阅读说明：本技术 一种螺旋笼芯锚杆桩锚支护的施工方法 (Construction method for pile-anchor support of spiral cage core anchor rod ) 是由 刘炳锋 刘志行 陈尾雪 康向阳 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种螺旋笼芯锚杆桩锚支护的施工方法,其包括S1施工准备,S2确定孔位,S3扩孔引孔,S4跟管钻孔,S5钻锚固段孔,S6锚杆制作,S7锚杆安装,S8展开支骨,S9注浆,S10锚杆张拉锁定,S11封锚；本发明通过设置可注浆扩张的囊袋,以及与螺旋筋配合展开的支骨,从而于锚杆的锚固段扩张形成具有多重骨架结构的骨筋固结体,扩张锚固段直径,并且骨筋固结体结构强度大,大大提高锚杆的抗拉拔能力,并且支骨展开、囊袋扩张的过程中同时挤密周围土体,根据土体的密度—有效应力—抗剪强度的对应原则,囊袋周围土体的强度提高,大大提高锚杆的极限荷载。(The invention relates to a construction method of a pile anchor support of a spiral cage core anchor rod, which comprises S1 construction preparation, S2 hole position determination, S3 hole expansion and guide, S4 follow pipe drilling, S5 anchoring section drilling, S6 anchor rod manufacturing, S7 anchor rod installation, S8 expansion supporting bone, S9 grouting, S10 anchor rod tensioning locking and S11 anchor sealing; the invention can expand the anchoring section of the anchor rod to form a bone tendon consolidation body with a multi-skeleton structure by arranging the grouting expandable bag and the branch bone which is matched with the spiral tendon to expand, the diameter of the anchoring section is expanded, the structural strength of the bone tendon consolidation body is high, the pulling resistance of the anchor rod is greatly improved, the surrounding soil body is compacted in the expanding and bag expanding processes of the branch bone, the strength of the soil body around the bag is improved according to the corresponding principle of density, effective stress and shearing strength of the soil body, and the limit load of the anchor rod is greatly improved.)

一种螺旋笼芯锚杆桩锚支护的施工方法

技术领域

本发明涉及基坑支护施工的技术领域，尤其是涉及一种螺旋笼芯锚杆桩锚支护的施工方法。

背景技术

桩锚支护体系是目前较为常用的基坑支护方式之一，具有安全性能高、经济合理、施工速度快等优势，近年来大直径长锚杆也在工程建设中得到应用。

目前，国内用于基坑围护的锚杆，通常用钻机在土体中钻出直径80～300mm的锚杆孔，锚杆孔内放入锚杆，再在锚杆孔内进行注浆，形成圆柱形的注浆锚固体，当其受到拉力时，注浆锚固体与其周边土体间形成摩擦力，从而产生抗拉力。

但是素混凝土抗拉性能较差，从而锚杆支护的抗拉能力较差，对于抗拉设计承载要求较高的工程，传统的锚杆支护已不能有效地满足工程建设的需要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种螺旋笼芯锚杆桩锚支护的施工方法，使得锚杆支护具有良好的抗拉能力。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的。

一种螺旋笼芯锚杆桩锚支护的施工方法，包括以下步骤；

S1、施工准备，包括：

S1.1、确定施工方案，编制满足设计规范和工艺要求的施工技术措施；

S1.2、技术研究小组深入工地现场，对现场实际情况和周边环境进行调查，并查阅资料，审核图纸；

S1.3、材料准备、劳动力准备、工具准备均要符合要求；

S2、确定孔位，包括：

S2.1、根据基础平面布置图进行测放，记录放线过程；孔位坐标误差在50mm以内，确定锚固区域，并探测是否有障碍物；

S2.2、在孔位设计范围外设置固定点，并用红油漆标注清晰，供测放、检查使用，以保证在施工过程中能够经常进行复测，做好测量工作；

S2.3、整平场地，调整履带式潜孔锤钻机的臂架的水平位置、高度、方位和倾角，使钻杆和套管夹具对准孔位，调整方位和倾角符合设计要求；

S3、扩孔引孔，钻头直径大于设计直径25±5mm，钻孔深度大于设计孔深750±250mm；

S4、跟管钻孔，套管为钢管与管靴以螺纹方式连接形成一体化结构，套管跟进至预设的锚杆自由段深度；

S5、更换伞状扩大头，伞状扩大头沿套管伸进至套管端头，伞状扩大孔张开、缓慢进行伸进施工至预设的锚杆锚固段的深度，最后拔出套管，并注水护壁成孔；

S6、锚杆制作：按设计要求制作笼芯囊锚杆，锚杆包括杆体，杆体的自由段抹一层黄油，并密裹塑料布，套塑料软管并扎牢，以形成防腐结构，并采用紧固件和承载体将防腐结构固定于杆体上，杆体的锚固段设置支骨，杆体的锚固段套设螺旋筋，螺旋筋与支骨连接，最后将囊袋包裹于整个锚固段的外侧，通过承载体实现囊袋与杆体连接，将注浆管接入囊袋的注浆口；

