本发明涉及建筑基坑、边坡支护技术领域，特别涉及一种三翼螺旋顶胀式可回收锚索及其施工方法。
背景技术：
随着建筑行业的快速发展，地下空间的开发也不断前进。针对施工场地条件不好，如杂填土层较厚、地下水位线高、锚索孔径较大、自由段长度长等，这些情况容易出现塌孔甚至无法成孔等问题，严重制约现场施工工期。套管跟进施工方法虽然可以解决上述问题，但在可回收锚索领域中应用套管技术存在诸多问题。
现有可回收锚索技术，对特殊地质条件的地区不太适用，缺乏针对性。因此，有必要设计一种更有针对性的可回收锚索技术，来解决上述问题。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种三翼螺旋顶胀式可回收锚索，该可回收锚索的锚固段截面增大，可以提高与土体的接触面积，更好提高锚固段的锚固力；施工时，锚固段与自由段套管形成的空心圆柱体可以起到套管作用；加载三翼螺旋千斤顶将锚固段撑开，可以为临时支护工程提供高强水平锚固力；卸载三翼螺旋千斤顶，方便回收，重复利用，可以降低成本；不注浆，避免污染周围土体且大大提高施工效率，具有较大的推广价值。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种三翼螺旋顶胀式可回收锚索，包括锚固段，所述锚固段由三片弧形支撑板组成，每片所述弧形支撑板沿周向设置第一连接段、第二连接段和第三连接段，所述第二连接段的厚度等于所述第一连接段与所述第三连接段的厚度之和，每片所述弧形支撑板的第一连接段与相邻的另一片所述弧形支撑板的第三连接段卡接，三片所述弧形支撑板依次连接形成一个空心圆筒，所述第二连接段内壁沿轴向设置第一导向带，所述锚固段的一端与自由段套管沿轴向连接，所述自由段套管内壁沿轴向设置第二导向带，所述第一导向带和所述第二导向带的结构相同，并且设置在同一直线方向上，所述第一导向带和所述第二导向带与三翼螺旋千斤顶的三翼顶头上的第一凹槽滑动连接，所述三翼螺旋千斤顶通过所述第二导向带和所述第一导向带从自由段套管移动至锚固段。
所述锚固段与所述自由段套管连接的一端设置多个第二凹槽，所述自由段套管是与所述锚固段直径相同的空心圆筒，所述自由段套管与所述锚固段连接的一端设置可插入所述锚固段的第一连接部，所述第一连接部上设置多个凸起，所述第二凹槽与所述凸起配合。
所述锚固段与所述自由段套管连接的一端设置钢绞线固定孔，所述自由段套管与所述第二导向带背对一侧的外壁上沿轴向设置钢绞线槽，所述钢绞线固定孔与钢绞线的一端固定连接，所述钢绞线的另一端依次通过钢绞线槽和垫板，并与锁具连接。
所述三翼螺旋千斤顶包括承压盘，所述承压盘与沿其周向设置的三个支撑臂组成第一组合构件，所述第一组合构件的每个支撑臂分别通过一个三翼顶头与另一个所述第一组合构件相对应的支撑臂连接，所述承压盘的中间设置有螺纹孔，螺旋杆的两端穿过两个所述承压盘并与两个所述承压盘的螺纹孔螺纹连接，所述螺旋杆的一端与传力杆的一端连接，另一端连接另一个所述三翼螺旋千斤顶。
所述锚固段的长度为1.5-2.0m，所述三翼螺旋顶胀式可回收锚索包括一节或者多节所述锚固段，每节所述锚固段之间沿轴向焊接连接。
所述自由段套管的长度为1.5-2.0m，所述三翼螺旋顶胀式可回收锚索包括多节所述自由段套管，每节所述自由段套管之间沿轴向焊接连接或者丝扣连接。
所述三翼螺旋顶胀式可回收锚索的施工方法，包括：
步骤一、钻孔、套管跟进施工，钻机在钻孔的同时，将结构为空心圆筒的所述锚固段作为套管跟进钻头施工，所述锚固段长度达到设计要求长度后，将所述自由段套管与所述锚固段连接好后继续跟进；
步骤二、清孔，当钻孔长度达到设计要求后，通过钻杆循环水，清除孔内杂质；
