一种可多次注浆且可回收的齿条气囊扩大头锚杆及其安装使用方法与流程

本发明涉及扩大头锚杆领域，具体的涉及一种可多次注浆且可回收的齿条气囊扩大头锚杆及其安装使用方法。

背景技术：

1、扩大头锚杆在对锚杆承载力要求较高的工程中应用十分广泛，其破坏模式根据锚杆达到抗拔极限时的破坏位置可以分为5种：①沿注浆体与杆体的接触面破坏；②沿注浆体与岩土体的接触面破坏；③锚杆杆体被拉断；④注浆体剪切破坏；⑤锚固地层剪切破坏。当锚固地层发生剪切破坏时，扩大头锚杆整体承载，抗拔力充分发挥，但对于强度较高的岩土体，往往是锚杆自身先发生破坏，这限制了锚杆整体抗拔作用的发挥。因此，提高锚杆自身抗拔强度将能大大提高扩大头锚杆承载时的抗拔力，带来显著的工程效益。

2、锚杆自身抗拔时通过杆体与注浆体相互作用进行抗拔，该过程中注浆体容易产生承载裂缝，且这些裂缝在锚杆工作过程中会逐渐积累，最终导致杆体与注浆体握裹强度失效，锚杆沿注浆体与杆体的接触面破坏。此时若想再对锚杆杆体进行注浆加固，只能在对应位置打入新管进行补浆，因为初始设置用来注浆的注浆管已由于浆液的堵塞而不能重复使用，这样不仅耗费人力与物力，且施工存在偏差，不一定能在杆体与注浆体的接触面上准确补浆，故有必要考虑利用原有管道对工作锚杆进行多次注浆，以维持锚杆杆体与注浆体的握裹强度，延长锚杆的工作寿命。

3、此外，扩大头锚杆在使用后会被长久的遗留在地下，这将给地下环境以及后续的地下空间开发留下隐患，如地铁隧道工程在施工时遇到锚杆，盾构机械可能会被损伤或者发生更危险的事故，故有必要考虑扩大头锚杆构件的可回收。

4、基于以上，设计一种具有高承载力、可同管道多次注浆、可完全回收的齿条气囊扩大头锚杆对扩体锚杆在实际工程中的运用将具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可多次注浆且可回收的齿条气囊扩大头锚杆及其安装使用方法，可实现具有高抗拔承载力、同管道多次注浆、扩大头锚杆抗拔构件可完全回收的目的。

2、本发明提供了如下的技术方案：

3、一种可多次注浆且可回收的齿条气囊扩大头锚杆由锚杆、抗拔头、综合管道系统、充气气囊、注入设备组成；

4、所述抗拔头螺接在所述锚杆一端，带有顶压盘和抗拔齿条，具有为锚杆提供高抗拔力的作用；

5、所述综合管道系统包括u形注浆管道、溶化剂管道、带双向阀气管、注浆管道、出浆管道、输剂管道，与充气气囊均固定在所述抗拔头上，除出浆管道外均与所述注入设备相连接，具有为扩大头锚杆充气、多次注浆、输入抗拔头溶化剂的作用。

6、进一步的，所述抗拔头由顶压盘、螺接套管、抗拔齿条、数个管口与卡口组成，均采用高强度的可溶材料制成；

7、所述顶压盘从上至下包括顶部顶压盘、二层顶压盘、三层顶压盘、四层顶压盘、底部顶压盘，所述顶部顶压盘的直径和底部顶压盘的下部直径相对其他顶压盘较小，是为了便于上部气囊固定套、下部气囊固定套的安装；

8、所述螺接套管内部设有螺纹孔，可将锚杆螺旋接入；

9、所述抗拔齿条包括6节长齿条、5节长齿条、4节长齿条，且由上至下长度不一。所述抗拔齿条由抗拔齿、齿条管、齿条溶化剂孔组成，通过转轴与限位厚钢片相铰接，即抗拔齿条可绕转轴转动。其中，所述齿条溶化剂孔的开口设在抗拔齿条面向螺接套管的位置。

10、进一步的，所述管口与卡口的布置特征如下：

11、所述顶部顶压盘贯通设有u形管插入孔、溶化剂管插入孔、气管插入孔数个；

12、所述二层顶压盘、三层顶压盘、四层顶压盘侧边设有u形管卡口以及溶化剂管卡口数个，下端面环向固定有数个限位厚钢片；

13、所述底部顶压盘侧边仅设有溶化剂管卡口数个；

14、所述二层顶压盘、三层顶压盘、四层顶压盘、底部顶压盘内设有顶压盘溶化剂孔；

15、各层顶压盘设置的卡口、管口、限位厚钢片在位置和方位上均相对应。

16、进一步的，所述u形注浆管道由u形管、入浆口、出浆口、带单向阀注浆口组成，固定在抗拔头上；

17、所述入浆口管口端通过注浆管道与注浆设备相连接，所述出浆口管口端与出浆管道连接，出浆管道可用管塞堵住；

18、所述u形管接入浆口的一侧设置数个带单向阀注浆口，所述带单向阀注浆口只在一定注浆强度下才会打开注浆口进行注浆；

19、所述u形注浆管为硬质结构，可通过插入u形管插入孔、卡在u形管卡及顶压盘上端面处实现固定；

20、所述u形注浆管具有多次注浆的功能，具体是利用带单向阀注浆口只在一定注浆强度下才会打开注浆口进行注浆的工作特点，通过注浆时堵住出浆管道、清空浆液时打开出浆管道、再次注浆时堵住出浆管道来实现。

