一种可完全回收的锚杆支护结构及其施工方法与流程

本发明属于岩土工程领域，涉及一种可完全回收的锚杆支护结构及其施工方法，适用于软岩地区。

背景技术：

锚固技术因其经济安全、施工快、对围岩扰动小等优势，现已成为我国锚固工程中最常用的技术手段之一。锚杆适用于各类地下工程以及各类边坡等的锚固。锚杆分为永久性的和临时性的两类。永久性锚杆一般对锚杆锚固力要求较高。对于临时性工程，如果仍用永久性锚杆势必会造成资源浪费；同时，如果是在城市中，大量锚杆埋于地下，对后续的施工、相邻地块的基坑开挖、地铁施工、城市长远规划都有可能产生影响。针对上述问题，可回收锚杆应运而生。

现有的可回收锚杆根据回收的原理可分为三大类回转型、拆锚型、强拉失效型三类。回转型可回收锚杆制作较简单，回收较方便，回收拉力较小，承载力较高，但其成本过高，后处理复杂，不便于回收，容易失效。拆锚型可回收锚杆虽然受力阶段稳定，回收拉力小，但其回收时对设备要求很高。强拉失效型可回收锚杆承载力较高，但回收时可能会使锚杆受损，且回收时对设备要求较高，不适用在小空间的应用。而且，现有技术中的可回收锚杆还存在以下缺陷和不足：(1)安装复杂，传统的安装工具难以实现安装，需要配备专用的安装机械；(2)一些可回收锚杆回收时需要特殊的设备，回收率低；(3)现有技术中的可回收锚杆并非完全意义上的回收，回收后仍有部分构件残留于岩土体中；(4)现有技术中的可回收锚杆绝大部分仍需注浆养护，耗用工期长。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种可完全回收的锚杆支护结构及其施工方法，结构简单、施工简便、造价低、回收率高。

本发明所采用的技术方案为：一种可完全回收的锚杆支护结构，包括锚杆和与之连接的预制端头，所述预制端头包括盖板、底板、传动轴和相互中心对称的承载板，所述传动轴包括主轴和固定在主轴上的齿轮，所述承载板位于底板和盖板之间，包括卡槽和传动齿，所述卡槽为开口结构，所述传动齿沿承载板一边非全长布置，并与齿轮相咬合(即两个相互中心对称的承载板都与传动轴咬合)，所述底板上设有相互中心对称的凸卡，卡槽与凸卡的位置上下相对应并滑动连接(卡槽与凸卡相互配合)，传动轴的主轴穿过盖板与底板的中心，传动轴的主轴分别与盖板和底板活动连接(转动连接)，盖板和凸卡上设有预制孔，底板和盖板通过预制孔以短钢筋拼合。

传动齿与卡槽相互平行设置。

两个承载板关于齿轮的中心相互中心对称，两个凸卡关于底板的中心相互中心对称。

本发明通过锚杆带动传动轴转动(盖板和底板由于受到岩土体的摩擦固定在岩土体中)使相互中心对称的卡槽向相反的方向或相对的方向运动，实现相互中心对称的承载板的展开与收拢，同时有效防止了承载板与底板完全脱离。

所述锚杆与预制端头通过螺栓或焊接固定连接。

优选传动轴的主轴的下端设有螺纹，螺纹上焊接螺母防止传动轴与底板分离。

进一步地，为方便承载板的展开与收拢，凸卡宽度为卡槽宽度的80％～90％，厚度为承载板厚度的1.2～1.3倍。

进一步地，为满足承载力的要求可适当加厚盖板、承载板及底板的厚度，承载板厚度增加后底板凸卡厚度相应增加，或在盖板及底板外侧加设一块或几块盖板，或加长连接底板和盖板的短钢筋并在伸出盖板一端分别各连接一根锚杆。

本发明还提供一种可完全回收的锚杆支护结构的施工方法，包括以下步骤：

a.钻孔

钻取锚孔，根据设计要求锚孔直径略大于预制端头宽度(承载板收拢时的宽度)，锚孔底部做扩大处理，扩大后的直径不小于预制端头在承载板完全展开后的宽度，锚孔施做完成后清除孔底钻渣。

b.拼装预制端头

拼装预制端头，将锚杆与预制端头连接。

c.安装锚杆

通过锚杆将预制端头送入孔底，通过锚杆对预制端头施力将预制端头底板紧挤压于孔底，转动锚杆使相互中心对称的承载板完全展开。

d.张拉锁定

张拉锚杆至设计预应力值并锁定。

e.回收

支护任务完成后卸载锚杆预应力，通过锚杆对预制端头施力将预制端头底板紧挤压于孔底，反向转动锚杆杆体使相互中心对称的承载板完全收拢，拉出锚杆，完成回收。

所述步骤b中将锚杆与预制端头通过螺栓或焊接固定连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.结构简单。本发明中传动轴贯穿预制端头底板和盖板，底版和盖板通过短钢筋连接，方便安装、拆卸和更换受损部件。

