用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置及使用方法与流程

本发明涉及一种建筑物基础施工，尤其是涉及一种用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置及使用方法。

背景技术：

PCMW工法支护是一种适用于软土地区的新型基坑支护形式，与传统支护结构相比有较多优点，该工法可有效地保护周边环境，因此，应用也来越来越多。该支护形式是在成排的相互套接的三轴水泥土搅拌桩内插入预应力高强混凝土管桩，然后依据基坑开挖深度配置锚杆，形成预应力管桩挡土承力、水泥土止水的复合支护结构。一般常规的锚杆施工方法是：通过钻孔+压管+注浆+制作台座+锁定等多道工序才能完成单杆锚杆施工。这种方法繁复，浪费人工和时间，同时需要注浆，浪费大量的水泥。因此，为成功推广无支撑深基坑围护体系，改变传统的锚杆施工成为迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术不足之处而提供一种无需注浆、工序简单又安全的用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置。

本发明的另一个目的是用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置的使用方法。

本发明的目的是通过以下措施来实现：一种用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置，它包括有若干段可连接的锚杆管段、锚杆扩大头，所述锚杆扩大头由外管、外撑杆、内管组成，其特征在于，还有送进机构、回抽机构、扩大机构；其中：

所述送进机构含有：机架尾板、底座、导梁、中心导梁、加强肋、加固槽钢、可移动反力小梁、传力杆、定位板、定位销、前反力梁、穿心千斤顶；所述底座为两对称设置的槽钢，槽钢的一端焊接固定在机架尾板上，两底座的邻侧对应的焊接有两导梁，加强肋一侧与底座焊接、另一侧与导梁焊接，所述导梁为两个并列相隔一定间距的工字型钢，两工字型钢的外翼侧均布焊接有若干段加固槽钢，两工字型钢的外腹侧均布焊接有若干定位板，定位板及工字钢腹板设有供定位销插入的通孔，所述中心导梁为槽钢，中心导梁的一端焊接在机架尾板的中央位置，所述机架尾板、前反力梁的两端设有供传力杆穿通的孔洞，所述可移动反力小梁厚度与导梁两工字型钢的一定间距相对应，可移动反力小梁两端设有供定位销插入的通孔；所述可移动反力小梁插入两侧导梁工字型钢的间距内、并通过定位销固定在两侧导梁上，穿心千斤顶及锚杆扩大头搁置在可移动反力小梁右侧的中心导梁的槽钢上，穿心千斤顶及锚杆扩大头的轴向中心线与导梁的轴向中心线相对应，所述前反力梁位于第一排管桩的内侧，两传力杆分别插入机架尾板、前反力梁的两端孔洞后传力杆杆端拧上螺帽；

所述回抽机构含有反力传力杆、后反力梁、穿心千斤顶、芯杆、卡位固定帽；所述后反力传力杆由底座、中间连接杆、头套组成，中间连接杆与底座、头套焊接固定连接，所述底座设有供芯杆连接的螺纹、头套设有与锚杆扩大头外管连接的螺纹，所述反力传力杆的头套与锚杆扩大头的外管固定连接，后反力梁位于第一排管桩的外侧，芯杆穿过后反力梁的通孔固定在反力传力杆底座上，空心千斤顶套在芯杆上，卡位帽卡位在穿心千斤顶的顶端；

扩大机构含有反力传力杆、千斤顶、调整块；反力传力杆与锚杆扩大头的外管固定连接，调整块、千斤顶位于反力传力杆内腔、千斤顶一端与锚杆扩大头的内管相触，另一端与放置在反力传力杆底部的调整块相触。

一种用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、现场工地测量放线

用仪器测量出需要顶入锚杆扩大头的位置，在顶入位置上用取芯机取出直径200mm的孔洞，深度约800mm的锚杆导向定位孔；

步骤二、安放机械式钉锚装置的送进装置

铺设2条6米长的钢管轨道，轨道上安放机械式钉锚装置的送进装置，前反力梁位于第一排管桩的内侧，通过传力杆与机架尾板连成一体，再将锚杆扩大头放置在送进装置的中心导梁的槽钢上，锚杆扩大头的扩大头一端插入步骤一的定位孔，调整送进装置的前倾斜度为0.1%；

