可多次拆装的锚索施工系统及其施工方法
可多次拆装的锚索施工系统及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种可多次拆装的锚索施工系统及其 施工方法。
【背景技术】
[0002] 建筑工程施工中开挖地基时，需要对基坑进行临时支撑，以保护基坑周边环境安 全，基坑支撑主要需要用到锚索、基坑围护粧。锚索，是通过钻孔穿过软弱岩(土）层或滑动 面，把一端锚杆锚固在坚硬的岩层或土层中，然后在另一个自由端进行张拉，从而对岩层或 土层施加压力对不稳定岩体或土体进行锚固，其中锚索是通过将钢绞线斜打入基坑周侧的 土层中。锚索施工中，大多需要进行钻孔操作，钻孔的同时向孔中打入高压水将孔中泥土搅 拌混合，同时向孔中注浆，当钻杆打至所需位置时，钻孔中的泥土、浆液混合凝固后形成锚 固段，然后灌入混凝土，凝固后将钢绞线拉紧并于基坑围护粧外侧锁紧。
[0003] 随着我国城市建设的不断发展以及有限的土地开发资源，其深基坑工程不断增 多，预应力锚索的应用越来越多。但是作为一种临时性支护措施，锚索在支护功能失效后 无法回收，钢绞线永久埋藏于地下无法取出，这样不仅导致了极大的浪费，而且长期占用大 量的地下空间，形成地下垃圾，造成地下环境污染，对相邻地块的施工和城市的长远规划 及可持续发展都造成了严重的影响，而可回收式预应力锚索技术可以很好的解决这个问 题.但是由于采用的可移除的锚索产品设计不合理，且地下建筑情况变化很大，实际使用 时会产生诸多问题。
[0004] 如现有技术中的旋喷锚索，结构上，此种锚索是将多根钢绞线用挤压套进行压接 或通过施加应力把多根钢绞线挤压在一定的空间内，然后固定在最前端的一块承载板上， 再通过钢绞线(束）与压顶梁（围檩梁）连接，在压顶梁（围檩梁）的外侧紧贴压顶梁（围檩 梁）用锚具锁定；存在以下缺点：（1)抗拔力小，性价比低：锚索在施加预应力时只有最底端 受力，前端6米之上基本不受力，根据相关文献记载，锚杆或锚索的潜在受力影响区为锚索 (锚杆）前端6-7米，小于锚固端直径的10倍，故，其后段锚固体不能发挥作用，从而导致其 锚索(销杆）抗拔力较小，性价比低；（2)稳定性差：销索在使用中所有的预应力都集中在靠 锚索最底端的一块承载板受力，从而使包裹锚索(承载板）的锚固体(水泥浆体）很容易被劈 裂，锚索的稳定性差，造成锚索失效基坑局部开裂，情况严重的产生基坑整体坍塌。在施工 工艺上，先用三叶钻头以一定的倾角（根据设计需要调节）成孔(扩孔)，在成孔过程中钻杆 从始至终进行高压旋喷从而形成一个锚固体，待成孔达到需要长度后，拔出全部钻杆，然 后把锚索的承载板(板内有一孔专供顶锚索用）套入另一种钻头上强行将锚索抵入孔内，然 后再二次撤出所有钻杆，施工完毕；存在以下缺点：（1)锚固体易破坏、失效，基坑朔性变形 大：钻头在成孔过程中从始至终进行高压旋喷，通过连续的高压旋喷而实际形成的为一个 整体的圆柱体，它与压顶梁（围檩梁）之间是一种刚性的连接方式。该锚索无端压，锚固体 在受力时只有锚固体表面积与周围土体形成的一个单一的摩阻力，锚索在受力时容易发生 朔性变形，导致基坑位移量慢慢变大。尤其是当遇到地面有震动波时(来自于重车路过时的 动荷载)，锚固体的破坏会发生峰值后移，锚固体会分段破坏，然后逐点成面破坏。就像用榔 头敲击混凝土梁内的钢筋一样，刚开始钢筋不会松动，随着震动波的频繁冲击，钢筋会一点 点松动，直至整个杆体破坏、失效；（2)锚索施工质量不稳定，离散性大：锚索在成孔时用三 叶钻头以一定的倾角成孔(扩孔)，注浆(其工艺为边扩孔边注浆)，待成孔完毕后再用另一 种钻头插入锚索中孔内强行将锚索抵入土中；在初始成孔时只有一根钻杆的自重，在安放 锚索时用钻杆的尖头插入锚索承载板中孔内，这时(钻杆的总自重=钻杆的自重+锚索的自 重)，且在钻杆伸入孔内几十米远的地方(根据需要成孔深度有时可达20-50米)，这时钻头 最前端的重力已远远大于成孔时的重力，因此，当锚索安放时的插入轨迹和成孔时的钻杆 轨迹不在同一条直线上，也就是说锚索最主要的承载板受力件未能包裹在锚固体(水泥浆 体）的中心部位或严重偏离锚固体(水泥浆体)，从而大大降低了锚固体对承载体的握裹力 (旋喷锚固体的自身强度为中心高外围低）；（3)锚索杆体安放困难：锚索在被强行抵入土中 时，由于承载板与孔壁四周土体的摩擦、剪切，随着承载板顶进的深度越来越长，承载板的 前端会积聚大量的土体，从而无限增大了钻杆顶进的阻力，当该阻力叠加到足够大时，锚索 就无法安放(或安放长度不够)，因而该锚索的抗拔力也就无法满足设计需要。在回收方面， 此种锚索回收困难，回收率低，缺点如下：（1)该锚索是将一根或多根钢绞线用挤压套进行 压接或通过施加应力把一根或多根钢绞线挤压在一定的空间内（然后固定在最前端的一块 承载板上):无论是采用《挤压套》的方式还是采用把《一根或多根钢绞线挤压在一定的空间 内》的方式，都需要先前给他施加一定的应力(根据现有的产品，其应力一般为120KN-180KN 左右，通过该应力使近邻的组件相互挤压在一起)，没有这个预加应力其就无法承载（达 不到这个预应力，在工程锚索张拉锁定受力时就会脱落或极限拉力减小，影响基坑安全系 数）；相反，在工程锚索失效(使用功能结束）锚具(压顶梁段）解锁后，其末端固定在承载板 上的回收装置也必须施加相等的应力锚索装置才能解锁，也就是说整个锚索才能回收；而 如果由于其他原因，如人为施工原因、由于地下土层的骤变、地质勘探单位的疏忽等等，导 致某一根锚索极限抗拔拉力小于之前施加的预应力，那么其埋设与地下锚固体内的解锁装 置就无法解锁，该组锚索的钢绞线就根本无法取出，这样不仅导致了极大的浪费，而且长期 占用大量的地下空间，形成地下垃圾，造成地下环境污染，对相邻地块的施工和城市的长 远规划及可持续发展都造成了严重的影响；（2)紧贴压顶梁（围檩梁）的外侧进行用锚具 锁定：随着国家土地开发资源越来越稀缺以及国家大力提倡的节能环保建筑，为提高土地 利用率，其地下室的外剪力墙距基坑围护粧都很近，尤其是第二道锚索一般在80-120cm之 间，减去围檩梁的宽度60-70cm,实际净间距不大于50cm，而销索回收作业面通常需要75cm (千斤顶长度45cm+千斤顶行程25cm+锁具5cm=75cm;千斤顶如果再小其行程不够无法解 锁）；因此，实际操作中往往是第一道锚索钢绞线回收时施工作业面可以满足，而第二道锚 索回收施工时根本无法进行。
[0005]现有技术中还有一种跟管式旋喷锚索，产品结构上基本与上述旋喷锚索相同，不 同点在于锚索杆体的安放位置以及施工工艺。施工工艺上，此种跟管式旋喷锚索先用一根 钢套管旋转进入，边冲水边旋转，边旋转边成孔。待达到预定深度后，套管停止进入暂埋设 于土层中，然后把锚索杆体从套管内径插入锚索孔内，最后完成注浆，锚索施工完毕；其存 在缺点如下：（1)施工缓慢、影响工程进度：用套管成孔极容易造成抱管（由于阻力变大钢 套管无法转动)，直至整根套管连同锚索杆体都无法取回。尤其是在沙土层中这种现象更加 凸显，严重影响施工进度（2)杆体安放困难：套管在成孔时，套管的内壁容易被泛出的土体 填充、堵塞，尤其是在粘土层中往往需要多次疏通套管内径才能安放锚索杆体，有时一根锚 索一天都无法安放，锚索施工基本停滞；（3)锚索抗拔力小、性价比低：销索成孔直径较小， 锚索的直径也就等同于钢套管的直径，同时也就减小了锚固体与土体之间的 摩阻力；（4) 锚固体易破坏、失效，基坑朔性变形大：锚索受力比较单一，基坑朔性变形大。在遇到地面 的活荷载时钢绞线容易会一点点松动，直至整个锚固体破坏、失效(具体原因全面已分析描 述)。同样的，在回收方面，此种锚索回收困难，回收率低。