S7、锚杆安装：采用吊装系统将现场已组装好的锚杆及时迅速安放到锚孔中；

S8、旋转螺旋筋，通过螺旋筋与支骨之间的连接，带动支骨沿远离杆体方向展开，支骨距离杆体轴线的最大径向距离大于螺旋筋的半径；

S9、注浆，包括：

S9.1、囊袋注浆，通过泥浆泵将制备好的水泥净浆灌入囊袋内，通过水泥净浆液将囊袋扩充与锚杆周围土体紧密贴合，同时杆体周围的螺旋筋和展开后的支骨与水泥净浆结合形成骨筋固结体；

S9.2、锚孔注浆，在囊袋注浆完成24小时后采用水泥砂浆在锚孔内进行二次注浆，注浆压力控制在4-5MPa之间，待孔口流出灌浆液后停止注浆；

S10、锚杆张拉锁定，锚杆张拉前至少先施加一级荷载，使各部紧固伏贴和筋体完全平直，张拉采用整体超张拉，加载按设计荷载的25%、50%、75%、100%、120%依次进行，锚杆张拉至1.0-1.5倍设计轴向拉力值，张拉后持荷稳定至少30分钟，然后卸荷载至锁定荷载进行锁定作业，锚杆锁定后，若发现有明显预应力损失时，进行补偿张拉；

S11、封锚，采用水泥砂浆进行封孔注浆，然后按照设计尺寸，用砼对杆体的外露段进行封锚。

采用上述技术方案，通过设置可注浆扩张的囊袋，以及与螺旋筋配合展开的支骨，从而于锚杆的锚固段扩张形成具有多重骨架结构的骨筋固结体(螺旋筋+支骨)，扩张锚固段直径，并且骨筋固结体结构强度大，大大提高锚杆的抗拉拔能力，并且支骨展开、囊袋扩张的过程中同时挤密周围土体，根据土体的密度—有效应力—抗剪强度的对应原则，囊袋周围土体的强度提高，大大提高锚杆的极限荷载；并且展开后的支骨距离杆体轴线的最大径向距离大于螺旋筋的半径，即支骨的最大径向距离大于锚杆自由段的半径，能够为螺旋筋外径与囊袋之间的混凝土提供骨架支撑，从而提高骨筋固结体的位于该位置处的结构强度，进而减少该位置所受交叉拉拔应力较大时骨筋固结体的承载能力较弱的情况，即更进一步提高了整体锚杆的抗拉拔能力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支骨的一端与所述杆体铰接，且所述支骨设置为多个，各支骨与杆体之间的铰接位置沿所述螺旋筋的螺旋路径均匀排布；所述支骨沿自身长度开设腰形孔，所述螺旋筋穿过所述腰形孔，所述腰形孔的宽度方向上的相对孔壁设有圆弧面，所述圆弧面的曲率中心位于所述支骨的外部；所述锚杆套设有驱动承载体，驱动承载体与锚杆转动连接，驱动承载体与螺旋筋的端部固定连接，驱动承载体的端面开设有驱动槽。

采用上述技术方案，将锚杆放入锚孔内后，往杆体套设类似套筒的管状物，该管状物的端部具有与驱动槽相配合的凸起，然后通过凸起与驱动槽配合，旋动套筒，进而通过驱动承载体带动螺旋筋转动，螺旋筋旋转过程中抵接于腰形孔的孔壁，由于螺旋筋具有螺旋导向作用，从而带动支骨相对杆体翻转运动，即将原本倾斜的支骨翻转展开至垂直于杆体的状态，从而使支骨的自由端移动至螺旋筋的外侧，进而为螺旋筋外径与囊袋之间的混凝土提供骨架支撑；并且多个支骨展开后，其组合形成螺旋排布的螺旋骨架结构，该螺旋骨架结构与螺旋筋相配合，作为双重螺旋结构，大大提高了骨筋固结体的结构强度，更进一步提高了锚杆的抗拉拔能力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支骨的自由端沿所述螺旋筋的螺旋方向相切延展有一段翼板，所述翼板与所述支骨平行设置。

