一种局部管缝式端扩型吸能锚杆及其施工方法与流程

本发明属于锚杆支护领域，具体涉及一种局部管缝式端扩型吸能锚杆及其施工方法。

背景技术：

传统的管缝式锚杆利用其对周围岩层的围压力作用，使杆体全长都具有较大的摩擦力，同时安装后即可提供支承力，锚固效果稳定适用性广。但同时全长的杆体也存在许多问题，如破坏常出现在孔口薄弱处，两锚杆间的岩层常出现挤压脱落，裂隙无法充实且暴露空气防腐性能差。

传统的管缝式锚杆经前人研究，可通过底部扩大锚头的方式来显著提高锚固力，然而由于其上述的一些缺陷，并不能很好地发挥它稳定，大抗拔力的特点。

屈服式的吸能锚杆具有很高的发展应用前景，而管缝式锚杆通过自身与周围压缩土体的摩擦-滑移动态平衡即可具有一定的吸能效果。所以通过设计新型锚杆可实现稳定大应力与吸能让压的优势结合。

近些年的一些新型设计，多单一地着眼于提高土体的锚固力，从杆体的外形与浆体的材料着手研究，并没有太多地考虑从优化结构受力性能的角度着手设计。因此在使用上有一定的局限。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种局部管缝式端扩型吸能锚杆及其施工方法，本发明能够提供稳定大抗拔力，使结构受力合理，吸能效果明显。

为了达到上述目的，一种局部管缝式端扩型吸能锚杆，包括锚杆杆体，锚杆杆体为中空管，锚杆杆体上开设有若干注浆孔，锚杆杆体底部设置有锚头，锚杆杆体底部的轴面上设置有若干倒刺型钢筋短肢，锚杆杆体的上套设有定位套管，定位套管上设置有管缝式钢管，管缝式钢管套设在锚杆杆体上，管缝式钢管内设置有弹簧，弹簧的底部连接定位套管，弹簧的顶部固定在锚杆杆体的外壁上，定位套管能够在锚杆杆体上上下滑动，锚杆杆体内设置有注浆管，注浆管的顶部具有止浆孔，底部与注浆孔连接，锚杆杆体的顶部设置有承压挡板，承压挡板与管缝式钢管间的锚杆杆体外套设有硬塑料套管；

管缝式钢管的纵向开缝，两端呈锥体状。

压力挡板的顶部设置有垫板，垫板通过螺栓与锚杆杆体连接。

定位管套为倒圆台形。

锚头大于锚杆杆体的直径。

倒刺型钢筋短肢为6-8根。

一种局部管缝式端扩型吸能锚杆的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，预制锚孔，锚孔的孔径比管缝式钢管外径小2-5mm；

步骤二，将锚杆杆体插入锚孔中，并将管缝式钢管打入孔内，固定在预制位置；

步骤三，向上提拉，使弹簧拉伸至预设位置，进行临时锚固；

步骤四，利用注浆管对锚杆杆体下段进行加压注浆，直至浆体充满止浆孔，并养护至要求强度；

步骤五，解除临时锚固，对锚杆杆体上段进行注浆，直至浆体充满锚杆杆体，并养护至要求强度；

步骤六，张拉锚杆杆体，施加预应力后将承压挡板固定在地表。

步骤一中，预制锚孔的方法如下：

将边坡或围岩外表面清理干净，用钻孔机按设计要求在相应位置钻孔，锚孔的孔径比管缝式岗位外径小2-5mm，根据设计要求﹑岩层土质情况及钻孔深度，使用炸药与雷管进行端部扩孔，清除孔内的碎岩屑和积土碎渣，完成预制锚孔。

步骤六中，通过螺栓将承压挡板固定在地表。

步骤六中，固定后，对外露部分喷浆或者刷膜保护。

与现有技术相比，本发明锚杆中的管缝式钢管采用高强厚壁的粗螺纹钢板制成，纵向开缝，两端稍呈锥体状，待锚杆杆体定位完成后，利用短钎杆将钢管打入稍小于其外径的孔中，定位在杆体上的定位管套处。这样就形成了对土体的预压缩，也就形成了初始的支承力，这一点在分层开挖的深基坑支护中意义很大，同时在围压力的作用下，摩擦力提供的抗拔力也很大。本装置充分利用局部管缝锚杆与周围压缩土体的摩擦-滑移动态平衡，在锚杆杆体与定位套筒上设置了吸能弹簧，并且施加一次预应力作用，使得最终的下段浆体受到预压力作用，而管体受到周围土体向内的摩擦力，即有效地增加了抗拔力。中段管缝式钢管承载，两端浆体协同工作的体系从受力角度可以分段增加岩体对锚杆的压力从而增加锚固力。而且对于杆体的滑移，管体的承载都有良好的稳定保障效果。