[0006] 由上述可知，现有技术中锚索结构及其施工工法仍存在锚索装置承载力低，锚索 回收效果差，解锁困难，成本高等问题。在锚索(锚杆）施工中，大量的钢绞线无法被移除回 收，不仅耗费很多金属材料造成严重的地下污染，成为后续工程施工的障碍物，而且会增加 施工难度，从而影响施工进度。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可多次拆装的锚索施工系统及 其施工方法，解决当前锚索装置承载力低，锚索回收效果差，解锁困难，成本高的问题，以及 施工时容易破坏周围土层、操作繁琐、施工慢的问题。
[0008] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 一种可多次拆装的锚索施工系统，包括：锚索组件、钻杆、钢绞线、承载支架和锁具，所 述锚索组件包括解锁部、承载板和螺旋加强箍筋，所述解锁部与承载板通过解锁部的外螺 纹连接，所述承载板和螺旋加强箍筋同轴连接、并且所述承载板和螺旋加强箍筋的中心处 均设有相同直径的中心通孔，所述钻杆穿过所述中心通孔，所述钻杆近承载板一侧为头部， 近螺旋加强箍筋一侧为尾部，在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁具，所述锁具紧 压在承载支架近钻杆尾部一侧，所述钢绞线连接在解锁部上。
[0009] 优选地，所述锚索组件为两组以上串联在所述钻杆上。
[0010] 优选地，所述钻杆还包括钻杆加长杆，所述钻杆加长杆具有与钻杆中心孔管道相 接通的中心孔管道，所述钻杆加长杆前端连接有加长杆接头，所述加长杆接头与所述钻杆 接头紧密的连接，所述加长杆接头与所述钻杆接头内孔、加长杆的中心孔管道均联通。
[0011] 优选地，所述钻杆前端可拆卸的设置钻头组件，所述钻头组件包括连接杆、钻头， 所述钻头与连接杆的前端通过花键卡接，所述连接杆的后端与所述钻杆前端螺接，所述连 接杆具有与所述钻杆中心孔管道相接的内孔，所述内孔一直延伸至所述连接杆前端并于外 界相通形成直喷喷嘴，所述内孔与外界相通的口部为半径逐渐缩小的锥孔，所述钻头顶部 设置与所述直喷喷嘴口同轴的中孔；还包括有直喷喷嘴密封阀，所述直喷喷嘴密封阀为球 形或锥形，所述直喷喷嘴密封阀的外径大于所述直喷喷嘴口部锥孔的最小内径。
[0012] 优选地，所述连接杆中部设置所述内孔连通的侧喷喷嘴，所述侧喷喷嘴口直径与 所述直喷喷嘴口直径比为1:10-15,所述侧喷喷嘴为两个以上。
[0013] 优选地，所述解锁部包括锚索导向体和锁片，所述锁片卡接于锚索导向体尾端，锁 片咬合钢绞线。
[0014] 优选地，所述钢绞线设置在套管中，所述解锁部通过其内螺旋与所述套管连接。
[0015] 优选地，所述钢绞线包括由两根以上钢丝绑扎缠绕形成的钢丝捆束，所述套管与 钢丝捆束之间具有间隙，该间隙中填充填充物。
[0016] 一种可多次拆装的锚索施工系统的施工方法，包括以下步骤： (1) 组装，将钻杆插入到承载板和螺旋加强箍筋的中心通孔中，插合好后在钻杆的头部 插入钻头组件； (2) 钻孔，钻头与钻杆内通孔相通形成直喷喷嘴，通过钻头进行直喷钻孔至所需长度形 成自由段，当进行扩大段打孔时，将直喷喷嘴密封阀放入到钻头，封住直喷喷嘴口，通过钻 杆上的侧喷喷嘴进行360度旋喷钻孔至所需长度形成扩大段； (3) 钻孔完成后，将钻头自动脱洛； (4) 拔出钻杆，通过注浆管进行注浆； (5) 张拉锁定锚索； (6) 逐级卸载，锚索回收。
[0017] 优选地，其特征在于，所述钻头直径大于所述承载板直径，所述钻杆直径小于其穿 过的所述承载板中心通孔的直径。
[0018] 本发明提供的可多次拆装的锚索施工系统及其施工方法，可以对需施加的应力进 行分散承载，增大了锚索受力的稳定性，提高了基坑的安全性；由于采用分散型受力，在锚 索提供相同的抗拔力的情况下，锚索可以降低水泥浆体或砂浆体的强度，从而降低施工成 本；在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁具，所述锁具紧压在承载支架近钻杆尾部 一侧，钢绞线从承载支架的中孔内穿过，通过施加应力连接形成一整体，在承载受力时该承 载支架可以作为钢垫板受力；在锚索回收时用手提小型切割机从中空的承载支架内把钢绞 线单根逐一割断，应力缓慢释放，锚索回收率高；克服了现有技术在锚索回收时，必须对锚 索上端的锚具锁片进行解锁，而需要利用千斤顶提供几顿甚至几十吨的力，当千斤顶根本 无法安装时，锚具锁片则无法解锁，从而使钢绞线不能完全回收的问题。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明可多次拆装的锚索施工系统的整体示意图； 图2为本发明可多次拆装的锚索施工系统的钻杆示意图； 图3为图2中P部的放大示意图； 图4为图3的L-L截面示意图； 图5为图1的M-M截面示意图； 图6为图1的N-N截面示意图； 图7为本发明实施例解锁部11示意图； 图8为本发明可多次拆装的锚索施工系统的施工工艺流程示意图。
[0020] 图中：10.锚索组件，11解锁部，111.导向体，112.锁片，12.承载板，121.中心通 孔，122.钢绞线穿孔，123.注浆孔，13螺旋加强箍筋，20.钻杆，21.中心孔管道，22.加长 杆，23.钻杆接头，24.加长杆接头，30.钢绞线，40.支架，50锁具，60.钻头组件，61.钻头， 611.中孔，62.连接杆，63.花键，64.内孔，65.直喷喷嘴，66.锥孔，67.直喷喷嘴控制阀， 68.侧喷喷嘴，70.注浆管。
【具体实施方式】
[0021] 以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
[0022] 如图1所示，本发明可多次拆装的锚索施工系统，包括：锚索组件10、钻杆20、钢绞 线30、承载支架40和锁具50,所述锚索组件10包括解锁部11、承载板12和螺旋加强箍筋 13,所述解锁部11与承载板12通过解锁部11的外螺纹连接，所述承载板12和螺旋加强箍 筋13同轴连接、并且所述承载板12和螺旋加强箍筋13的中心处均设有相同直径的中心通 孔121，所述钻杆20穿过所述中心通孔121，所述钻杆20近承载板一侧为头部，近螺旋加强 箍筋13 -侧为尾部，在所述钻杆20的尾部依次设置有承载支架40和锁具50,所述锁具50 紧压在承载支架40近钻杆20尾部一侧，所述钢绞线30连接在解锁部11上。所述承载支 架40为中空结构，当锚索回收时在所述承载支架40中空的部分卸载钢绞线30,将钢绞线 30剪断。
[0023] 其中，所述锚索组件10为两组以上串联在所述钻杆20上。把单个锚索组件10串 联形成一个锚索共同体，每一个承载板12都是分散型承载板，不仅增加了锚索的抗拔力， 还适当减小了锚固体的直径，节省施工工期，降低工程成本。其中，如图5和6所示，承载板 12上设置有注浆孔123以及钢绞线穿孔122,所述注浆孔123用于插放注浆管70,当多组锚 索组件10串联时，所述钢绞线穿孔122用于穿过固定在其他锚索组件10解锁部11上的钢 绞线30。
[0024] 其中，如图2所不，所述钻杆还包括钻杆加长杆22,所述钻杆加长杆2 2具有与钻杆 中心孔管道21相接通的中心孔管道21，所述钻杆加长杆22前端连接有加长杆接头24,所 述加长杆接头24与所述钻杆接头23紧密的连接，所述加长杆接头24与所述钻杆接头23 内孔、加长杆的中心孔管道21均联通。可根据需要对不同深度的土层进行扩孔。