采用上述技术方案，当支骨翻转展开至垂直杆***置时，翼板随之变换至垂直于杆体的位置，即各翼板均垂直于锚杆的拉拔方向，不仅提高了骨筋固结体的结构强度，更增加了骨筋组合体在锚杆拉拔方向的横截面积，从而更进一步提高了锚杆的抗拉拔能力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支骨套设有多个套圈，所述套圈位于所述支骨的铰接端与所述螺旋筋之间。

采用上述技术方案，螺旋筋带动支骨翻转展开的过程中，螺旋筋相对腰形孔沿朝向支骨的铰接端方向滑移，从而带动该位置处的套圈往支骨的铰接端移动，从而于支骨的铰接端形成套圈骨架结构，水泥净浆与套圈骨架结合成用于加固支骨铰接端的加固体，从而提高支骨与杆体铰接点的强度，起到加固螺旋骨架的结构强度的作用，进而提高了锚杆的抗拉拔能力；并且套圈可沿支骨长度方向滑移，其状态较为灵活，因此可根据支骨相对杆体的位置调整套圈自身位置，从而不会影响支骨的翻转展开运动，即无干涉。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述套圈的表面凸出有多个凸块，各所述凸块沿所述套圈的周向均匀排布；当所述支骨翻转展开至垂直于杆体时，所述套圈的凸块与相邻套圈的表面相抵接。

采用上述技术方案，通过凸块与相邻套圈的表面的抵接，使得相邻两个套圈之间存在轴向间隙，从而便于水泥净浆通过间隙进入至套圈内部，提高套圈与水泥净浆的接触面积，从而提高套圈骨架的结构强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述杆体的外周壁固定有横截面呈“凵”字形的模板围挡，所述支骨与所述杆体之间的铰接点位于所述模板围挡内部，所述模板围挡的开口朝向所述杆体的自由段方向，且所述模板围挡的开口用于避让所述支骨的翻转展开运动；当所述支骨翻转展开至垂直于杆体时，所述套圈位于模板围挡内部。

采用上述技术方案，模板围挡能够作为加固体的模板，即提高加固体的结构强度，并且模板围挡的开口朝向杆体的自由段，即朝向拉拔方向，因此加固体还能够以模板围挡作为支撑基础，提高锚杆的抗拉拔能力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述凸块设有导向面，所述模板围挡的相对模板围挡开口的内侧面朝向所述杆体凸出构造有抵接块；当所述支骨翻转展开至垂直于杆体时，所述抵接块的侧壁与所述套圈的外径相抵接，且所述导向面抵接于相邻套圈的表面，并迫使相邻两个套圈同轴。

采用上述技术方案，抵接块对套圈的位置具有一定的限位作用，然后以最靠近杆体的套圈作为基础，通过导向面与相邻套圈表面的抵接，以纠正相邻套圈的位置，即对套圈进行二次限位，从而使搭叠一起的多个套圈能保持同轴心，从而确保套圈骨架的结构稳定性，提高加固体的结构强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述模板围挡的三个外侧面均与所述杆体的外周面固定连接有肋板。

采用上述技术方案，肋板起到加强杆体与模板围挡之间强度的作用，进而提高锚杆的抗拉拔能力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S2中，测量现场的工程地质情况，预先准备相对应的钻头钻杆组合；在步骤S3中，根据地质情况更换相对应的钻杆与钻头组合进行扩孔引孔。

采用上述技术方案，使得锚杆能够适用于复杂地层施工，减少钻具损坏的情况。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：当土层为黏土等硬塑性土质，用三叶钻加螺旋钻杆的组合，或螺旋钻加螺旋钻杆的组合，当遇较坚硬强风化层、中风化层夹杂松散、破碎、裂隙发育岩层或夹杂砂砾石、角砾石、岩土混合堆积体和滑坡断裂地带等复杂地层，使用风动球形潜孔锤进行引孔。

采用上述技术方案，根据不同土层的地质条件更换相对应的钻头进行引孔，不仅提升了引孔速率，在拔出、跟换钻头时也可带出孔内土渣，降低了后续施工难度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过设置可注浆扩张的囊袋，以及与螺旋筋配合展开的支骨，从而于锚杆的锚固段扩张形成具有多重骨架结构的骨筋固结体，扩张锚固段直径，并且骨筋固结体结构强度大，大大提高锚杆的抗拉拔能力，并且支骨展开、囊袋扩张的过程中同时挤密周围土体，根据土体的密度—有效应力—抗剪强度的对应原则，囊袋周围土体的强度提高，大大提高锚杆的极限荷载；

