[发明专利]一种布袋式多扩大头旋喷锚杆杆体装置及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于建筑工程领域的岩土锚固体系的施工方法和杆体装置。

背景技术

岩土体锚固技术作为一种技术经济优越的技术手段，在边坡、基坑、隧道、地铁、抗浮等工程建设中发挥着重要的作用，可提高岩土体稳定性。旋喷扩体锚杆相比传统注浆锚杆、机械性锚杆锚固效果好。由于具有扩大头，旋喷扩体锚杆与全长等直径锚杆相比，承载力有较大提升。但目前使用的旋喷扩体锚杆只含一个扩大头，其承载力有限，如可以使旋喷扩体锚杆有多个扩大头将可以大幅度提高锚杆承载力。但当扩体锚杆有多个扩大头时，由于其中心杆件的变形特性将导致锚杆锚固段前端扩大头中的承载板因位移过大而被压坏，而锚杆锚固段后端扩大头中的承载板因位移很小而未发挥作用。即由于中心杆件在锚固体中不同部位的变形量不同，导致各扩大头中与中心杆件相连的承载板的位移不同而受力不均匀，没有充分发挥各扩大头的承载作用。

针对上述情况，本发明提供的一种布袋式多扩大头旋喷锚杆杆体装置和施工方法可以使多个扩大头旋喷锚杆体中各扩大头均匀受力，使各扩大头都能发挥作用，从而使布袋式多扩大头旋喷锚杆成为可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种布袋式多扩大头旋喷锚杆杆体装置和施工方法。在锚杆锚固体中设置多个扩大头，通过在各扩大头中的承载板处增加不同伸缩量的弹性垫片，从而可以消除各扩大头中承载板处位移不同导致的各承载板受力不均匀，使各扩大头中承载板均匀受力，各扩大头都能发挥作用。

本发明提供的一种布袋式多扩大头旋喷锚杆杆体装置，其结构组成如下：

该杆体装置由中心杆件、承载板组件、浆袋、浆袋固定板、浆袋直径调节器、固化材硬化体和固化土结合体组成。其中承载板组件由下部螺母、弹性垫片、承载板、上部螺母和承载板嵌固筋组成。中心杆件与承载板组件的连接由承载板组件中的下部螺母和上部螺母与中心杆体的螺纹固定。浆袋包裹锚杆锚固段处中心杆件和承载板组件的组合体，浆袋的一端经浆袋固定板上的钢丝线或者螺栓固定在锚杆锚固段底端，浆袋的一端离锚杆锚固段底端4m距离范围内的位置。在浆袋表面设计位置处安放浆袋直径调节器，浆袋直径调节器与浆袋固定连接。浆袋内填充满固化材硬化体，形成布袋式多扩大头锚固体。浆袋与钻孔外壁土体间由固化土结合体填充。

中心杆件为全长均有螺纹的预应力钢筋，材质、长度和直径根据设计要求确定。

承载板组件为锚杆受力时的主要承力构件，其数量及间距根据设计的扩大头数量和间距确定。承载板组件由下部螺母、弹性垫片、承载板、上部螺母和承载板嵌固筋组构成，其中弹性垫片位于下部螺母和承载板之间，承载板位于弹性垫片和上部螺母之间。

上部螺母和下部螺母为定制的与中心杆件直径大小和螺纹相匹配的螺母。其作用是固定弹性垫片和承载板在中心杆件上的位置。上部螺母的长度范围4～6cm，下部螺母的长度范围6～12cm。

弹性垫片为变形范围为2～10mm的表面粗糙且具有抗老化能力的弹性垫片。包括但不限于弹性体塑料圈、钢制弹簧圈。锚杆杆体装置中从锚杆锚固体前端依次在承载板下放置的弹性垫片的变形范围递减，各处弹性垫片的具体变形范围根据中心杆件受力时在该处的位移大小，经设计或试验确定。锚杆杆体装置中离锚杆锚固体后端最近的承载板下不设置弹性垫片。弹性垫片的作用是消除扩大头中各承载板处位移不同导致的各承载板受力不均匀，使各扩大头均匀受力，从而各扩大头都能发挥作用。

承载板的形状为圆形或正多边形，等效直径略小于非锚固段钻孔直径，2～10cm厚的满足设计要求的抗拉强度和抗压强度板材，包括但不限于钢板、玻璃钢板材、FRP板。其作用为当中心杆件受力时将中心杆件的力传递给浆袋内的固化材硬化体。

承载板嵌固筋为市售的直径为φ4～φ14的钢筋，包括但不限于普通钢筋、螺纹钢筋。承载板嵌固筋制备成螺旋状，间距50～100mm，数量由中心杆件设计承载力决定。一端焊接在承载板上。其作用是增大承载板与周围固化材硬化体间的结合力。

浆袋为渗透系数小于1×10^-6cm/s，材料抗拉强度大于4MPa且表面粗糙的材料袋，包括但不限于涤纶复合土工布浆袋、高强丙纶短纤土工布、聚乙烯纤维高强土工布。其直径和长度根据设计要求确定。

浆袋固定板为市售的满足设计要求的法兰板，包括但不限于PVC法兰熟料板、钢制法兰板。其作用是将浆袋固定在锚杆锚固段的前端和后端。