一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆及其施工方法与流程

本发明属于锚杆支护，具体涉及一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国经济的快速发展，高层建筑和城市地下工程不断增多，由此而产生了大量深基坑开挖支护工程。随着基坑规模和深度的加大，工程事故和施工难题逐渐增多，尤其是我国沿海地区，软土地层分布广泛，土体含水率高、物理力学性质差，使得深基坑稳定性与锚固技术之间的矛盾变得非常紧迫而突出。

2、传统锚固技术所采用的注浆锚杆很难为软土边坡提供理想的锚固效果，而扩大端头锚杆凭借自身高承载力的特点在软土地区得到推广应用。目前，深基坑支护工程中采用较多的扩大端头锚杆是高压喷射扩体锚杆，但是在软土地区的深基坑工程中，高压喷射扩体锚杆存在成孔锚固段注浆体抗压强度不足、施工质量可控性差等一系列问题。此外，现有的扩大端头锚杆难以回收循环利用，施工成本高。另外，土体中含水层的水会对水泥浆产生稀释，影响水泥浆的强度，同时还会加快锚杆的锈蚀速度，影响支护结构的稳定性，带来不安全因素，严重的会导致施工现场发生冒顶或塌方事故，造成重大损失。因此，需要一种适用于软土地基的抗拔抗压效果好，且可回收循环利用的锚杆。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆及其施工方法，通过链式叶片提高锚杆的抗拔抗压特性，同时采用免注浆工艺实现锚杆的循环利用。

2、第一方面，本发明提出一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，包括：顶座、电磁体组件、永磁组件以及旋转伸缩组件；所述顶座上设置有竖向通孔；所述电磁体组件包括螺纹转轴、线圈骨架、线圈、电源和锚杆本体；所述螺纹转轴竖向贯穿所述顶座的竖向通孔，所述螺纹转轴的下端与所述锚杆本体的上端连接；所述线圈缠绕于线圈骨架上，所述线圈骨架设置在所述顶座内，且所述线圈包围在所述螺纹转轴的外部，与所述电源电连接；所述永磁组件包括永磁体以及包围在永磁体的外部的保护壳；所述永磁组件包围在所述锚杆本体的外部；所述永磁组件上设置有用于所述旋转伸缩组件通过的通道；所述旋转伸缩组件包括链式叶片和齿轮；所述齿轮固定于所述锚杆本体上，跟随所述锚杆本体转动；所述链式叶片包括多个相铰接的叶片单元，每个叶片单元与所述齿轮啮合，所述链式叶片的一端为固定端，与所述齿轮或锚杆本体固定连接，另一端为活动端；所述齿轮正转驱动所述链式叶片的各个叶片单元离心运动以逐一的穿过所述通道且嵌入至软土地基中，所述齿轮反转驱动所述链式叶片的各个叶片单元向心运动以逐一的从所述软土地基中缩回。

3、进一步地，所述链式叶片的相铰接的两个叶片单元之间设置有相配合的卯榫结构。通过卯榫结构可使两个叶片单元之间连接更紧密，水平相插接的卯榫结构限制了两个叶片单元的竖向位移，提升了锚杆本体的抗拔能力，同时也不影响两个叶片单元的分离。

4、进一步地，所述顶座包括壳体、锚盘和铜管；所述壳体设置在所述锚盘的上端，所述铜管设置在所述壳体的内部；所述螺纹转轴穿过所述铜管；所述线圈骨架设置在所述铜管的外部。

5、进一步地，所述壳体、锚盘和铜管整体浇筑。

6、进一步地，所述锚杆本体的外部套装有复位弹簧。复位弹簧的上端与顶座固定连接，下端与锚杆本体固定连接。当锚杆本体转动时，复位弹簧扭转，当螺纹转轴驱动锚杆本体转动的力解除时，复位弹簧回位，驱动锚杆本体快速反向回转复位，使链式叶片的各个叶片单元从软土地基中自动缩回，提高锚杆回收效率。

7、进一步地，所述锚杆本体的外部设置有锚杆保护层，所述锚杆保护层与所述永磁组件之间设置有弹性支撑。

8、进一步地，所述永磁组件为空心圆柱结构，其内壁设置有圆环铁板，所述圆环铁板套装在所述锚杆本体的外部；所述圆环铁板的表面涂覆有防腐层、防水层和非磁性材料层。

9、进一步地，所述免注浆可回收锚杆还包括控制传感显示系统和位移传感器；所述位移传感器安装在所述永磁组件上，与所述控制传感显示系统之间连接有位移信息导线，所述控制传感显示系统与所述线圈之间连接有电磁导控线；所述控制传感显示系统数据连接有电脑终端。