步骤三、撑开锚固段，将若干个所述三翼螺旋千斤顶通过所述第二导向带和所述第一导向带由所述自由段套管外端推至所述锚固段位置，在钻孔外部，通过旋转所述传力杆，所述三翼顶头撑起每片所述弧形支撑板，使所述锚固段逐渐膨胀，当压力达到设计要求后停止转动所述传力杆，卸掉最外部的所述传力杆；
步骤四、张拉钢绞线，将所述垫板穿过所述钢绞线，安装所述锁具和夹片，使用锚索张拉机进行预应力张拉，到达锚索设计值后锁定；
步骤五、回收锚索，打开所述锁具，卸下所述垫板，安装最外部的所述传力杆，然后旋转所述传力杆，使所述锚固段逐渐收缩，通过所述传力杆抽出所有所述三翼螺旋千斤顶，通过所述钢绞线将所述锚固段和所述自由段套管回收。
本发明中的有益效果：
锚固段由三片弧形支撑板组成，通过旋转传力杆，使三翼螺旋千斤顶撑开弧形支撑板，使锚固段截面增大，可以提高与土体的接触面积，更好提高锚固段的锚固力；施工时，锚固段与自由段套管形成的空心圆柱体可以起到套管作用；加载三翼螺旋千斤顶将锚固段膨胀，可以为临时支护工程提供高强水平锚固力；卸载三翼螺旋千斤顶，方便回收，重复利用，可以降低成本；不注浆，避免污染周围土体且大大提高施工效率，具有较大的推广价值。
附图说明
图1为本发明提供的三翼螺旋顶胀式可回收锚索的结构示意图；
图2为本发明提供的锚固段的三片弧形支撑板示意图；
图3为本发明提供的锚固段被撑开前示意图；
图4为本发明提供的锚固段被撑开后的结构示意图；
图5为本发明提供的锚固段端部放大示意图；
图6为本发明提供的自由段套管示意图；
图7为本发明提供的自由段套管的第一连接部的放大示意图；
图8为本发明提供的三翼螺旋千斤顶与传力杆连接的示意图；
图9为本发明提供的三翼螺旋千斤顶的结构示意图；
图10为本发明提供的三翼顶头结构示意图；
图11为本发明提供的三翼顶头的第一凹槽示意图；
图12为本发明提供的支撑臂结构示意图；
图13为本发明提供的承压盘结构示意图；
图14为本发明提供的螺旋杆结构示意图；
图15为本发明提供的三翼螺旋顶胀式可回收锚索被撑开前的截面图；
图16为本发明提供的三翼螺旋顶胀式可回收锚索被撑开后的截面图。
其中，
1-锚固段，2-自由段套管，3-钢绞线，4-垫板，5-锁具，6-弧形支撑板，7-第一导向带，8-钢绞线固定孔，9-第二凹槽，10-第二导向带，11-钢绞线槽，12-凸起，13-传力杆，14-三翼顶头，15-承压盘，16-支撑臂，17-螺旋杆，18-第一连接段，19-第二连接段，20-第三连接段，21-第一凹槽，22第一连接部。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图16所示，本发明提供了一种三翼螺旋顶胀式可回收锚索，包括锚固段1、自由段和三翼螺旋千斤顶。
锚固段1由三片弧形支撑板6组成，每片弧形支撑板6沿周向设置第一连接段18、第二连接段19和第三连接段20，第二连接段19的厚度等于第一连接段18与第三连接段20的厚度之和，每片弧形支撑板6的第一连接段18与相邻的另一片弧形支撑板6的第三连接段20卡接，三片弧形支撑板6依次连接形成一个空心圆筒，每节锚固段1的长度为1.5-2.0m，每节自由段套管2的长度为1.5-2.0m，,根据三翼螺旋顶胀式可回收锚索的设计长度设置一节或者多节锚固段1和多节自由段套管2，每节锚固段1之间沿轴向焊接连接，每节自由段套管2之间沿轴向焊接连接或者丝扣连接，锚固段1与自由段套管2连接的一端设置多个第二凹槽9，第二凹槽9的长度与自由段套管2沿轴向的长度相等，自由段套管2是与锚固段1直径相同的空心圆筒，并且自由段套管2与锚固段1连接的一端设置可插入锚固段1的第一连接部22，自由段套管2的第一连接部22插入空心圆筒状的锚固段1内，并与锚固段1形成结构相同的空心圆筒，第一连接部22上设置多个凸起12，第二凹槽9与凸起12配合，施工时，针对施工场地条件不利，张拉前，锚固段1与自由段套管2形成的空心圆柱体可以起到套管作用。
