一种二重螺旋锚固型土层基坑锚杆的制作方法

本实用新型属于支护技术领域，具体涉及一种二重螺旋锚固型土层基坑锚杆。

背景技术：

锚固技术的研究在近几年取得了突飞猛进的成果。地下工程中锚杆的应用给施工带来了质的飞跃。尤其是一些基坑工程中采用锚杆支护技术更是显示出锚杆技术的优良的工程特点。

目前土层基坑锚杆的应用几乎都是以砂浆灌注粘结式结构为锚固体。这种锚固形式虽然能够广泛适应各种土体基坑支护工程。但其施工的复杂性，尤其是锚固体灌注后的强度等待时间往往严重影响工程进度。而土体支护核心在于及时锚固才能满足施工安全的要求。因此，如果能够解决土体的快速锚固技术问题，对于黄土地区地铁基坑的快速、安全施工具有十分重要的意义。

现阶段土层锚杆主要的锚固形式是灌注砂浆将锚固体粘裹和土体形成摩擦阻力，在实际工程应用中存在着以下的缺陷:

(1)要先钻孔，随后放入锚杆及锚固剂，用锚杆搅拌锚固剂，等待锚固剂硬化，因步骤繁琐造成施工速度慢。

(2)因为有凝固期，所以锚杆不能及时形成支护工程结构体。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种二重螺旋锚固型土层基坑锚杆，解决现阶段施工速度慢和锚杆不能及时形成支护工程结构体的问题。

本实用新型的实现过程如下：

一种二重螺旋锚固型土层基坑锚杆，包括钻头、锚杆杆体、注浆止浆塞、托盘、螺母和注浆预留口；所述锚杆杆体为中空钢管体，所述锚杆杆体由前杆和后杆组成，所述前杆的圆周面上设置有螺旋状的第一旋丝锚叶，所述后杆的圆周面上设置有螺旋状的第二旋丝锚叶，所述第一旋丝锚叶外径d1与钻头的外径d2相同，所述第二旋丝锚叶外径d3大于钻头的外径d1；所述前杆的一端与钻头连接，所述前杆的另一端与后杆的一端连接，所述注浆止浆塞、托盘、螺母均设置有中心通孔，所述后杆的另一端依次穿过注浆止浆塞、托盘的中心通孔与螺母连接；所述后杆的另一端的端口为注浆预留口。

进一步，所述钻头为十字型合金钻头。

进一步，所述锚杆杆体两端设置有外螺纹，所述钻头的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述钻头与前杆的一端通过螺纹连接；所述前杆和后杆为一体式结构；所述螺母的中心通孔设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后杆的另一端依次穿过注浆止浆塞、托盘的中心通孔与螺母通过螺纹连接。

进一步，所述螺旋状的第一旋丝锚叶的外缘朝向托盘。

进一步，所述钻头的外径d1和第一旋丝锚叶的外径d2均为32-50mm；所述第二旋丝锚叶的外径d3比钻头的外径d1大2-3mm。

进一步，所述锚杆杆体的中心杆的直径d4为26-32mm。

进一步，所述锚杆杆体为无缝钢管。

进一步，所述前杆上设置若干圆孔；所述注浆止浆塞为锥形，所述锥形的圆周较大的面与托盘相接触。

进一步，所述前杆的长度与后杆的长度比为1:1-1:3。

进一步，所述前杆的长度与后杆的长度比为1:2。

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆在研究土层锚固的作用机理的基础上，以挤压密实摩擦锚固为主导的二重螺旋锚固作为锚杆的设计方案。所述二重螺旋锚固型土层锚杆是一种新型螺旋形式的受拉杆件，其通过强力旋扭作用使旋丝锚叶对锚杆周围土体挤压形成较高的锚固力，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或者挡土墙的土压力、水压力，其锚固作用能改变地层力学特性以提高土层结构体的自身稳定性。

本实用新型的积极效果：

(1)施工速度快

支护工程中无需打孔，利用机械钻具直接将锚杆强力旋进土体中，锚杆能在几分钟内钻入地层，比起传统的砂浆锚杆施工速度提高十几倍，加快了施工速度。二重螺旋锚杆可以自带钻头和注浆连接体，对松散层位可实现打孔注浆加固一次完成，减少工期。

