专利名称：支压式地锚的制作方法
技术领域：
本发明涉及扩径式和支压式地锚，该地锚可设置在硬质地基或基岩的扩孔部内，其特点是以硬质地基或基岩为锚固现象。
以往的地锚多为应用于软质地基的，是利用打入和压入的方法，将带有锚体的受拉部件直接插入松软的地基，而且直至设定的深度，然后向上拉动受拉部件，使顶端的叶片和板片张开，从而形成锚状体，由叶片和板片的支承作用而产生阻力。但是，这种地锚存在的主要缺点是在设定的拉力作用下，锚体是有效的。由于土质的不同，最大抗拉阻力将有很大的不同，在受以异常拉力对其作用的情况下，软质地基中的锚体会被原样拔出，稍硬地基中的锚体则会被弯曲，或使受拉部件与锚体的结合部分损坏，这种地锚的抗拉阻力是很小的。
另外，为了以岩层作为地锚的锚固区域，还有一种摩擦式地锚施工法，即使用钻探机械对岩层进行一次钻孔后，将锚体插入该钻孔中，并注入灰浆，使锚固部分的受拉部件与地基紧密接触而固定。在这种施工法中，由于地锚的抗拉阻力非常小，因此施工量大。而且，为使锚固部分能够承受住设计的拉动强度，必须大大地增加设定的锚固长度，但如果锚固长度超过6-7米(m)，将难以保证抗拉负荷在该区间内均等地分布，在抗拉负荷的作用下，锚固体与灰浆之间、以及灰浆与地基之间发生剥离。剥离是从锚固部分的最外端由外向内依次展开，也就是说，由于这种进展性的破坏，会出现整个锚固长度上的剥离，以至将锚固装置拔出，从而导致工程的失败。另外，如果锚固部分出现渗水的话，随着灰浆质量的劣化，会引起锚固质量不良的问题。以上都是这类地锚存在的最大缺点。
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种新型的扩径式和支压式的地锚，该地锚可以硬质地基或基岩作为锚体的锚固对象，利用锚体与扩孔部(在硬质地基或强度较大的风化岩、软岩、硬岩等基岩上钻孔后的扩孔部)的孔壁的压着效果，以及扩张直径后的锚体外表面对于扩孔部顶壁面的支承力，来产生地锚的拉张力，同时使因拉张力而产生的楔入力与拉力成比例地增大，通过锚头部分的锥形角度的变化，使滑动环锥形角度改变，从而来适当地对应具有各种不同容许压缩变形量硬质地基。
本发明的上述目的是通过以下措施来实现的。以标准贯入试验N值超过50的硬质地基以及强度较高的风化岩、软岩、硬岩等基岩作为锚固区域，在这样的硬质地基或岩层上以一定直径钻孔，这时，若将扩径式地锚的锚体插入该钻孔中，欲要扩张直径，扩径式锚体也不会扩张直径。因此，为了能以硬质地基或岩层作为锚固区域，必须对锚固区域的一次钻孔的顶端部分进一步扩张直径才行。
本发明的扩径式和支压式地锚，其特征在于以一定的直径对硬质地基或岩层钻孔后，再开设扩孔部，该扩孔部是对硬质地基或岩层的锚固区域的一次钻孔进行扩充直径后而形成的;本发明的地锚由以下部分构成外环，可自由地扩张直径;
滑动环，可自由地扩张直径，且可在上述外环内侧滑动，使外环展开，该滑动环可被设置一个或多个;
锚头部分，被设置于上述滑动环的内侧，通过向拉动方向楔入送进，使上述滑动环在上述外环的内侧滑动的同时扩张直径，也使外环展开;
受拉部件，其一端与上述锚头部分连接，另一端向地表面突出。
采用本发明可达到如下的效果1.由于可产生对硬质地基或基岩的支承力、楔入力、以及因外环与扩孔部的顶壁的承压效果所产生的承压力，所以地锚的锚固力极大。
2.楔入力随拉力的增加而成比例地增大，由楔入力引起的硬质地基的压缩变形量也增加。
3.通过改变外环和滑动环的厚度，可使其容易适应硬质地基的容许压缩变形量，因此可极大地增加直径扩张的变化范围。
