一种改良土壤条件的双腔型锚杆结构的制作方法

本发明属于岩土锚固工程技术领域，具体涉及一种改良土壤条件的双腔型锚杆结构。

背景技术：

预应力锚杆是用来加固岩体的工具，可以改善深基坑中排桩的受力，提高边坡的稳定性。在建筑工程、高速公路、铁路及水利工程中常用预应力锚杆来加固高边坡和深基坑四周的土体，此外，也作为隧道初期的支护结构，应用非常广泛。使用时，首先通过钻孔机在松软的岩层或滑动面上进行钻孔，之后把锚杆一端锚固在坚硬的岩层中，然后再另一端利用螺帽来拧紧张拉，从而对土体或岩体施加压力进行加固，提高土体或岩体的稳定性，避免塌方的出现。

中空注浆锚杆通常由螺帽、垫板、止浆塞、中空锚杆杆体和锚头组成，使用时先钻出锚杆孔，将杆体和锚头伸入锚杆孔内，之后在锚杆孔内灌注水泥浆，最后进行张拉。

中空注浆锚杆的传统施工方法工序多、质量不易保证。施工完毕进行张拉时，经常达不到设计的拉力值，影响支护结构的稳定性。此外，土体中含水层的水会对水泥浆产生稀释，影响水泥浆的强度，同时还会加快锚杆的锈蚀速度，影响支护结构的稳定性。带来不安全因素，严重的会导致施工现场发生冒顶或塌方事故，造成重大损失。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种改良土壤条件的双腔型锚杆结构。

本发明的技术方案是：一种改良土壤条件的双腔型锚杆结构，包括中空锚体，所述中空锚体包括上部的锚杆连接部和下部的外扩部，所述中空锚体整体固定在钻孔中，所述中空锚体内部形成入浆腔，所述锚杆连接部的内壁处形成环型槽，所述环型槽的槽底处形成与钻孔连通的连通小孔，所述中空锚体上设置有改良剂注入管，所述改良剂注入管向入浆腔送入土壤改良剂，所述土壤改良剂通过连通小孔能够进入到钻孔周围土壤。

更进一步的，所述锚杆连接部、外扩部通过中空锚体上的锚固体分界面进行划分，所述锚固体分界面处设置有出浆口。

更进一步的，所述锚杆连接部上端形成外螺纹，所述锚杆连接部上端探出土壤端面后通过紧固螺母、垫板进行固定。

更进一步的，所述外扩部包括弹性囊和外扩壳体，所述弹性囊的唯一连通口与入浆腔连通。

更进一步的，所述外扩壳体为能够在外力作用下打开的多瓣结构，所述外扩壳体的固定端与锚杆连接部下端相固定，所述外扩壳体套在弹性囊外壁处。

更进一步的，所述外扩壳体的多瓣结构在未打开状态下，为上大下小的锥形体，所述锥形体能够便于中空锚体的整体插入，所述锥形体的大径段直径不大于中空锚体的外径。

更进一步的，所述锚杆连接部上部探出土壤的外壁处设置有改良剂注入管，所述改良剂注入管与环型槽连通。

更进一步的，所述中空锚体上端形成上盖，所述上盖中设置有与入浆腔连通的注浆管，所述注浆管上设置有止浆螺母。

更进一步的，所述中空锚体中设置有纳米纤维红外加热棒，所述纳米纤维红外加热棒能够对周围土壤进行加热，改良土壤条件。

更进一步的，所述中空锚体上端形成对纳米纤维红外加热棒的导线进行容纳的导线通槽。

本发明在物理和化学方面对锚固周围土壤进行加固，同时通过结构部分使注浆的过程中会填充弹性囊，从而打开外扩部，通过纳米纤维红外加热棒对钻孔内锚固段周围土体进行加热，使周围土体内部的水分气化、运移，土体结构发生物理、化学的变化，增加土体的承载力。