(2)及时承载

二重螺旋锚固型锚杆在旋进过程中，锚杆所占空间的土体被强行挤压向周边分布，使得锚杆体近周围土体形成不均匀挤压区，锚杆能够立即达到锚固力要求。

(3)支护成本低

由于螺旋锚杆在安装完成后可以立即投入使用，在基坑中能够代替部分横支撑，节约了工程成本。

(4)承载力强

二重螺旋安装过程中将锚杆周围土层挤压使其物理力学特性得到大大提高，使得较小的杆体就可以获得较高的锚固力。

(5)环境污染小

二重螺旋锚固型锚杆施工不会采用大量注浆材料，因此对地层不会造成城市地层污染，后期可以通过钻机回收再利用，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆的结构示意图；

图2为本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆的托盘的结构示意图；

图3为本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆的注浆止浆塞的结构示意图；

图中，1钻头，21前杆，211第一旋丝锚叶，22后杆，221第二旋丝锚叶，3注浆止浆塞，4托盘，5螺母，6注浆预留口，d1钻头的外径，d2第一旋丝锚叶外径，d3第二旋丝锚叶外径，d4锚杆杆体的中心杆的直径。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。

为了解决现阶段施工速度慢和锚杆不能及时形成支护工程结构体的问题，本实用新型提供一种二重螺旋锚固型土层基坑锚杆。

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆，见图1，包括钻头1、锚杆杆体、注浆止浆塞3、托盘4、螺母5和注浆预留口6；所述钻头1为十字型合金钻头，具有防止端头的螺丝在旋进过程中变形的作用，所述锚杆杆体为中空钢管体，优选为无缝钢管，所述锚杆杆体由前杆21和后杆22组成，所述前杆21的圆周面上设置有螺旋状的第一旋丝锚叶211，所述后杆22的圆周面上设置有螺旋状的第二旋丝锚叶221，所述第一旋丝锚叶211和第二旋丝锚叶221经机器冷加工后焊接在前杆21和后杆22上，所述螺旋状的第一旋丝锚叶211的外缘朝向托盘，增加锚杆的受力，所述前杆21上设置若干圆孔，后续可以高压灌入混凝土砂浆，进一步增加锚杆的受力，所述第一旋丝锚叶211的外径d1与钻头1的外径d2相同，用于切碎钻头切下来的土体，所述第二旋丝锚叶221的外径d3大于钻头1的外径d1，第二旋丝锚叶221可以将孔洞扩大，并且第二旋丝锚叶221内被前边切碎的土体充满，可使锚杆打入孔洞后可以直接受力；所述锚杆杆体两端设置有外螺纹，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述前杆21的一端与钻头1通过螺纹连接；所述前杆21的另一端与后杆22的一端连接，所述前杆21和后杆22为一体式结构；所述注浆止浆塞3、托盘4、螺母5均设置有中心通孔，所述托盘4、螺母5为普通锚杆托盘、螺母，主要起安装固定锚杆和应力扩散的作用，所述螺母5的中心通孔设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后杆22的另一端依次穿过注浆止浆塞3、托盘4的中心通孔与螺母5通过螺纹连接，即将注浆止浆塞3和托盘4套在后杆22的另一端上，然后拧紧螺母5，此时注浆止浆塞3和托盘4被固定在后杆22的另一端上，所述托盘4，见图2，所述注浆止浆塞3为锥形，所述锥形的圆周较大的面与托盘4相接触，见图3；所述后杆22的另一端的端口为注浆预留口6，所述钻头1的外径d1和第一旋丝锚叶211的外径d2均为32-50mm；所述第二旋丝锚叶221的外径d3比钻头1的外径d1大2-3mm，所述锚杆杆体的中心杆的直径d4为26-32mm，所述前杆21的长度与后杆22的长度比为1:1-1:3，其中，优选，所述前杆21的长度与后杆22的长度比为1:2。

