一种承压型扩大头抗浮锚杆结构及其施工方法与流程

1.本申请涉及抗浮锚杆施工的领域，尤其是涉及一种承压型扩大头抗浮锚杆结构及其施工方法。


背景技术：

2.取水构筑物或送水构筑物由于工艺处理水或者净化水的需要，一般建在河边或江边等地下水位较高的地方，因此当取水构筑物或送水构筑物的平面尺寸较大且埋置深度较深时，抗浮问题往往成为取水构筑物或送水构筑物的结构设计中的重要制约因素之一。
3.而扩大头抗浮锚杆技术是一种新型的地下结构抗浮工程应用技术，其施工步骤为，锚杆的下端具有可扩张的囊袋，先钻具有扩大孔的成孔，然后下放锚杆，确保囊袋位于扩大孔内，然后往囊袋内灌注水泥砂浆，以固接形成扩体锚固端，利用锚固端与土层之间的连接，以实现锚杆的抗浮能力。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为，素混凝土体的锚固端结构强度有限，锚固端的稳定性较差，从而导致锚杆的抗浮能力具有局限性。


技术实现要素：

5.为了提高锚杆的抗浮能力，本申请提供一种承压型扩大头抗浮锚杆结构及其施工方法。
6.本申请提供的一种承压型扩大头抗浮锚杆结构，采用如下的技术方案：一种承压型扩大头抗浮锚杆结构，包括锚杆体、轴套和多个竖筋，所述轴套套设固定于所述锚杆体的下部，各竖筋圆周均匀排布设置于所述轴套外侧；所述轴套上设有用于带动各竖筋沿远离所述轴套轴心方向运动的扩张驱动组件，所述竖筋还设有用于刺入扩孔内壁的刺入结构。
7.通过采用上述技术方案，将整体结构吊放入钻孔内后，利用扩张驱动组件以扩张展开竖筋和刺入结构，使得竖筋与扩孔壁相接触，且刺入结构刺入扩孔壁内；如此一来竖筋和刺入结构配合后续灌注的水泥砂浆，以形成具有骨架结构的固结体，该固结体强度较大，即提高了锚固端的结构稳定性，从而大大提高锚杆结构的抗浮能力和稳定性，二来，刺入结构与扩孔壁之间实现连接，从而以大大提高固结体的侧向摩擦力，从而更进一步提高锚杆结构的抗浮能力。
8.可选的，所述扩张驱动组件包括扩张结构和触发扩张结构运行的触发结构，所述扩张结构包括从上至下依次套设于所述轴套的第一连接套和第二连接套，其中所述第二连接套铰接有对应所述竖筋设置的第二连杆，所述第二连杆的另一端与所述竖筋下部铰接连接；所述第一连接套铰接有对应所述竖筋设置的第一连杆，所述第一连杆的另一端与所述竖筋上部铰接；所述触发结构用于带动所述第一连接套向下滑移。
9.通过采用上述技术方案，待锚杆下方至设计深度时，通过触发结构，以带动第一连接套下移，通过连杆传动，以带动竖筋向外扩张，其扩张距离较大，能够有效提高了锚固端
的径向面积，从而有效提高锚杆结构的抗拔力能力。
10.可选的，所述触发结构包括压簧、牵引绳和弹片，其中轴套固定有位于第一连接套上方的固定板，所述压簧的两端分别抵接于所述第一连接套和固定板沿轴向的相对面；所述弹片位于所述轴套内腔中，所述弹片呈v形，所述弹片的两端穿过所述轴套至外侧，且所述弹片的端部上表面与所述轴套的外周面之间形成有位于压簧下方的夹角；所述牵引绳的一端与所述弹片中部固定连接。
11.通过采用上述技术方案，启动触发结构时，拉动牵引绳的外露端，以带动弹片的中部向上移动，使得弹片形变而使弹片的两端缩入轴套内壁，此时弹片对于第一连接套无限位作用，压簧释放弹力，以迫使第一连接套向下滑移，从而通过连杆传动，以带动竖筋向外扩张，方便快捷；并且由于弹片的v形结构，能够较为稳固卡住第一连接套，以避免牵引绳未拉动时第一连接套就脱离弹片的抵接的情况发生。
12.可选的，所述轴套设有限制所述第一连接套仅向下滑移的第一单向限位结构和限制所述第二连接套仅向上滑移的第二单向限位结构；所述轴套内腔设有锚索，所述锚索的上端外露，所述锚索的下端与所述第二连接套固定设置。