[0025] 其中，如图2-6所示，所述钻杆20前端可拆卸的设置钻头组件60,所述钻头组件 60包括钻头61、连接杆62,所述钻头61与连接杆62的前端通过花键63卡接，所述连接杆 62的后端与所述钻杆前端螺接，所述连接杆62具有与所述钻杆中心孔管道21相接的内孔 64,所述内孔64 -直延伸至所述连接杆62前端并于外界相通形成直喷喷嘴65,所述内孔 64与外界相通的口部为半径逐渐缩小的锥孔66,所述钻头61顶部设置与所述直喷喷嘴口 同轴的中孔611 ;还包括有直喷喷嘴密封阀67,所述直喷喷嘴密封阀67为球形或锥形，所述 直喷喷嘴密封阀67的外径大于所述直喷喷嘴口部锥孔66的最小内径。所述钻杆20的中 心孔管道21中冲入高压水(或水泥浆)，当无需扩孔时，高压水(或水泥浆)由直喷喷嘴65中 向前喷出，对钻头前方的土壤进行冲切，当需要对周边土壤进行扩孔时，向所述钻杆20的 中心孔管道21中投入所述直喷喷嘴密封阀67,所述直喷喷嘴密封阀67延所述中心孔管道 21 -直下落至所述直喷喷嘴口部的锥孔66中，堵住所述直喷喷嘴65的出水线路，从而迫使 高压水从连接杆62中部设置的侧喷喷嘴68中喷出，对连接杆62四周的土壤进行旋切、扩 孔、置换、搅拌形成一个扩大段，在进行扩孔操作的同时，向该段土壤中注浆，使土壤、水、注 浆液混为一体，凝固后强度更强，同时，由于该段土壤上方的土壤（即扩大段前端的土壤）未 被扩孔时扰动、破坏，仍为原始的密实状态(在扩大段前端面受力时，其原始的土体就像其 天然的垫板一样)，因此整体的抗拉强度增强，另外，直喷喷嘴65向前喷水也可以减少钻头 钻洞的阻力，减少能耗，减少施工时间，从而降低成本。
[0026] 其中，所述连接杆62中部设置所述内孔64连通的侧喷喷嘴68,所述侧喷喷嘴口直 径与所述直喷喷嘴口直径比为1:10-15,所述侧喷喷嘴68为两个以上。按实际施工需要设 置侧喷喷嘴68数量，提供不同钻孔强度及速度。
[0027] 其中，如图7所示，所述解锁部11包括锚索导向体111和锁片112,所述锁片112 卡接于锚索导向体111尾端，锁片112咬合钢绞线30,固定钢绞线30。还可以锁片112内 侧设置涨紧簧，解锁时增大锁片112咬合钢绞线30的口部张开角，进而控制解锁部11，对钢 绞线30进行回收。所述解锁部锁片与钢绞线可多次进行咬合(锁定）与拆装(解锁） 其中，所述钢绞线30设置在套管中，所述解锁部通过其内螺旋与所述套管连接。套管 的设置将混凝土与钢绞线30相互隔离开，使钢绞线30的回收变得容易。
[0028] 其中，所述钢绞线30包括由两根以上钢丝绑扎缠绕形成的钢丝捆束，所述套管与 钢丝捆束之间具有间隙，该间隙中填充填充物。利于钢绞线30的回收。
[0029] 本发明提供的可多次拆装的锚索施工系统的施工方法，包括以下步骤： (1) 组装，将钻杆插入到承载板和螺旋加强箍筋的中心通孔中，插合好后在钻杆的头部 插入钻头组件； (2) 钻孔，钻头与钻杆内通孔相通形成直喷喷嘴，通过钻头进行直喷钻孔至所需长度形 成自由段，当进行扩大段打孔时，将直喷喷嘴密封阀放入到钻头，封住直喷喷嘴口，通过钻 杆上的侧喷喷嘴进行360度旋喷钻孔至所需长度形成扩大段；本实施例中直喷喷嘴密封阀 从钻杆的最尾端的中心通孔内放入到钻头； (3) 钻孔完成后，将钻头自动脱洛； (4) 拔出钻杆，通过注浆管进行注浆； (5) 张拉锁定锚索； (6) 逐级卸载，锚索回收。
[0030] 其中，所述钻头直径大于所述承载板直径，所述钻杆直径小于其穿过的所述承载 板中心通孔的直径。
[0031] 如图8所示，具体施工工艺流程如下： (1) 锚孔放线、锚索制作 根据基坑围护剖面图，按设计要求，将锚索孔口位置标高准确测放在围护粧的内侧，并 用油漆做好标记，孔位误差不得超过±l〇cm，如遇特殊情况需设计同意方可调整；为提高 工作效率在锚孔放线的同时进行锚索制作，以备用； (2) 钻机就位 根据锚索孔口标高进行调整作业面高程，确保锚索倾角误差不大于± 1°，孔位误差不 得超过±l〇cm; (3) 锚索组件跟进 将钻杆插入已制作好的锚索组件内逐个承载板预留的中孔内，形成串联(钻杆上在制 作时留有几个台座，当插入一定位置后其台座刚好抵着承载板；钻杆的外径与承载板的内 径留有一定间隙，在钻杆旋转时锚索杆体不会旋转)，锚索杆体通过钻杆前端的钻头轨迹被 带入锚索孔内，原钻头的直径大于锚索承载板的直径，且该锚索承载板在被钻头带入时仅 靠在钻头的后面，故，锚索杆体在被安放时阻力较小，安放方便、快捷； (4) 成孔 钻孔前应熟知地下土层发布并充分明确地下各种埋设管线、管道的埋设标高及走向， 钻孔时应避开地下各种埋设管线、管道及其他障碍物；自由段成孔，开启钻杆前端的直喷喷 嘴，喷射压力10~15MPa，喷射流量100~120L/min，转进速度根据土层泛水实时进行调 整； 水泥浆拌制 水泥浆拌制应与成孔同时进行，在水泥浆拌制时应严格控制水泥含量及水灰比，水灰 比1 :1 ;水泥浆存放时应不间断进行搅拌，且存放时间不大于4小时； (5) 扩孔 当需要扩孔时，先把一种特制的钻头前端的直喷喷嘴封闭（闭合）阻断高压水或水泥浆 的流出，从而使水或水泥浆在高压泵的作用下瞬间在钻杆的内部积聚形成高压状态，迫使 钻杆内的高压水或水泥浆从钻杆前端侧面预留的两个常开的侧喷喷嘴内喷射出去，形成高 压流束；通过高压流束对锚索孔壁土体进行旋切、搅拌、置换，使锚固体的最底段将形成一 个扩大头，该扩大头是一个复合受力体，它有自由段、普通锚固段、扩大头锚固段三部分组 成，它既有普通段的摩阻力又有扩大头段的摩阻力，尤其是其扩大头前端的端阻力更大，由 于其受力的机理不同，它不仅离散性小、朔性位移小，而且受力稳定大大增强了基坑的安全 性；扩孔时应严格控制钻杆钻入步进速度及钻杆旋转速度；根据扩孔时的土层泛水情况进 行调整扩孔压力； (6) 扩孔完毕、回撤钻杆 当扩孔至需要长度后，撤回钻杆；钻杆的最前端与钻头通过花键连接，在钻杆回撤到一 定长度后则钻杆、钻头自动脱离，钻头留入土层中；钻头是用一种高强塑料制作，且体积较 小，对后续工程施工基本上不产生影响；为防止误操作，其钻头与钻杆的脱离长度（即钻杆 回撤脱离长度）留有较长一段，短行程内钻头、钻杆不会误脱离； 二次水泥浆拌制 在撤回钻杆的同时进行水泥浆的二次拌制，在水泥浆拌制时应严格控制水泥含量及水 灰比，水灰比1 :2 ;水泥浆存放时应不间断进行搅拌，且存放时间不大于4小时； (7) 注浆 一次注浆：在钻杆撤出后，由锚索杆体内预制的一根注浆管已随锚索杆体被插入锚索 孔底，通过后台的注浆泵与注浆管的最上口螺丝连接、密封，注入水泥浆(稀释水泥砂浆)， 直到水泥浆溢出锚索孔口为止；注浆压力1~2MPa 二次注浆：二次注浆应与第一次注浆间隔时间为4~5小时，注浆压力3~4MPa，待 压力达到7~8MPa时停止注浆，改为孔口补浆，直至锚索孔口饱满盈实为止； (8) 锚固体养护 为节省锚固体养护周期，在注浆时可以适量添加早强剂，锚固体养护周期一般受当时 的 自然天气条件影响及与早强剂的添加量有关，通常为14一28天； (9) 预张拉检测 为保证基坑安全，在锚索张拉锁定前应按相应比例进行验收检测，检测结果应及时上 报设计院，以便于设计院及时调整方案；对于不合格的锚索应进行补强或降级使用； (10) 张拉锁定 待锚索检测合格后(或设计院同意后）方可进行张拉锁定；锚索应分级张拉，逐级卸载； 张拉至设计拉力的1~1. 1倍时，保持10~15min，观察其变化趋于稳定时卸荷至锁定荷载 进行锁定。