[发明专利]一种带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆及其施工方法

权利要求书

1.一种带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆，其特征在于：包括螺旋钻尖、变直径钢管、尾端钢管和吸水膨胀环，串式扩体锚杆最前端为螺旋钻尖，所述螺旋钻尖、变直径钢管和尾端钢管通过螺纹依次连接；所述吸水膨胀环套设在变直径钢管上，锚杆锚入基坑土体后，吸水膨胀环遇水膨胀形成扩大段提供锚固力；

应用所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆构建而成的锚杆支护结构：将带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆按照钻设角度钻进基坑土体中，在基坑的坡面设置格构框架和挡土板，并用锚具将串式扩体锚杆的尾端钢管尾端固定在格构框架上，以形成锚杆支护结构；吸水膨胀环遇水膨胀形成扩大段，压缩挤密周围土体，为整个锚杆支护结构提供稳定的锚固力；

应用所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆构建锚杆支护结构的施工方法，包括以下步骤：

①预制带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆的各部分构件，用测量工具在基坑临空面确定锚杆的施设位置与角度；

②施设带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆：在基坑临空面按设计位置和施设角度，依次将螺旋钻尖、一根大直径钢管、一根小直径钢管连接，将吸水膨胀环套在小直径钢管的外围，再将小直径钢管的另一端与钻机连接；开动钻机，逐步将螺旋钻尖、大直径钢管、小直径钢管钻入基坑坡面，直至小直径钢管的末端临近坡面时停止钻进；之后可根据基坑安全等级、锚固深度等设计要求，继续连接大直径钢管、小直径钢管、吸水膨胀环并实施钻进；当单根带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆所需的最后一根小直径钢管钻进结束时，将尾端钢管与在小直径钢管通过螺纹连接，然后开动钻机，直至完成一整根锚杆的安装施工；

③施工格构框架和挡土板：在基坑坡面上铺设钢筋网，并按照设计要求喷射砂浆来完成格构框架和挡土板的施工，并用锚具将锚杆尾端固定在格构框架上；

④按步骤②～③的顺序在下一个工作面施工带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆、格构框架和挡土板，直至坡底。

2.根据权利要求1所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆，其特征在于：所述变直径钢管由至少一个大直径钢管和至少一个小直径钢管通过螺纹连接组成，吸水膨胀环套设在变直径钢管的小直径钢管上，大直径钢管连接在小直径钢管的锚入一端作为吸水膨胀环的阻挡阶梯。

3.根据权利要求2所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆，其特征在于：所述变直径钢管的大直径钢管、小直径钢管以及吸水膨胀环的安装个数根据基坑安全等级、锚固深度等设计要求而定。

4.根据权利要求2所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆，其特征在于：变直径钢管包括两个大直径钢管和两个小直径钢管，连接时，所述螺旋钻尖、一个大直径钢管、一个小直径钢管、另一个大直径钢管、另一个小直径钢管、尾端钢管通过螺纹依次连接。

5.根据权利要求2所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆，其特征在于：所述螺旋钻尖长度为0.4m～0.6m，表面设置螺旋叶片，螺旋叶片最大直径略大于或等于吸水膨胀环的初始外径。

6.根据权利要求2所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆，其特征在于：尾端钢管的钻进端设置螺纹，用于连接变直径钢管的小直径钢管。

7.根据权利要求2所述的带有吸水膨胀环的串式扩体锚杆，其特征在于：吸水膨胀环采用高强度高膨胀率吸水橡胶材料，膨胀率为200～400％；吸水膨胀环内径略大于小直径钢管的外径，优选为吸水膨胀环内径比小直径钢管的外径大1-5mm。