13.通过采用上述技术方案，待触发结构驱动扩张结构扩张一段距离时，此时竖筋和刺入结构均抵接于扩孔壁，而扩张结构并未完全扩张展开，此时可向上拉动锚索，以带动第二连接套向上滑移，以通过连杆传动，迫使竖筋和刺入结构外扩以锚入扩孔壁内，即能够更进一步增大锚固端的径向面积以及锚固端与扩孔壁土层之间的连接强度，进而大大提高了锚杆结构的抗浮能力；并且，通过第一单向限位结构和第二单向限位结构的配合，能够确保锚索拉动第二连接套上移时，第一连接套和第二连接套不会反向滑移，即第一连接套和第二连接套仅能朝向能够带动竖筋外扩的方向滑移，从而确保扩张结构的扩张稳定性。
14.可选的，所述刺入结构包括多组第一折板和多组第二折板，一组第一折板和一组第二折板的一侧均同时与一个所述竖筋铰接连接，一组第一折板的各第一折板和一组第二折板的各第二折板均沿竖筋长度方向排布，相邻两个竖筋上的同一高度位置的第一折板和第二折板相对设置，且各第一折板和各第二折板的长度从上至下逐渐减小；第一折板和第二折板的自由端均延伸设有多个梳齿，相对设置的第一折板和第二折板的梳齿交错穿插连接，且所述梳齿的末端固定有止脱杆，所述止脱杆的尺寸的大于所述梳齿之间的间隙。
15.通过采用上述技术方案，竖筋在扩张过程中，竖筋的整体扩张将带动第一折板和第二折板的外侧的自由端刺入扩孔壁内，以提高侧向摩擦力；并且，相邻两个竖筋处于相互远离的过程，该运动将会带动同一高度位置的第一折板和第二折板相互展开运动，使得相邻两竖筋之间的第一折板和第二折板形成具有坡度的斜斗，该斜斗的上端刺入扩孔壁内，在二次扩张之后，斜斗的刺入深度更深(此时第二连杆未偏转至水平状态，扩张结构未完全扩张张开)，然后上提锚杆体，以带动整体结构上移，由于斜斗的内倾斜面的设置，在斜斗上移过程中，扩孔壁土层的土会更多涌入斜斗内侧，扩孔壁土层将对斜斗施加更大的作用力，该作用力迫使斜斗向外扩张以更深入土层内，而斜斗的更进一步扩张也带动第二连杆偏转至水平位置，以带动竖筋完全扩张，如此一来，不仅增大了刺入结构的刺入深度，又增加了锚固端的径向面积，从而更进一步提高了锚杆结构的抗浮能力；梳齿和止脱杆的设置，则用于确保同一高度位置的第一折板和第二折板能够保持相互展开运动，以形成具有内斜面的斜斗。
16.可选的，位于最上方的所述第一折板和所述第二折板均设有朝外且朝下倾斜设置的刺入翻边。
17.通过采用上述技术方案，在一次扩张中，竖筋的移动方向为向外且向下，因此在一次扩张中，刺入翻边能较为轻易刺入扩孔壁土层中，以便于后续的二次扩张的受力。
18.可选的，所述第一折板和第二折板的上侧边均设有橡胶片。
19.通过采用上述技术方案，以提高斜斗对于土层的承载效果。
20.可选的，所述竖筋固定有连接环，所述连接环与所述轴套之间共同套设有箍筋。
21.通过采用上述技术方案，竖筋扩张时可带动箍筋展开，从而增加待浇筑的骨架的结构，以提高锚固端的固结体的结构强度。
22.可选的，所述第二连接套固定有限位台，所述限位台用于供所述第二连杆转动至水平位置所抵接。
23.通过采用上述技术方案，能够避免第二连杆翻转过度的情况发生，从而确保扩张结构的扩张效果。
24.本申请还提供一种承压型扩大头抗浮锚杆结构的施工方法，包括以下步骤：s1、施工准备；s2、测量放线：s3、钻成孔和扩孔；s4、将锚杆结构吊放至孔内，待达到设计高度时，利用扩张驱动组件，以动各竖筋沿远离所述轴套轴心方向运动，确保竖筋抵接于扩孔的内壁，且刺入结构刺入扩孔壁内；s5、注浆。
25.通过采用上述技术方案，能够快捷完成锚杆结构的安装施工。
26.综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.通过设置可扩张的竖筋和刺入结构，一来其能够配合后续灌注的水泥砂浆，以形成具有骨架结构的固结体，该固结体强度较大，从而大大提高锚杆结构的抗浮能力和稳定性，二来竖筋和刺入结构在扩张过程与扩孔壁相接触，以大大提高固结体的侧向摩擦力，从而更进一步提高锚杆结构的抗浮能力；2.通过设置锚索，以及第一单向限位结构和第二单向限位结构的配合，能够对竖筋和刺入结构进行二次扩张驱动，从而进一步增大锚固端的径向面积以及锚固端与扩孔壁土层之间的连接强度，进而大大提高了锚杆结构的抗浮能力；3.通过设置第一折板和第二折板所组合成的斜斗，利用整体锚杆结构的上提作三次扩张，从而更进一步增大锚固端的径向面积以及锚固端与扩孔壁土层之间的连接强度，进而大大提高了锚杆结构的抗浮能力。
