扩大头囊式锚杆及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种扩大头囊式锚杆及其施工方法。
【背景技术】
[0002]随着地价的不断攀升和汽车数量的激增，城市在大规模发展地下空间。地下建筑已经达到了多层，地下工程的安全问题就越来越重要。传统锚杆已广泛应用于水利水电、工民建、交通及市政等工程，由于其为拉力型锚杆，尤其在土层中应用时，存在水泥保护层受力后易开裂钢筋遭受腐蚀、锚固力小、质量不易控制等问题。
[0003]当前国内对建筑物基础抗浮大多采用:1)抗浮钢筋混凝土灌注粧；2)抗浮锚杆(拉力型)。其中抗浮粧属于常规做法，工艺成熟，有经验可循，但由于材料采用钢筋笼+混凝土，投资较大，且混凝土抗拉性能差。而抗浮锚杆(拉力型)通常提供的抗拔力较小，对于抗浮设计承载力较高的工程，传统的锚杆已不能有效地满足工程建设需要，且固定端的灌浆体易出现张拉裂缝，防腐性能差。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种扩大头囊式锚杆及其施工方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的。
[0006]一种扩大头囊式锚杆，包括精轧螺纹钢筋、囊式膨胀挤扩体、套管，上述精轧螺纹钢筋伸入上述囊式膨胀挤扩体，并且其在上述囊式膨胀挤扩体内的底部设置有灌浆料封底，其在上述囊式膨胀挤扩体的入口处设置有止浆塞，上述精轧螺纹钢筋上部套装固定有垫板，上述精轧螺纹钢筋套装有预应力螺母并且上述预应力螺母压紧上述垫板顶面，上述垫板顶面固定有具有预留孔的锥形铁帽并且上述锥形铁帽罩住套装有预应力螺母的精轧螺纹钢筋，上述套管套装在上述精轧螺纹钢筋并且离上述垫板一段距离。
[0007]进一步地，在上述精轧螺纹钢筋在位于上述垫板下方以及位于上述套管顶端上方各设置有止水胶条。
[0008]进一步地，上述精轧螺纹钢筋在未套装上述套管的一段设置有螺旋钢筋。
[0009]进一步地，上述套管设置有对中支架。
[0010]进一步地，上述精轧螺纹钢筋设置有多个杆体定位器，并且每隔一定间距设置有一个杆体定位器。
[0011]一种扩大头囊式锚杆的施工方法，步骤包括:
[0012]I)钻孔及成孔
[0013]启动高压泥浆泵为旋喷钻机供应高压水或高压水泥浆或高压膨润土泥浆，并查看旋喷钻机的钻头喷射情况，当旋喷钻机的钻头喷射稳定且旋喷钻机的钻杆转动平稳后下旋钻进成孔至设计深度，当钻进至设计深度后停止向下钻进，并且保持旋喷钻机的钻杆转动和高压喷射；
[0014]在钻进过程中，当钻孔的孔口不再溢浆或溢浆量明显减少，立即停止向下钻进、加大浆液流量、检查管路，若管路未出现泄露或堵塞且溢浆情况没有明显改变，则将钻杆提升至孔外；若浆液不适合土层条件则改用其它喷射浆液，即高压水或高压水泥浆或高压膨润土泥楽中的任意一种；
[0015]2)高压旋喷注浆扩孔施工
[0016]当钻孔深度达到设计要求后，采用旋喷压力25?30Mpa，旋喷提升速度15?30cm/min，使用水泥浆水灰比为1.0?1.2:1的纯水泥浆，以浆量70_80L/min，旋转速度10?20转/min进行高压喷射扩孔，进行高压喷射扩孔的喷嘴应均匀旋转，均匀提升或下沉，由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔；
[0017]3)扩大头囊式锚杆安放
[0018]高压旋喷扩孔完成后，将扩大头囊式锚杆及时迅速地安放到锚孔至设计深度；现场扩体锚杆组装，将精轧螺纹钢筋伸出垫板130-170mm，再将预应力螺母拧套装在到精轧螺纹钢筋上并旋转直至抵住垫板并将预应力螺母压紧在垫板上，将锥形铁帽套与垫板点焊在一起，通过锥形铁帽的预留孔，向锥形铁帽内灌入无收缩灌浆料或浓水泥浆至铁帽内无空隙，扩大头囊式锚杆在下锚过程中，匀速将其下放至设计深度，沿扩大头囊式锚杆轴线方向每隔1.0m?2.0m设置一个杆体定位器；
[0019]4)囊袋内灌注水泥浆
[0020]搅拌制配水泥浆，其水灰比为0.40?0.45:1，并使用过滤网对其进行过滤，待扩大头囊式锚杆下放到钻孔的设计深度后，由泥浆泵将制配好的水泥浆压灌入扩大头囊式锚杆的囊式膨胀挤扩体内，在孔底旋喷扩体段形成一形状规则的水泥结石体；向囊式膨胀挤扩体内灌注水泥浆时，采用注浆压力和注浆量标控制其灌注总量，囊袋灌注饱满度控制在0.95?1.0，灌注量由水泥浆剩余量来推算；
