一种可回收式电渗锚杆及其使用方法

1.本发明涉及电渗锚杆，具体为一种可回收式电渗锚杆及其使用方法。


背景技术：

2.锚杆是岩土体加固的杆件体系结构，作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，与岩土体形成一个新的复合体，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。但常规的锚杆在打入土层后往往便很难取出，给日后的其他工程施工开挖造成诸多不便。并且，当土中含水量较大时或边坡、基坑等在遭受降雨侵蚀后，单纯锚杆的锚固效果便大大降低，乃至出现危险。
3.申请号为2015101575621的中国专利公开了一种边坡自排水电渗锚杆及施工方法，集合锚固技术、电渗技术和虹吸技术于一体，但是存在锚杆安装完成后难以回收、且电渗所需的电极在长期工作后会发生腐蚀，传递电流能力减弱，电渗效果变差的缺点。
4.因此，寻求一种施工方便且便于回收，并在含水量较大的土体中依然能保证较好的锚固效果的新型锚杆便成为了一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明目的是提供一种能够较快排出水、兼具锚固与加速固结功能的可回收式电渗锚杆。
6.技术方案：本发明所述的一种可回收式电渗锚杆，包括锚固头、杆体和推拉装置，杆体内设置旋转杆和弹簧，杆体靠近锚固头的一端设置固定杆，旋转杆通过弹簧与滑动块相连，旋转杆的两侧分别设置用于电渗的阳极棒、阴极棒，滑动块能够沿着杆体滑动，杆体外侧设置进水通道和用于限制滑动块运动的限位块，防止滑动块在上升过程中滑出锚杆自由段，致使锚杆失效，进水通道与锚固头相连，推拉装置分别与固定杆、滑动块、锚固头铰接；锚固头包括若干扇形锚固单元，锚固单元包括扇形板和楔形齿，楔形齿设置在扇形板靠近推拉装置的一侧，扇形板上设置若干出水孔。
7.进一步地，推拉装置包括连接杆一、连接杆二、连接杆三、连接杆四、连接杆五和连接杆六；连接杆一的一端与滑动块铰接，另一端与连接杆四铰接；连接杆二的一端与固定杆铰接，另一端与连接杆一铰接；连接杆三的一端与连接杆二铰接，另一端与连接杆四铰接；连接杆四与连接杆六铰接；连接杆五的一端与连接杆一铰接，另一端与连接杆六铰接。
8.进一步地，旋转杆远离弹簧的一端设置旋转把手。
9.进一步地，杆体为钢质材质，其表面打磨光滑，表面粗糙度小于等于30μm为最佳，确保滑动块在其上滑动顺畅。
10.进一步地，进水通道的截面为半圆状。
11.进一步地，所述阴极棒、阳极棒均通过螺丝、中空套管嵌套固定在杆体中，阴极棒、阳极棒与电源相连。
12.进一步地，推拉装置由碳素合金钢材料制成，能够防止推拉杆在土中作用时断裂。
13.进一步地，出水孔为方形、圆形或六边形，出水孔在扇形板上间隔均匀分布。出水孔能够防止整个锚杆在回收时因土体过于板结而难以回收，水经过进水软管到达锚固头的内部后，经由出水孔渗入土体，使得锚杆周围土体强度逐渐降低，从而完成回收。
14.进一步地，考虑到两个电极需置于杆体中，因此杆体的直径设置为40～50mm。大于普通锚杆的直径，一是为了将两个电极置于杆体中，二是通过增大直径，与锚固头一起提供更好的锚固效果，提高锚杆整体的抗变形能力。
15.上述可回收式电渗锚杆的使用方法，包括以下步骤：
16.a、钻孔后将可回收式电渗锚杆插入孔中，各锚杆之间的水平间距大于等于1.5m，竖向间距大于等于2.0m，锚杆倾角取15
°
～25
°
，顺时针旋转旋转把手直至滑动块抵达限位块处，此时旋转把手不动，锚固头完全张开；
17.b、插入并固定阳极棒、阴极棒，卸下旋转把手，对裸露在外的阳极棒、阴极棒端头接通电源，即完成整个可回收式电渗锚杆的安装；
