高压旋喷锥型体锚杆的制作方法

本实用新型涉及一种锚杆，尤其是涉及一种高压旋喷锥型体锚杆。

背景技术：

在建筑、水利、公路等基坑或边坡支护工程中，锚杆是常用的支护形式，所用的锚杆通常采用螺旋钻成孔或泥浆循环钻成孔两种成孔方式。其中，螺旋钻成孔方式存在的缺点在于：一般不能在局部和底部形成扩大体，因而锚杆的拉拔力不高，并且有时会出现缩孔和塌孔现象，进一步影响锚杆的拉拔力和质量。对于砂层，一般是采用跟管泥浆循环钻成孔方式，但施工过程中，由于泥浆的影响使得锚杆的拉拔力大大降低，并且也无法形成提高锚杆拉拔力的局部和底部扩大体。同时上述两种都需要钻机动力带动钻杆的转动动力系统，结构复杂，钻机费用高，机械和动力系统可靠率低，且一般是将成孔和锚杆安放分两次完成，降低了锚杆安放的可靠度。另外，采用上述两种方式所排出的土或泥浆，也会对环境造成一定的不良影响。因而，为解决上述问题，需设计一种结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好的高压旋喷锥型体锚杆，其拉拔力大，施工效率高且施工质量易于保证。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高压旋喷锥型体锚杆，其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，采用高压旋喷方式一次成型锚杆孔，锚杆底部为圆锥体，能有效提高端部和锚杆侧壁的拉拔力，并且施工效率高，施工成本低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高压旋喷锥 型体锚杆，其特征在于：包括锚杆体和布设在锚杆体内的钢筋或锚索，所述锚杆体的锚杆孔为采用高压旋喷装置一次旋喷成型的钻孔；

所述锚杆体分为直杆段和位于直杆段前侧的锥型体节段，所述直杆段为圆柱体，所述锥型体节段的直径由后向前逐渐增大且其后端直径与直杆段的直径相同；所述锥型体节段的长度L1＝L/3～L/2，其中L为锚杆体的长度；

所述高压旋喷装置包括内部中空的钻杆、同轴密封安装在钻杆前端的高压自动旋转喷头、将水泥浆从后端压入钻杆内并通过高压自动旋转喷头连续喷出的高压泵、套装在钻杆前部的安装环和位于安装环后侧且对安装环进行限位的限位挡板，所述限位挡板固定在钻杆上且其与钻杆呈垂直布设，所述安装环的内径大于钻杆的外径且其外径小于直杆段的外径；所述钢筋和所述锚索的前端均固定在安装环上；所述高压自动旋转喷头包括安装在钻杆前端的圆柱状喷头本体，所述圆柱状喷头本体上装有多个喷嘴。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述直杆段的直径为Φ18cm～Φ25cm，所述锥型体节段的前端直径为Φ60cm～Φ70cm。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：还包括安装在锚杆体后侧的锚具，所述钢筋和所述锚索的后端均伸出至锚杆体外侧，且钢筋和所述锚索的后端均锚固在所述锚具上。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述钢筋位于直杆段的中心轴线上。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述锥型体节段为圆锥台形；所述锚杆体为注浆锚杆杆体。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述限位挡板为固定套装在钻杆上的圆环形挡板；所述圆环形挡板与钻杆呈同轴布设，所述圆环形挡板的外径小于安装环的外径。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述安装环与钻杆呈同轴布设。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述钢筋和所述锚索的前端均 绑扎固定在安装环上，所述安装环上开有供钢筋或所述锚索绑扎固定的固定孔。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述钻杆与高压自动旋转喷头之间通过密封内空轴承进行密封连接，所述安装环位于密封内空轴承与限位挡板之间。

上述高压旋喷锥型体锚杆，其特征是：所述高压旋喷装置还包括对钻杆进行支撑的钻杆支撑架，多个所述喷嘴包括一个同轴布设在圆柱状喷头本体底部的底部喷嘴和沿圆周方向均匀布设在圆柱状喷头本体中部外侧的三个侧翼喷嘴。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且使用效果好，锚杆体分为直杆段和位于直杆段前侧的锥型体节段，直杆段为圆柱体，锥型体节段的直径由后向前逐渐增大且其后端直径与直杆段的直径相同；锥型体节段的长度为锚杆体长度的锚杆底部为圆锥体，能有效提高端部和锚杆侧壁的拉拔力，使锚杆的拉拔力大大提高，同时也能大幅度降低工程成本。

2、施工简便、投入成本较低，通过钻杆、限位挡板和安装环将钢筋或锚索一同推进至设计位置，使锚杆孔成孔与钢筋或锚索安放及注浆可一次完成，提高了锚杆的质量，加快了施工速度。