本发明也可通过改良剂对锚杆周围土壤性质进行改善，具有增加锚固段土体强度、改善土壤化学性质的优点。本发明中的中空锚体在施工安装完毕后，其能达到的最大拉力相比于传统的锚杆有了大幅增加，从而提升了由锚杆组成的支护结构的安全性能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中环状通槽的结构示意图；

图3是本发明中止浆螺母的安装示意图；

图4是本发明中纳米纤维红外加热棒的结构示意图；

图5是本发明中外扩壳体的打开示意图；

其中：

1止浆螺母2导线通槽

3改良剂注入管4紧固螺母

5垫板6锚杆连接部

7中空锚体8纳米纤维红外加热棒

9出浆口10锚固体分界面

11弹性囊12土壤

13外扩壳体14入浆腔

15金属护管

6-1环型槽6-2连通小孔

8-1脱羟基石英玻璃管8-3钨钼丝

8-4纳米碳纤维加热丝8-5钼片

8-6导线8-7封装端。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~5所示，一种改良土壤条件的双腔型锚杆结构，包括中空锚体7，所述中空锚体7包括上部的锚杆连接部6和下部的外扩部，所述中空锚体7整体固定在钻孔中，所述中空锚体7内部形成入浆腔14，所述锚杆连接部6的内壁处形成环型槽6-1，所述环型槽6-1的槽底处形成与钻孔连通的连通小孔6-2，所述中空锚体7上设置有改良剂注入管3，所述改良剂注入管3向入浆腔14送入土壤改良剂，所述土壤改良剂通过连通小孔6-2能够进入到钻孔周围土壤12。

所述锚杆连接部6、外扩部通过中空锚体7上的锚固体分界面10进行划分，所述锚固体分界面10处设置有出浆口9。

所述锚杆连接部6上端形成外螺纹，所述锚杆连接部6上端探出土壤12端面后通过紧固螺母4、垫板5进行固定。

所述外扩部包括弹性囊11和外扩壳体13，所述弹性囊11的唯一连通口与入浆腔14连通。

所述外扩壳体13为能够在外力作用下打开的多瓣结构，所述外扩壳体13的固定端与锚杆连接部6下端相固定，所述外扩壳体13套在弹性囊11外壁处。

所述外扩壳体13的多瓣结构在未打开状态下，为上大下小的锥形体，所述锥形体能够便于中空锚体7的整体插入，所述锥形体的大径段直径不大于中空锚体7的外径。

所述锚杆连接部6上部探出土壤12的外壁处设置有改良剂注入管3，所述改良剂注入管3与环型槽6-1连通。

所述中空锚体7上端形成上盖，所述上盖中设置有与入浆腔14连通的注浆管，所述注浆管上设置有止浆螺母1。

所述改良剂注入管3中注入的土壤改良剂为市售材料，在本申请中不做具体限定。

所述改良剂注入管3将土壤改良剂注入环型槽6-1，通过连通小孔6-2将土壤改良剂导出中空锚体7，从而作用在中空锚体7外壁与土壤之间，对钻孔周围土壤进行化学改良。

又一实施例

一种改良土壤条件的双腔型锚杆结构，包括中空锚体7，所述中空锚体7包括上部的锚杆连接部6和下部的外扩部，所述中空锚体7整体固定在钻孔中，所述中空锚体7内部形成入浆腔14，所述锚杆连接部6的内壁处形成环型槽6-1，所述环型槽6-1的槽底处形成与钻孔连通的连通小孔6-2，所述中空锚体7上设置有改良剂注入管3，所述改良剂注入管3向入浆腔14送入土壤改良剂，所述土壤改良剂通过连通小孔6-2能够进入到钻孔周围土壤12。