18.c、当需拆除可回收式电渗锚杆时，重新安装旋转把手，逆时针方向旋转旋转把手，旋转杆下降拉伸弹簧，带动滑动块下降，推拉装置拉动锚固头收缩，进水通道中的水通过锚固头的出水孔渗入土体，使得电渗锚杆周围土体强度逐渐降低，完成回收。
19.工作原理：当滑动块上升时，推动装置向外张开，从而推动与之连接的锚固头张开。当滑动块下降时，推动装置向内收缩，从推动与之连接的锚固头闭合。并且，在锚杆杆体的电极孔中分别插入电渗所需的阴极与阳极棒，即可使得本发明的锚杆应用于普通锚杆所难以应用的含水率较高、遭降雨侵蚀后的边坡与基坑中。当将锚杆打入土体中，锚固头张开与周边土体结合，使其具有了锚固的效果，同时，电极棒在土中发生电渗作用，土中水从阳极流向阴极，从而降低土体的含水率，加固了土体。即通过锚杆本身的锚固作用与电渗固结土体的作用两方面用以支护含水率较高、遭降雨侵蚀后的边坡与基坑。
20.有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
21.1、将电渗融入锚杆之中，使得此锚杆不仅可回收，而且兼具了锚固与加速固结的功能，使得其应用范围大大拓宽；
22.2、阳极棒、阴极棒可回收，只需解下螺丝和中空套管即可随时回收；
23.3、能够防止整个锚杆在回收时因土体过于板结而难以回收，水经过进水软管到达锚固头的内部后，经由出水孔渗入土体，使得锚杆周围土体强度逐渐降低，从而完成在一些特殊情况下的回收；
24.4、推拉装置由碳素合金钢材料制成，能够防止推拉杆在土中作用时断裂，延长其使用寿命。
附图说明
25.图1是本发明的结构示意图；
26.图2是本发明的剖视图；
27.图3是本发明杆体2的仰视图；
28.图4是本发明锚固头1的俯视图；
29.图5是本发明锚固头1的剖视图；
30.图6是本发明阳极棒8的连接示意图；
31.图7是本发明推拉装置3的结构示意图。
具体实施方式
32.如图1～2，可回收式电渗锚杆的杆体2的顶部中间位置固定设置固定杆6，弹簧5分别与旋转杆4、滑动块7固连，旋转杆4的两侧分别设置用于电渗的阳极棒8、阴极棒9，滑动块7能够沿着杆体2滑动，杆体2外侧设置进水通道10和用于限制滑动块7运动的限位块11，防止滑动块7在上升过程中滑出锚杆自由段，致使锚杆失效，进水通道10与锚固头1相连，推拉装置3分别与固定杆6、滑动块7、锚固头1铰接。推拉装置3由碳素合金钢材料制成，能够防止推拉杆在土中作用时断裂。旋转杆4远离弹簧5的一端设置旋转把手12。杆体2为钢质材质，其表面打磨光滑，表面粗糙度小于等于30μm为最佳，确保滑动块7在其上滑动顺畅。阴极棒9、阳极棒8通过电线16与电源15相连。
33.如图3，由于阴极棒9、阳极棒8需置于杆体2中，杆体2的直径为40～50mm，大于普通的锚杆直径。杆体2的自由段由三个中空的圆柱体以及四个半圆管道构成，两侧的小圆柱体分别放置电渗法所用的阴极棒9、阳极棒8，而中间的大圆柱体则用于容纳螺纹旋转杆4、弹簧5等。四个半圆管道为进水通道10，放置四条进水软管，分别与四个锚固头1相连。大圆柱体的直径为32mm，两个小圆柱体的直径分别为4mm，外侧的四个半圆状进水通道10直径亦可取4mm左右。
34.如图4～5，锚固头1包括若干扇形锚固单元101，锚固单元包括扇形板1011和楔形齿1012，楔形齿1012设置在扇形板1011靠近推拉装置3的一侧，扇形板1011上设置若干出水孔1013。出水孔1013为方形、圆形或六边形，出水孔1013在扇形板1011上间隔均匀分布。出水孔1013能够防止整个锚杆在回收时因土体过于板结而难以回收，水经过进水软管到达锚固头1的内部后，经由出水孔1013渗入土体，使得锚杆周围土体强度逐渐降低，从而完成回收。