4.受拉部件被拉紧后，即可产生抗拉阻力，所以不需要养生期并可缩短工期，减小施工量，节省费用。
5.因地锚的锚体既是扩径式的又是支压式的，所以不会象摩擦式地锚那样，产生锚固部分的进展性破坏。
6.通过锚头部分向拉动方向楔入送进，可很容易地使滑动环在沿外环的内表面滑动的同时扩张直径，并可靠地使外环扩张直径。
7.既使锚固区域出现渗水，使砂浆的质量劣化，也不会产生锚固不良的问题，达到本发明的优异效果。
对附图简单说明如下
图1所示为本发明的地锚的一个实施例，是地锚在岩层扩孔部中的扩张直径后的状态示意图。
图2为图1所示地锚在直径扩张之前的状态示意图。
图3所示为本发明的地锚的另一个实施例，是地锚在岩层扩孔部中的扩张直径后的状态示意图。
图4为图3所示地锚在直径扩张之前的状态示意图。
图5为使用本发明地锚时，其作用效果的说明图。
图6为在岩层中开设扩孔部用的扩孔钻头的示意图，示出扩充直径用的刀片未从钻头主体中突出时的状态。
图7为图6所示扩孔钻头的示意图，示出扩充直径用的刀片从钻头主体中突出来的状态。
其中，A-地锚;1-第一环状部件(外环);11-筒部;12-脚部;13-切口;14-连接部件;2-第二环状部件(滑动环);21-筒部;22-脚部;3-锚头部分;4-受拉部件;P-地锚拉力;Q-对孔壁的支承力;R-楔入力;B-扩孔钻头;101-钻头主体;111-刀片安装窗;112-扩孔刀片;114-刀头;103-扩充直径用活塞。
下面，结合附图来说明本发明的一个实施例。
在图1至图4中，第一环状部件1由筒部11、多个脚部12(例如三个)以及连接脚部和筒部的宽度较窄的连接部件15构成，在脚部12的上方设有一对L形槽16。第一环状部件1如图1和图2所示，其脚部12与筒部11形成整体。例如，可将上述第一环状部件设计成将筒状体的一端作为第一环状部件的筒部，在筒部的下方，沿筒状体的长度方向设置切口13，从而形成脚部12，在筒部11和脚部12的边界部分开设切槽14，在脚部的上部设有一对L形槽16。
第二环状部件2除其直径比第一环状部件1小之外，形状和结构大致与第一环状部件1相同，由筒部21、多个脚部22(例如三个)以及连接筒部和脚部的宽度较窄的连接部件25构成，在脚部22的上部设有一对L形槽。
如图1和图2所示，第二环状部件2的脚部22可以与筒部21形成整体。例如，可以将筒状体的一端作为第二环状部件的筒部，在筒状体的下方，沿筒状体的长度方向设置切口23，从而形成脚部22，在筒部21和脚部22的边界部分设置切槽，并在脚部的上部设有一对L形槽。
在第一环状部件的内表面上，沿长度方向局部地设置凸状的导块，其两端形成第二环状部件的限制器。在第一环状部件1的末端内表面上，形成有锥形面121，第二环状部件2的筒部顶端外周面形成锥形211，以使第二环状部件的筒部容易插入第一环状部件之内。
在第二环状部件2的外表面上，沿长度方向设置有导块24;在第二环状部件2的末端部内表面上，形成有锥形成221。
锥头部分3沿受拉方向其直径逐渐缩小而形成圆锥台状。在该锚头部分3中贯穿有受拉部件4，其一端由受拉部件的止动部件固定在锚头部3的底部，而另一端向拉动面(地表面)突出。在锚头部分的外表面上，沿长度方向设置导块32，而且其顶端部分设置成锥形31。
第一环状部件的内壁构成为，可嵌装配合第二环状部件外表面上的导块24，而且可以滑动;第二环状部件的内壁构成为，可嵌装配合锚头部分外表面上的导块32，而且可以滑动。第一环状部件、第二环状部件和锚头部分可被设置在各自的位置上，从而组合起来。
