阅读说明：本技术 一种螺旋卡筒式复合螺旋锚及螺旋卡筒 (Spiral clamping cylinder type composite spiral anchor and spiral clamping cylinder ) 是由 于佩 金丽勇 窦玉柱 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及建筑工程领域,具体是一种螺旋卡筒式复合螺旋锚,包括锚杆、螺旋锚盘和螺旋卡筒,所述螺旋锚盘同轴固设在锚杆上,所述螺旋卡筒包括卡筒上螺旋锚盘、卡筒下螺旋锚盘和筒体,所述筒体同轴套设在锚杆外部并且其两端分别与卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘固定连接,所述卡筒上螺旋锚盘上设有土壤出口,所述卡筒下螺旋锚盘上设有土壤进口。本发明的旋卡筒式复合螺旋锚承载水平力的能力较大,不需要二次开挖,省时省力,对土壤的扰动较小,能充分利用土体结构的强度,经济性高。(The invention relates to the field of constructional engineering, in particular to a spiral clamping cylinder type composite spiral anchor which comprises an anchor rod, a spiral anchor disc and a spiral clamping cylinder, wherein the spiral anchor disc is coaxially and fixedly arranged on the anchor rod, the spiral clamping cylinder comprises an upper spiral anchor disc of the clamping cylinder, a lower spiral anchor disc of the clamping cylinder and a cylinder body, the cylinder body is coaxially sleeved outside the anchor rod, two ends of the cylinder body are respectively and fixedly connected with the upper spiral anchor disc of the clamping cylinder and the lower spiral anchor disc of the clamping cylinder, a soil outlet is arranged on the upper spiral anchor disc of the clamping cylinder, and a soil inlet is arranged on the lower spiral anchor disc of the clamping cylinder. The rotary clamping cylinder type composite spiral anchor has the advantages of large horizontal force bearing capacity, no need of secondary excavation, time and labor saving, small disturbance to soil, full utilization of the strength of a soil body structure and high economical efficiency.)

一种螺旋卡筒式复合螺旋锚及螺旋卡筒

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体是一种螺旋卡筒式复合螺旋锚及螺旋卡筒。

背景技术

螺旋锚基础应用于建筑工程(比如钢结构等)、电力工程(变电站、输电线路等)、通信塔等领域。

高压输电线路的工程建设中，不可避免的要通过淤泥等软弱地质区，以往在这类地区的杆塔基础多采用大板基础、桩基础、浇制基础或重力式基础，虽然保证了输电线路的安全，但材料用量较多、基坑开挖困难、投资大、工期长，因此，改变现有杆塔或拉线基础的型式是十分必要的，也日益受到工程界的重视，螺旋锚杆基础以其制造简单、安装施工方便、工期短、造价低、对环境破坏小的优点而得到日益广泛的应用。螺旋锚主要包括锚杆和螺旋锚盘，螺旋锚盘设在锚杆上，锚杆由高强度管材或普通钢管制成。通过对螺旋锚施加力矩，将螺旋锚旋入土中，因为螺旋锚是依靠静力旋入土中，因而对土体的扰动很小，能充分利用土体结构的强度。

螺旋锚基础承载力指标主要包含承载上拔力、下压力和水平力的能力，在某些地质条件较差、土壤较松的地段安装螺旋锚时，普通螺旋锚基础的承载力会小于承载标的物要求的承载力，这样就需要将锚杆加长、螺旋锚盘直径加大，增加螺旋锚的埋深就可以满足上拔力和下压力的要求，但是由于长径比的加大，螺旋锚所受弯矩会增大，导致螺旋锚水平位移、偏转或变形，造成通讯塔顶的水平变形和倾角变形。如果将锚杆的直径及壁厚加大，虽然能提高螺旋锚承载水平力的能力，但会造成成本的大幅度提高，也增加了运输及施工的难度。

CN107842033A公开了一种复合螺旋锚基础的其施工方法，首先采用旋挖钻头向下旋挖至指定标高后停止，指定标高土层与地面之间形成待填空间；更换带有由锚杆和锚片组成的螺旋锚钻头，继续向下旋进；待螺旋锚的锚片部分穿透软弱土层旋入到下部稳定土层中时，控制钻头松开螺旋锚并将钻头退出至地面以上；静置一段时间，待土壤稳定后对锚杆/待填空间注浆形成锚固体/桩基础。该施工方法需要进行两次开挖，还需要浇注混凝土，工序复杂，施工周期较长，而且，开挖对土壤的扰度较大，降低土壤抵抗变形的能力。