35.如图6，对于电渗所需的阳极棒8、阴极棒9，特别设计了固定装置将其固定在锚杆通道内，固定装置为管道内的一处固定用中空套管14以及一个固定用螺丝13。在电极棒的尾部处钻出一个螺孔18。放置时，将经过处理的阳极棒8、阴极棒9头部先伸入通道内，通过通道内的固定用中空套管14，尾部的孔洞对准通道尾部的电极孔17，此时，再使用固定用螺丝13对准孔螺孔18旋进入，即完成电极棒的固定。当需回收电极棒时，只需将固定螺丝13螺旋旋出，即可轻松取出。
36.如图7，推拉装置3包括连接杆一301、连接杆二302、连接杆三303、连接杆四304、连接杆五305和连接杆六306；连接杆一301的一端与滑动块7铰接，另一端与连接杆四304铰接；连接杆二302的一端与固定杆6铰接，另一端与连接杆一301铰接；连接杆三303的一端与连接杆二302铰接，另一端与连接杆四304铰接；连接杆四304与连接杆六306铰接；连接杆五305的一端与连接杆一301铰接，另一端与连接杆六306铰接。当滑动块7上升时，推动装置向外张开，即连接杆一301向外张开，从而推动连接杆一301以及与固定杆6相连的连接杆二302和连接杆五305向外张开，连接杆二302又推动杆连接杆三303向外张开，连接杆三303与连接杆一301一起推动杆连接杆四304向外张开，同时连接杆五305和连接杆四304又推动连接杆六306向外张开，最后连接杆六306推动与之连接的锚固头1张开。同理，当滑动块7下降时，连接杆一301向内收缩，从而推动与连接杆一301以及与固定杆6相连的连接杆二302和
连接杆五305向内收缩，连接杆二302又推动杆连接杆三303向内收缩，连接杆三303与连接杆一301一起推动杆连接杆四304向内收缩，同时连接杆五305和连接杆四304又推动连接杆六306向外张开，最后连接杆六306推动与之连接的锚固头1闭合。
37.本实施例的可回收式电渗锚杆的使用方法，包括以下步骤：
38.a、当由钻孔机钻孔完成后，将可回收式电渗锚杆插入孔中，锚杆在边坡或基坑中的布置应采用错位平行布置，可最大程度的提高电渗效率，同时各锚杆之间的水平间距不宜小于1.5m，竖向间距不宜小于2.0m，锚杆倾角宜取15
°‑
25
°
，且不应大于45
°
，不应小于10
°
。在锚杆的尾部安装上旋转把手12，顺时针旋转旋转把手12，旋转杆4不断上升，弹簧5不断压缩促使滑动块7上升，在滑动块7的不断上升过程中推拉装置3张开从而促使楔形的锚固头1张开，当滑动块7抵达限位块11处时，此时旋转把手12不动，即表明楔形的锚固头1张开完毕。
39.b、同时，在杆体2的电极孔17中分别插入阳极棒8、阴极棒9，并通过螺丝13和中空套管14固定。此时，卸下旋转把手12，采用螺母、圆形钢质垫圈以及钢质垫板对锚杆进行固定。并将裸露在外的阳极棒8、阴极棒9端头接通电线16、电源15，即完成整个可回收式电渗锚杆的安装。
40.c、当需拆除锚杆时，只需拧下固定用的螺丝13，卸下圆形钢质垫圈以及钢质垫板，重新安装旋转把手12，逆时针方向旋转，旋转杆4下降拉伸弹簧5，拉动滑动块7下降，推拉杆拉动锚固头1收缩，此时锚杆不再具有锚固作用，通过钻孔即可将锚杆轻松拿出，完成锚杆的可回收。
41.考虑到锚杆在回收时可能因土体过于板结而难以回收，在锚杆杆体2设置了四个进水通道10，通道中放入进水软管，进水软管分别与四个锚固头1相连，水经过进水软管到达锚固头1的内部后，经由出水孔1013渗入土体，使得锚杆周围土体强度逐渐降低，从而完成回收。
42.在锚杆工作时若发现个别电极腐蚀严重，电渗效果不理想，无需拆除整个锚杆，只需先关掉总电源，对发生问题的个别电极拧下其固定螺丝13，即可轻松取出更换。