实施例1

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆，见图1，包括钻头1、锚杆杆体、注浆止浆塞3、托盘4、螺母5和注浆预留口6；所述钻头1为十字型合金钻头，具有防止端头的螺丝在旋进过程中变形的作用，所述锚杆杆体为中空钢管体，优选为无缝钢管，所述锚杆杆体由前杆21和后杆22组成，所述前杆21的圆周面上设置有螺旋状的第一旋丝锚叶211，所述后杆22的圆周面上设置有螺旋状的第二旋丝锚叶221，所述第一旋丝锚叶211和第二旋丝锚叶221经机器冷加工后焊接在前杆21和后杆22上，所述螺旋状的第一旋丝锚叶211的外缘朝向托盘，增加锚杆的受力，所述前杆21上设置若干圆孔，后续可以高压灌入混凝土砂浆，进一步增加锚杆的受力，所述第一旋丝锚叶211的外径d1与钻头1的外径d2相同，用于切碎钻头切下来的土体，所述第二旋丝锚叶221的外径d3大于钻头1的外径d1，第二旋丝锚叶221可以将孔洞扩大，并且第二旋丝锚叶221内被前边切碎的土体充满，可使锚杆打入孔洞后可以直接受力；所述锚杆杆体两端设置有外螺纹，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述前杆21的一端与钻头1通过螺纹连接；所述前杆21的另一端与后杆22的一端连接，所述前杆21和后杆22为一体式结构；所述注浆止浆塞3、托盘4、螺母5均设置有中心通孔，所述托盘4、螺母5为普通锚杆托盘、螺母，主要起安装固定锚杆和应力扩散的作用，所述螺母5的中心通孔设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后杆22的另一端依次穿过注浆止浆塞3、托盘4的中心通孔与螺母5通过螺纹连接，即将注浆止浆塞3和托盘4套在后杆22的另一端上，然后拧紧螺母5，此时注浆止浆塞3和托盘4被固定在后杆22的另一端上，所述托盘4，见图2，所述注浆止浆塞3为锥形，所述锥形的圆周较大的面与托盘4相接触，见图3；所述后杆22的另一端的端口为注浆预留口6，所述钻头1的外径d1和第一旋丝锚叶211的外径d2均为32mm；所述第二旋丝锚叶221的外径d3比钻头1的外径d1大2mm，所述锚杆杆体的中心杆的直径d4为26mm，所述前杆21的长度与后杆22的长度比为1:2。

实施例2

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆，见图1，包括钻头1、锚杆杆体、注浆止浆塞3、托盘4、螺母5和注浆预留口6；所述钻头1为十字型合金钻头，具有防止端头的螺丝在旋进过程中变形的作用，所述锚杆杆体为中空钢管体，优选为无缝钢管，所述锚杆杆体由前杆21和后杆22组成，所述前杆21的圆周面上设置有螺旋状的第一旋丝锚叶211，所述后杆22的圆周面上设置有螺旋状的第二旋丝锚叶221，所述第一旋丝锚叶211和第二旋丝锚叶221经机器冷加工后焊接在前杆21和后杆22上，所述螺旋状的第一旋丝锚叶211的外缘朝向托盘，增加锚杆的受力，所述前杆21上设置若干圆孔，后续可以高压灌入混凝土砂浆，进一步增加锚杆的受力，所述第一旋丝锚叶211的外径d1与钻头1的外径d2相同，用于切碎钻头切下来的土体，所述第二旋丝锚叶221的外径d3大于钻头1的外径d1，第二旋丝锚叶221可以将孔洞扩大，并且第二旋丝锚叶221内被前边切碎的土体充满，可使锚杆打入孔洞后可以直接受力；所述锚杆杆体两端设置有外螺纹，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述前杆21的一端与钻头1通过螺纹连接；所述前杆21的另一端与后杆22的一端连接，所述前杆21和后杆22为一体式结构；所述注浆止浆塞3、托盘4、螺母5均设置有中心通孔，所述托盘4、螺母5为普通锚杆托盘、螺母，主要起安装固定锚杆和应力扩散的作用，所述螺母5的中心通孔设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后杆22的另一端依次穿过注浆止浆塞3、托盘4的中心通孔与螺母5通过螺纹连接，即将注浆止浆塞3和托盘4套在后杆22的另一端上，然后拧紧螺母5，此时注浆止浆塞3和托盘4被固定在后杆22的另一端上，所述托盘4，见图2，所述注浆止浆塞3为锥形，所述锥形的圆周较大的面与托盘4相接触，见图3；所述后杆22的另一端的端口为注浆预留口6，所述钻头1的外径d1和第一旋丝锚叶211的外径d2均为41mm；所述第二旋丝锚叶221的外径d3比钻头1的外径d1大3mm，所述锚杆杆体的中心杆的直径d4为29mm，所述前杆21的长度与后杆22的长度比为1:1。