21、进一步的，所述溶化剂管道由溶化剂主管、溶化剂支管组成，固定在抗拔头上；

22、所述溶化剂管道的管口端通过输剂管道与溶化剂箱子相连接；

23、所述溶化剂主管为硬质结构，可通过插入溶化剂插入孔、卡在溶化剂管卡口处实现固定；溶化剂支管为柔性结构，可通过一端连接溶化剂主管、一端插入齿条溶化剂孔中实现固定。

24、进一步的，所述充气气囊由上部气囊固定套、气囊、下部气囊固定套组成；

25、所述充气气囊通过带双向阀气管与气泵连接。设置双向阀的目的在于，一方面可向气囊内充气，让抗拔齿条借助弹性橡皮绳斜支开（弹性橡皮绳一端与抗拔齿条相连，一端与气囊相接），另一方面避免注浆时气囊排气过快，即在保持抗拔齿条斜支开状态的情况下向气囊内注入浆液；

26、所述上部气囊固定套固定在顶部顶压盘上，并开设有与顶部顶压盘相对应的管孔，下部气囊固定套固定在底部顶压盘上，两者共同发挥作用固定气囊。

27、进一步的，所述注入设备包括气泵、注浆设备、溶化剂箱子；

28、与所述注入设备相连接的输剂管道、带双向阀气管、注浆管道以及出浆管道用管套约束在锚杆周围。

29、一种可多次注浆且可回收的齿条气囊扩大头锚杆的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

30、将入浆口、出浆口插入u形管插入孔，u形管卡在u形管卡口，带单向阀注浆口卡在顶压盘上端面处进行u形注浆管道固定；

31、将溶化剂主管通过插入溶化剂插入孔、卡在溶化剂管卡口处，溶化剂支管管口插入齿条溶化剂孔中进行溶化剂管道固定；

32、在抗拔头上安放好气囊，并将上部气囊固定套和下部气囊固定套分别固定在顶部顶压盘和底部顶压盘上，以进行气囊的固定；

33、将输剂管道与溶化剂主管连接；

34、将带双向阀气管插入到气管插入孔中；

35、将入浆口与注浆管道连接、出浆口与出浆管道相连接；

36、将锚杆螺接进螺接套管内，并将锚杆和输剂管道、带双向阀气管、注浆管道套在管套内；

37、将输剂管道与溶化剂箱子相接，将带双向阀气管与气泵相接，将注浆管道与注浆设备相接，安装完成。

38、一种可多次注浆且可回收的齿条气囊扩大头锚杆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

39、确定成孔位置；

40、钻孔至设计深度，然后扩孔，得到桩孔；

41、下放齿条气囊扩大头锚杆至设计深度；

42、打开气泵，通过带双向阀气管往向气囊中充气，直至不能加气；

43、打开出浆管道，启动注浆设备，通过注浆管道往u形管中输入浆液，在出浆管道开始流出浆液后减小注浆强度；

44、用管塞将出浆管道堵住，然后增加注浆强度，开始通过带单向阀注浆口往气囊及桩孔中注浆，直至不能继续注入浆液或桩孔中浆液溢出，至此注浆完毕；

45、在注浆完毕后，取下管塞，往注浆管道中注入清水，以将u形管中的浆液排出，避免浆液硬化堵塞管道。在出浆管道均匀排出清水后，说明浆液清除干净，可用管塞将注浆管道、出浆管道塞住；

46、在齿条气囊扩大头锚杆工作较长时间后，如需要对锚杆扩大头以及桩孔进行重复注浆，将注浆管道和出浆管道的管塞拔出，将注浆管道与注浆设备连接，重复5、6、7步骤；

47、当齿条气囊扩大头锚杆需要回收时，打开溶化剂箱子往溶化剂主管、溶化剂支管内注入可将抗拔头溶化的溶化剂，待反应一段时间后，可将锚杆拔出，实现抗拔构件的消除以及锚杆的回收。

48、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

49、1、具有高抗拔承载力的同时兼顾防腐功能。本发明在锚杆上螺接带有顶压盘和可斜支开抗拔齿条的抗拔头，以多层顶压盘顶压、多根抗拔齿条抓拉来进行抗拔，可显著提高锚杆和注浆体的握裹强度。此外，本发明利用气囊充气牵拉抗拔齿条斜打开，在抗拔齿条作用得以发挥的同时，为锚杆扩大头提供了防腐功能；

50、2、可实现同管道多次注浆，省时省力。本发明设计的u形注浆管道由注浆管道、出浆管道、u形管、带单向阀注浆口组成，可利用带单向阀注浆口只在一定注浆强度下才会打开注浆口开始注浆的工作特点，通过堵住出浆管道注浆、打开出浆管道清浆来实现扩大头锚杆内设管道多次使用的目的；

51、3、扩大头锚杆抗拔构件可完全回收。本发明中的抗拔头均采用高强度的可溶材料制成，且在抗拔头内设置有相通的溶化剂管道，当扩大头锚杆要退出工作时，可向溶化剂管道内注入溶化剂将抗拔头溶化并回收锚杆，实现扩大头锚杆抗拔构件的完全回收，以避免形成地下障碍物，便于地下空间再利用。