附图说明
27.图1是实施例1的整体结构处于半扩张状态的示意图。
28.图2是实施例1的用于体现触发结构的示意图。
29.图3是实施例1的用于体现第一单向限位结构和第二单向限位结构的示意图。
30.图4是图1中a处的局部放大图。
31.图5是实施例1的刺入结构的示意图。
32.图6是实施例1的刺入结构的另一视角的示意图。
33.图7是实施例2的整体结构的俯视图。
34.附图标记说明：1、竖筋；2、刺入结构；3、第一连接套；4、第二连接套；5、第一单向限位结构；6、第二单向限位结构；8、箍筋；10、锚杆体；11、连接环；20、轴套；201、固定板；202、避让孔；203、滑动槽；21、第一折板；22、第二折板；23、刺入翻边；24、橡胶片；25、梳齿；26、止脱杆；31、第一连杆；41、第二连杆；42、限位台；43、滑块；44、锚索；51、第一限位块；52、第一滑槽；53、第一弹簧；54、第一导向面；55、第一限位槽；61、第二限位块；62、第二滑槽；63、第二弹簧；64、第二导向面；65、第二限位槽；71、压簧；72、弹片；73、牵引绳。
具体实施方式
35.以下结合附图1
‑
7对本申请作进一步详细说明。
36.本申请实施例1公开一种承压型扩大头抗浮锚杆结构。参照图1，承压型扩大头抗浮锚杆结构包括锚杆体10、多个竖筋1和设于竖筋1上的刺入结构2。
37.如图1所示，锚杆体10的下部依次固定有轴套20和导向帽，导向帽便于减少下放锚杆体10过程中的阻力；各竖筋1绕轴套20外侧圆周均匀排布，轴套20与竖筋1之间设有扩张驱动组件。
38.待将整体结构吊放入钻孔内后，利用扩张驱动组件以扩张展开竖筋1和刺入结构2，使得竖筋1与扩孔壁相接触，且刺入结构2刺入扩孔壁内，然后配合配合后续灌注的水泥砂浆，以形成具有骨架结构的固结体，其结构强度较高且与扩孔壁的侧向摩擦较大，因此锚杆结构的抗浮能力和稳定性得到大大增强。
39.如图1所示，扩张驱动组件包括扩张结构和触发结构，扩张结构包括第一连接套3和第二连接套4，第一连接套3滑移套设于轴套20的上部，且轴套20与第一连接套3之间设有限制第一连接套3仅向下滑移的第一单向限位结构5，即第一连接套3仅能向下滑移，第一连接套3铰接有对应竖筋1设置的第一连杆31，第一连杆31的另一端与竖筋1上部铰接连接。
40.第二连接套4滑移套设于轴套20的下部，且轴套20与第二连接套4之间设有限制第二连接套4仅向上滑移的第二单向限位结构6，即第二连接套4仅能向上滑移，第二连接套4还铰接有对应竖筋1设置的第二连杆41，第二连杆41的另一端与竖筋1下部铰接连接。
41.如图1、图2所示，轴套20固定有固定板201，固定板201位于第一连接套3的正上方；触发结构包括压簧71和弹片72，压簧71的上端抵接于固定板201的下表面，压簧71的下端抵接于第一连接套3的上表面；弹片72呈v形，弹片72的中部位置位于轴套20内腔中，弹片72的两端穿过轴套20所开设的避让孔202而伸出轴套20外侧，弹片72端部的上表面与轴套20外周面之间形成有夹角，第一连接套3的底部抵接于弹片72端部的上表面；并且弹片72的中部位置固定有牵引绳73，牵引绳73的一端外露出钻孔外。
42.待需要扩张竖筋1时，可拉动牵引绳73的外露端，以带动弹片72的中部向上移动，使得弹片72形变而使弹片72的两端缩入轴套20内壁，此时弹片72对于第一连接套3无限位作用，压簧71释放弹力，以迫使第一连接套3向下滑移，而此时第二连接套4由于第二单向限位结构6的限位无法向下滑移，因此通过第一连杆31和第二连杆41的同时传动，以带动竖筋1向外扩张。
