一种扩体锯齿咬合式自注浆锚索

1.本实用新型属于工程边坡支护技术领域，尤其涉及一种扩体锯齿咬合式自注浆锚索。


背景技术：

2.基础建设中，边坡工程、基坑工程尤其是深基坑工程中常会出现滑塌失稳的问题，进行边坡支挡是防止滑塌失稳的主要措施，因此，边坡的支挡问题也越来越被重视。如何提高边坡支挡中锚杆、锚索的锚固力是有效解决边坡支挡问题的关键，柔性支挡结构能够提供可靠的锚固力，同时又符合节能高效的发展目标。
3.现有锚杆、锚索都是通过锚固端注浆进行加固，主要利用了锚固体与土体的粘结和摩擦提供作用，随着边坡高度提高、土层扰动严重、工程重要性要求的提高，对于锚固力的需求也随之不断提高，单单依靠注浆体即锚固体与土体的形成摩阻力的锚固作用已不能满足工程需求。目前常用的手段是不断加长锚固段长度，提高注浆量、加密锚杆/索的布置，但这种手段不仅加大了工程用料、人工消耗、对环境的影响也较大；加深钻孔深度，加密锚杆布置以及注浆无疑也扰动了深层稳定土层。同时，传统的钻孔锚固过程中，由于钻孔对原有的土体产生扰动，使原有土体丧失强度，又由于深度较大，注浆压力不足，导致注浆只与深部土体的表层松散土体粘结，大大削弱了锚固段的锚固效能，没有与土体形成良好的整体性，大大降低了锚固效力和抗拔能力。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中指出的不足，本实用新型提供了一种扩体锯齿咬合式自注浆锚索，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种扩体锯齿咬合式自注浆锚索，包括通过支护边坡处的锚具和挡板固定于边坡土体中的锚索本体，所述锚索本体上设有锚索箍筋和轴心注浆杆，所述锚索本体的锚固段通过注浆形成锚固体，所述锚固体包括多个锚头构件，所述锚头构件包括扩体板、连接块和注浆突刺，所述连接块的两端分别转动连接有扩体板，两端的扩体板上分别转动连接有限位件，限位件转动连接于锚索箍筋上，所述扩体板的外侧面上设有注浆突刺；所述轴心注浆杆穿过连接块中间的固定孔，并且轴心注浆杆于固定孔处与连接块固定连接，所述扩体板和连接块内部均设有注浆流道，所述注浆流道于固定孔处与轴心注浆杆内部连通。
7.优选地，所述限位件采用铰支杆，铰支杆的一端铰接于锚索箍筋上，铰支杆的另一端连接有转动轴，所述转动轴设置于扩体板上的扩体板轴孔中，扩体板可绕转动轴转动。
8.优选地，所述连接块端部的一侧边与扩体板端部的一侧边通过铰支合页连接，与铰支合页相对的连接块端部另一侧边与扩体板端部的另一侧边之间设有弹性挡土护板。弹性挡土护板可以防止连接块与扩体板的连接端部填充土壤而阻碍扩体板的转动，具体地，弹性挡土护板可采用变形记忆合金制成，随着扩体板的转动，弹性挡土护板能发生变形，避
免影响扩体板转动。
9.优选地，所述锚索本体上沿轴心注浆杆长度方向间隔设置多个锚索箍筋，锚索箍筋的周向间隔固定多个与轴心注浆杆平行的支撑杆。通过支撑杆和锚索箍筋形成锚索本体的外管。
10.优选地，所述扩体板的外侧面及前端面上分别设有多个注浆突刺，所述注浆突刺为中空结构，注浆突刺与扩体板连接处形成突刺注浆入口，注浆突刺的尖端为突刺注浆出口。
11.相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
12.(1)本实用新型的锚固段上设置多个扩体锚头构件，通过扩体锚头构件的扩体板上的注浆突刺钻入土体中，不仅可以加强土体与锚固体的结合，同时注浆体通过突刺对土体进行注浆，加强周围土体强度的同时形成扩体板、突刺、注浆体与土体的结合，大大加强了锚固体周围的土体强度和锚固强度。并且，通过突刺注浆加强周围土体的强度的同时形成突刺与土体的咬合，形成初步的锚固，再通过孔道注浆填补锚固咬合短的孔隙，形成完整的锚固体与要和锚固力。
13.(2)本实用新型锚索锚固段的扩体与土体钻孔形成的凹凸咬合结构，使得锚索锚固段的锚固力来源不单单依靠锚固体与土体的粘结和摩擦提供作用，还增加了锚固体与土体间的锯齿咬合、突刺与土体的咬合，而相邻两个扩体相互挤压的同时也加强了中间土体的强度。形成的一系列凹凸咬合不仅提高了锚固能力，还通过多个咬合分担受力，锚固强度高。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例提供的扩体锯齿咬合式自注浆锚索支护剖面图。
15.图2是本实用新型实施例提供的扩体锯齿咬合式自注浆锚索的结构示意图。
16.图3是图2中a处的放大图。
17.图4是本实用新型实施例提供的锚头构件的结构示意图，其中，(a)为锚头构件扩开前的结构示意图，(b)为锚头构件扩开后的结构示意图。
18.图5是本实用新型实施例提供的扩体板的结构示意图。
19.图6是本实用新型实施例提供的扩体板与连接块连接的结构示意图，其中，(a)为扩体板扩开前的连接示意图，(b)为扩体板扩开后的连接示意图。
20.图7是本实用新型实施例提供的土体进行钻孔的结构示意图。
21.图8是本实用新型实施例提供的扩体锯齿咬合式自注浆锚索注浆过程示意图。
22.图9是本实用新型实施例提供的锚固体与土体之间作用力的结构示意图。
