一种承压型卵砾石土层扩体锚杆及其施工方法与流程

本发明属于岩土工程领域，具体涉及一种承压型卵砾石土层扩体锚杆及其施工方法。

背景技术：

在交通、建筑、市政、水电、矿山建设等行业内的边坡、基坑、隧道、地下管线和抗浮工程中，各种类型的土层锚杆技术被广泛应用。针对卵砾石层进行锚杆施工时，由于卵砾石层地层硬度大，可钻性差、无泥质胶结，冲洗液漏失严重，易发生坍塌、掉块。这种地层的深基坑支护若采用普通的扩体锚杆或者是带囊袋的扩体锚杆在卵砾石层施工时，施工难度大，工效低，工程造价高。除此之外，在此种土层中成孔难度本身很大，扩孔就更加困难，砾石渣体也很难清出孔外，即便清出，塌孔的几率也很大，以至于造成锚杆杆体与注浆管等无法下放至孔底或带囊袋的锚杆入孔后囊袋无法充分打开，严重影响扩体锚杆的施工质量和锚杆承载力发挥。业内对在此种土层中施工扩体锚杆基本束手无策。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种承压型卵砾石土层扩体锚杆及其施工方法，该施工方法工艺简单、工效高、成本低、无污染、所用设备少，技术先进、单桩抗拔力提高，经济更优。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种承压型卵砾石土层扩体锚杆，包括钢筋、承载体和注浆管，承载体的中部设有中心螺纹孔，中心螺纹孔与钢筋相匹配，承载体的两侧设有半圆开口，半圆开口与注浆管相匹配，注浆管为空心管，注浆管的上端开口，注浆管的下端封闭，注浆管的侧壁上设有注浆孔。

进一步，注浆孔包括上注浆孔和下注浆孔，上注浆孔设置于注浆管的上侧壁上，下注浆孔设置于注浆管的下侧壁上。

进一步，上注浆孔在注浆管的同一水平的截面上设有一个。

进一步，下注浆孔在注浆管的同一水平的截面上设有三个。

进一步，注浆管包括第一注浆管和第二注浆管，半圆开口包括第一半圆开口和第二半圆开口，第一半圆开口位于承载体的一侧，第二半圆开口位于承载体的另一侧，第一注浆管与第一半圆开口相匹配，第二注浆管与第二半圆开口相匹配。

进一步，承载体的数量至少设有两个，承载体与两侧注浆管采用点焊连接。

一种承压型卵砾石土层扩体锚杆施工方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)测量放线：先根据施工总平面图上设置的卵砾石地施工位置设置坐标、基线、基础数据以及标高控制点，用经纬仪和钢尺进行网点测设，在卵砾石地施工位置区域建立施工控制点，并在施工控制点处设立安全立柱；然后根据施工总平面图上确定的每根扩体锚杆的位置，对所有的锚杆进行编号，并通过经纬仪和钢尺标出各个锚杆孔位的具体坐标；最后根据各个锚杆孔位的地面高程，确定的每个锚杆孔位的钻孔深度。

(b)根据施工现场具体情况对套管、锚杆和钻机进行布置安装与调试，根据设计要求采用相应直径的套管，钻杆穿过套管，两者同轴。

(c)钻机钻孔：先将钻机移至第一个锚杆孔位点，启动钻机，钻杆与套管共同钻进，当钻杆到达指定标高位置时，钻杆停止工作，并将钻杆取出，套管留在卵砾石地层内。

(d)注浆管注浆：先在套管内下放锚杆，待锚杆下放到指定位置后拔出套管，使钻杆钻成的孔失去护壁作用造成塌孔效应；然后连接注浆泵通过锚杆上的注浆管进行压力注浆，水泥浆从注浆管的上注浆孔和下注浆孔喷出，并通过卵砾石地层中空隙形成渗流，与周围的卵砾石土混合形成水泥土，注浆完毕后断开上部与注浆泵的连接，第一个锚杆孔位施工完毕。

(e)最后重复上述步骤(c)和步骤(d),完成每个锚杆孔位的扩体锚杆施工。

进一步，在步骤(d)中，压力注浆的浆体水灰比控制在0.45-0.55，注浆的压力控制在2.5-3.5mpa。

进一步，在步骤(d)中，在完成扩体锚杆孔位注浆后，根据形成类似卵石混凝土的扩大头体，对扩大头体进行补浆处理，提高整体抗拔承载力。

进一步，补浆的浆体水灰比控制在0.55-0.65，注浆的压力控制在2.5-3.5mpa。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为一种承压型卵砾石土层扩体锚杆施工方法，该施工方法工艺简单、工效高、成本低、无污染、所用设备少。扩体锚杆在卵砾石地层中钻孔为套管护壁钻进成孔，防止卵砾石地层塌孔，易于下放钢筋、承载体与注浆管；无常规扩体锚的独立扩孔步骤；在钻孔期间，套管起到护壁作用，拔管时土体失去支挡作用而坍塌，对杆体上的承载体形成掩埋压重效果。采用压力注浆，利用卵砾石土空隙形成浆液渗透效果，使浆液与周围卵砾石土混合形成卵砾石混凝土类似物，因锚杆各部位注浆孔设置的不同而形成锚杆下端扩体效果。由于扩体部分以上土层的重力以及应力扩散作用，大大提高了锚杆的承载力。具体具有以下有益效果：

1.技术先进：通过对锚杆端部周围土体的改良处理，形成扩大头的结实体，配合杆体上的承载体以及两侧注浆管，形成非常稳定的锚固作用，从而提供比普通锚杆更大的承载力。

2.施工工艺简单，速度快，工期更省：采用套管护壁，钻孔时不会产生类似传统扩体锚杆施工时的塌孔，整个施工过程中钻孔速度快，钢筋、承载体和注浆管的下放顺畅，工艺简单高效。