CN108914961A公开了一种采用螺旋锚的通讯铁塔基础，包括螺旋锚，螺旋锚包括位于混凝土承台下侧面中部的若干垂直螺旋锚，位于垂直螺旋锚外周的若干斜螺旋锚。垂直螺旋锚主要承受竖向荷载和上拔荷载，螺旋锚除了能分担竖向荷载和上拔荷载外，主要能提高基础的抗水平力和抗水平变形，从而降低水平塔顶的水平变形和倾角变形。该通讯铁塔基础由于需要设置多根斜螺旋锚，因此成本高昂、施工周期长，而且，由于斜螺旋锚向以垂直螺旋锚为中心向外周辐射，对低下附属物或植被的破坏较大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种螺旋卡筒式复合螺旋锚，承载水平力的能力较大，不需要二次开挖，省时省力，对土壤的扰动较小，能充分利用土体结构的强度，经济性高。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种螺旋卡筒式复合螺旋锚，包括锚杆、螺旋锚盘和螺旋卡筒，所述螺旋锚盘同轴固设在锚杆上，所述螺旋卡筒包括卡筒上螺旋锚盘、卡筒下螺旋锚盘和筒体，所述筒体同轴套设在锚杆外部并且其两端分别与卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘固定连接，所述卡筒上螺旋锚盘上设有土壤出口，所述卡筒下螺旋锚盘上设有土壤进口。

本发明的技术方案还有：所述卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘的直径均大于筒体的直径。采用本技术方案，由于卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘的直径均大于筒体的直径，卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘与土壤的作用力提高了螺旋卡筒的旋进力，使螺旋卡筒能够更加容易钻入土壤中。

本发明的技术方案还有：所述锚杆包括导向锚杆和延长锚杆，所述螺旋锚盘设在导向锚杆上，所述导向锚杆与延长锚杆可通过接头连接，所述螺旋卡筒设在延长锚杆上。导向锚杆保证螺旋锚旋转施工时的导入以及作为螺旋锚的主要受力部件，延长锚杆主要是用在导向锚杆不能满足杆塔受力要求时，加长螺旋锚，以增加螺旋锚片的埋深。

本发明的技术方案还有：所述螺旋锚盘、卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘的直径、旋向和螺距均相同，所述卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘的间距为螺旋锚盘螺距的整数倍。采用本技术方案，能够保证螺旋锚盘、卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘的行走轨迹一致，减少螺旋锚对土壤的扰动，尽量保持原状土，充分利用土体结构的强度。

本发明的技术方案还有：所述筒体的直径不小于锚杆直径的2.5倍。

本发明还提供了一种螺旋卡筒，包括卡筒上螺旋锚盘、卡筒下螺旋锚盘和筒体，所述卡筒上螺旋锚盘、卡筒下螺旋锚盘和筒体同轴，所述筒体的两端分别与卡筒上螺旋锚盘和卡筒下螺旋锚盘固定连接，所述卡筒上螺旋锚盘上设有土壤出口，所述卡筒下螺旋锚盘上设有土壤进口。

相对于现有技术，本发明螺旋卡筒式复合螺旋锚的有益效果为：(1)由于筒体的直径大于锚杆的直径，因此能够增加螺旋锚的刚度和螺旋锚与土壤的接触面积，从而增加螺旋锚承载水平力的能力；(2)施工时，在卡筒下螺旋锚盘的作用下，土壤由土壤进口进入筒体，在卡筒上螺旋锚盘的作用下，土壤由土壤出口排出筒体，可见，本发明在施工时对土壤的扰动较小，能充分利用土体结构的强度，提高螺旋锚基础的承载能力，而且，不需要二次开挖，省时省力；(3)进入筒体的土壤能够提高筒体的刚度，因此，可一定程度的降低筒体的壁厚，以降低螺旋锚的制造成本；(4)将螺旋卡筒埋于土壤冻土层以下即可保证螺旋锚的承载力，因此不需要整体增加锚杆的直径，保证的螺旋锚的经济性；(5)相对于设置斜螺旋锚的方式，螺旋卡筒对地下植被的破坏较小，能够减小施工对环境的不良影响。

附图说明

图1为实施例一中螺旋卡筒式复合螺旋锚的结构示意图。

图2为实施例一中螺旋卡筒式复合螺旋锚的立体图。

图3为实施例一中螺旋卡筒的立体图。

图4为实施例二中螺旋卡筒式复合螺旋锚的结构示意图。

图5为实施例三中螺旋卡筒式复合螺旋锚的QS曲线。

图6为对比例中普通螺旋锚的QS曲线。

图中：1、螺旋锚盘，2、卡筒上螺旋锚盘，3、卡筒下螺旋锚盘，4、筒体，5、土壤出口，6、土壤进口，7、导向锚杆，8、延长锚杆，9、接头。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面根据附图对本发明具体实施方式作进一步说明。