步骤三、顶入锚杆扩大头

启动穿心千斤顶动作，通过油缸的活塞将锚杆扩大头顶入土体中，油缸行程结束后，拔出定位销，移动反力小梁再将其固定在新的两侧导梁位置上，开始第二次令穿心千斤顶动作，如此循环将锚杆扩大头顶入土中达指定位置，拆除送进装置；

步骤四、让出锚杆扩大头的张拉空间

将回抽装置的反力传力杆固定在露出的锚杆扩大头尾端，后反力梁位于第一排管桩的外侧，芯杆穿过后反力梁的通孔固定在反力杆底座上，空心千斤顶套在芯杆上，卡位帽卡位在穿心千斤顶的顶端。启动穿心千斤顶动作，将锚杆扩大头向外拔出，一个行程结束后移动卡位帽的卡位位置，再次启动穿心千斤顶动作，直到锚杆扩大头向外拔出300mm，留出锚杆扩大头的张拉空间，拆移回抽装置；

步骤五、通过扩大装置张开锚杆扩大头的外撑杆

将扩大装置的调整块、千斤顶置于反力传力杆中间连接杆的空间内，反力传力杆与锚杆扩大头的外管固定连接，千斤顶一端与锚杆扩大头的内管相触，另一端与放置在反力传力杆底部的调整块相触。启动千斤顶动作，改变锚杆扩大头内、外管的相对位置，顶压内管并拉动扩大头的外撑杆，一个行程结束后千斤顶复位，通过调整块的调节，千斤顶两端与锚杆扩大头的内管与调整块相触，再次启动穿心千斤顶动作，直到外撑杆扩大到设计位置，穿心千斤顶动作时保持其压力在20Mpa之内，达标后拆移扩大装置，完成一个钉锚的施工。

与现有技术相比，采用了本发明提出的用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置及使用方法，具有如下优点：1）本发明免去了水泥注浆，大大节约了成本，提高了生产效率。2）本发明通过挤土法将机械式锚杆挤入原装土中并扩张，增大了机械式钉锚体与土体的摩擦力，大大提高了基坑的安全性。3）本发明降低了机械式钉锚的施工的难度，有力地推动无内支撑基坑围护体系的发展，对地下工程的发展做出积极的贡献。4）本发明构思巧妙，结构合理，操作简单，可循环使用，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明提出的一个实施例送进机构结构示意图；

图2是图1实施例A-A剖面图；

图3是图1实施例回抽机构结构示意图；

图4是图1实施例扩大装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对具体实施方式作详细说明：图1～图3示出了本发明的一个实施例。图中，一种用于PCMW工法桩间顶入锚杆的机械式钉锚装置，它包括有若干段可连接的锚杆管段、锚杆扩大头，所述锚杆扩大头由外管、外撑杆、内管组成，其特征在于，还有送进机构、回抽机构、扩大机构；其中：

所述送进机构含有：机架尾板（10）、底座（17）、导梁（2）、中心导梁（1）、加强肋（16）、加固槽钢（3）可移动反力小梁（5）、传力杆（9）、定位板（6）、定位销、前反力梁（8）、穿心千斤顶（4）；所述底座(17)为两对称设置的槽钢，槽钢的一端焊接固定在机架尾板(10)上，两底座（17）的邻侧对应的焊接有两导梁（2），加强肋（16）一侧与底座（17）焊接、另一侧与导梁（2）焊接，所述导梁（2）为两个并列相隔一定间距的工字型钢，两工字型钢的外翼侧均布焊接有若干段加固槽钢（3），两工字型钢的外腹侧均布焊接有若干定位板（6），定位板（6）及工字钢腹板设有供定位销插入的通孔，所述中心导梁（1）为槽钢，中心导梁（1）的一端焊接在机架尾板（10）的中央位置，所述机架尾板（10）、前反力梁（8）的两端设有供传力杆（9）穿通的孔洞，所述可移动反力小梁（5）厚度与导梁（2）两工字型钢的一定间距相对应，可移动反力小梁（5）两端设有供定位销插入的通孔；所述可移动反力小梁（5）插入两侧导梁（2）工字型钢的间距内、并通过定位销固定在两侧导梁（2）上，穿心千斤顶（4）及锚杆扩大头（7）搁置在中心导梁（1）的槽钢上，穿心千斤顶（4）及锚杆扩大头（7）的轴向中心线与导梁（2）的轴向中心线相对应，所述前反力梁（8）位于第一排管桩 (11) 的内侧，两传力杆（9）分别插入机架尾板（10）、前反力梁（8）的两端孔洞后在传力杆（9）杆端拧上螺帽。使用本机构时，需依据锚杆的中心是否达到设计标高调而对整个机构进行调整。

