一种用于预应力锚索同步洗孔注浆的转换仓接头的制作方法

1.本实用新型涉及一种预应力锚索结构，具体涉及一种用于预应力锚索同步洗孔注浆的转换仓接头。


背景技术：

2.在边坡及基坑施工中，采用预应力锚索结构进行支护能取得较好的效果。但是，在碎石层、卵石层、高含水软土地层等地质条件不良、水文条件复杂地层进行成孔时难度较大，成孔后拔出钻杆时钻孔极易变形甚至塌孔，严重影响施工效率，基坑、边坡的安全难以得到保证。
3.采用空心钻杆四周携带锚索方式能够实现钻进与下锚同步，并利用空心钻杆空间实现注浆与拔钻同步，具有较好的应用效果，但是成孔后锚孔内存在的泥渣混合物无法处理，较多的泥渣混合物会降低锚索锚固段的强度和承载能力。在锚杆内部增加吸渣通道和注水清孔通道可有效实现注浆、清孔同步，但是钻杆头部外接的压力管线在钻杆持续循环转动作用下会发生缠绕现象，压力管线与钻杆的密封效果也较难保证，严重影响钻进成孔、注浆、清孔施工效率和施工质量，因此，亟需对预应力锚索同步洗孔注浆涉及的连接结构进行优化和改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对现有预应力锚索施工存在的问题，提出了一种用于预应力锚索同步洗孔注浆的转换仓接头，采用下述技术方案。
5.一种用于预应力锚索同步洗孔注浆的转换仓接头，由封闭盖板、固定接头、转动接头和底板组成，转换仓接头内部由仓壁分隔成注浆转换仓、注水转换仓和吸渣转换仓，转换仓接头与钻杆通过转换节段进行螺纹连接；封闭盖板上设有注水口、注浆口和出渣口；固定接头底部设有大于固定接头直径的轴承扩大仓，轴承扩大仓内部设有轴承和卡簧；固定接头三个转换仓仓壁底部均设有半圆形截面的光滑端部，光滑端部上设有1~3道密封环槽，并于密封环槽内设置密封环；转动接头外壁设有外螺纹，仓壁顶部设有与光滑端部匹配的u型环槽，密封环、光滑端部与u型环槽形成的密封空间内填充润滑油脂；底板上中心处设有中心板，外部设有外环板，且二者之间设有连接杆进行连接，中心板上设有注水管连接嘴和注浆管连接嘴。
6.优选地，注浆口在锚孔钻进过程中注入清水，并经由注浆管和高压喷嘴对土体进行切割辅助成孔，在钻杆拔除过程中注入水泥浆，并经由注浆管和高压喷嘴对锚孔进行高压旋喷扩孔形成锚固段；注水口在钻杆拔除过程中注入清水，并经由注水管和高压喷水嘴对锚孔进行冲洗；出渣口在钻杆拔除过程中施加负压，并经由空心钻杆吸出锚孔内泥渣混合物。
7.优选地，卡簧设于轴承底部的轴承扩大仓卡簧槽内，将轴承限制于轴承扩大仓内；轴承外径与轴承扩大仓内径相同，内径与转动接头吸渣转换仓仓壁外径相同，在轴承作用
下，使转动接头相对于固定接头转动。
8.优选地，封闭盖板和底板直径与转换仓接头外径相同，且分别固定于固定接头的顶部和转动接头的底部；底板上中心板直径与注水转换仓直径相同，连接杆处于吸渣转换仓内部。
9.优选地，注水管连接嘴和注浆管连接嘴分别和钻杆内部注水管和注浆管连接；注浆管两端分别连接合金钻头和转换仓接头上的注浆管连接嘴，注水管两端分别连接吸渣钻杆高压喷水嘴和转换仓接头上的注水管连接嘴。
10.本实用新型涉及的技术方案，与传统技术相比的有益效果是：
11.1、空心钻杆顶部设置转换仓接头，其上部固定接头注浆转换仓、注水转换仓、吸渣转换仓分别连接注浆管、注水管和负压吸渣管，其下部转动接头与空心钻杆连接并同步旋转，且分别将水泥浆、清水进行注入，便于在切割、注浆和清孔阶段提供压力，并解决管线在钻杆转动过程中产生的缠绕问题。
12.2、固定接头与转换接头仓壁分别设有光滑端部和u型环槽，并结合密封环，实现了固定接头与转换接头的密封效果；轴承及光滑端部实现了固定接头与转换接头的转动效果；在固定接头与转换接头相对转动的同时，保证注水、注浆、吸渣负压的不同压力传递。
13.3、空心钻杆内部空间作为吸渣通道，并设置注浆管和注水管，在拔钻注浆过程中通过负压对钻孔底部泥渣进行，解决了钻孔清孔不彻底问题。
14.4、钻杆拔除时，在钻孔底部同步进行注浆和洗孔作业，并随着钻杆拔除逐渐升高，将传统预应力锚索拔钻、下锚、洗孔、注浆等步骤同步成一个步骤，大大减少了施工周期。
附图说明
15.图1是一种同步洗孔注浆的预应力锚索及转换仓接头结构示意图；
16.图2是转换仓接头结构示意图；
17.图3是转换仓接头剖面（图2中a-a剖面）；
18.图4是固定接头结构示意图；
19.图5是吸渣转换仓与封闭盖板连接示意图；
20.图6是注水转换仓与封闭盖板连接示意图；