43.并且，如图1所示，第二连接套4的底部还固定有限位台42，限位台42的上表面与第
二连杆41转动至水平位置时的底面相重合，即限位台42可阻止第二连杆41的过度翻转，以确保扩张尺寸。
44.如图3所示，第一单向限位结构5包括第一限位块51，轴套20的外周面沿第一连接套3向下滑移的路径上开设有多个等距排布的第一滑槽52，第一限位块51沿轴套20径向与第一滑槽52滑移连接，并且第一滑槽52内设有第一弹簧53，第一弹簧53迫使第一限位块51滑移伸出轴套20外侧，第一连接套3的内壁开设有供第一限位块51插入的第一限位槽55，即第一限位块51插入第一限位槽55内时，第一连接套3与轴套20相对固定。
45.并且，第一限位块51沿第一连接套3向下滑移的方向设有抵接于第一连接套3内壁与下端面之间的棱边的第一导向面54，即当该棱边抵接于第一导向面54时，可迫使第一限位块51缩入第一滑槽52内，从而解除第一连接套3与轴套20之间的相对固定状态，以允许第一连接套3向下滑移。
46.如图3所示，第二单向限位结构6包括第二限位块61，轴套20的外周面沿第二连接套4向上滑移的路径上开设有多个等距排布的第二滑槽62，第二限位块61沿轴套20径向与第二滑槽62滑移连接，并且第二滑槽62内设有第二弹簧63，第二弹簧63迫使第二限位块61滑移伸出轴套20外侧，第二连接套4的内壁开设有供第二限位块61插入的第二限位槽65；并且，第二限位块61沿第二连接套4向上滑移的方向设有抵接于第二连接套4内壁与下端面之间的棱边的第二导向面64。
47.并且，为了确保扩张结构能够带动竖筋1较为完全的展开，还做出了如下设置，如图4所示，第二连接套4的内壁固定有滑块43，轴套20的外周面沿自身轴向开设有滑动槽203，滑块43与滑动槽203滑移连接，并且，锚杆体10设有锚索44，锚索44的上端外露出钻孔外，锚索44的下端与滑块43固定连接。
48.当压簧71通过连杆传动以带动竖筋1向外扩张时，由于扩孔壁的抵接限位，竖筋1未能外扩至最大程度，因此可以固定住锚杆体10，然后上提锚索44，以带动第二连接套4上移，然后通过连杆传动，以更进一步迫使竖筋1向外扩张，此为二次扩张。
49.如图5、图6所示，刺入结构2包括多组第一折板21和多组第二折板22，且一组第一折板21和一组第二折板22的水平一侧均同时与一个竖筋1铰接连接；一组第一折板21的各第一折板21和一组第二折板22的各第二折板22均沿竖筋1长度方向排布，并且位于最上方的第一折板21和第二折板22的上侧边均设有刺入翻边23，刺入翻边23朝外且朝下倾斜设置；相邻两个竖筋1上的同一高度位置的第一折板21和第二折板22的自由端相对设置，且各第一折板21和各第二折板22的长度从上至下逐渐减小。
50.如图6所示，第一折板21和第二折板22的自由端均延伸设有多个梳齿25，相对设置的第一折板21和第二折板22的梳齿25交错穿插连接，且梳齿25的末端垂直固定有止脱杆26，止脱杆26的尺寸的大于梳齿25之间的间隙，即确保相对设置的第一折板21和第二折板22的自由端始终保持活动连接关系。
51.并且，第一折板21和第二折板22的内壁的上侧边均固定有橡胶片24，橡胶片24用于遮挡住上下相邻第一折板21之间的间隙。
52.在一次扩张过程中，竖筋1向外扩张时，带动第一折板21和第二折板22的外侧的自由端以及刺入翻边23部分刺入扩孔壁内，以提高侧向摩擦力；并且，该过程中，相邻两个竖筋1相互远离，从而带动相对设置的第一折板21和第二折板22相互展开运动，而由于竖向方
向的各第一折板21和第二折板22的长度逐渐减小，因此竖向方向的各第一折板21和第二折板22的展开角度不一样，因此使得一组第一折板21和一组第二折板22形成具有坡度的斜斗，即该斜斗的内侧面为坡面。