实施例一

如图1-图3所示，一种螺旋卡筒式复合螺旋锚，包括锚杆、螺旋锚盘1和螺旋卡筒。锚杆包括导向锚杆7，螺旋锚盘1设在导向锚杆7上，导向锚杆7的直径为219mm。

螺旋卡筒包括卡筒上螺旋锚盘2、卡筒下螺旋锚盘3和筒体4。卡筒上螺旋锚盘2和卡筒下螺旋锚盘3间隔固设在导向锚杆7上，卡筒上螺旋锚盘2与卡筒下螺旋锚盘3均与导向锚杆7同轴，卡筒上螺旋锚盘2距离导向锚杆7的顶端1000mm。螺旋锚盘1、卡筒上螺旋锚盘2和卡筒下螺旋锚盘3的直径均为890mm，螺旋锚盘1、卡筒上螺旋锚盘2和卡筒下螺旋锚盘3的旋向和螺距均相同，卡筒上螺旋锚盘8和卡筒下螺旋锚盘9的间距为螺旋锚盘螺距1的整数倍，能够保证螺旋锚盘1、卡筒上螺旋锚盘2和卡筒下螺旋锚盘3的行走轨迹一致，减少螺旋锚对土壤的扰动，尽量保持原状土，充分利用土体结构的强度。

筒体4同轴套设在导向锚杆7外部并且其两端分别与卡筒上螺旋锚盘2和卡筒下螺旋锚盘3固定连接，筒体4的直径为800mm。卡筒上螺旋锚盘2上设有土壤出口5，卡筒下螺旋锚盘3上设有土壤进口6。

螺旋卡筒式复合螺旋锚的材质为Q345。

施工时，卡筒上螺旋锚盘2和卡筒下螺旋锚盘3保证了螺旋卡筒的旋入力，使本发明螺旋卡筒式复合螺旋锚容易钻入土壤中。在卡筒下螺旋锚盘3的作用下，土壤由土壤进口6进入筒体4，在卡筒上螺旋锚盘2的作用下，土壤由土壤出口7排出筒体4，可见，本发明对土壤的扰动较小，能充分利用土体结构的强度，提高螺旋锚基础的承载能力，而且，不需要二次开挖，省时省力。另外，进入筒体4的土壤能够提高筒体4的刚度，因此，可一定程度的降低筒体的壁厚，以降低螺旋锚的制造成本。施工完毕后，由于筒体4的直径大于导向锚杆7的直径，因此能够增加螺旋锚的刚度和螺旋锚与土壤的接触面积，从而增加螺旋锚承载水平力的能力。

实施例二

如图图4所示，不同于实施例一，本实施例中的螺旋卡筒式复合螺旋锚的锚杆包括导向锚杆7和延长锚杆8，所述螺旋锚盘1设在导向锚杆7上，导向锚杆7与延长锚杆8可通过接头9连接。螺旋卡筒设在延长锚杆8上，卡筒上螺旋锚盘2距离延长锚杆8的顶端1000mm。

延长锚杆8主要是用在导向锚杆7不能满足杆塔受力要求时，加长螺旋锚，以增加螺旋锚片1的埋深。

实施例三

不同于实施例二，本实施例中的螺旋卡筒式复合螺旋锚的锚杆直径为140mm，壁厚为13mm；螺旋锚盘2个数为三个，直径为500mm，厚度为16mm，螺旋锚盘2间距为1824mm；卡筒上螺旋锚盘2和卡筒下螺旋锚盘的直径为500mm，卡筒上螺旋锚盘2距离锚杆顶端1000mm，厚度为16mm；筒体4的直径为400mm，壁厚为10mm，长度为1000mm。

对比例

不同于实施例三的是，对比例为普通螺旋锚，不设螺旋卡筒，其他参数与实施例三一致。

实验例

将实施例三中的本实施例中的螺旋卡筒式复合螺旋锚和对比例中的普通螺旋锚分别钻入粉质粘土(Q3al+pl)，倾斜角度为0°，锚杆轴向埋深为11700mm，试验工况为横向。

在图5和图6中，横坐标为螺旋卡筒式复合螺旋锚或普通螺旋锚所受的力，纵坐标为螺旋卡筒式复合螺旋锚或普通螺旋锚的水平位移，通过图4和图5中的实线可知，在同等受力条件下，螺旋卡筒式复合螺旋锚相对于普通螺旋锚的水平位移明显减小。

上面结合附图对本发明的实施例做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。