锚索施工系统及方法与流程

本发明属于建筑工程技术领域，具体提供一种锚索施工系统及方法。

背景技术：

锚索支护以其锚固半径大、锚固力强、加固范围广等特点，在基坑开挖工程的边坡支护过程中起着重要作用。锚索支护是通过在土层中安装锚索并注浆形成锚固体，锚固体的锚固力通过钢绞线传递给基坑围护结构，从而保证围护结构的稳定。目前较为常用的是锚注支护技术，其钻孔、锚固、注浆等工序分开进行。但是这个施工方式存在工艺过于复杂的问题，容易出现成桩质量不佳的问题。

申请号为201910343803x的专利公开了一种锚索一次成型施工方法，包括：提供锚索和旋喷钻机；提供注浆泵，旋喷钻机就位；钻孔注浆；退钻注浆。本技术方案在钻杆上设置有止位件，在钻孔过程中，止位件带动锚索朝锚索孔运动，同时止位件限制锚索跟随钻杆旋转以避免锚盘上的钢绞线相互绞合成麻花状。

上述申请文件的技术方案通过在旋喷钻机的钻杆上设置止位件，使钻杆在钻孔和旋喷的过程中带动锚索朝锚索孔运动并限制锚索跟随钻杆转动，本技术方案在实际实施过程中，止位件与固定锚索的锚盘之间可能会夹杂泥浆等杂物，导致止位件与锚盘之间的摩擦力变大，可能会发生止位件随钻杆钻动的过程中带动锚盘转动使钢绞线绞合成麻花状的问题。

相应地，本领域需要一种锚索施工系统及方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明提出一种锚索施工系统及方法，解决现有技术中的锚索施工系统及方法无法一次成型锚固体或者一次成型锚固体的过程中锚索的钢绞线容易绞合成麻花状的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一方面本发明提供了一种锚索施工系统，包括旋喷钻机、锚索和注浆泵，所述旋喷钻机包括底盘、安装在所述底盘上的钻机平台和操作平台，所述钻机平台上设置有传送平台和钻机，所述钻机连接有钻杆，所述钻杆为中空杆，所述注浆泵与所述钻杆的中空孔道连通，所述钻杆远离所述钻机的一端设置有钻头，所述钻头上设置有喷头，所述锚索包括锚盘、钢绞线和锚索套，所述锚盘套设于所述钻头外侧，所述钢绞线通过所述锚索套与所述锚盘固定连接，所述操作平台上设置有控制器和远程信号发射器，所述控制器设置成能够控制所述钻机驱动所述钻杆反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔，所述注浆泵上设置有远程控制器，所述远程控制器设置成能够接收所述远程信号发射器发出的信号并根据所述信号控制所述注浆泵开始运作或停止运作。

在上述锚索施工系统的优选技术方案中，所述锚盘为圆盘状结构，所述锚盘的中心设置有安装孔，所述锚盘沿所述安装孔的周向均匀设置有多个连接孔，所述钢绞线贯穿所述连接孔通过锚固套与锚盘固定连接，所述钻杆上设置有止挡件，所述钻杆靠近所述钻头的一端贯穿所述锚盘的安装孔，所述止挡件的外径大于所述锚盘的安装孔的孔径。

在上述锚索施工系统的优选技术方案中，所述钻杆包括基础钻杆和多个延长钻杆，所述钻头和所述止挡件设置于所述基础钻杆上，所述基础钻杆与所述钻机之间、所述基础钻杆与所述延长钻杆之间、各所述延长钻杆之间以及各所述延长钻杆与所述钻机之间均以螺接的方式连接。