第二连接段19内壁沿轴向设置第一导向带7，第一导向带7的长度与锚固段1沿轴向的长度相等，第一导向带7的两端部与锚固段1的两端段齐平，自由段包括自由段套管2、钢绞线3、垫板4和锁具5，锚固段1的一端与自由段套管2沿轴向连接，自由段套管2内壁沿轴向设置第二导向带10，第二导向带10的长度与自由段套管2沿轴向的长度相等，第二导向带10的两端部与自由段套管2的两端段齐平，第一导向带7和第二导向带10的结构相同，并且设置在同一直线方向上，第一导向带7和第二导向带10与三翼螺旋千斤顶的三翼顶头14上的第一凹槽21滑动连接，三翼螺旋千斤顶通过第二导向带10和第一导向带7从自由段套管2移动至锚固段1，本实施例中，锚固段1和自由段达到设计位置后，将若干个三翼螺旋千斤顶通过第二导向带和第一导向带由自由段滑移至锚固段指定位置。
锚固段1与自由段套管2连接的一端设置钢绞线固定孔8，自由段套管2与第二导向带10背对一侧的外壁上沿轴向设置钢绞线槽11，钢绞线固定孔8与钢绞线3的一端固定连接，钢绞线3的另一端依次通过钢绞线槽11和垫板4，并与锁具5连接，施工时，三根钢绞线3与钢绞线固定孔8链接，通过钢绞线槽11穿过自由段链接到孔外。
三翼螺旋千斤顶包括三翼顶头14、承压盘15、支撑臂16和螺旋杆17。承压盘15与沿其周向设置的三个支撑臂16组成第一组合构件，第一组合构件的每个支撑臂16分别通过一个三翼顶头14与另一个第一组合构件相对应的支撑臂16连接，承压盘15的中间设置有螺纹孔，螺旋杆17的两端穿过两个承压盘15并与两个承压盘15的螺纹孔螺纹连接，形成三翼螺旋千斤，本实施例中，每个承压盘15与三个支撑臂16铰接组成第一组合构件，每个三翼螺旋千斤顶包括两个第一组合构件，两个第一组合构件相对设置，一个三翼顶头14分别与每个第一组合构件中的一个支撑臂16铰接。
一个三翼螺旋千斤的螺旋杆17的一端与传力杆13的一端连接，螺旋杆17的另一端连接另一个三翼螺旋千斤顶，或者螺旋杆17的另一端依次连接多个三翼螺旋千斤顶，根据三翼螺旋顶胀式可回收锚索设置的一节或者多节锚固段1的总长度确定三翼螺旋千斤顶的数量，本实施例中，当传力杆13顺时针旋转时，每个三翼螺旋千斤顶的两个承压盘15会沿相对方向移动，三翼螺旋千斤顶撑开，当传力杆13逆时针旋转时，每个三翼螺旋千斤顶的两个承压盘15会沿相反方向移动，三翼螺旋千斤顶收缩，通过三翼螺旋千斤顶的锚固方式，改变了传统注浆锚固方式，无需注浆可以避免污染周围土体，且锚索可重复利用，降低了成本，具有较大的推广价值。
三翼螺旋顶胀式可回收锚索的施工方法，包括：
步骤一、钻孔、套管跟进施工，钻机在钻孔的同时，将结构为空心圆筒的锚固段1作为套管跟进钻头施工，锚固段1长度达到设计要求长度后，将自由段套管2与锚固段1连接好后继续跟进；
步骤二、清孔，当钻孔长度达到设计要求后，通过钻杆循环水，清除孔内杂质；
步骤三、撑开锚固段，将若干个三翼螺旋千斤顶通过第二导向带10和第一导向带7由自由段套管2外端推至锚固段1位置，在钻孔外部，通过旋转传力杆13，三翼顶头14撑起每片弧形支撑板6，使锚固段1逐渐膨胀，当压力达到设计要求后停止转动传力杆13，卸掉最外部的传力杆13，安装腰梁；
步骤四、张拉钢绞线，将垫板4穿过钢绞线3，安装锁具5和夹片，使用锚索张拉机进行预应力张拉，到达锚索设计值后锁定；
步骤五、回收锚索，打开锁具5，卸下垫板4，安装最外部的传力杆13，然后旋转传力杆13，使锚固段1逐渐收缩，通过传力杆13抽出所有三翼螺旋千斤顶，通过钢绞线3将锚固段1和自由段套管回收。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。