进一步的，本发明的定位管套为倒圆台形，能够根据岩体特性，设计要求等进行上下位置调整。这一设计可有效地解决传统管缝式锚杆间岩层的挤压脱落问题。定位套管与杆体为内摩擦连接而非机械固定，为了施加第一次预应力和避免使用期间的应力集中问题。

本发明的方法采用了两段注浆的锚杆形式，上段采用压力型灌浆，具有很好的抗腐蚀性能与稳定性，同时解决了全长管缝式锚杆孔口薄弱处的破坏问题；下段采用加压灌浆的方式，充分填充裂隙。在杆体底部采用镦粗的扩大头，并焊接倒刺型钢筋短肢，充分利用端扩锚头对管缝式锚杆抗拔力的显著提升作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的锚杆杆体的示意图；

图3为本发明中管缝式钢管与定位套管的示意图；

图4为本发明中带缝的管缝式钢管与锚杆杆体配合的俯视图；

图5为本发明中管缝式钢管与定位套管配合的配合示意图；

图6为本发明中弹簧的示意图；

图7为本发明中锚头的示意图；

其中，1-锚杆杆体，2-管缝式钢管，3-锚头，4-倒刺型钢筋短肢，5-定位套管，6-吸能弹簧，7-注浆管，8-注浆孔，9-止浆孔，10-承压挡板，11-垫片，12-螺栓，13-硬塑料套管，14-扩孔空腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1、图6和图7，一种局部管缝式端扩型吸能锚杆，包括锚杆杆体1，锚杆杆体1为中空管，锚杆杆体1上开设有若干注浆孔8，锚杆杆体1底部设置有锚头3，锚头3大于锚杆杆体1的直径，锚杆杆体1底部的轴面上设置有若干倒刺型钢筋短肢4，锚杆杆体1的上套设有定位套管5，定位套管5上设置有管缝式钢管2，管缝式钢管2套设在锚杆杆体1上，管缝式钢管2内设置有弹簧6，弹簧6的底部连接定位套管5，弹簧6的顶部固定在锚杆杆体1的外壁上，定位套管5能够在锚杆杆体1上上下滑动，锚杆杆体2内设置有注浆管7，注浆管7的顶部具有止浆孔9，底部与注浆孔8连接，锚杆杆体1的顶部设置有承压挡板10，承压挡板10与管缝式钢管2间的锚杆杆体1外套设有硬塑料套管13，压力挡板10的顶部设置有垫板11，垫板11通过螺栓12与锚杆杆体1连接；

参见图3、图4和图5，管缝式钢管2的纵向开缝，两端稍锥体状，定位管套5为倒圆台形。

优选的，倒刺型钢筋短肢4为6-8根。

参见图2，一种局部管缝式端扩型吸能锚杆的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，将边坡或围岩外表面清理干净，用钻孔机按设计要求在相应位置钻孔，锚孔的孔径比管缝式岗位外径小2-5mm，根据设计要求﹑岩层土质情况及钻孔深度，使用炸药与雷管进行端部扩孔，形成扩孔空腔14，清除孔内的碎岩屑和积土碎渣，完成预制锚孔；

步骤二，将锚杆杆体插入锚孔中，并将管缝式钢管打入孔内，固定在预制位置；

步骤三，向上提拉，使弹簧拉伸至预设位置，进行临时锚固；

步骤四，利用注浆管对锚杆杆体下段进行加压注浆，直至浆体充满止浆孔，宜用早强型水泥砂浆，并养护至要求强度；

步骤五，解除临时锚固，对锚杆杆体上段进行注浆，直至浆体充满锚杆杆体，并养护至要求强度；

步骤六，张拉锚杆杆体，施加预应力后通过螺栓将承压挡板固定在地表；

步骤七，对外露部分喷浆或者刷膜保护。

本发明公开的锚杆是一种局部管缝式，两端注浆锚固，三段协同工作的锚杆。所述锚杆在继承传统管缝式锚杆优势的同时，能够解决它本身存在的一些问题，并且具有稳定的大抗拔力及出色的吸能效果。它包括锚杆杆体，管缝式钢管及两端注浆体三个部分。本发明设计了该锚杆的施工方法。利用分次注浆，分次施加预应力的方式，充分发挥局部管缝式钢管及两端注浆体的受力体系优势。使得该锚杆在设置之初即具有可观的初锚力，在工作状态下锚杆锚杆能够三段协同工作提供较大的抗拔力，并且在极限工作状态下具有出色的吸能能力。