21.图7是注浆转换仓与封闭盖板连接示意图；
22.图8是卡簧结构示意图；
23.图9是密封环结构示意图；
24.图10是转动接头结构示意图；
25.图11是底板结构示意图；
26.图12是吸渣转换仓与底板连接示意图；
27.图13是注水转换仓与底板连接示意图；
28.图14是注浆转换仓与底板连接示意图；
29.图15是转换节段结构示意图；
30.图16是吸渣钻杆结构示意图；
31.图17是连接钻杆结构示意图；
32.图18是浆塞结构示意图；
33.图19是合金钻头结构示意图；
34.图20是锚固板结构示意图；
35.图21是对中支架结构示意图
36.图22是一种同步洗孔注浆的预应力锚索及转换仓接头拔钻注浆同步清洗示意图；
37.图23是一种用于预应力锚索同步洗孔注浆的转换仓接头拔钻后示意图。
38.图中标注：1-合金钻头，101-注浆通道，102-轴承槽a，103-高压喷嘴，104-逆止阀，2-钻杆，201-吸渣钻杆，202-连接钻杆，203-吸渣孔，204-高压喷水嘴，3-转换节段，4-转换仓接头，401-固定接头，402-转动接头，403-封闭盖板，404-底板，4041-中心板，4042-外环板，4043-连接杆，405-轴承扩大仓，406-卡簧槽，407-注水口，408-注浆口，409-出渣口，4010-仓壁，4011-光滑端部，4012-u型环槽，4013-密封环槽，5-预应力锚索，6-轴承，7-锚固板，701-轴承槽b，702-钻杆孔，703-锚索孔，8-连接螺纹，801-内螺纹，802-外螺纹，9-锚孔，1001-注水管连接嘴，1002-注浆管连接嘴，11-卡簧，12-润滑油脂，13-固定螺母，14-钻杆拼接缝，15-注水管，16-注浆管，17-水泥浆，18-泥渣混合物，19-清水，20-水泥浆流动方向，21-高压水流动方向，22-排渣流动方向，23-密封环，24-对中支架，25-浆塞。
具体实施方式
39.为了加深对本实用新型的理解，下面将参考图1至图23，对本实用新型的实施例作详细说明，以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
40.实施例1
41.本实施例中，转换仓接头4高度30cm，其中固定接头401高度16cm，转动接头402高度16cm，光滑端部4011与u型环槽4012重叠高度1cm，转换仓接头4直径为20cm，轴承扩大仓405直径为25cm，注浆转换仓直径为5cm，注水转换仓直径为10cm，吸渣转换仓直径为20cm。
42.结合附图2所示，一种用于预应力锚索同步洗孔注浆的转换仓接头由封闭盖板403、固定接头401、转动接头402和底板404组成，封闭盖板上403设有注水口407、注浆口408和出渣口409；封闭盖板403和底板404直径与转换仓接头4外径相同，且分别固定于固定接头401和转动接头402顶部和底部；再结合附图3所示，转换仓接头4内部由仓壁4010分隔成注浆转换仓、注水转换仓和吸渣转换仓，转动接头402外壁设有外螺纹802；再结合附图1、附图15所示，转换仓接头4与钻杆2通过转换节段3进行螺纹连接；注水管连接嘴1001和注浆管连接嘴1002分别和钻杆2内部注水管15和注浆管16连接；所述的注浆管16两端分别连接合金钻头1和转换仓接头4上的注浆管连接嘴1002，注水管15两端分别连接吸渣钻杆2高压喷水嘴204和转换仓接头4上的注水管连接嘴1001。
43.结合附图3、附图4、附图9所示，固定接头401底部设有大于固定接头401直径的轴承扩大仓405，轴承扩大仓405内部设有轴承6和卡簧11；再结合附图5~附图7所示，固定接头401三个转换仓仓壁4010底部均设有半圆形截面的光滑端部4011，光滑端部4011上设有1~3道密封环槽4013，并于密封环槽4013内设置密封环23。
44.结合附图3、结合附图10所示，仓壁4010顶部设有与光滑端部4011匹配的u型环槽4012，密封环23、光滑端部4011与u型环槽4012形成的密封空间内填充润滑油脂12。
45.结合附图11所示，底板404上中心处设有中心板4041，外部设有外环板4042，且二
者之间设有连接杆4043进行连接，中心板4041上设有注水管连接嘴1001和注浆管连接嘴1002。