3、采用高压旋喷方式一次成型锚杆孔，锚杆体成孔施工效果好，由于采用水泥浆旋喷成孔，因而在锚杆体成孔施工时，不会产生塌孔，缩径等现象。并且，锚杆体成孔施工简便，操作方便，由于钻头采用高压喷射自旋转钻头，钻机不需要旋转动力系统，施工简便，操作方便。

4、由于锚杆体成孔采用水泥浆选喷切割地层的方式，因而可以使注浆后所形成的锚杆体与地层更加紧密地粘结，从而进一步增大了锚杆的侧摩阻力，提高锚杆拉拔力，经济效益十分显著。锚杆体成孔施工过程中，在采用高压水泥浆旋喷切割地层的同时，由高压水泥浆喷射的反力再来推动高压旋喷喷头的旋转，因而使得成孔设备结构简单、性能可靠且易于操 作、施工成本低。

5、适用范围广，锚杆体成孔采用高压自转喷射水泥浆的方式进行锚杆体成孔施工，因而具有较强的穿透能力，可使用于较多地层，比如较硬的土层，砂层等地层。所形成的锚杆孔和锚杆体的前侧节段均为锥形体且其直径由后向前逐渐增大。另外，钻杆可以转动推进高压自动旋转喷头，也可以不转动推进高压自动旋转喷头。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，采用高压旋喷方式一次成型锚杆孔，锚杆底部为圆锥体，能有效提高端部和锚杆侧壁的拉拔力，并且施工效率高，施工成本低。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型采用高压旋喷装置钻进之前的施工状态示意图。

图3为本实用新型采用高压旋喷装置钻进完成后的施工状态示意图。

图4为本实用新型高压自动旋转喷头与钻杆之间的连接状态结构示意图。

图5为本实用新型高压自动旋转喷头的结构示意图。

附图标记说明:

1—圆柱体孔段； 2—圆锥体孔段； 3—钻杆；

4—高压自动旋转喷头； 4-1—圆柱状喷头本体； 4-2—底部喷嘴；

4-3—侧翼喷嘴； 5—高压泵； 6—密封内空轴承；

7—安装环； 8—限位挡板； 9—钻杆支撑架；

10—钢筋； 11—定位环； 12—锚杆体；

12-1—直杆段； 12-2—锥型体节段； 13—锚具。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括锚杆体12和布设在锚杆体12内的钢筋10或锚索，所述锚杆体12的锚杆孔为采用高压旋喷装置一次旋喷成型的钻孔。

所述锚杆体12分为直杆段12-1和位于直杆段12-1前侧的锥型体节段12-2，所述直杆段12-1为圆柱体，所述锥型体节段12-2的直径由后向前逐渐增大且其后端直径与直杆段12-1的直径相同；所述锥型体节段12-2的长度L1＝L/3～L/2，其中L为锚杆体12的长度。

结合图2、图3、图4和图5，所述高压旋喷装置包括内部中空的钻杆3、同轴密封安装在钻杆3前端的高压自动旋转喷头4、将水泥浆从后端压入钻杆3内并通过高压自动旋转喷头4连续喷出的高压泵5、套装在钻杆3前部的安装环7和位于安装环7后侧且对安装环7进行限位的限位挡板8，所述限位挡板8固定在钻杆3上且其与钻杆3呈垂直布设，所述安装环7的内径大于钻杆3的外径且其外径小于直杆段12-1的外径；所述钢筋10和所述锚索的前端均固定在安装环7上；所述高压自动旋转喷头4包括安装在钻杆3前端的圆柱状喷头本体4-1，所述圆柱状喷头本体4-1上装有多个喷嘴。

本实施例中，所述直杆段12-1的直径为Φ18cm～Φ25cm，所述锥型体节段12-2的前端直径为Φ60cm～Φ70cm。

实际施工时，可根据具体需要，对直杆段12-1和锥型体节段12-2的直径和长度分别进行相应调整。

同时，本实用新型还包括安装在锚杆体12后侧的锚具13，所述钢筋10和所述锚索的后端均伸出至锚杆体12外侧，且钢筋10和所述锚索的后端均锚固在所述锚具13上。

本实施例中，所述钢筋10位于直杆段12-1的中心轴线上。

并且，所述锥型体节段12-2为圆锥台形；所述锚杆体为注浆锚杆杆体。本实施例中，所述直杆段12-1和锥型体节段12-2布设在同一直线上。

本实施例中，所述限位挡板8为固定套装在钻杆3上的圆环形挡板。

实际安装时，所述圆环形挡板与钻杆3呈同轴布设，所述圆环形挡板的外径小于安装环7的外径。

本实施例中，所述安装环7与钻杆3呈同轴布设。

本实施例中，所述钢筋10和所述锚索的内端均绑扎固定在安装环7上，所述安装环7上开有供钢筋10或所述锚索绑扎固定的固定孔。

同时，所述高压旋喷装置还包括对钻杆3进行支撑的钻杆支撑架9，多个所述喷嘴包括一个同轴布设在圆柱状喷头本体4-1底部的底部喷嘴4-2和沿圆周方向均匀布设在圆柱状喷头本体4-1中部外侧的三个侧翼喷嘴4-3。