3.单桩抗拔力提高，经济更优：因该技术充分利用且增强了土的力学性能，在提供相同抗拔力的情况下，原材料的消耗大大降低。从某种程度上具有节能、施工的性质，是一种绿色施工技术。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中一种承压型卵砾石土层扩体锚杆施工方法的施工状态示意图；

图2为本发明中承压型卵砾石土层扩体锚杆施工完毕的结构示意图；

图3为本发明中一种承压型卵砾石土层扩体锚杆的结构示意图；

图4为本发明中图3中a向的截面示意图；

图5为本发明中图3中b向的截面示意图。

图中：1-钻机；2-钻杆；3-套管；4-卵砾石层；5-注浆管；6-锚杆；7-钢筋；8-承载体；9-中心螺纹孔；10-半圆开口；11-上注浆孔；12-下注浆孔；13-第一注浆管；14-第二注浆管；15-第一半圆开口；16-第二半圆开口；17-外接注浆管。

具体实施方式

如图3至图5所示，一种承压型卵砾石土层扩体锚杆，包括钢筋7、承载体8和注浆管，承载体8的中部设有中心螺纹孔9，中心螺纹孔9与钢筋7相匹配，承载体8的两侧设有半圆开口10，半圆开口10与注浆管相匹配，注浆管为空心管，注浆管的上端开口，注浆管的下端封闭，注浆管的侧壁上设有注浆孔。

注浆孔包括上注浆孔11和下注浆孔12，上注浆孔11设置于注浆管的上侧壁上，下注浆孔12设置于注浆管的下侧壁上。

上注浆孔11在注浆管的同一水平的截面上设有一个。

下注浆孔12在注浆管的同一水平的截面上设有三个。

注浆管包括第一注浆管13和第二注浆管14，半圆开口10包括第一半圆开口15和第二半圆开口16，第一半圆开口15位于承载体8的一侧，第二半圆开口16位于承载体8的另一侧，第一注浆管13与第一半圆开口15相匹配，第二注浆管14与第二半圆开口16相匹配。

承载体8的数量至少设有两个，承载体8与两侧注浆管5采用点焊连接。

如图1至图2所示，一种承压型卵砾石土层扩体锚杆施工方法，包括以下步骤：

(a)测量放线：先根据施工总平面图上设置的卵砾石地施工位置设置坐标、基线、基础数据以及标高控制点，用经纬仪和钢尺进行网点测设，在卵砾石地施工位置区域建立施工控制点，并在施工控制点处设立安全立柱；然后根据施工总平面图上确定的每根锚杆6的位置，对所有的锚杆6进行编号，并通过经纬仪和钢尺标出各个锚孔位的具体坐标；最后根据各个锚孔位的地面高程，确定的每个锚孔位的钻孔深度。

(b)设备组装与调试：根据施工现场具体情况对套管、锚杆和钻机进行布置安装与调试，根据设计要求采用相应直径的套管3，钻杆2穿过套管3，两者同轴。

(c)钻机钻孔：先将钻机1搬运至第一个锚孔位点，启动钻机1，钻杆2与套管3共同钻进，当钻杆2到达指定标高位置时，钻杆2停止工作，并将钻杆2取出，套管3留在卵砾石地层内。套管3跟进施工方法使锚杆在卵砾石层4施工时钻进不塌孔，杆体和注浆管5入孔更顺畅；

(d)注浆管5注浆：先在套管3内下放锚杆6，锚杆6内带有承载体8、钢筋7和中下部位管壁上设置有小孔的注浆管5，待锚杆6下放到指定位置后拔出套管3，使钻杆2钻成的孔失去护壁作用造成塌孔效应；然后连接注浆泵通过外接注浆管17和注浆管5进行压力注浆，压力注浆的浆体水灰比控制在0.45-0.55，注浆的压力控制在2.5-3.5mpa。水泥浆从注浆管5的上注浆孔11和下注浆孔12喷出，并通过卵砾石地层中空隙形成渗流，与周围的卵砾石土混合形成水泥土。上注浆孔11内流出的浆液与钻杆2钻成的孔壁的卵砾石相结合，下注浆孔12内流出的浆液与钻杆2钻成的孔的底部的卵砾石相结合。待锚杆6的龄期达到，锚杆6的中下部周围就会形成类似卵石混凝土的扩大头体，充分利用拔套管3后卵砾石易塌孔的属性，化不利因素为有利因素，充分发挥锚杆承载体的承载性能。完成锚孔位注浆后，最后断开注浆管上部与注浆泵的连接，第一个锚孔位施工完毕。充分利用卵砾石与水泥浆混合形成的水泥土体的咬合特性和高强度特性，保证锚杆扩大头体的强度且较大程度的增加了扩体部分提供的抗拔力。

(e)最后重复上述步骤(c)和步骤(d),完成每个锚孔位的锚杆6施工。

该施工方法工艺简单、工效高、成本低、无污染、所用设备少。锚杆6在卵砾石地层中钻孔为套管3护壁钻进成孔，防止卵砾石地层塌孔，易于下放钢筋7、承载体8与注浆管5；无常规扩体锚的独立扩孔步骤；在钻孔期间，套管3起到护壁作用，拔管时土体失去支挡作用而坍塌，对杆体上的承载体形成掩埋压重效果。采用压力注浆，利用卵砾石土空隙形成浆液渗透效果，使浆液与周围卵砾石土混合形成卵砾石混凝土类似物，由于扩体部分以上土层的重力以及应力扩散作用，大大提高了锚杆的承载力。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。