图3和图4示出本发明的另一个实施例，其结构和形状大致与上述实施例相同，而且相同的零部件用相同的标号表示。在该实施例中，第一环状部件1由筒部11、多个脚部12(例如三个)以及利用焊接等方法将筒部和脚部连接起来的宽度较宽且厚度较薄的连接部件15构成。另外，第二环状部件2也可以由筒部21、多个脚部22(例如三个)以及利用焊接等方法将筒部和脚部连接起来的宽度较窄且厚度较薄的连接部件25构成。
下面说明本发明地锚A的动作和使用方法。
本发明者根据多年的地锚施工经验和调查结果得知，如果锚固对象地基是基岩的话，基岩的单轴压缩强度必须是100kg/cm2以上(即标准贯入试验的N值为50以上，而且具有取样器反弹程度的硬度)。如日本专利申请实公昭49-19763号公报所公开的拉杆式地锚，如果锚固地基是松软地基的话，支压式地锚的直径至少要达到40cm，否则支压式地锚将难以保证其有效性和可靠性。因此，如果本发明地锚的锚固对象地基是硬质地基的话，则没有特别的限制，例如砂层、砾层和岩层等，特别是坚硬岩、硬岩和软岩等基岩和风化岩，强度高且钻孔时不形成土砂化的基岩最好。例如，当地锚的锚固对象地基是硬岩构成的岩层时，首先开动钻探机械使其转动，以设定的直径对岩层进行钻孔，至设定的长度，然后插入套管，从而在岩层上形成一次钻孔部。为了将标准贯入试验的N值超过50的硬质地基和强度较高的风化岩、软岩和硬岩等岩层作为锚固区域，在该区域设置支压式地锚时，以一定直径对硬质地基或岩层进行钻孔，此时，若将扩径式地锚插入上述钻孔内，欲使其扩张直径，扩径式锚体也不会张开。因此，为了将硬质地基或岩层作为锚固区域，必须对锚固区域的一次钻孔部进一步扩孔。由于以往不能在岩层上进行扩孔，所以本发明者也同时致力于研究可对岩层进行扩孔的钻头，从而开发了可对岩层进行扩孔的扩孔钻头。
该扩孔钻头如图6和图7所示，主要由以下部分构成
筒状扩孔钻头主体101，沿长度方向开设有刀片安装窗111;
板状扩张直径刀片112，朝向钻头主体内侧，在锐角部分以轴支承形式支承长边115，刀头114可自由地出入于钻头主体外侧，并且以与掘进方向相一致的方向被设置在刀片安装窗111内，大致呈三角形或扇形;
扩张直径用活塞103，与驱动轴104连接，可在钻头主体内移动，自由地使刀片112展开;
活塞支承台105，被固定于钻头主体的端部;
帽体安装部件106，钻头主体的端部连接;
帽体107，被安装在帽体安装部件106上。
在岩层上开削扩孔部时，在帽体107到达岩层的一次钻孔底部的状态下，向下方推压驱动轴104并使其转动，扩孔刀片112与活塞103的外表面接触，由此使刀头114向钻头主体的外侧突出，从而对岩层进行钻孔。待活塞103与活塞支承台105接触，停止操作(图7)，在这一状态下，驱动驱动轴104转动，对设定长度的扩孔部进行扩孔。
对设定长度的扩孔部进行扩孔后，提升通过联接器108与驱动轴104相连接的杆件109，解除活塞103的外表面与刀片112内面的接触，由扩张直径刀片112与岩层的一次钻孔孔壁的接触，将刀头114收容于钻头主体内，在图6所示的状态下，提收扩孔钻头。
本发明者还开发了以下的扩孔钻头，该扩孔钻头由以下部分构成筒状扩孔钻头主体，沿长度方向设置有刀片安装窗;
板状扩张直径用刀片，朝向钻头主体内侧在锐角部分以轴支承的形式支承长边，刀头可自由出入于钻头主体外侧，而且朝下方设置于刀片安装窗内，大致呈三角形或扇形;