实际使用时，可以根据具体需要，对所述侧翼喷嘴4-3的数量进行相应调整。

本实施例中，所述钻杆3与高压自动旋转喷头4之间通过密封内空轴承6进行密封连接，所述安装环7位于密封内空轴承6与限位挡板8之间。

本实施例中，所述钻杆3上套装有限定所述锚杆孔的最小孔径的定位环11。

如图3所示，施工成型的锚杆孔包括圆柱孔段1和位于圆柱体孔段1前侧的圆锥体孔段2，所述圆锥体孔段2的后端孔径与圆柱体孔段1的孔径相同，所述锥体孔段2的孔径由后向前逐渐增大。

实际施工时，本实用新型的施工过程如下：

步骤一、钢筋10或锚索固定：将钢筋10或锚索固定在安装环7上，并将安装环7安装在高压自动旋转喷头4与限位挡板8之间，使得钻进施工过程中，安装环7与钢筋10或锚索随钻杆3同步向前移动。

步骤二、锚杆体成孔施工，其施工过程如下：

步骤101、在钻杆3的前端部同轴密封安装一高压自动旋转喷头4，并根据指定的锚杆位置和锚杆体成孔方向，对钻杆3的钻进方向和钻进位置进行设定；通过设置在钻杆支撑架9上的钻进方向调节机构对钻杆3的钻进方向进行相应调整。

步骤102、通过高压泵5将水泥浆从钻杆3后端部压入钻杆3内部，并逐渐压进高压自动旋转喷头4。

步骤103、压进高压自动旋转喷头4的高压水泥浆在高压泵5的压力作用下，从底部喷嘴4-2和侧翼喷嘴4-3向外喷射，喷射过程中同步对周侧的土体或砂层进行切割；同时，侧翼喷嘴4-3在高压水泥浆的喷射反力作用下，带动高压自动旋转喷头4旋转并逐渐向前推进。随着钻杆3和高压自动旋转喷头4不断向前推进，从高压自动旋转喷头4喷出的高压水泥浆逐渐切割土体或砂层至设计深度，则完成锚杆体成孔施工，即获得成形的锚杆孔；其中对圆柱孔段1进行成孔施工时，钻杆3和高压自动旋转喷头4的推进速度不变；对圆锥体孔段2进行成孔施工时，将高压自动旋转喷头4的推进速度由快到慢进行调整。

步骤三、钻杆及高压自动旋转喷头拔出：拔出钻杆3和高压自动旋转喷头4，将钢筋10或锚索留置在施工成型的锚杆孔内，并使钢筋10或锚索位于圆柱孔段1的中部。其中，拔出钻杆3和高压自动旋转喷头4时，钻杆3和高压自动旋转喷头4的拔出速度由慢到快进行调整。

步骤四、锚杆体成型施工：在拔出钻杆3和高压旋转喷头4的同时，注入水泥浆形成高压旋喷锥型体锚杆。

综上所述，本实用新型的施工过程是：首先，将钻杆3的一端(即前端)与高压自动旋转喷头4通过密封内空轴承6进行连接，再将钻杆3的另一端与高压泵5同轴连接；同时将带钢筋10或锚索的安装环7安放在钻杆3的前部，将高压自动旋转喷头4安置在规定的锚杆孔位处，然后由高压泵5将高压水泥浆输送到钻杆3内，送至钻杆3内的高压水泥浆在高压作用下再被逐渐输送到高压自动旋转喷头4中，而进入高压自动旋转喷头4内的高压水泥浆则从设置在其上的4个喷嘴喷出，同步进行切割地层，同时3个侧翼喷嘴4-3在所喷射高压水泥浆的反力作用下，带动高压自动旋转喷头4旋转，从而达到均匀、连续并逐渐向前切割地层的目的。切割过程中，切割的土体由水泥浆沿已成形锚杆孔的孔壁带出，随着地层的不 断向深处切割和钻杆3的不断向前推进至设计孔深，获得成形的锚杆孔；其中对所述锚杆孔的圆柱孔段1进行成孔施工时，钻杆3和高压自动旋转喷头4的推进速度不变；对所述锚杆孔圆锥体孔段2进行成孔施工时，将高压自动旋转喷头4的推进速度由快到慢进行调整；所述锚杆孔成孔施工完成后，拔出钻杆3和高压自动旋转喷头4，将钢筋10或锚索留置在施工成型的锚杆孔内，且拔出钻杆3和高压旋转喷头4的同时，注入水泥浆形成高压旋喷锥型体锚杆。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。