在上述锚索施工系统的优选技术方案中，所述锚盘的安装孔为锥形结构，所述钻杆靠近所述钻头的一端由所述锥形结构的大直径端向小直径端贯穿所述安装孔。

另一方面本发明还提供了一种锚索施工方法，包括以下步骤：安装锚索和旋喷钻机：将所述锚索的锚盘套设于所述钻头上，并使所述锚盘与和所述钻头相连的钻杆上的止挡件相抵，所述止挡件用于带动所述锚盘朝向锚索孔前进；提供注浆泵，旋喷钻机就位：所述钻杆为中空杆，所述钻头上设置有喷头，所述喷头将所述钻杆的中空孔道与外界环境连通，将所述注浆泵与所述钻杆的中空孔道连通，安装固定所述旋喷钻机至设定位置；钻孔注浆：操纵所述旋喷钻机的控制器，使所述控制器控制所述旋喷钻机的钻机驱动所述钻杆反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔形成锚索孔，同时所述钻杆带动所述锚索进入所述锚索孔，所述钻杆旋进钻孔的同时控制所述旋喷钻机的远程信号发射器发出开机信号，所述注浆泵上的远程控制器接收并根据所述开机信号控制所述注浆泵以设定压力向所述钻杆内注入浆液，通过所述喷头将所述浆液注入所述锚索孔内；退钻注浆：在所述旋喷钻机打孔至目标深度后操纵所述旋喷钻机的控制器，使所述控制器控制所述钻机驱动所述钻杆从所述锚索孔内旋出，所述钻杆旋出的同时所述注浆泵继续以设定压力向所述钻杆内注入浆液直至所述钻杆完全退出土层。

在上述锚索施工方法的优选技术方案中，所述钻杆包括基础钻杆和多个延长钻杆，所述钻头和所述止挡件设置于所述基础钻杆上，所述步骤“钻孔注浆”具体包括以下步骤：s10、操纵所述旋喷钻机的控制器，使所述控制器控制所述钻机驱动所述基础钻杆反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔，同时带动锚索进入锚索孔；s20、当所述钻机驱动所述基础钻杆至所述钻机与所述基础钻杆的连接处位于所述旋喷钻机的传送平台的末端时，控制所述远程信号发射器发出关机信号，所述远程控制器接收并根据所述关机信号控制所述注浆泵停止运作；s30、操纵所述控制器，使所述控制器控制所述钻机转动以使所述钻机与所述基础钻杆拆卸，在所述基础钻杆远离钻头的一端和所述钻机之间放入所述延长钻杆，使所述控制器控制所述钻机转动以使所述钻机和所述基础钻杆分别与所述延长钻杆的两端连接；s40、控制所述远程信号发射器发出开机信号，所述远程控制器接收并根据所述开机信号控制所述注浆泵以设定压力向所述钻杆内注入浆液，同时使控制器控制所述钻机驱动所述延长钻杆带动所述基础钻杆反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔；s50、当所述钻机驱动所述延长钻杆至所述钻机与所述延长钻杆的连接处位于所述旋喷钻机的传送平台的末端时，控制所述远程信号发射器发出关机信号，所述远程控制器接收并根据所述关机信号控制所述注浆泵停止运作；s60、操纵所述控制器，使所述控制器控制所述钻机转动以使所述钻机与所述延长钻杆拆卸，在所述延长钻杆和所述钻机之间放入另一根所述延长钻杆，使所述控制器控制所述钻机转动以使所述钻机和所述延长钻杆分别与另一根所述延长钻杆的两端连接；s70、重复上述步骤s40至s60直至所述旋喷钻机打孔至目标深度。

在上述锚索施工方法的优选技术方案中，所述步骤“安装锚索和旋喷钻机”之前，所述锚索施工方法还包括以下步骤：制作锚索：提供锚盘、钢绞线和锚索套，所述锚盘的中心设置有安装孔，所述锚盘沿所述安装孔的周向均匀设置有多个连接孔，将每股所述钢绞线贯穿所述锚盘上对应的所述连接孔，之后将所述锚索套焊接于所述钢绞线的末端，所述锚索套的外径大于所述连接孔的孔径。

在上述锚索施工方法的优选技术方案中，所述步骤“安装锚索和旋喷钻机”之前，所述锚索施工方法还包括以下步骤：制作浆液：按照水灰比0.45-0.60制作浆液，其中水泥采用po42.5级硅酸盐水泥。

在上述锚索施工方法的优选技术方案中，所述步骤“提供注浆泵，旋喷钻机就位”之前，所述锚索施工方法还包括以下步骤：定位成孔：根据设计布置要求，在待开孔的坡面上测放锚索孔的位置并标记。

在上述锚索施工方法的优选技术方案中，所述步骤“退钻注浆”之前，所述锚索施工方法还包括以下步骤：形成扩大头：当所述旋喷钻机打孔至目标深度后，控制所述钻机驱动所述钻杆在目标深度和预设扩孔深度之间重复钻进和旋出预设次数并控制注浆泵向所述钻杆内注浆。