46.结合附图22所示，注浆口408在锚孔9钻进过程中注入清水19，并经由注浆管16和高压喷嘴103对土体进行切割辅助成孔，在钻杆2拔除过程中注入水泥浆17，并经由注浆管16和高压喷嘴103对锚孔9进行高压旋喷扩孔形成锚固段；所述的注水口407在钻杆2拔除过程中注入清水19，并经由注水管15和高压喷水嘴204对锚孔9进行冲洗；所述的出渣口409在钻杆2拔除过程中施加负压，并经由空心钻杆2吸出锚孔9内泥渣混合物18。
47.结合附图22所示，水泥浆流动方向20为注浆口16注入到转换仓接头4，通过底部注浆管16运输并从合金钻头1高压喷嘴103高压喷出；高压水流动方向21为注水口15注入到转换仓接头4，通过底部注水管15运输并从吸渣钻杆201高压喷水嘴204喷出；排渣流动方向22为从吸渣钻杆201吸渣孔203流入，从钻杆2内部向转换仓接头4流动，并从出渣口409排出。
48.结合附图3、附图8所示，卡簧11设于轴承6底部的轴承扩大仓405卡簧槽406内，将轴承6限制于轴承扩大仓405内；轴承6外径与轴承扩大仓405内径相同，内径与转动接头402仓壁4010外径相同，从而使转动接头402相对于固定接头401转动。
49.结合附图11~附图14所示，底板404上中心板4041直径与注水转换仓直径相同，连接杆4043处于吸渣转换仓内部。
50.实施例2
51.本实施例中，合金钻头1直径10cm，吸渣钻杆201、连接钻杆202每节长度为1m，连接螺纹8长度为10cm，锚孔9直径为15cm，深度为20m，预应力锚索5采用1860级钢绞线，单根钢绞线的连接强度大于200kn，并沿轴线方向每2m设置一个对中支架24，注浆材料采用水灰比0.45~0.50的纯水泥浆17。
52.结合附图1、附图22所示，转换仓接头4底部依次为转换节段3、若干连接钻杆202、一根吸渣钻杆201和合金钻头1，预应力锚索5设于钻杆2四周，通过底部的锚固板7和固定螺母13固定于合金钻头1轴承6上；注水管15和注浆管16设于吸渣钻杆201、连接钻杆202内部，注浆管15底部连接合金钻头1注浆管连接嘴1002，顶部连接注转换仓接头4注浆管连接嘴1002；注水管15底部连接吸渣钻杆2高压喷水嘴204，顶部连接转换仓接头4注浆水连接嘴1001；再结合附图16、附图17所示，吸渣钻杆201和连接钻杆202相同直径，底部设有连接用内螺纹801，顶部设有连接用外螺纹802；且吸渣钻杆201杆身上设有吸渣孔203，吸渣孔203内安装圆形浆塞25，并于吸渣孔203上部20cm设有高压喷水嘴204。再结合附图18所示，浆塞25设有楔形安装口，设于吸渣孔203内部，吸渣前通过负压抽离吸渣孔203。
53.再结合附图19所示，合金钻头1顶部设有外螺纹802，内部设有注浆通道101，于注浆通道101顶部设有浆管连接嘴1002，于注浆通道101底端依次设有逆止阀104和高压喷嘴103，并于合金钻头1四周设有环向轴承6。
54.结合附图20所示，锚固板7上设有钻杆孔702，且在钻杆孔702外侧均匀设置多个锚索孔703；锚固板7的钻杆孔702上部还设有和轴承6外径相同的轴承槽b701。
55.结合附图21所示，对中支架24间隔设于预应力锚索5上，将多束钢绞线整合成一个整体。
56.为达到上述结构，结合附图22~附图23，采用以下施工步骤进行施工。
57.首先，进行深度1.0m的引孔钻设，在吸渣钻杆201吸渣孔203安装浆塞25，在合金钻
头1轴承槽a102内安装轴承6和锚固板7，顶部高压喷嘴103上连接注浆管16，并在吸渣钻杆201高压喷水嘴204上连接注水管15，形成压力通道；将吸渣钻杆201与合金钻头1通过连接螺纹8形成整体，并在吸渣钻杆201上安装1~2节连接钻杆202。
58.其次，制作设计长度的预应力锚索5，将预应力锚索5穿过锚固板7上锚索孔703并用固定螺母13固定。
59.然后，钻机循环钻进并同步通过注浆管16注入高压清水19切割成孔，并持续对注浆管16、注水管15和连接钻杆202进行接长处理，循环钻进施工，直至达到设计孔深。
60.再次，通过施加负压将吸渣孔203浆塞25抽离，通过高压喷嘴103在孔底进行高压旋喷注浆，从而形成扩大的高压注浆体，同步通过注水管15进行注入清水19，对吸渣孔203上方预应力锚索5及锚孔9进行清洗；同步持续将孔底泥渣混合物18吸出；缓慢施工至锚固段结束；继续拔钻，常压注浆、注水和清渣，直至孔口。
61.最后，在坡面上安装垫板和锚头，并进行分级张拉，张拉结束后，封闭锚头。
62.上述实施例仅用于解释说明本实用新型的技术构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。