2、通过设置与螺旋筋联动的套圈，使得套圈与水泥净浆组合凝固形成用于加固支骨铰接端的加固体，从而提高支骨与杆体铰接点的强度，起到加固螺旋骨架的结构强度的作用，即套圈、支骨、螺旋筋组合形成多重骨架结构，进而提高锚固段的骨筋固结体的结构强度，从而大大提高了锚杆的抗拉拔能力。

附图说明

图1是本发明的锚杆结构示意图；

图2是本发明的锚杆的锚固段的结构示意图；

图3是本发明的支骨处于倾斜状态的示意图；

图4是本发明的支骨处于垂直状态的示意图；

图5是本发明的支骨的剖视图。

图中，1、杆体；2、螺旋筋；3、支骨；4、模板围挡；5、套圈；6、囊袋；10、锚固段；11、防腐结构；12、驱动承载体；20、自由段；31、腰形孔；32、翼板；41、抵接块；42、肋板；51、凸块；52、导向面；61、注浆口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：如图1所示，为本发明公开的一种锚杆结构，包括杆体1，杆体1具有自由段20和锚固段10，其中杆体1的自由段20设有防腐结构11，杆体1的锚固段10套设有螺旋筋2，杆体1的锚固段10的外侧罩设有囊袋6，囊袋6设有注浆口61。

如图1所示，螺旋筋2与杆体1绕杆体1的轴线转动设置，锚固段10设有两个承载体，将靠近自由段20的承载体命名为驱动承载体12，驱动承载体12的端面开设有驱动槽(图中未标出)，螺旋筋2的一端与驱动承载体12固定连接，螺旋筋2的另一端与另一承载体抵接；可通过旋转驱动承载体12，带动螺旋筋2转动。

如图2所示，杆体1的锚固段10设有多个支骨3，支骨3的一端与杆体1铰接，且各支骨3与杆体1之间的铰接位置沿螺旋筋2的螺旋路径均匀排布；如图3所示，支骨3未翻转展开时，支骨3相对杆体1倾斜设置，且支骨3的自由端倾斜朝向杆体1的自由段20；支骨3沿自身长度开设腰形孔31，腰形孔31的宽度方向上的相对孔壁设为圆弧面，圆弧面的曲率中心位于支骨3的外部，螺旋筋2穿过腰形孔31；支骨3的自由端的两相对侧壁沿螺旋筋2的螺旋方向相切延展有一段翼板32，翼板32的宽面与相邻支骨3平行设置。

如图2、图3所示，杆体1的外周壁固定有“凵”字形的模板围挡4，支骨3与杆体1之间的铰接点位于模板围挡4内部，模板围挡4的开口朝向杆体1的自由段20方向，且模板围挡4的开口用于避让支骨3的翻转展开运动；模板围挡4的相对模板围挡4开口的内侧面朝向杆体1凸出构造有抵接块41，模板围挡4的三个外侧面均与杆体1的外周面固定连接有肋板42。

如图4、图5所示，支骨3套设有多个套圈5，套圈5位于支骨3的铰接端与螺旋筋2之间，套圈5的表面向上凸出有多个凸块51，各凸块51沿套圈5的周向均匀排布，凸块51设有导向面52；当支骨3翻转展开至垂直于杆体1时，套圈5位于模板围挡4内部，抵接块41的侧壁与套圈5的外径相抵接，且导向面52抵接于相邻套圈5的表面，并迫使相邻两个套圈5同轴。

将锚杆放入锚孔内后，往杆体1套设类似套筒的管状物，该管状物的端部具有与驱动槽相配合的凸起，然后通过凸起与驱动槽配合，旋动套筒，进而通过驱动承载体12带动螺旋筋2转动，螺旋筋2旋转过程中抵接于腰形孔31的孔壁，由于螺旋筋2具有螺旋导向作用，从而带动支骨3相对杆体1翻转运动，即将原本倾斜的支骨3翻转展开至垂直于杆体1的状态，从而使支骨3的自由端移动至螺旋筋2的外侧，进而为位于螺旋筋2外径与囊袋6之间的混凝土提供骨架支撑；然后往注浆口61处灌注水泥净浆，水泥净浆、螺旋筋2和支骨3形成骨筋固结体，其结构强度大，从而提高了锚杆的抗拉拔能力；并且螺旋筋2带动支骨3翻转展开的过程中，螺旋筋2相对腰形孔31沿朝向支骨3的铰接端方向滑移，并带动该位置处的套圈5往支骨3的铰接端移动，从而于支骨3的铰接端处形成套圈5骨架结构，水泥净浆与套圈5骨架结合成用于加固支骨3的铰接端的加固体，从而提高支骨3与杆体1铰接点的强度，进而提高了锚杆的抗拉拔能力。