所述锚杆连接部6、外扩部通过中空锚体7上的锚固体分界面10进行划分，所述锚固体分界面10处设置有出浆口9。

所述锚杆连接部6上端形成外螺纹，所述锚杆连接部6上端探出土壤12端面后通过紧固螺母4、垫板5进行固定。

所述外扩部包括弹性囊11和外扩壳体13，所述弹性囊11的唯一连通口与入浆腔14连通。

所述外扩壳体13为能够在外力作用下打开的多瓣结构，所述外扩壳体13的固定端与锚杆连接部6下端相固定，所述外扩壳体13套在弹性囊11外壁处。

所述外扩壳体13的多瓣结构在未打开状态下，为上大下小的锥形体，所述锥形体能够便于中空锚体7的整体插入，所述锥形体的大径段直径不大于中空锚体7的外径。

所述锚杆连接部6上部探出土壤12的外壁处设置有改良剂注入管3，所述改良剂注入管3与环型槽6-1连通。

所述中空锚体7上端形成上盖，所述上盖中设置有与入浆腔14连通的注浆管，所述注浆管上设置有止浆螺母1。

所述中空锚体7中设置有纳米纤维红外加热棒8，所述纳米纤维红外加热棒8能够对周围土壤12进行加热，改良土壤条件。

所述中空锚体7上端形成对纳米纤维红外加热棒8的导线8-6进行容纳的导线通槽2。

优选的，所述中空锚体7中设置有金属护管15，所述金属护管15与上盖进行固定，所述纳米纤维红外加热棒8设置在金属护管15中。

所述金属护管15具有下端盖，从而将纳米纤维红外加热棒8与注浆相独立，避免注浆对纳米纤维红外加热棒8的影响。

所述纳米纤维红外加热棒8结构为脱羟基石英玻璃管8-1的真空腔内设有纳米碳纤维加热丝8-4，纳米碳纤维加热丝8-4呈螺旋状缠绕在玻璃内管8-2上，两端分别通过钨钼丝8-3缠绕固定，两钨钼丝8-3分别通过封装端8-7内的钼片8-5与外部导线8-6相连，所述的玻璃内管8-2两端开放，离封装端8-7较远的钨钼丝8-3由玻璃内管8-2的内腔引出。

所述中空锚体7中部的纳米纤维红外加热棒8采用远红外线的作用对周围进行加热，纳米纤维红外加热棒8的导线8-6通过导线通槽2后，使得连接加热管8的导线8-6与外界电源相连接，从而保持温度基本平衡。

所述纳米纤维红外加热棒8利用发热以及导热对周围的土壤进行物理改良。

优选的，在中空锚体7上1/2处的一点沿径向设置有出浆口9，所述出浆口9外侧的孔径小于内侧的孔径。

在浆液流入中空杆体时，弹性囊11形状发生改变，不断扩大，使得外扩壳体13打开，在中空锚体7上1/2处的一点沿径向设置有出浆口9，所述出浆口外侧的孔径小于内侧的孔径，在中空杆体内浆液流入到出浆口9时，浆液浆流出中空杆体外侧，形成锚固体。流出在所述入浆孔内设置有与所述入浆孔形状相匹配的止浆螺母。

优选的，所述中空锚体7内设置有内护套管，所述内护套管能够将环型槽6-1与注浆相隔离，从而避免注浆对环型槽6-1的干扰。

本发明的施工顺序如下：

在对中空杆体注入浆液完成后，随即将改良剂注入到环状通槽内，通过环状通槽的小孔流入土壤中，从而改善土壤条件。在一定养护时间后，接通电源，使得加热管产生温度去应对极端气候。

本发明在物理和化学方面对锚固周围土壤进行加固，同时通过结构部分使注浆的过程中会填充弹性囊，从而打开外扩部，通过纳米纤维红外加热棒对钻孔内锚固段周围土体进行加热，使周围土体内部的水分气化、运移，土体结构发生物理、化学的变化，增加土体的承载力。

本发明也可通过改良剂对锚杆周围土壤性质进行改善，具有增加锚固段土体强度、改善土壤化学性质的优点。本发明中的中空锚体在施工安装完毕后，其能达到的最大拉力相比于传统的锚杆有了大幅增加，从而提升了由锚杆组成的支护结构的安全性能。

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