锁定后，如有明显的应力损失，应进行补偿张拉； (11) 基坑位移、实时监测 为保证基坑施工安全，在锚索施工完毕土方开挖时，应每天对基坑位移进行安全监 测，当位移量增大时应加强监测频率，监测结果及时上报、上传； 应急预案 基坑开挖前通过自检对基坑环境做一次全面检查及记录；在基坑施工期间，加强基坑 各侧各项检测，并及时将观测资料反馈给建设、设计、监理、施工单位等，以便及时分析处 理。挖土期间每天提供一次监测数据，有异常情况或监测值异常时加大检测频率，并报有关 单位，应特别加强雨天和雨后的监测；通过自检，加强对道路管线的监测，遇异常情况及时 通知有关单位；施工场地内随时准备沙袋、土工布、松木(方木）型钢梁等应急所需物品及工 具，以防基坑发生位移过大或锚索孔涌水时进行反压或支撑使用； (12) 锚索回收 基坑开挖较深、侧向土压力较大，在锚索回收时严禁应力集中突然释放，锚索回收须具 备以下条件方可进行施工： 1) 待地下室顶板及传力带施工完毕养护28天，基坑外围土方回填密实后方可进行各 道锚索的回收； 2) 传力带浇筑时严禁封堵锚索回收施工面，同一标高面的应左右错开； 3) 土方回填高度：压顶梁（围檩）梁底平； 举例说明锚索回收工艺： 1) 、锚索在回收前应分级卸载，以相邻的四根锚索为一组，依次卸载； 2) 、锚索卸载分四级，顺序如下： 第一根锚索A回收时，以锚索A、B、C、D为一组，以下简称A、B、C、D， 第一循环：先把四根锚索A、B、C、D分别卸载至0. 75T(T为锁定值）； ②第二循环：把A、B、C、分别卸载至0. 5T; 第三循环：再把A、B、分别卸载至0. 25T; 第四循环：A锚索回收施工； 第二根锚索B回收时，以锚索B、C、D、E为一组，以下简称B、C、D、E， 第一循环：把锚索E卸载至0. 75T(T为锁定值）； 第二循环：把D卸载至0.5T; :f.第三循环：再把C卸载至0. 25T; 第四循环：B锚索回收施工。
[0032] 其他锚索卸载顺序以此类推；锚索回收时及之后，及时观察、测量压顶梁（围檩梁） 位移变化，并采取相应应急措施。
[0033] 在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是 本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本 发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术 方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的 变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本 发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技 术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，包括：锚索组件、钻杆、钢绞线、承载 支架和锁具，所述锚索组件包括解锁部、承载板和螺旋加强箍筋，所述解锁部与承载板通过 解锁部的外螺纹连接，所述承载板和螺旋加强箍筋同轴连接、并且所述承载板和螺旋加强 箍筋的中心处均设有相同直径的中心通孔，所述钻杆穿过所述中心通孔，所述钻杆近承载 板一侧为头部，近螺旋加强箍筋一侧为尾部，在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁 具，所述锁具紧压在承载支架近钻杆尾部一侧，所述钢绞线连接在解锁部上。2. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述锚索组件为 两组以上串联在所述钻杆上。3. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钻杆还包括 钻杆加长杆，所述钻杆加长杆具有与钻杆中心孔管道相接通的中心孔管道，所述钻杆加长 杆前端连接有加长杆接头，所述加长杆接头与所述钻杆接头紧密的连接，所述加长杆接头 与所述钻杆接头内孔、加长杆的中心孔管道均联通。4. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钻杆前端可 拆卸的设置钻头组件，所述钻头组件包括连接杆、钻头，所述钻头与连接杆的前端通过花键 卡接，所述连接杆的后端与所述钻杆前端螺接，所述连接杆具有与所述钻杆中心孔管道相 接的内孔，所述内孔一直延伸至所述连接杆前端并于外界相通形成直喷喷嘴，所述内孔与 外界相通的口部为半径逐渐缩小的锥孔，所述钻头顶部设置与所述直喷喷嘴口同轴的中 孔；还包括有直喷喷嘴密封阀，所述直喷喷嘴密封阀为球形或锥形，所述直喷喷嘴密封阀的 外径大于所述直喷喷嘴口部锥孔的最小内径。5. 根据权利要求4所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述连接杆中部 设置所述内孔连通的侧喷喷嘴，所述侧喷喷嘴口直径与所述直喷喷嘴口直径比为1:10-15， 所述侧喷喷嘴为两个以上。6. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述解锁部包括 锚索导向体和锁片，所述锁片卡接于锚索导向体尾端，锁片咬合钢绞线。7. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钢绞线设置 在套管中，所述解锁部通过其内螺旋与所述套管连接。8. 根据权利要求7所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钢绞线包括 由两根以上钢丝绑扎缠绕形成的钢丝捆束，所述套管与钢丝捆束之间具有间隙，该间隙中 填充填充物。9. 根据权利要求1-8任一所述的可多次拆装的锚索施工系统的施工方法，其特征在 于，包括以下步骤： (1) 组装，将钻杆插入到承载板和螺旋加强箍筋的中心通孔中，插合好后在钻杆的头部 插入钻头组件； (2) 钻孔，钻头与钻杆内通孔相通形成直喷喷嘴，通过钻头进行直喷钻孔至所需长度形 成自由段，当进行扩大段打孔时，将直喷喷嘴密封阀放入到钻头，封住直喷喷嘴口，通过钻 杆上的侧喷喷嘴进行360度旋喷钻孔至所需长度形成扩大段； (3) 钻孔完成后，将钻头自动脱洛； (4) 拔出钻杆，通过注浆管进行注浆； (5) 张拉锁定锚索；
【专利摘要】本发明提供一种可多次拆装的锚索施工系统，包括锚索组件、钻杆、钢绞线、承载支架和锁具，所述锚索组件包括解锁部、承载板和螺旋加强箍筋，所述解锁部与承载板通过解锁部的外螺纹连接，所述承载板和螺旋加强箍筋同轴连接、并且所述承载板和螺旋加强箍筋的中心处均设有相同直径的中心通孔，所述钻杆穿过所述中心通孔，所述钻杆近承载板一侧为头部，近螺旋加强箍筋一侧为尾部，在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁具，所述锁具紧压在承载支架近钻杆尾部一侧，所述钢绞线连接在解锁部上。本发明提供的可多次拆装的锚索施工系统及其施工方法，解决了当前锚索装置承载力低，锚索回收效果差，解锁困难，成本高的问题。
【IPC分类】E02D5/74, E21B7/18
【公开号】CN104895073
【申请号】CN201510230235
【发明人】霍炳旭
【申请人】霍炳旭
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月8日