实施例3

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆，见图1，包括钻头1、锚杆杆体、注浆止浆塞3、托盘4、螺母5和注浆预留口6；所述钻头1为十字型合金钻头，具有防止端头的螺丝在旋进过程中变形的作用，所述锚杆杆体为中空钢管体，优选为无缝钢管，所述锚杆杆体由前杆21和后杆22组成，所述前杆21的圆周面上设置有螺旋状的第一旋丝锚叶211，所述后杆22的圆周面上设置有螺旋状的第二旋丝锚叶221，所述第一旋丝锚叶211和第二旋丝锚叶221经机器冷加工后焊接在前杆21和后杆22上，所述螺旋状的第一旋丝锚叶211的外缘朝向托盘，增加锚杆的受力，所述前杆21上设置若干圆孔，后续可以高压灌入混凝土砂浆，进一步增加锚杆的受力，所述第一旋丝锚叶211的外径d1与钻头1的外径d2相同，用于切碎钻头切下来的土体，所述第二旋丝锚叶221的外径d3大于钻头1的外径d1，第二旋丝锚叶221可以将孔洞扩大，并且第二旋丝锚叶221内被前边切碎的土体充满，可使锚杆打入孔洞后可以直接受力；所述锚杆杆体两端设置有外螺纹，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述前杆21的一端与钻头1通过螺纹连接；所述前杆21的另一端与后杆22的一端连接，所述前杆21和后杆22为一体式结构；所述注浆止浆塞3、托盘4、螺母5均设置有中心通孔，所述托盘4、螺母5为普通锚杆托盘、螺母，主要起安装固定锚杆和应力扩散的作用，所述螺母5的中心通孔设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后杆22的另一端依次穿过注浆止浆塞3、托盘4的中心通孔与螺母5通过螺纹连接，即将注浆止浆塞3和托盘4套在后杆22的另一端上，然后拧紧螺母5，此时注浆止浆塞3和托盘4被固定在后杆22的另一端上，所述托盘4，见图2，所述注浆止浆塞3为锥形，所述锥形的圆周较大的面与托盘4相接触，见图3；所述后杆22的另一端的端口为注浆预留口6，所述钻头1的外径d1和第一旋丝锚叶211的外径d2均为50mm；所述第二旋丝锚叶221的外径d3比钻头1的外径d1大3mm，所述锚杆杆体的中心杆的直径d4为32mm，所述前杆21的长度与后杆22的长度比为1:3。

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆的工作原理：

(1)将本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆安装在锚杆钻机上代替钻机钻杆；

(2)开动钻机将本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆旋拧至土层中，旋拧过程中第一旋丝锚叶211将钻头1切削下的土块破碎顺第一旋丝锚叶211排出，第二旋丝锚叶221将周围土体再次扩大挤压加固；

(3)当本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆达到设计位置后，卸下钻机；

(4)从注浆预留口6向锚杆杆体中注入浆液，浆液从前杆21的圆孔扩散至土体，在后杆22的另一端套上注浆止浆塞3，待浆液硬化后，在后杆22的另一端套上托盘4，旋拧螺母5将托盘4固定。

实际施工过程中，可以直接将锚杆旋进土层中，不用进行步骤(4)，为了更加坚固，可以再实施步骤(4)。

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆无需打孔，利用机械钻具直接将二重螺旋锚杆强力旋进土体中，扭进过程中杆体所占空间的土体被强行挤压向周边分布，使得锚杆体近周围土体形成不均匀挤压区，强化了锚杆的锚固力。对于土体基坑施工具有如下优点：

(1)施工速度快

支护工程中无需打孔，利用机械钻具直接将锚杆强力旋进土体中，锚杆能在几分钟内钻入地层，省去了传统方法中“要先钻孔，随后放入锚杆及锚固剂，用锚杆搅拌锚固剂，等待锚固剂硬化”的施工步骤，施工速度提高十几倍，加快了施工速度。本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆可以自带钻头和注浆连接体，对松散层位可实现打孔注浆加固一次完成，减少工期。

(2)及时承载

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆在旋进过程中，锚杆所占空间的土体被强行挤压向周边分布，使得锚杆体近周围土体形成不均匀挤压区，锚杆能够立即达到锚固力要求。

(3)支护成本低

由于螺旋锚杆在安装完成后可以立即投入使用，在基坑中能够代替部分横支撑，节约了工程成本。

(4)承载力强

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆安装过程中将锚杆周围土层挤压使其物理力学特性得到大大提高，使得较小的杆体就可以获得较高的锚固力。

(5)环境污染小

本实用新型所述二重螺旋锚固型土层基坑锚杆的施工不会采用大量注浆材料，因此对地层不会造成城市地层污染，后期可以通过钻机回收再利用，降低成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作出的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施仅限于这些说明。对于本实用新型所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本实用新型的保护范围。