53.在二次扩张之后，斜斗的刺入深度更深，此时第二连杆41未偏转至水平状态，扩张结构未完全扩张张开，然后上提锚杆体10，以带动整体结构上移，此为三次扩张，由于斜斗的内倾斜面的设置，在斜斗上移过程中，扩孔壁土层的土会更多涌入斜斗内侧，扩孔壁土层将对斜斗施加更大的作用力，该作用力迫使斜斗向外扩张以更深入土层内，同时也带动第二连杆41偏转至水平位置，以带动竖筋1完全扩张。
54.通过一次扩张、二次扩张和三次扩张，能够逐渐增大可锚固部位的径向面积，并逐渐增加刺入结构2的刺入深度，从而更进一步提高了锚杆结构的抗浮能力。
55.最后，完全扩张的竖筋1和刺入结构2配合后续灌注的水泥砂浆，以形成具有骨架结构的固结体，该固接体强度较大，即锚杆结构的锚固端的结构稳定性较强，以大大提高锚杆结构的抗浮能力和稳定性；并且，由于刺入结构2和竖筋1对于扩孔壁的破坏刺入，使得高压灌注的水泥砂浆以劈裂渗入扩孔壁内，进而大大提高固结体与土体的连接稳定性，从而以大大提高固结体的侧向摩擦力，从而更进一步提高锚杆结构的抗浮能力。
56.本申请实施例1还公开了一种承压型扩大头抗浮锚杆结构的施工方法，包括以下步骤：s1、施工准备，包括以下：s1.1、组织技术人员进行图纸会审，熟悉相关技术规范及施工工艺，编制适应现场施工组织设计，然后对现场施工管理人员和作业人员进行技术交底，确保施工过程有序进行。
57.s1.2、施工前应将配套材料按要求的品种规格准备齐全，并经检验质量符合相关标准，贮存在阴凉地方，用帆布加以覆盖。钢筋必须具备出厂合格证及其它必要的相关资料，主要材料施工前进行见证送检。
58.s1.3、为确保施工质量，施工人员应提前进行技术、安全培训，熟悉施工工艺要求。详细交代各部位的施工要求、要点，重点部位的施工做法、注意事项以及质量要求等。
59.s2、测量放线：测量人员根据控制点进行测放。测放务必准确，孔位放测完毕后保证偏差＜20mm。要求测放过程中作好记录，检查无误，再由总承包单位复查定位准确性后报监理审核。
60.s3、钻成孔：用喷射锚杆钻机钻孔，经连续钻孔至设计深度。然后采用高压喷射钻机钻孔，从强分化层开始扩孔，扩孔钻孔至设计深度，利用高压喷射钻机产生的高压空气进行排渣。达到设计深度后，不得立即停钻，稳钻1～2min，防止底端头达不到设计的锚固直径以及确保后续的灌浆充分。
61.s4、吊放锚杆结构，包括以下步骤；s4.1、将柔性的注浆管绑系于锚杆体10上，然后将锚杆结构吊放至孔内至设计深度。
62.s4.2、一次扩张：先固定锚杆体10，然后上提牵引绳73，以启动触发结构，通过第一连杆31和第二连杆41的传动带动竖筋1和刺入结构2沿远离轴套20轴心方向运动，即外扩，待竖筋1抵接于扩孔的内壁，且刺入结构2部分刺入扩孔壁内，此时第二连杆41未翻转至水
平位置。
63.s4.3、二次扩张：先固定锚杆体10，然后上提锚索44，以带动第二连接套4上移，然后通过第一连杆31和第二连杆41传动，以带动竖筋1和刺入结构2进一步向外扩张。
64.s4.4、三次扩张：在一次扩张二次扩张中，一组第一折板21和一组第二折板22以相互展开，以形成具有坡度的斜斗，该斜斗的上端部分刺入扩孔壁内；然后上提整体锚杆体10，以带动斜斗上移，扩孔壁土层将对斜斗施加较大的作用力，该作用力迫使斜斗向外扩张以更深入土层内，同时也带动第二连杆41偏转至水平位置，以带动竖筋1完全扩张。
65.s5、注浆：通过注浆管进行注浆，注浆后待孔口出现溢浆或排气管排出的浆液与注入浆液颜色和浓度一致时方可停止注浆。
66.实施例2，在实施例1的锚杆结构的基础上做出如下设置，如图7所示，还包括一一对应竖筋1设置的箍筋8，箍筋8为长条环形结构，竖筋1的内侧固定有连接环11，箍筋8的一长轴端穿设于连接环11，箍筋8的另一长轴套20设于轴套20上。
67.常态时箍筋8收纳于轴套20与竖筋1之间的径向间隙内，扩张时，竖筋1外扩以带动箍筋8移动至水平状态，此时的箍筋8可作为待浇筑的骨架结构，从而提高固结体的结构强度。
68.以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。