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种可多次拆装的锚索施工系统及其 施工方法。
【背景技术】
[0002] 建筑工程施工中开挖地基时，需要对基坑进行临时支撑，以保护基坑周边环境安 全，基坑支撑主要需要用到锚索、基坑围护粧。锚索，是通过钻孔穿过软弱岩(土）层或滑动 面，把一端锚杆锚固在坚硬的岩层或土层中，然后在另一个自由端进行张拉，从而对岩层或 土层施加压力对不稳定岩体或土体进行锚固，其中锚索是通过将钢绞线斜打入基坑周侧的 土层中。锚索施工中，大多需要进行钻孔操作，钻孔的同时向孔中打入高压水将孔中泥土搅 拌混合，同时向孔中注浆，当钻杆打至所需位置时，钻孔中的泥土、浆液混合凝固后形成锚 固段，然后灌入混凝土，凝固后将钢绞线拉紧并于基坑围护粧外侧锁紧。
[0003] 随着我国城市建设的不断发展以及有限的土地开发资源，其深基坑工程不断增 多，预应力锚索的应用越来越多。但是作为一种临时性支护措施，锚索在支护功能失效后 无法回收，钢绞线永久埋藏于地下无法取出，这样不仅导致了极大的浪费，而且长期占用大 量的地下空间，形成地下垃圾，造成地下环境污染，对相邻地块的施工和城市的长远规划 及可持续发展都造成了严重的影响，而可回收式预应力锚索技术可以很好的解决这个问 题.但是由于采用的可移除的锚索产品设计不合理，且地下建筑情况变化很大，实际使用 时会产生诸多问题。
[0004] 如现有技术中的旋喷锚索，结构上，此种锚索是将多根钢绞线用挤压套进行压接 或通过施加应力把多根钢绞线挤压在一定的空间内，然后固定在最前端的一块承载板上， 再通过钢绞线(束）与压顶梁（围檩梁）连接，在压顶梁（围檩梁）的外侧紧贴压顶梁（围檩 梁）用锚具锁定；存在以下缺点：（1)抗拔力小，性价比低：锚索在施加预应力时只有最底端 受力，前端6米之上基本不受力，根据相关文献记载，锚杆或锚索的潜在受力影响区为锚索 (锚杆）前端6-7米，小于锚固端直径的10倍，故，其后段锚固体不能发挥作用，从而导致其 锚索(销杆）抗拔力较小，性价比低；（2)稳定性差：销索在使用中所有的预应力都集中在靠 锚索最底端的一块承载板受力，从而使包裹锚索(承载板）的锚固体(水泥浆体）很容易被劈 裂，锚索的稳定性差，造成锚索失效基坑局部开裂，情况严重的产生基坑整体坍塌。在施工 工艺上，先用三叶钻头以一定的倾角（根据设计需要调节）成孔(扩孔)，在成孔过程中钻杆 从始至终进行高压旋喷从而形成一个锚固体，待成孔达到需要长度后，拔出全部钻杆，然 后把锚索的承载板(板内有一孔专供顶锚索用）套入另一种钻头上强行将锚索抵入孔内，然 后再二次撤出所有钻杆，施工完毕；存在以下缺点：（1)锚固体易破坏、失效，基坑朔性变形 大：钻头在成孔过程中从始至终进行高压旋喷，通过连续的高压旋喷而实际形成的为一个 整体的圆柱体，它与压顶梁（围檩梁）之间是一种刚性的连接方式。该锚索无端压，锚固体 在受力时只有锚固体表面积与周围土体形成的一个单一的摩阻力，锚索在受力时容易发生 朔性变形，导致基坑位移量慢慢变大。尤其是当遇到地面有震动波时(来自于重车路过时的 动荷载)，锚固体的破坏会发生峰值后移，锚固体会分段破坏，然后逐点成面破坏。就像用榔 头敲击混凝土梁内的钢筋一样，刚开始钢筋不会松动，随着震动波的频繁冲击，钢筋会一点 点松动，直至整个杆体破坏、失效；（2)锚索施工质量不稳定，离散性大：锚索在成孔时用三 叶钻头以一定的倾角成孔(扩孔)，注浆(其工艺为边扩孔边注浆)，待成孔完毕后再用另一 种钻头插入锚索中孔内强行将锚索抵入土中；在初始成孔时只有一根钻杆的自重，在安放 锚索时用钻杆的尖头插入锚索承载板中孔内，这时(钻杆的总自重=钻杆的自重+锚索的自 重)，且在钻杆伸入孔内几十米远的地方(根据需要成孔深度有时可达20-50米)，这时钻头 最前端的重力已远远大于成孔时的重力，因此，当锚索安放时的插入轨迹和成孔时的钻杆 轨迹不在同一条直线上，也就是说锚索最主要的承载板受力件未能包裹在锚固体(水泥浆 体）的中心部位或严重偏离锚固体(水泥浆体)，从而大大降低了锚固体对承载体的握裹力 (旋喷锚固体的自身强度为中心高外围低）；（3)锚索杆体安放困难：锚索在被强行抵入土中 时，由于承载板与孔壁四周土体的摩擦、剪切，随着承载板顶进的深度越来越长，承载板的 前端会积聚大量的土体，从而无限增大了钻杆顶进的阻力，当该阻力叠加到足够大时，锚索 就无法安放(或安放长度不够)，因而该锚索的抗拔力也就无法满足设计需要。在回收方面， 此种锚索回收困难，回收率低，缺点如下：（1)该锚索是将一根或多根钢绞线用挤压套进行 压接或通过施加应力把一根或多根钢绞线挤压在一定的空间内（然后固定在最前端的一块 承载板上):无论是采用《挤压套》的方式还是采用把《一根或多根钢绞线挤压在一定的空间 内》的方式，都需要先前给他施加一定的应力(根据现有的产品，其应力一般为120KN-180KN 左右，通过该应力使近邻的组件相互挤压在一起)，没有这个预加应力其就无法承载（达 不到这个预应力，在工程锚索张拉锁定受力时就会脱落或极限拉力减小，影响基坑安全系 数）；相反，在工程锚索失效(使用功能结束）锚具(压顶梁段）解锁后，其末端固定在承载板 上的回收装置也必须施加相等的应力锚索装置才能解锁，也就是说整个锚索才能回收；而 如果由于其他原因，如人为施工原因、由于地下土层的骤变、地质勘探单位的疏忽等等，导 致某一根锚索极限抗拔拉力小于之前施加的预应力，那么其埋设与地下锚固体内的解锁装 置就无法解锁，该组锚索的钢绞线就根本无法取出，这样不仅导致了极大的浪费，而且长期 占用大量的地下空间，形成地下垃圾，造成地下环境污染，对相邻地块的施工和城市的长 远规划及可持续发展都造成了严重的影响；（2)紧贴压顶梁（围檩梁）的外侧进行用锚具 锁定：随着国家土地开发资源越来越稀缺以及国家大力提倡的节能环保建筑，为提高土地 利用率，其地下室的外剪力墙距基坑围护粧都很近，尤其是第二道锚索一般在80-120cm之 间，减去围檩梁的宽度60-70cm,实际净间距不大于50cm，而销索回收作业面通常需要75cm (千斤顶长度45cm+千斤顶行程25cm+锁具5cm=75cm;千斤顶如果再小其行程不够无法解 锁）；因此，实际操作中往往是第一道锚索钢绞线回收时施工作业面可以满足，而第二道锚 索回收施工时根本无法进行。
[0005]现有技术中还有一种跟管式旋喷锚索，产品结构上基本与上述旋喷锚索相同，不 同点在于锚索杆体的安放位置以及施工工艺。施工工艺上，此种跟管式旋喷锚索先用一根 钢套管旋转进入，边冲水边旋转，边旋转边成孔。待达到预定深度后，套管停止进入暂埋设 于土层中，然后把锚索杆体从套管内径插入锚索孔内，最后完成注浆，锚索施工完毕；其存 在缺点如下：（1)施工缓慢、影响工程进度：用套管成孔极容易造成抱管（由于阻力变大钢 套管无法转动)，直至整根套管连同锚索杆体都无法取回。尤其是在沙土层中这种现象更加 凸显，严重影响施工进度（2)杆体安放困难：套管在成孔时，套管的内壁容易被泛出的土体 填充、堵塞，尤其是在粘土层中往往需要多次疏通套管内径才能安放锚索杆体，有时一根锚 索一天都无法安放，锚索施工基本停滞；（3)锚索抗拔力小、性价比低：销索成孔直径较小， 锚索的直径也就等同于钢套管的直径，同时也就减小了锚固体与土体之间的 摩阻力；（4) 锚固体易破坏、失效，基坑朔性变形大：锚索受力比较单一，基坑朔性变形大。在遇到地面 的活荷载时钢绞线容易会一点点松动，直至整个锚固体破坏、失效(具体原因全面已分析描 述)。同样的，在回收方面，此种锚索回收困难，回收率低。