10、通过位移传感器实时监测径向位移数据，数据经过控制传感显示系统收集和分析处理后在电脑终端显示，实现了土体力学特性的智能监测。

11、进一步地，所述永磁组件还包括保护膜；所述保护膜粘结在所述保护壳的顶端，所述保护膜包括具有弹性的高强度纤维膜。

12、第二方面，本发明还提出一种上述基于电磁效应的免注浆可回收锚杆的施工方法，包括以下步骤：

13、利用钻机在软土地基上钻出锚固孔；

14、将所述永磁组件下放至所述锚固孔内；

15、将所述电磁体组件的锚杆本体插入所述永磁组件内；其中，所述锚杆本体上安装有旋转伸缩组件；调整所述锚杆本体的位置，使旋转伸缩组件与所述永磁组件上的通道对准；

16、将所述电磁体组件的螺纹转轴安装在所述锚杆本体的上端，将安装有线圈的线圈骨架安装在所述螺纹转轴的外部，且与电源电连接；

17、将顶座施工在软土地基上，且使顶座包围所述螺纹转轴和线圈骨架；

18、转动所述螺纹转轴，使旋转伸缩组件的齿轮正转以驱动与其啮合的链式叶片的各个叶片单元离心运动以逐一的穿过所述通道且嵌入至软土地基中；

19、将电源启动，使所述电磁体组件与所述永磁组件之间产生斥力，驱使所述永磁组件紧密接触所述软土地基。

20、本发明的有益效果是：通过将锚杆本体作为电磁体组件的一部分，插入至永磁组件中，当线圈通电时，使所述电磁体组件与所述永磁组件之间产生斥力，驱使所述永磁组件紧密接触所述软土地基，提升抗拔抗压效果；同时，通过转动螺纹转轴，使旋转伸缩组件的齿轮正转以驱动与其啮合的链式叶片的各个叶片单元离心运动以逐一的穿过所述通道且嵌入至软土地基中，进一步提高锚杆的抗拔抗压特性；另外，由于采用免注浆工艺，线圈断电后，反向转动螺纹转轴，齿轮反转驱动各个叶片单元向心运动以逐一的从软土地基中缩回，再将锚杆本体及永磁组件整体从软土地基的锚固孔中整体拔出，实现锚杆的循环利用。

技术特征：

1.一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，包括：顶座、电磁体组件、永磁组件以及旋转伸缩组件；

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述链式叶片的相铰接的两个叶片单元之间设置有相配合的卯榫结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述顶座包括壳体、锚盘和铜管；所述壳体设置在所述锚盘的上端，所述铜管设置在所述壳体的内部；所述螺纹转轴穿过所述铜管；所述电磁体组件还包括线圈骨架，所述线圈缠绕于线圈骨架上，所述线圈骨架设置在所述铜管的外部。

4.根据权利要求3所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述壳体、锚盘和铜管整体浇筑。

5.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述锚杆本体的外部套装有复位弹簧。

6.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述锚杆本体的外部设置有锚杆保护层，所述锚杆保护层与所述永磁组件之间设置有弹性支撑。

7.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述永磁组件为空心圆柱结构，其内壁设置有圆环铁板，所述圆环铁板套装在所述锚杆本体的外部；所述圆环铁板的表面涂覆有防腐层、防水层和非磁性材料层。

8.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述免注浆可回收锚杆还包括控制传感显示系统和位移传感器；所述位移传感器安装在所述永磁组件上，与所述控制传感显示系统之间连接有位移信息导线，所述控制传感显示系统与所述线圈之间连接有电磁导控线；所述控制传感显示系统数据连接有电脑终端。

9.根据权利要求1所述的一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆，其特征在于，所述永磁组件还包括保护膜；所述保护膜粘结在所述保护壳的顶端，所述保护膜包括具有弹性的高强度纤维膜。

10.一种如权利要求1所述的基于电磁效应的免注浆可回收锚杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及锚杆支护技术领域，提供了一种基于电磁效应的免注浆可回收锚杆及其施工方法，包括：电磁体组件、永磁组件以及旋转伸缩组件；电磁体组件包括螺纹转轴、线圈和锚杆本体；螺纹转轴与锚杆本体连接；永磁组件包围在锚杆本体的外部；永磁组件上设置有通道；旋转伸缩组件包括链式叶片和齿轮；齿轮固定于锚杆本体上；链式叶片包括多个相铰接的叶片单元，每个叶片单元与齿轮啮合，链式叶片的一端为固定端，另一端为活动端；链式叶片的叶片单元离心运动以逐一的穿过通道且嵌入至软土地基中，或向心运动以逐一的从软土地基中缩回。本发明有效提高锚杆的抗拔抗压特性，实现了锚杆的循环利用。

技术研发人员：陶春晨,李志强,隆彦明,钱久康,陈豪
受保护的技术使用者：中建三局第一建设工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15