综上所述，本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，通过将锚索施工系统设置为包括旋喷钻机、锚索和注浆泵，将旋喷钻机的钻杆设置为中空杆，注浆泵与钻杆的中空孔道连通，锚索的锚盘套设在钻头的外侧，并在旋喷钻机上设置能够控制钻杆反复正反转动相同角度的控制器，在钻机驱动钻杆向土层内部旋进钻孔时，钻杆末端的锚盘跟随钻杆反复正反转动相同角度，锚盘上连接的钢绞线也随锚盘反复正反转动，能够有效防止钢绞线在向锚索孔内前进时发生合绞的现象，无需专门在锚盘和钻杆之间设置构件来避免锚盘跟随钻杆转动，同时也避免了构件与锚盘之间有污垢时，锚盘随构件转动导致钢绞线合绞的现象，节省了材料的消耗，简化了锚盘与钻杆之间的安装连接，并且钻杆在向土层内部旋进钻孔的同时注浆泵向钻杆内注浆，浆液通过钻头上的喷头喷射进入锚索孔，实现钻孔、注浆搅拌和插筋一次完成；泥浆的制作地点通常与锚索施工地点较远，通过在旋喷钻机上设置远程信号发射器、在注浆泵上设置远程控制器，在更换钻杆或者完成注浆的情况下，通过控制远程信号发射器发出信号，远程控制器接收信号并根据该信号控制注浆泵运行与否，避免了通过对讲机传递信息导致的等待时间长，人为操作存在不稳定性因素的问题，提高了施工效率，而且及时关闭注浆泵防止多余泥浆流失，可以有效节约泥浆。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的锚索施工系统的结构示意图；

图2为本发明的锚索施工系统的锚索的结构示意图；

图3为本发明的锚索施工方法的主要步骤图；

图4为本发明的锚索施工方法的部分步骤图；

附图标记列表：1、旋喷钻机；11、底盘、12、钻机平台；121、传送平台；122、钻机；123、钻杆；1231、止挡件；124、钻头；13、操作平台；2、锚索；21、锚盘；211、安装孔；212、连接孔；22、钢绞线；23、锚索套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明锚索施工系统的具体实施例：如图1和图2所示，一种锚索施工系统包括旋喷钻机1、锚索2和注浆泵（图中未示出），旋喷钻机1包括底盘11、安装在底盘11上的钻机平台12和操作平台13，钻机平台12上设置有传送平台121和钻机122，钻机122连接有钻杆123，钻杆123为中空杆，注浆泵与钻杆123的中空孔道连通，钻杆123远离钻机122的一端设置有钻头124，钻头124上设置有喷头（图中未示出），注浆泵泵入钻杆123的泥浆通过钻头124上的喷头进入锚索孔，锚索2包括锚盘21、钢绞线22和锚索套23，锚盘21套设于钻头124外侧，钢绞线22通过锚索套23与锚盘21固定连接，操作平台13上设置有控制器和远程信号发射器，控制器设置成能够控制钻机122驱动钻杆123反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔，注浆泵上设置有远程控制器，远程控制器设置成能够接收远程信号发射器发出的信号并根据信号控制注浆泵开始运作或停止运作。

在旋喷钻机1上设置能够控制钻杆123反复正反转动相同角度的控制器，在钻机122驱动钻杆123向土层内部旋进钻孔时，钻杆123末端的锚盘21跟随钻杆123反复正反转动相同角度，锚盘21上连接的钢绞线22也随锚盘21反复正反转动，能够有效防止钢绞线22在向锚索孔内前进时发生合绞的现象，无需专门在锚盘21和钻杆之间设置构件来避免锚盘21跟随钻杆123转动，同时也避免了背景技术中提到的构件与锚盘21之间有污垢时，锚盘21随构件转动导致钢绞线22合绞的现象，节省了材料的消耗，简化了锚盘21与钻杆123之间的安装连接，并且钻杆123在向土层内部旋进钻孔的同时注浆泵向钻杆123内注浆，浆液通过钻头124上的喷头喷射进入锚索孔，实现钻孔、注浆搅拌和插筋一次完成；泥浆的制作地点通常与锚索施工地点较远，通过在旋喷钻机1上设置远程信号发射器、在注浆泵上设置远程控制器，在更换钻杆123或者完成注浆的情况下，通过控制远程信号发射器发出信号，远程控制器接收信号并根据该信号控制注浆泵运行与否，避免了通过对讲机传递信息导致的等待时间长，人为操作存在不稳定性因素的问题，提高了施工效率，而且及时关闭注浆泵防止多余泥浆流失，可以有效节约泥浆。