[0006] 由上述可知，现有技术中锚索结构及其施工工法仍存在锚索装置承载力低，锚索 回收效果差，解锁困难，成本高等问题。在锚索(锚杆）施工中，大量的钢绞线无法被移除回 收，不仅耗费很多金属材料造成严重的地下污染，成为后续工程施工的障碍物，而且会增加 施工难度，从而影响施工进度。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可多次拆装的锚索施工系统及 其施工方法，解决当前锚索装置承载力低，锚索回收效果差，解锁困难，成本高的问题，以及 施工时容易破坏周围土层、操作繁琐、施工慢的问题。
[0008] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 一种可多次拆装的锚索施工系统，包括：锚索组件、钻杆、钢绞线、承载支架和锁具，所 述锚索组件包括解锁部、承载板和螺旋加强箍筋，所述解锁部与承载板通过解锁部的外螺 纹连接，所述承载板和螺旋加强箍筋同轴连接、并且所述承载板和螺旋加强箍筋的中心处 均设有相同直径的中心通孔，所述钻杆穿过所述中心通孔，所述钻杆近承载板一侧为头部， 近螺旋加强箍筋一侧为尾部，在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁具，所述锁具紧 压在承载支架近钻杆尾部一侧，所述钢绞线连接在解锁部上。
[0009] 优选地，所述锚索组件为两组以上串联在所述钻杆上。
[0010] 优选地，所述钻杆还包括钻杆加长杆，所述钻杆加长杆具有与钻杆中心孔管道相 接通的中心孔管道，所述钻杆加长杆前端连接有加长杆接头，所述加长杆接头与所述钻杆 接头紧密的连接，所述加长杆接头与所述钻杆接头内孔、加长杆的中心孔管道均联通。
[0011] 优选地，所述钻杆前端可拆卸的设置钻头组件，所述钻头组件包括连接杆、钻头， 所述钻头与连接杆的前端通过花键卡接，所述连接杆的后端与所述钻杆前端螺接，所述连 接杆具有与所述钻杆中心孔管道相接的内孔，所述内孔一直延伸至所述连接杆前端并于外 界相通形成直喷喷嘴，所述内孔与外界相通的口部为半径逐渐缩小的锥孔，所述钻头顶部 设置与所述直喷喷嘴口同轴的中孔；还包括有直喷喷嘴密封阀，所述直喷喷嘴密封阀为球 形或锥形，所述直喷喷嘴密封阀的外径大于所述直喷喷嘴口部锥孔的最小内径。
[0012] 优选地，所述连接杆中部设置所述内孔连通的侧喷喷嘴，所述侧喷喷嘴口直径与 所述直喷喷嘴口直径比为1:10-15,所述侧喷喷嘴为两个以上。
[0013] 优选地，所述解锁部包括锚索导向体和锁片，所述锁片卡接于锚索导向体尾端，锁 片咬合钢绞线。
[0014] 优选地，所述钢绞线设置在套管中，所述解锁部通过其内螺旋与所述套管连接。
[0015] 优选地，所述钢绞线包括由两根以上钢丝绑扎缠绕形成的钢丝捆束，所述套管与 钢丝捆束之间具有间隙，该间隙中填充填充物。
[0016] 一种可多次拆装的锚索施工系统的施工方法，包括以下步骤： (1) 组装，将钻杆插入到承载板和螺旋加强箍筋的中心通孔中，插合好后在钻杆的头部 插入钻头组件； (2) 钻孔，钻头与钻杆内通孔相通形成直喷喷嘴，通过钻头进行直喷钻孔至所需长度形 成自由段，当进行扩大段打孔时，将直喷喷嘴密封阀放入到钻头，封住直喷喷嘴口，通过钻 杆上的侧喷喷嘴进行360度旋喷钻孔至所需长度形成扩大段； (3) 钻孔完成后，将钻头自动脱洛； (4) 拔出钻杆，通过注浆管进行注浆； (5) 张拉锁定锚索； (6) 逐级卸载，锚索回收。
[0017] 优选地，其特征在于，所述钻头直径大于所述承载板直径，所述钻杆直径小于其穿 过的所述承载板中心通孔的直径。
[0018] 本发明提供的可多次拆装的锚索施工系统及其施工方法，可以对需施加的应力进 行分散承载，增大了锚索受力的稳定性，提高了基坑的安全性；由于采用分散型受力，在锚 索提供相同的抗拔力的情况下，锚索可以降低水泥浆体或砂浆体的强度，从而降低施工成 本；在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁具，所述锁具紧压在承载支架近钻杆尾部 一侧，钢绞线从承载支架的中孔内穿过，通过施加应力连接形成一整体，在承载受力时该承 载支架可以作为钢垫板受力；在锚索回收时用手提小型切割机从中空的承载支架内把钢绞 线单根逐一割断，应力缓慢释放，锚索回收率高；克服了现有技术在锚索回收时，必须对锚 索上端的锚具锁片进行解锁，而需要利用千斤顶提供几顿甚至几十吨的力，当千斤顶根本 无法安装时，锚具锁片则无法解锁，从而使钢绞线不能完全回收的问题。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明可多次拆装的锚索施工系统的整体示意图； 图2为本发明可多次拆装的锚索施工系统的钻杆示意图； 图3为图2中P部的放大示意图； 图4为图3的L-L截面示意图； 图5为图1的M-M截面示意图； 图6为图1的N-N截面示意图； 图7为本发明实施例解锁部11示意图； 图8为本发明可多次拆装的锚索施工系统的施工工艺流程示意图。
[0020] 图中：10.锚索组件，11解锁部，111.导向体，112.锁片，12.承载板，121.中心通 孔，122.钢绞线穿孔，123.注浆孔，13螺旋加强箍筋，20.钻杆，21.中心孔管道，22.加长 杆，23.钻杆接头，24.加长杆接头，30.钢绞线，40.支架，50锁具，60.钻头组件，61.钻头， 611.中孔，62.连接杆，63.花键，64.内孔，65.直喷喷嘴，66.锥孔，67.直喷喷嘴控制阀， 68.侧喷喷嘴，70.注浆管。
【具体实施方式】
[0021] 以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
[0022] 如图1所示，本发明可多次拆装的锚索施工系统，包括：锚索组件10、钻杆20、钢绞 线30、承载支架40和锁具50,所述锚索组件10包括解锁部11、承载板12和螺旋加强箍筋 13,所述解锁部11与承载板12通过解锁部11的外螺纹连接，所述承载板12和螺旋加强箍 筋13同轴连接、并且所述承载板12和螺旋加强箍筋13的中心处均设有相同直径的中心通 孔121，所述钻杆20穿过所述中心通孔121，所述钻杆20近承载板一侧为头部，近螺旋加强 箍筋13 -侧为尾部，在所述钻杆20的尾部依次设置有承载支架40和锁具50,所述锁具50 紧压在承载支架40近钻杆20尾部一侧，所述钢绞线30连接在解锁部11上。所述承载支 架40为中空结构，当锚索回收时在所述承载支架40中空的部分卸载钢绞线30,将钢绞线 30剪断。
[0023] 其中，所述锚索组件10为两组以上串联在所述钻杆20上。把单个锚索组件10串 联形成一个锚索共同体，每一个承载板12都是分散型承载板，不仅增加了锚索的抗拔力， 还适当减小了锚固体的直径，节省施工工期，降低工程成本。其中，如图5和6所示，承载板 12上设置有注浆孔123以及钢绞线穿孔122,所述注浆孔123用于插放注浆管70,当多组锚 索组件10串联时，所述钢绞线穿孔122用于穿过固定在其他锚索组件10解锁部11上的钢 绞线30。
[0024] 其中，如图2所不，所述钻杆还包括钻杆加长杆22,所述钻杆加长杆2 2具有与钻杆 中心孔管道21相接通的中心孔管道21，所述钻杆加长杆22前端连接有加长杆接头24,所 述加长杆接头24与所述钻杆接头23紧密的连接，所述加长杆接头24与所述钻杆接头23 内孔、加长杆的中心孔管道21均联通。可根据需要对不同深度的土层进行扩孔。