2.施工简便。本发明提供的一种可完全回收的锚杆支护结构通过简单的机械传动原理让承载板的展开和收拢来实现锚固和回收过程，即装即用，无需注浆养护，在简便的同时大大缩短了工期。

3.造价低。本发明无需注浆，因而节省了大量的建材；施工过程中不需要大型机械设备，因而大大降低了能耗。

4.回收率高。本发明结构简单，机械传动部件少，故障率低，相比较于现有技术中的可回收锚杆，回收率显著提高。

附图说明

图1为本发明预制端头各部件空间位置示意图。

图2为本发明承载板详图。

图3为本发明预制端头机械原理示意图。

图4为本发明预制端头正面图。

图5为本发明预制端头反面图。

图6为本发明预制端头与一根锚杆连接示意图。

图7为本发明连接三根锚杆时的预制端头形式示意图。

图中：1、锚杆；2、盖板；3、传动轴；4、承载板；5、底板；6、螺母；7、短钢筋；8齿轮；9传动齿；10卡槽；11凸卡。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的特点进一步说明：

实施例1

如图1-6所示，一种可完全回收的锚杆支护结构，包括锚杆1和与之连接的预制端头，预制端头包括盖板2、底板5、传动轴3和相互中心对称的承载板4，所述传动轴3包括主轴和固定在主轴上的齿轮8，两个承载板关于齿轮的中心相互中心对称，所述承载板4位于底板5和盖板2之间，包括卡槽10和传动齿9，传动齿9与卡槽10相互平行设置，所述卡槽10为开口结构，所述传动齿9沿承载板4一边非全长布置，并与齿轮8相咬合(即两个相互中心对称的承载板都与传动轴咬合)，所述底板5上设有相互中心对称的凸卡11(两个凸卡关于底板的中心相互中心对称)，卡槽10与凸卡11的位置上下相对并应滑动连接(卡槽与凸卡相互配合)，传动轴3的主轴穿过盖板2和底板5的中心，传动轴3的主轴分别与盖板和底板转动连接，传动轴的主轴端头设有螺纹，螺纹上焊接螺母防止传动轴3从底板中拔出，盖体2和凸卡11设有预制孔，对准盖板2与凸卡11上的预制孔，将短钢筋7穿入预制孔，在底板5及盖板2两侧配合螺母6紧固短钢筋7，使底板5和盖板2通过预制孔以短钢筋7拼合。所述锚杆1与预制端头通过螺栓或焊接固定连接。凸卡11宽度为卡槽10宽度的80％～90％，厚度为承载板厚度的1.2～1.3倍。

当所需承载力值较高时可适当加厚盖板2、承载板4及底板5的厚度，承载板4厚度增加后凸卡11厚度相应增加，或在盖板2及底板5外侧加设一块或几块盖板2，或加长连接底板5和盖板2的短钢筋7并在伸出盖板2的一端分别各连接一根锚杆1，即锚孔中有三根锚杆受力，其预制端头形式如图7所示。

一种可完全回收的锚杆支护结构的施工方法，包括以下步骤：

a.钻孔

钻取锚孔，锚孔直径略大于预制端头在承载板收拢时的宽度，锚孔底部做扩大处理，扩大后的直径不小于预制端头在承载板完全展开后的宽度；

b.拼装预制端头

拼装预制端头，将锚杆1与预制端头通过螺栓或焊接固定连接；

c.安装锚杆

将承载板收拢，通过锚杆1将预制端头送入孔底，再通过锚杆1对预制端头施力，将预制端头底板5紧挤压于孔底，转动锚杆1带动传动轴3转动使相互中心对称的承载板4完全展开。

d.张拉锁定

张拉锚杆1至并锁定。

e.回收

支护任务完成后卸载锚杆预应力，通过锚杆1对预制端头施力将预制端头底板5紧挤压于孔底，反向转动锚杆1使相互中心对称的承载板4完全收拢，拉出锚杆，完成回收。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。