[0021]5)补浆
[0022]搅拌制配水泥浆，水灰比为0.40?0.45:1，并使用过滤网对其进行过滤，完成囊式膨胀挤扩体内水泥浆灌注后，将钻孔内注浆管与囊体脱离，然后通过脱离后的钻孔内的注浆管进行补浆，检测水泥浆的流动度控制在220?300mm，注浆管的出浆口应在已灌注好的囊式膨胀挤扩体上部25-35cm，注浆速度控制在50?100L/min，并且浆液应自下而上连续灌注；
[0023]6)张拉和锁定
[0024]扩大头囊式锚杆张拉前根据锚索锚固设计吨位选择合适的千斤顶及油压泵，并进行标定，得出千斤顶拉力和油压表压强的张拉方程，根据相关参数计算锚索张拉荷载及伸长量，并计算出不同荷载对应的张拉油表读数，将螺旋钢筋、止水胶条和垫板固定到扩大头囊式锚杆出露在外部的精轧螺纹钢筋上面，在张拉端安装锚环、夹片，两片式夹片需同时推进到锚环里，装上千斤顶，开动油泵，对预应力筋进行张拉，锚杆张拉根据预应力筋及锚具的不同，张拉至1.05?1.20Tak 10-15min，然后卸荷至设计要求的张拉锁定值进行锁定。
[0025]进一步地，2):高压喷射扩孔施工的施工参数应根据土质条件和扩大头直径通过试验或工程经验确定，正式施工前进行试验性施工验证，并应在施工中严格控制，使用水泥浆液进行高压喷射扩孔施工时，至少上下往返扩孔两遍。
[0026]进一步地，2):在高压喷射扩孔过程中，不得中断喷射，一旦出现喷射中断，再次喷射时，搭接长度不小于50cm，且间隔时间不大于30min。
[0027]进一步地，4):检测水泥浆的流动度控制在220?260mm，锚固段注浆体设计强度不小于20Mpa，浆体强度检验采用的试块数量，若单日施工锚杆数量不足30根，则每累计30根锚杆不少于I组；若单日施工的锚杆数量超过30根，则每天不少于一组，每组试块的数量不少于6个。
[0028]进一步地，6):扩大头囊式锚杆正式张拉前，取10%?20%抗拔力特征值Tak对锚杆张拉I次?2次。
[0029]本发明的有益效果:
[0030]传统的锚杆依靠锚固体与周围土体的摩擦力来获得锚定力，而扩大头囊式锚杆的主要荷载来自于扩体锚固的端承效应，其技术的先进性主要体现在独特的囊体封闭的高压注浆工艺中，先用高压旋喷形成扩体后，再将装配式扩体锚杆植入钻孔中的预设位置，通过预设的分离式注浆管，向装配式囊袋内注入一定配比的水泥浆，随着浆体的注入，钻孔内的囊式膨胀挤扩体逐渐向预设的形状膨胀，同时囊体周围土体和浆液逐渐被压密，伴随膨胀压力的提高，土体挤密区范围不断扩大，最终预设挤密区的影响范围可以达到囊体膨胀后直径的两倍范围。在经过挤密后，根据土体的密度一有效应力一抗剪强度的对应原则，囊体周围土体的强度提高，从而在膨胀水泥砂浆挤扩体的端承效应下，大大提高单锚的极限荷载，膨胀挤扩体的长度只需要满足能够对土体有效挤密的要求即可。
【附图说明】
[0031]图1为本发明扩大头囊式锚杆的结构示意图；
[0032]图2为图1A部分的局部放大示意图；
[0033]图3为精轧螺纹钢筋设与杆体定位器的示意图；
[0034]图4为本发明扩大头囊式锚杆安装后的示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0036]实施案例I
[0037]本发明，一种扩大头囊式锚杆，包括精轧螺纹钢筋1、囊式膨胀挤扩体2、套管12，精轧螺纹钢筋I伸入囊式膨胀挤扩体2，并且其在囊式膨胀挤扩体2内的底部设置有灌浆料封底3，其在囊式膨胀挤扩体2的入口处设置有止浆塞4，精轧螺纹钢筋I上部套装固定有垫板5，精轧螺纹钢筋I套装有预应力螺母6并且预应力螺母6压紧垫板5顶面，垫板5顶面固定有具有预留孔的锥形铁帽7并且锥形铁帽7罩住套装有预应力螺母6的精轧螺纹钢筋1，套管12套装在精轧螺纹钢筋I并且离垫板5 —段距离。
[0038]在本实施案例中，在精轧螺纹钢筋I在位于垫板5下方以及位于套管12顶端上方各设置有止水胶条8，精轧螺纹钢筋I在未套装套管12的一段设置有螺旋钢筋9。
[0039]套管12设置有对中支架10。精轧螺纹钢筋I设置有多个杆体定位器11，并且每隔一定间距设置有一个杆体定位器11。
[0040]实施案例2:
[0041]I)钻孔及成孔
[0042]启动高压泥浆泵为旋喷钻机供应高压水或水泥浆或膨润土泥浆，并查看钻头喷射情况。当钻头喷射稳定且钻杆转动平稳后下旋钻进