[0025] 其中，如图2-6所示，所述钻杆20前端可拆卸的设置钻头组件60,所述钻头组件 60包括钻头61、连接杆62,所述钻头61与连接杆62的前端通过花键63卡接，所述连接杆 62的后端与所述钻杆前端螺接，所述连接杆62具有与所述钻杆中心孔管道21相接的内孔 64,所述内孔64 -直延伸至所述连接杆62前端并于外界相通形成直喷喷嘴65,所述内孔 64与外界相通的口部为半径逐渐缩小的锥孔66,所述钻头61顶部设置与所述直喷喷嘴口 同轴的中孔611 ;还包括有直喷喷嘴密封阀67,所述直喷喷嘴密封阀67为球形或锥形，所述 直喷喷嘴密封阀67的外径大于所述直喷喷嘴口部锥孔66的最小内径。所述钻杆20的中 心孔管道21中冲入高压水(或水泥浆)，当无需扩孔时，高压水(或水泥浆)由直喷喷嘴65中 向前喷出，对钻头前方的土壤进行冲切，当需要对周边土壤进行扩孔时，向所述钻杆20的 中心孔管道21中投入所述直喷喷嘴密封阀67,所述直喷喷嘴密封阀67延所述中心孔管道 21 -直下落至所述直喷喷嘴口部的锥孔66中，堵住所述直喷喷嘴65的出水线路，从而迫使 高压水从连接杆62中部设置的侧喷喷嘴68中喷出，对连接杆62四周的土壤进行旋切、扩 孔、置换、搅拌形成一个扩大段，在进行扩孔操作的同时，向该段土壤中注浆，使土壤、水、注 浆液混为一体，凝固后强度更强，同时，由于该段土壤上方的土壤（即扩大段前端的土壤）未 被扩孔时扰动、破坏，仍为原始的密实状态(在扩大段前端面受力时，其原始的土体就像其 天然的垫板一样)，因此整体的抗拉强度增强，另外，直喷喷嘴65向前喷水也可以减少钻头 钻洞的阻力，减少能耗，减少施工时间，从而降低成本。
[0026] 其中，所述连接杆62中部设置所述内孔64连通的侧喷喷嘴68,所述侧喷喷嘴口直 径与所述直喷喷嘴口直径比为1:10-15,所述侧喷喷嘴68为两个以上。按实际施工需要设 置侧喷喷嘴68数量，提供不同钻孔强度及速度。
[0027] 其中，如图7所示，所述解锁部11包括锚索导向体111和锁片112,所述锁片112 卡接于锚索导向体111尾端，锁片112咬合钢绞线30,固定钢绞线30。还可以锁片112内 侧设置涨紧簧，解锁时增大锁片112咬合钢绞线30的口部张开角，进而控制解锁部11，对钢 绞线30进行回收。所述解锁部锁片与钢绞线可多次进行咬合(锁定）与拆装(解锁） 其中，所述钢绞线30设置在套管中，所述解锁部通过其内螺旋与所述套管连接。套管 的设置将混凝土与钢绞线30相互隔离开，使钢绞线30的回收变得容易。
[0028] 其中，所述钢绞线30包括由两根以上钢丝绑扎缠绕形成的钢丝捆束，所述套管与 钢丝捆束之间具有间隙，该间隙中填充填充物。利于钢绞线30的回收。
[0029] 本发明提供的可多次拆装的锚索施工系统的施工方法，包括以下步骤： (1) 组装，将钻杆插入到承载板和螺旋加强箍筋的中心通孔中，插合好后在钻杆的头部 插入钻头组件； (2) 钻孔，钻头与钻杆内通孔相通形成直喷喷嘴，通过钻头进行直喷钻孔至所需长度形 成自由段，当进行扩大段打孔时，将直喷喷嘴密封阀放入到钻头，封住直喷喷嘴口，通过钻 杆上的侧喷喷嘴进行360度旋喷钻孔至所需长度形成扩大段；本实施例中直喷喷嘴密封阀 从钻杆的最尾端的中心通孔内放入到钻头； (3) 钻孔完成后，将钻头自动脱洛； (4) 拔出钻杆，通过注浆管进行注浆； (5) 张拉锁定锚索； (6) 逐级卸载，锚索回收。
[0030] 其中，所述钻头直径大于所述承载板直径，所述钻杆直径小于其穿过的所述承载 板中心通孔的直径。
[0031] 如图8所示，具体施工工艺流程如下： (1) 锚孔放线、锚索制作 根据基坑围护剖面图，按设计要求，将锚索孔口位置标高准确测放在围护粧的内侧，并 用油漆做好标记，孔位误差不得超过±l〇cm，如遇特殊情况需设计同意方可调整；为提高 工作效率在锚孔放线的同时进行锚索制作，以备用； (2) 钻机就位 根据锚索孔口标高进行调整作业面高程，确保锚索倾角误差不大于± 1°，孔位误差不 得超过±l〇cm; (3) 锚索组件跟进 将钻杆插入已制作好的锚索组件内逐个承载板预留的中孔内，形成串联(钻杆上在制 作时留有几个台座，当插入一定位置后其台座刚好抵着承载板；钻杆的外径与承载板的内 径留有一定间隙，在钻杆旋转时锚索杆体不会旋转)，锚索杆体通过钻杆前端的钻头轨迹被 带入锚索孔内，原钻头的直径大于锚索承载板的直径，且该锚索承载板在被钻头带入时仅 靠在钻头的后面，故，锚索杆体在被安放时阻力较小，安放方便、快捷； (4) 成孔 钻孔前应熟知地下土层发布并充分明确地下各种埋设管线、管道的埋设标高及走向， 钻孔时应避开地下各种埋设管线、管道及其他障碍物；自由段成孔，开启钻杆前端的直喷喷 嘴，喷射压力10~15MPa，喷射流量100~120L/min，转进速度根据土层泛水实时进行调 整； 水泥浆拌制 水泥浆拌制应与成孔同时进行，在水泥浆拌制时应严格控制水泥含量及水灰比，水灰 比1 :1 ;水泥浆存放时应不间断进行搅拌，且存放时间不大于4小时； (5) 扩孔 当需要扩孔时，先把一种特制的钻头前端的直喷喷嘴封闭（闭合）阻断高压水或水泥浆 的流出，从而使水或水泥浆在高压泵的作用下瞬间在钻杆的内部积聚形成高压状态，迫使 钻杆内的高压水或水泥浆从钻杆前端侧面预留的两个常开的侧喷喷嘴内喷射出去，形成高 压流束；通过高压流束对锚索孔壁土体进行旋切、搅拌、置换，使锚固体的最底段将形成一 个扩大头，该扩大头是一个复合受力体，它有自由段、普通锚固段、扩大头锚固段三部分组 成，它既有普通段的摩阻力又有扩大头段的摩阻力，尤其是其扩大头前端的端阻力更大，由 于其受力的机理不同，它不仅离散性小、朔性位移小，而且受力稳定大大增强了基坑的安全 性；扩孔时应严格控制钻杆钻入步进速度及钻杆旋转速度；根据扩孔时的土层泛水情况进 行调整扩孔压力； (6) 扩孔完毕、回撤钻杆 当扩孔至需要长度后，撤回钻杆；钻杆的最前端与钻头通过花键连接，在钻杆回撤到一 定长度后则钻杆、钻头自动脱离，钻头留入土层中；钻头是用一种高强塑料制作，且体积较 小，对后续工程施工基本上不产生影响；为防止误操作，其钻头与钻杆的脱离长度（即钻杆 回撤脱离长度）留有较长一段，短行程内钻头、钻杆不会误脱离； 二次水泥浆拌制 在撤回钻杆的同时进行水泥浆的二次拌制，在水泥浆拌制时应严格控制水泥含量及水 灰比，水灰比1 :2 ;水泥浆存放时应不间断进行搅拌，且存放时间不大于4小时； (7) 注浆 一次注浆：在钻杆撤出后，由锚索杆体内预制的一根注浆管已随锚索杆体被插入锚索 孔底，通过后台的注浆泵与注浆管的最上口螺丝连接、密封，注入水泥浆(稀释水泥砂浆)， 直到水泥浆溢出锚索孔口为止；注浆压力1~2MPa 二次注浆：二次注浆应与第一次注浆间隔时间为4~5小时，注浆压力3~4MPa，待 压力达到7~8MPa时停止注浆，改为孔口补浆，直至锚索孔口饱满盈实为止； (8) 锚固体养护 为节省锚固体养护周期，在注浆时可以适量添加早强剂，锚固体养护周期一般受当时 的 自然天气条件影响及与早强剂的添加量有关，通常为14一28天； (9) 预张拉检测 为保证基坑安全，在锚索张拉锁定前应按相应比例进行验收检测，检测结果应及时上 报设计院，以便于设计院及时调整方案；对于不合格的锚索应进行补强或降级使用； (10) 张拉锁定 待锚索检测合格后(或设计院同意后）方可进行张拉锁定；锚索应分级张拉，逐级卸载； 张拉至设计拉力的1~1. 1倍时，保持10~15min，观察其变化趋于稳定时卸荷至锁定荷载 进行锁定。