：0.25。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述扩孔钻头(a)包括回转件(a1)、连接杆(a2)、锥形块(a3)和扩孔片(a4)，所述连接杆(a2)轴向穿过回转件(a1)，回转件(a1)底部设置有锥形腔(a11)，锥形块(a3)设置于锥形腔(a11)内并与连接杆(a2)同轴固定，回转件(a1)侧面开设有与锥形腔(a11)连接的扩孔片容纳腔(a12)，扩孔片(a4)设置于扩孔片容纳腔(a12)内、一端与回转件(a1)铰连接、另一端选择性接触锥形块(a3)。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述扩孔自锁锚杆(b)包括杆体(b1)和垫块(b2)，所述杆体(b1)端部开设有横向贯穿槽(b11)，垫块(b2)表面设置有楔形凸起(b21)，楔形凸起(b21)嵌入横向贯穿槽(b11)内形成锚头。

更进一步优选的，所述横向贯穿槽(b11)为一字型或者十字型，楔形凸起(b21)为一字型或者十字型。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s5中，先水平设置承重梁(51)，承重梁(51)与混凝土基材表面平行并通过植筋固定，将千斤顶(52)固定在承重梁(51)上并连接扩孔自锁锚杆(b)，通过千斤顶(52)对扩孔自锁锚杆(b)施加轴向拉力，并通过压力表(53)测量轴向拉力。

本发明的扩孔自锁锚杆锚头抗拔测试方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置扩孔，并将锚头在锥形孔之间形成机械自锁，可防止锚杆被拔出，最终破坏结果只有扩孔自锁锚杆拔断或者扩孔自锁锚杆与混凝土基材形成锥形破坏两种，满足扩孔自锁锚杆锚头的抗拔测试要求，防止滑移破坏结果；

(2)申请人通过反复试验，确定了锥形孔的最大直径，保证锚杆不被拔出混凝土基材；

(3)申请人通过反复试验，确定了注浆高度，保证锚杆不被拔出混凝土基材，同时节省浆料灌注量；

(4)由于锚杆不被拔出，只需测量轴向拉力即可，无需测量位移值，更加简单方便。

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获得其他的附图。

图1为本发明的扩孔自锁锚杆锚头抗拔测试方法的原理示意图；

图2为本发明的扩孔钻头的立体图；

图3为本发明的扩孔钻头的正剖视图；

图4为本发明的扩孔自锁锚杆的杆体的立体图；

图5为本发明的扩孔自锁锚杆的垫块的立体图；

图6为本发明的扩孔自锁锚杆的组装结构剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图2～图6所示，先介绍本发明的扩孔钻头a与扩孔自锁锚杆b。

如图2～3，扩孔钻头a包括回转件a1、连接杆a2、锥形块a3和扩孔片a4，所述连接杆a2轴向穿过回转件a1，回转件a1底部设置有锥形腔a11，锥形块a3设置于锥形腔a11内并与连接杆a2同轴固定，回转件a1侧面开设有与锥形腔a11连接的扩孔片容纳腔a12，扩孔片a4设置于扩孔片容纳腔a12内、一端与回转件a1铰连接、另一端选择性接触锥形块a3。在初始状态时，扩孔片a4收缩在扩孔片容纳腔a12内，扩孔钻头a横向最大尺寸约等于回转件a1的横向最大尺寸；在使用前，先将扩孔钻头a整体放入事先钻好的圆孔1内，通过向上拉连接杆a2，锥形块a3将扩孔片a4推出，进一步转动回转件a1，带动扩孔片a4转动，即可对圆孔1进行扩孔，在圆孔1底部形成一锥形孔2。

如图4～图6，本发明的扩孔自锁锚杆b包括杆体b1和垫块b2，所述杆体b1端部开设有横向贯穿槽b11，垫块b2表面设置有楔形凸起b21，楔形凸起b21嵌入横向贯穿槽b11内形成锚头。具体的，所述横向贯穿槽b11为一字型或者十字型，楔形凸起b21为一字型或者十字型。具体的，使用时，先将垫块b2置于事先钻好的圆孔1底部，再将杆体b1上的横向贯穿槽b11对准垫块b2上的楔形凸起b21，通过敲击杆体b1，楔形凸起b21嵌入横向贯穿槽b11内，杆体b1底部张开，与垫块b2形成锚固体，填充在锥形孔2内。

实施例1

如图1所示，本实施例的扩孔自锁锚杆锚头抗拔测试方法，包括以下步骤，

s1，钻孔，采用钻具在混凝土基材表面钻出直径为d的圆孔1，然后清理圆孔1。具体的，所述混凝土基材根据具体的结构进行选择，一般采用混凝土层。具体的，一般先选定混凝土基材表面，再沿与混凝土层垂直的方向钻出圆孔1。圆孔1的直径根据扩孔自锁锚杆杆体直径进行选择，在本实施例中，所述扩孔自锁锚杆杆体直径为d0，圆孔1直径d与扩孔自锁锚杆杆体直径d0的关系为d＝(d0+4mm)～(d0+6mm)。

s2，扩孔，将扩孔钻头a伸入钻好的圆孔1内，将圆孔1底部冲击成一个锥形孔2，所述锥形孔2最大直径为d，然后清理锥形孔2。在本实施例中，锥形孔2最大直径d与圆孔1直径d的关系为d＝(1.8～2.2)*d。

s3，安装锚杆，将扩孔自锁锚杆b伸入圆孔1内，并将锚头在锥形孔2内撑开与之形成机械自锁。具体的，先将垫块b2置于事先钻好的圆孔1底部，再将杆体b1上的横向贯穿槽b11对准垫块b2上的楔形凸起b21，通过敲击杆体b1，楔形凸起b21嵌入横向贯穿槽b11内，杆体b1底部张开，与垫块b2形成锚固体，填充在锥形孔2内，杆体b1张开的底部与锥形孔2内壁形成机械自锁。具体的，所述扩孔自锁锚杆b与圆孔1中心轴重合。

s4，注浆。向锥形孔2底部注入浆料，注浆料中粉料与液料的质量比例为1：0.25。

具体的，注浆高度h＝(4～6)*d。

s5，对扩孔自锁锚杆b施加轴向拉力，直至扩孔自锁锚杆b拔断或者扩孔自锁锚杆b与混凝土基材形成锥体破坏，得到底部呈类锥形的锚固体结构。具体的，先水平设置承重梁51，承重梁51与混凝土基材表面平行，将千斤顶52固定在承重梁51上并连接扩孔自锁锚杆b，通过千斤顶52对扩孔自锁锚杆b施加轴向拉力，并通过压力表53测量轴向拉力。通过千斤顶52持续施加轴向拉力，直至扩孔自锁锚杆b从圆孔1内拔出或者扩孔自锁锚杆b拔断或者扩孔自锁锚杆b与混凝土基材形成锥体破坏，如表1所示。

实施例2～实施例10

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于圆孔1直径d、锥形孔2最大直径d不同或者注浆高度h不同。

表1不同实施例的抗拔测试破坏结果

由表1可知，通过设置扩孔，并将锚头在锥形孔之间形成机械自锁，可防止锚杆被拔出，最终破坏结果只有扩孔自锁锚杆拔断或者扩孔自锁锚杆与混凝土基材形成锥体破坏两种，满足扩孔自锁锚杆锚头的抗拔测试要求，防止出现滑移破坏结果；

锥形孔最大直径d与圆孔直径d的关系为d＝(1.8～2.2)*d时，保证锚杆不被拔出混凝土结构；

注浆高度h＝(4～6)*d时，保证锚杆不被拔出混凝土结构，同时节省浆料灌注量。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。