实施例2：为一种基于实施例1的锚杆结构的螺旋笼芯锚杆桩锚支护的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工准备，包括：

S1.1、确定施工方案，编制满足设计规范和工艺要求的施工技术措施；

S1.2、技术研究小组深入工地现场，对现场实际情况和周边环境进行调查，并查阅资料，审核图纸；

S1.3、材料准备、劳动力准备、工具准备均要符合要求。

S2、确定孔位，包括：

S2.1、根据基础平面布置图进行测放，记录放线过程；孔位坐标误差在50mm以内，确定锚固区域，并探测是否有障碍物，必要时需清除障碍；

S2.2、在孔位设计范围外设置固定点，并用红油漆标注清晰，供测放、检查使用，以保证在施工过程中能够经常进行复测，做好测量工作；

S2.3、整平场地，调整履带式潜孔锤钻机的臂架的水平位置、高度、方位和倾角，使钻杆和套管夹具对准孔位，调整方位和倾角符合设计要求；

S2.4、根据现场的工程地质情况以及孔位设计直径，预先准备相对应的钻头钻杆组合。

S3、扩孔引孔：根据地质情况更换相对应的钻杆与钻头组合进行扩孔引孔，钻头直径大于设计直径25±5mm，钻孔深度大于设计孔深750±250mm；当土层为黏土等硬塑性土质，用三叶钻加螺旋钻杆的组合，或螺旋钻加螺旋钻杆的组合，当遇较坚硬强风化层、中风化层夹杂松散、破碎、裂隙发育岩层或夹杂砂砾石、角砾石、岩土混合堆积体和滑坡断裂地带等复杂地层，用风动球形潜孔锤进行引孔。

S4、跟管钻孔：套管为钢管与管靴以螺纹方式连接形成一体化结构，其中钢管为45CrMo钢，套管跟进至预设的锚杆自由段20深度。

S5、更换伞状扩大头，伞状扩大头沿套管伸进至套管端头，伞状扩大孔张开、缓慢进行伸进施工至预设的锚杆锚固段10的深度，最后拔出套管，并注水护壁成孔。

S6、锚杆制作：如图1所示，按设计要求制作笼芯囊锚杆，于杆体1的自由段20抹一层黄油，并密裹塑料布，套塑料软管并扎牢，以形成防腐结构11；于杆体1的锚固段10套设螺旋筋2，螺旋筋2套设于杆体1上，且套设过程中螺旋筋2穿过支骨3的腰形孔31，然后通过承载体实现螺旋筋2与杆体1的连接，然后将囊袋6包裹于整个锚固段10的外侧，将注浆管接入囊袋6的注浆口61。

S7、锚杆安装：采用吊装系统将现场已组装好的锚杆及时迅速安放到锚孔中。

S8、往杆体1套设类似套筒的管状物，该管状物的端部具有与驱动槽相配合的凸起，然后通过凸起与驱动槽配合，旋动套筒，进而通过驱动承载体12带动螺旋筋2转动，通过螺旋筋2与腰形孔31之间的连接，带动支骨3沿远离杆体1方向翻转展开，待套筒的转动力矩增大时停止转动(套圈5与抵接块41相抵接，阻止支骨3的继续翻转展开)，此时支骨3翻转展开至垂直于杆体1的状态(见图2)。

S9、注浆，包括：

S9.1、囊袋6注浆：采用P.O42.5普通硅酸水泥配置水泥净浆，水泥净浆按0.5-0.55的水灰比搅拌均匀，随搅随用，纯水泥净浆液水灰比用比重计控制，通过泥浆泵将制备好的水泥净浆灌入囊袋6内，通过水泥净浆液将囊袋6扩充与锚杆周围土体紧密贴合，同时杆体1周围的螺旋筋2和展开后的支骨3可与水泥净浆结合形成骨筋固结体。

S9.2、锚孔注浆：在囊袋6注浆完成24小时后采用水泥砂浆在锚孔内进行二次注浆，注浆压力控制在4-5MPa之间，待孔口流出灌浆液后停止注浆。

S10、锚杆张拉锁定，锚杆张拉前至少先施加一级荷载，使各部紧固伏贴和筋体完全平直，张拉采用整体超张拉，加载按设计荷载的25%、50%、75%、100%、120%依次进行，锚杆张拉至1.0-1.5倍设计轴向拉力值，张拉后持荷稳定至少30分钟，然后卸荷载至锁定荷载进行锁定作业，锚杆锁定后，若发现有明显预应力损失时，进行补偿张拉。

S11、封锚：采用水泥砂浆进行封孔注浆，然后按照设计尺寸，用砼对杆体1的外露段进行封锚。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。