锁定后，如有明显的应力损失，应进行补偿张拉； (11) 基坑位移、实时监测 为保证基坑施工安全，在锚索施工完毕土方开挖时，应每天对基坑位移进行安全监 测，当位移量增大时应加强监测频率，监测结果及时上报、上传； 应急预案 基坑开挖前通过自检对基坑环境做一次全面检查及记录；在基坑施工期间，加强基坑 各侧各项检测，并及时将观测资料反馈给建设、设计、监理、施工单位等，以便及时分析处 理。挖土期间每天提供一次监测数据，有异常情况或监测值异常时加大检测频率，并报有关 单位，应特别加强雨天和雨后的监测；通过自检，加强对道路管线的监测，遇异常情况及时 通知有关单位；施工场地内随时准备沙袋、土工布、松木(方木）型钢梁等应急所需物品及工 具，以防基坑发生位移过大或锚索孔涌水时进行反压或支撑使用； (12) 锚索回收 基坑开挖较深、侧向土压力较大，在锚索回收时严禁应力集中突然释放，锚索回收须具 备以下条件方可进行施工： 1) 待地下室顶板及传力带施工完毕养护28天，基坑外围土方回填密实后方可进行各 道锚索的回收； 2) 传力带浇筑时严禁封堵锚索回收施工面，同一标高面的应左右错开； 3) 土方回填高度：压顶梁（围檩）梁底平； 举例说明锚索回收工艺： 1) 、锚索在回收前应分级卸载，以相邻的四根锚索为一组，依次卸载； 2) 、锚索卸载分四级，顺序如下： 第一根锚索A回收时，以锚索A、B、C、D为一组，以下简称A、B、C、D， 第一循环：先把四根锚索A、B、C、D分别卸载至0. 75T(T为锁定值）； ②第二循环：把A、B、C、分别卸载至0. 5T; 第三循环：再把A、B、分别卸载至0. 25T; 第四循环：A锚索回收施工； 第二根锚索B回收时，以锚索B、C、D、E为一组，以下简称B、C、D、E， 第一循环：把锚索E卸载至0. 75T(T为锁定值）； 第二循环：把D卸载至0.5T; :f.第三循环：再把C卸载至0. 25T; 第四循环：B锚索回收施工。
[0032] 其他锚索卸载顺序以此类推；锚索回收时及之后，及时观察、测量压顶梁（围檩梁） 位移变化，并采取相应应急措施。
[0033] 在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是 本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本 发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术 方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的 变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本 发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技 术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，包括：锚索组件、钻杆、钢绞线、承载 支架和锁具，所述锚索组件包括解锁部、承载板和螺旋加强箍筋，所述解锁部与承载板通过 解锁部的外螺纹连接，所述承载板和螺旋加强箍筋同轴连接、并且所述承载板和螺旋加强 箍筋的中心处均设有相同直径的中心通孔，所述钻杆穿过所述中心通孔，所述钻杆近承载 板一侧为头部，近螺旋加强箍筋一侧为尾部，在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁 具，所述锁具紧压在承载支架近钻杆尾部一侧，所述钢绞线连接在解锁部上。2. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述锚索组件为 两组以上串联在所述钻杆上。3. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钻杆还包括 钻杆加长杆，所述钻杆加长杆具有与钻杆中心孔管道相接通的中心孔管道，所述钻杆加长 杆前端连接有加长杆接头，所述加长杆接头与所述钻杆接头紧密的连接，所述加长杆接头 与所述钻杆接头内孔、加长杆的中心孔管道均联通。4. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钻杆前端可 拆卸的设置钻头组件，所述钻头组件包括连接杆、钻头，所述钻头与连接杆的前端通过花键 卡接，所述连接杆的后端与所述钻杆前端螺接，所述连接杆具有与所述钻杆中心孔管道相 接的内孔，所述内孔一直延伸至所述连接杆前端并于外界相通形成直喷喷嘴，所述内孔与 外界相通的口部为半径逐渐缩小的锥孔，所述钻头顶部设置与所述直喷喷嘴口同轴的中 孔；还包括有直喷喷嘴密封阀，所述直喷喷嘴密封阀为球形或锥形，所述直喷喷嘴密封阀的 外径大于所述直喷喷嘴口部锥孔的最小内径。5. 根据权利要求4所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述连接杆中部 设置所述内孔连通的侧喷喷嘴，所述侧喷喷嘴口直径与所述直喷喷嘴口直径比为1:10-15， 所述侧喷喷嘴为两个以上。6. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述解锁部包括 锚索导向体和锁片，所述锁片卡接于锚索导向体尾端，锁片咬合钢绞线。7. 根据权利要求1所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钢绞线设置 在套管中，所述解锁部通过其内螺旋与所述套管连接。8. 根据权利要求7所述的可多次拆装的锚索施工系统，其特征在于，所述钢绞线包括 由两根以上钢丝绑扎缠绕形成的钢丝捆束，所述套管与钢丝捆束之间具有间隙，该间隙中 填充填充物。9. 根据权利要求1-8任一所述的可多次拆装的锚索施工系统的施工方法，其特征在 于，包括以下步骤： (1) 组装，将钻杆插入到承载板和螺旋加强箍筋的中心通孔中，插合好后在钻杆的头部 插入钻头组件； (2) 钻孔，钻头与钻杆内通孔相通形成直喷喷嘴，通过钻头进行直喷钻孔至所需长度形 成自由段，当进行扩大段打孔时，将直喷喷嘴密封阀放入到钻头，封住直喷喷嘴口，通过钻 杆上的侧喷喷嘴进行360度旋喷钻孔至所需长度形成扩大段； (3) 钻孔完成后，将钻头自动脱洛； (4) 拔出钻杆，通过注浆管进行注浆； (5) 张拉锁定锚索；
【专利摘要】本发明提供一种可多次拆装的锚索施工系统，包括锚索组件、钻杆、钢绞线、承载支架和锁具，所述锚索组件包括解锁部、承载板和螺旋加强箍筋，所述解锁部与承载板通过解锁部的外螺纹连接，所述承载板和螺旋加强箍筋同轴连接、并且所述承载板和螺旋加强箍筋的中心处均设有相同直径的中心通孔，所述钻杆穿过所述中心通孔，所述钻杆近承载板一侧为头部，近螺旋加强箍筋一侧为尾部，在所述钻杆的尾部依次设置有承载支架和锁具，所述锁具紧压在承载支架近钻杆尾部一侧，所述钢绞线连接在解锁部上。本发明提供的可多次拆装的锚索施工系统及其施工方法，解决了当前锚索装置承载力低，锚索回收效果差，解锁困难，成本高的问题。
【IPC分类】E02D5/74, E21B7/18
【公开号】CN104895073
【申请号】CN201510230235
【发明人】霍炳旭
【申请人】霍炳旭
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月8日
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