扩张直径用活塞，与驱动轴连接，可在钻头主体内移动，可自由地使刀片展开;
帽体，被固定于钻头主体的端部。
在图2和图4所示的状态下，即将受拉部件4固定在锚头部分3上，并顺次插入第二环状部件2、第一环状部件1，从而使其连接起来的状态下，使本发明的地锚A落入一次钻孔内的套筒中，从而进入扩孔部中。
插入支承管直至与第一环状部件的筒部11的顶端接触，在不施加压力的状态下，向一次钻孔部的顶端和扩孔部内注入灰浆。在灰浆固化之前，用起重器提拉受拉部件4，拉动锚头部分3，使其与第二环状部件2一起沿第一环状部件1的内壁滑动，从而移向第一环状部件1的上部，而且锚头部分3也沿第二环状部件2的内壁滑动，移向第二环状部件2的上部。在岩层的扩孔部内，第一、二环状部件1、2扩径的同时，在连接部件15和L形槽16的部位出现弯曲，第一环状部件1的脚部12的上部121受到扩孔部顶壁面B1的推压，脚部的下部122受到扩孔部圆周壁面B2的挤压，由此被支承固定(图1，2)。然后，依次抽出支承管和套管，进行养生，使灰浆固化。这样，由地锚的拉力P而产生楔入力，使第一环状部件1、第二环状部件2和锚头部分3三者重叠起来，推压岩层扩孔部的孔壁。其结果，可以由地锚的拉力P产生的包括有锚体的外侧面对于孔壁的支承力Q、楔入力R以及通过第一环状部件1与扩孔部的挤压效果而产生的支承力S三者合力来对抗地锚拉力P。本发明的地锚，每根锚体的最大抗拉力可达700吨，是非常惊人的，即便是小型的地锚，每根锚体的最大抗拉力也在250吨以上。为使这样设置的地锚作为永久性构件使用，在这种状态下注入灰浆，进行防腐处理。
权利要求
1.一种扩径式和支压式地锚，其特征在于该地锚可以硬质地基或基岩作为锚固对象地基，在按设定直径对硬质地基或基岩钻孔后，对硬质地基或岩层的锚固区域的一次钻孔进行扩孔，将该地锚设置于扩孔部分中，该地锚具有以下的部分第一环状部件(1)，由筒部(11)、脚部(12)以及将筒部(11)和脚部(12)连接起来的连接部件(15)构成，可自由地扩张直径，连接部件(15)的宽度较窄，脚部(12)的上部开设有切槽(16)；第二环状部件(2)，可在第一环状部件(1)的内侧被设置一个或多个，由筒部(21)以及通过宽度较窄的连接部件(25)与筒部连接的脚部(22)构成，可自由地扩张直径；锚头部分(3)，通过向拉动方向的楔入送进，沿第二环状部件(2)的内壁面在长度方向上滑动，并使第二环状部件(2)沿第一环状部件(1)的内壁面在长度方向上滑动，与此同时，使第一和第二环状部件(1)、(2)扩张直径；受拉部件(4)，其一端与锚头部分连接，而另一端向拉动面伸出；而且，当地锚扩张直径时，以脚部的上部所设置的切槽(16)为界而展开，脚部的上部(121)推压扩孔部的顶壁面(B1)，而脚部的下部(122)推压扩孔部的圆周侧壁面(B2)。
全文摘要
一种以硬质基岩为锚固对象的支压式地锚。它由第一、二环状部件、锚头部件和受拉部件构成。第一、二环状部件又分别由筒部、连接部件及脚部构成。设置时，需在一次钻孔的顶部进行扩孔，而后将该地锚置于扩孔部内。通过拉动受拉部件，使第一、二环状部件扩径并推压扩孔部内壁，由此来抵抗滑动地层对地锚所产生的拉力而防止地滑。采用本发明，将大大提高地锚的负荷能力，并具有无需养生期，工期短，施工量小的优点。
文档编号E02D5/80GK1095126SQ9310564
公开日1994年11月16日 申请日期1993年5月10日 优先权日1993年5月10日
发明者申润植 申请人:国土防灾技术株式会社