23.图中：1、锚索；2、垫片；3、锚具；4、挡板；5、自由段；6、锚固段；7、锚固体；8-锚索箍筋；9-支撑杆；10-轴心注浆杆；11-锚头构件；12-扩体板；13-连接块；14-铰支合页；15-注浆突刺；151-突刺注浆入口；152-突刺注浆出口；16-铰支杆；17-转动轴；18-弹性挡土护板；19-固定孔；20-注浆流道；21-扩体板轴孔；22-注浆区。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施
例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.如图1所示，一种扩体锯齿咬合式自注浆锚索，支护边坡处设置挡板4，锚索本体1穿过挡板4伸入土体中，在挡板4处通过垫片2和锚具3对锚索本体1进行固定，锚索本体1的自由段5位于滑裂带处，锚固段6通过注浆形成锚固体7。
26.锚索本体1的结构如图2所示，锚索本体1的中心为轴心注浆杆10，沿轴心注浆杆10长度方向间隔设置多个锚索箍筋8，锚索箍筋8的周向间隔固定4个与轴心注浆杆10平行的支撑杆9，通过支撑杆9和锚索箍筋8形成锚索本体1的外管。
27.锚固段6的锚索箍筋8处设有锚头构件11，如图3所示，锚头构件11包括连接块13和两相同的扩体板12，连接块13的中间设有固定孔19，轴心注浆杆10穿过连接块13中间的固定孔19，并且轴心注浆杆10于固定孔19处与连接块13形成固定连接结构，连接块13的两端分别转动连接有扩体板12，具体的连接方式为：连接块13端部的一侧边与扩体板12端部的一侧边通过铰支合页14连接，与铰支合页14相对的连接块13端部另一侧边与扩体板12端部的另一侧边之间设有弹性挡土护板18，弹性挡土护板18可以防止连接块13与扩体板12的连接端部被土壤填充而阻碍扩体板12的转动。弹性挡土护板18可采用变形记忆合金制成，随着扩体板12的转动，弹性挡土护板18能发生变形，避免影响扩体板12转动。
28.两扩体板12上靠近连接块13的端部分别转动连接有限位件，限位件采用铰支杆16，铰支杆16的一端铰接于锚索箍筋8上，铰支杆16的另一端连接有转动轴17，转动轴17设置于扩体板12上的扩体板轴孔21中，转动轴17的两端伸出扩体板轴孔21并于铰支杆16的端部转动连接，扩体板12可绕转动轴17转动。由于轴心注浆杆10与连接块13固定连接，因此，沿注浆方向推动轴心注浆杆10，动轴心注浆杆10带动连接块13向注浆方向移动，但由于扩体板12通过限位件与锚索箍筋8连接，故连接块13的移动会推动两端的扩体板12绕转动轴17转动，分别向连接块13的两侧方向旋转，连接块13移动一定距离后，两端的扩体板12旋转至与连接块13接近于同一直线上，如图4所示。
29.扩体板12的外侧面及前端面上分别设有多个注浆突刺15，如图5所示，所述注浆突刺15为中空结构，注浆突刺15与扩体板12连接处形成突刺注浆入口151，注浆突刺15的尖端为突刺注浆出口152。
30.扩体板12和连接块13内部均设有注浆流道20，如图6所示，注浆流道20于固定孔19处与轴心注浆杆10内部连通，扩体板12中的注浆流道20与注浆突刺15的中空结构连通。推动连接块13，连接块13驱使扩体板12旋转，当旋转至连接块13的端面与扩体板12的端面接触后，连接块13与扩体板12中的注浆流道20连通。
31.根据锚索本体1的结构进行钻孔，通过推动内筋改变扩体钻头的角度，不断通过大型电钻带动旋转，最终形成圆柱状扩大钻孔，重复形成与扩体锚头构件11对应的多个扩大钻孔，如图7所示，对应锚头构件11扩开后的结构，在对应土体深度处钻出注浆区22，沿钻孔插入锚索本体1，然后推动轴心注浆杆10，使锚头构件11的扩体板12打开，扩体板12打开后其上的注浆突刺15扎入注浆区22边缘的土体中，即可借助土壤的自身强度阻挡形成的扩体锚头构件11的拔出，注浆通过轴心注浆杆10进入连接块13和扩体板12的注浆流道20，并由注浆突刺15尖端的突刺注浆出口152流出，如图8所示，形成的锚固体与土体之间的作用力如图9。
32.本实用新型扩体锯齿咬合式自注浆锚索形成的加固原理有：
33.注浆突刺注浆加固原理：通过注浆突刺15钻入土体中，不仅可以加强土体与锚固体的结合，同时注浆体通过注浆突刺15对土体进行注浆，加强周围土体强度的同时形成扩体板12、注浆突刺15、注浆体与土体的结合，形成与复合材料纤维体与基体结合原理一致的复合锚固结构，大大加强了锚固体周围的土体强度和锚固强度。
34.二次注浆原理：通过注浆突刺15注浆加强周围土体的强度的同时形成注浆突刺15与土体的咬合，形成初步的锚固，再通过孔道注浆填补锚固咬合段的孔隙，形成完整的锚固体与咬合锚固力。
35.锯齿咬合原理：锚固段锚头构件11扩体与土体钻孔形成的凹凸咬合结构，使得锚索锚固段的锚固力来源不单单依靠锚固体与土体的粘结和摩擦提供作用，还增加了锚固体与土体间的锯齿咬合、注浆突刺与土体的咬合，而相邻两个锚头构件11扩体相互挤压的同时也加强了中间土体的强度。形成的一系列凹凸咬合不仅提高了锚固能力，还通过多个咬合分担受力，解决了单个扩体锚杆由于受力过大而导致的土体破坏使整个扩大头带动土体一同破坏拉出的问题。
36.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。