在一种优选的实施例中，锚盘21为圆盘状结构，锚盘21的中心设置有安装孔211，锚盘21沿安装孔211的周向均匀设置有多个连接孔212，钢绞线22贯穿连接孔212通过锚固套与锚盘21固定连接，钻杆123上设置有止挡件1231，钻杆靠近钻头124的一端贯穿锚盘21的安装孔211，止挡件1231的外径大于锚盘21的安装孔211的孔径。

在钻杆123上设置止挡件1231，并将止挡件1231的外径设置为大于锚盘21的安装孔211的孔径，在钻机122驱动钻杆123向土层内部旋进钻孔时，止挡件1231推动锚盘21前进，实现钻孔注浆的同时插筋，同时止挡件1231结构简单、易制作安装。

在一种优选的实施例中，钻杆123包括基础钻杆和多个延长钻杆，钻头124和止挡件1231设置于基础钻杆上，基础钻杆与钻机122之间、基础钻杆与延长钻杆之间、各延长钻杆之间以及各延长钻杆与钻机122之间均以螺接的方式连接。

由于锚索孔一般比较深，仅靠一根钻杆通常无法完成钻孔，将钻杆123设置为包括基础钻杆和延长钻杆，保证了钻杆能够带动钻头124达到钻孔的设计深度，将基础钻杆和延长钻杆之间、各延长钻杆之间以及基础钻杆、延长钻杆与钻机之间设置为螺接，保证钻杆长度和钻杆之间连接稳固性的同时，方便基础钻杆和延长钻杆的更换和安装。

在一种优选的实施例中，锚盘21的安装孔211为锥形结构，钻杆123靠近钻头124的一端由锥形结构的大直径端向小直径端贯穿安装孔211。将安装孔211设置为锥形结构，在钻机122驱动钻杆123向土层内部旋进钻孔时，钻杆123上的止挡件1231能够推动锚盘21同时向钻孔内前进，在钻杆123退出钻孔时，钻杆很容易从锥形结构的大直径退出，将锚盘21和钢绞线22留在钻孔底部，防止锚盘21跟随钻杆123退出，保证锚索安装到位。

如图3所示，在使用上述锚索施工系统时的锚索施工方法包括以下步骤：

步骤s1、安装锚索2和旋喷钻机1：将锚索2的锚盘21套设于钻头124上，并使锚盘21与和钻头124相连的钻杆123上的止挡件1231相抵，止挡件1231用于带动锚盘21朝向锚索孔前进；

步骤s2、提供注浆泵，旋喷钻机1就位：钻杆123为中空杆，钻头124上设置有喷头，喷头将钻杆123的中空孔道与外界环境连通，将注浆泵与钻杆123的中空孔道连通，安装固定旋喷钻机1至设定位置；

步骤s3、钻孔注浆：操纵旋喷钻机1的控制器，使控制器控制旋喷钻机1的钻机122驱动钻杆123反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔形成锚索孔，同时钻杆123带动锚索2进入锚索孔，钻杆123旋进钻孔的同时控制旋喷钻机1的远程信号发射器发出开机信号，注浆泵上的远程控制器接收并根据开机信号控制注浆泵以设定压力向钻杆123内注入浆液，通过喷头将浆液注入锚索孔内；

步骤s4、退钻注浆：在旋喷钻机1打孔至目标深度后操纵旋喷钻机1的控制器，使控制器控制钻机122驱动钻杆123从锚索孔内旋出，钻杆123旋出的同时注浆泵继续以设定压力向钻杆123内注入浆液直至钻杆123完全退出土层。

作为一种优选的实施例，注浆泵的设定压力不小于20~25mpa，钻机122驱动钻杆123从锚索孔内退出的速度30cm~50cm/min，浆液流量50l/min。

通过控制器控制钻机122驱动钻杆123反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔，钻杆123末端的锚盘21跟随钻杆反复正反转动相同角度，锚盘21上连接的钢绞线22也随锚盘21反复正反转动，能够有效防止钢绞线22在向锚索孔内前进时发生合绞的现象，而且在钻机122驱动钻杆123向土层内部旋进钻孔的同时，控制注浆泵向钻杆123的中空孔道内泵入泥浆，泥浆通过钻头124上的喷头喷射入锚索孔，实现钻孔、注浆和插筋一次完成施工；通过控制旋喷钻机1上的远程信号发射器发射信号，注浆泵上的远程控制器接收信号并根据信号控制注浆泵开启或关闭，避免了通过对讲机传递信息导致的等待时间长，人为操作存在不稳定性因素的问题，提高了施工效率，而且及时关闭注浆泵防止多余泥浆流失，可以有效节约泥浆。