所述回抽机构含有反力传力杆（18）、后反力梁（12）、穿心千斤顶（4）、芯杆(13)、卡位固定帽（17），所述后反力传力杆（18）由底座、中间连接杆、头套组成，中间连接杆与底座、头套焊接固定连接，所述底座设有供芯杆(13)连接的螺纹、头套设有与锚杆扩大头（7）外管连接的螺纹，所述反力传力杆（18）的头套与锚杆扩大头的外管固定连接，后反力梁（12）位于第一排管桩(11)的外侧，芯杆(13)穿过后反力梁（12）的通孔固定在反力传力杆（18）底座上，空心千斤顶（4B）套在芯杆(13)上，卡位帽（17）卡位在穿心千斤顶（4B）的顶端。本机构回抽的作用主要是让出扩大头张拉的空间。

扩大机构含有反力传力杆（18）、千斤顶（19）、调整块(20)，反力传力杆（18）与锚杆扩大头的外管(71)固定连接，调整块(20)、千斤顶（19）位于反力传力杆（18）内腔，千斤顶（19）一端与锚杆扩大头的内管（72）相触，另一端与放置在反力传力杆（18）底部的调整块相触(20)。本结构中，扩大机构通过千斤顶顶压锚杆扩大头（7）的内管移动，迫使锚杆扩大头的外撑杆张开。

一种使用顶入锚杆的机械式钉锚装置方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、现场工地测量放线

用仪器测量出需要顶入锚杆扩大头的位置，在顶入位置上用取芯机取出直径200mm的孔洞，深度约800mm的锚杆导向定位孔。导向定位孔的设置是必须的，以保证锚杆在设计标高上顶入；

步骤二、安放机械式钉锚装置的送进装置

铺设2条6米长的钢管轨道，轨道上安放机械式钉锚装置的送进装置，前反力梁位于第一排管桩的内侧，通过传力杆与机架尾板连成一体，再将锚杆扩大头放置在送进装置的中心导梁的槽钢上，锚杆扩大头的扩大头一端插入步骤一的定位孔，调整送进装置的前倾斜度为0.1%。顶入锚杆的反力由可移动反力小梁、机架尾板、传力杆、前反力梁承受；

步骤三、顶入锚杆扩大头

启动穿心千斤顶动作，通过油缸的活塞将锚杆扩大头顶入土体中，油缸行程结束后，拔出定位销，移动反力小梁再将其固定在新的两侧导梁位置上，开始第二次令穿心千斤顶动作，如此循环将锚杆扩大头顶入土中达指定位置，拆除送进装置。锚杆可根据实际情况接长，重新调整移动反力小梁的位置即可；

步骤四、让出锚杆扩大头的张拉空间

将回抽装置的反力传力杆固定在露出的锚杆扩大头尾端，后反力梁位于第一排管桩的外侧，芯杆穿过后反力梁的通孔固定在反力杆底座上，空心千斤顶套在芯杆上，卡位帽卡位在穿心千斤顶的顶端。启动穿心千斤顶动作，将锚杆反向拔出，一个行程结束后移动卡位帽的卡位位置，再次启动穿心千斤顶动作，直到锚杆反向拔出300mm，留出扩大头的张拉空间，拆移回抽装置；

步骤五、通过扩大装置张开扩大头的外撑杆

将扩大装置的调整块、千斤顶置于反力传力杆中间连接杆的内腔内，反力传力杆与锚杆扩大头的外管固定连接，千斤顶一端与锚杆扩大头的内管相触，另一端与放置在反力传力杆底部的调整块相触。启动千斤顶动作，改变锚杆扩大头内、外管的相对位置，顶压内管并拉动扩大头的外撑杆，一个行程结束后千斤顶复位，通过调整块的调节，千斤顶两端与锚杆扩大头的内管与调整块相触，再次启动穿心千斤顶动作，直到外撑杆扩大到设计位置，穿心千斤顶动作时保持其压力在20Mpa之内，达标后拆移扩大装置，完成一个钉锚的施工。本步骤中，张拉行程和张拉压力均达规定值后，表明扩大头已按设计要求撑开到位。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，实施例给出的结构并不构成对本发明的限制，本领域内熟练的技术人员在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。