在一种优选的实施例中，如图4所示，步骤s3、“钻孔注浆”具体包括以下步骤：s10、操纵旋喷钻机1的控制器，使控制器控制钻机122驱动基础钻杆反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔，同时带动锚索2进入锚索孔；s20、当钻机122驱动基础钻杆至钻机与基础钻杆的连接处位于旋喷钻机1的传送平台121的末端时，控制远程信号发射器发出关机信号，远程控制器接收并根据关机信号控制注浆泵停止运作；s30、操纵控制器，使控制器控制钻机122转动以使钻机122与基础钻杆拆卸，在基础钻杆远离钻头124的一端和钻机122之间放入延长钻杆，使控制器控制钻机122转动以使钻机122和基础钻杆分别与延长钻杆的两端连接；s40、控制远程信号发射器发出开机信号，远程控制器接收并根据开机信号控制注浆泵以设定压力向钻杆123内注入浆液，同时使控制器控制钻机122驱动延长钻杆带动基础钻杆反复正反转动相同角度并向土层内部旋进钻孔；s50、当钻机122驱动延长钻杆至钻机122与延长钻杆的连接处位于旋喷钻机1的传送平台121的末端时，控制远程信号发射器发出关机信号，远程控制器接收并根据关机信号控制注浆泵停止运作；s60、操纵控制器，使控制器控制钻机122转动以使钻机122与延长钻杆拆卸，在延长钻杆和钻机122之间放入另一根延长钻杆，使控制器控制钻机122转动以使钻机122和延长钻杆分别与另一根延长钻杆的两端连接；s70、重复上述步骤s40至s60直至旋喷钻机1打孔至目标深度。

在拆卸与钻机122连接的基础钻杆或延长钻杆前，通过远程信号发射器发射关闭信号使远程控制器控制注浆泵停止向钻杆内泵入泥浆，避免了在拆卸过程中继续向钻杆内注浆或者控制注浆泵停止注浆的时机不准导致泥浆流出浪费的现象。

在一种优选的实施例中，步骤s1、“安装锚索和旋喷钻机1”之前，锚索施工方法还包括以下步骤：制作锚索：提供锚盘21、钢绞线22和锚索套23，锚盘21的中心设置有安装孔211，锚盘21沿安装孔211的周向均匀设置有多个连接孔212，将每股钢绞线22贯穿锚盘21上对应的连接孔212，之后将锚索套23焊接于钢绞线22的末端，锚索套23的外径大于连接孔212的孔径。通过将钢绞线22穿过锚盘21上的连接孔212，并通过锚索套23将钢绞线22固定于锚盘21上，在锚盘21随钻杆旋进时，锚盘21带动钢绞线22一同朝向锚索孔前进，实现钻孔注浆的同时插筋。可以理解的是，钢绞线22的延长方向与钻头124的钻进方向相反。钢绞线22需要在形成的锚固桩桩外留0.7～1.0m，以便张拉。

在一种优选的实施例中，步骤s1、“安装锚索和旋喷钻机1”之前，锚索施工方法还包括以下步骤：制作浆液：按照水灰比0.45-0.60制作浆液，其中水泥采用po42.5级硅酸盐水泥。可以理解的是，上述实施例所述的水灰比只是一种实施方式，本领域技术人员还可以根据土层情况适当调整水灰比。水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完。

在一种优选的实施例中，步骤s2、“提供注浆泵，旋喷钻机1就位”之前，锚索施工方法还包括以下步骤：定位成孔：根据设计布置要求，在待开孔的坡面上测放锚索孔的位置并标记。便于准确固定安装旋喷钻机1，以使旋喷钻机1准确钻孔。准确安装固定钻机122,钻机122就位后，要按照设计要求校正孔位的垂直、水平和角度偏差，孔壁要平直，以便施工。

在一种优选的实施例中，步骤s4、“退钻注浆”之前，锚索施工方法还包括以下步骤：形成扩大头：当旋喷钻机1打孔至目标深度后，控制钻机122驱动钻杆123在目标深度和预设扩孔深度之间重复钻进和旋出预设次数并控制注浆泵向钻杆内注浆。控制钻机驱动钻杆多次进退在锚固体的前端形成扩大头结构，大大提高锚索的抗拔力。

步骤s4、“退钻注浆”之后，锚索施工方法还包括以下步骤：对形成的锚固体进行养护，并制作腰梁，对锚索张拉并锁紧，具体施工方法与现有技术相同，在此不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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。