專利名稱：支壓式地錨的制作方法
技術領域：
本發明涉及擴徑式和支壓式地錨，該地錨可設置在硬質地基或基巖的擴孔部內，其特點是以硬質地基或基巖為錨固現象。
以往的地錨多為應用于軟質地基的，是利用打入和壓入的方法，將帶有錨體的受拉部件直接插入松軟的地基，而且直至設定的深度，然后向上拉動受拉部件，使頂端的葉片和板片張開，從而形成錨狀體，由葉片和板片的支承作用而產生阻力。但是，這種地錨存在的主要缺點是在設定的拉力作用下，錨體是有效的。由于土質的不同，最大抗拉阻力將有很大的不同，在受以異常拉力對其作用的情況下，軟質地基中的錨體會被原樣拔出，稍硬地基中的錨體則會被彎曲，或使受拉部件與錨體的結合部分損壞，這種地錨的抗拉阻力是很小的。
另外，為了以巖層作為地錨的錨固區域，還有一種摩擦式地錨施工法，即使用鉆探機械對巖層進行一次鉆孔后，將錨體插入該鉆孔中，并注入灰漿，使錨固部分的受拉部件與地基緊密接觸而固定。在這種施工法中，由于地錨的抗拉阻力非常小，因此施工量大。而且，為使錨固部分能夠承受住設計的拉動強度，必須大大地增加設定的錨固長度，但如果錨固長度超過6-7米(m)，將難以保證抗拉負荷在該區間內均等地分布，在抗拉負荷的作用下，錨固體與灰漿之間、以及灰漿與地基之間發生剝離。剝離是從錨固部分的最外端由外向內依次展開，也就是說，由于這種進展性的破壞，會出現整個錨固長度上的剝離，以至將錨固裝置拔出，從而導致工程的失敗。另外，如果錨固部分出現滲水的話，隨著灰漿質量的劣化，會引起錨固質量不良的問題。以上都是這類地錨存在的最大缺點。
本發明是為解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種新型的擴徑式和支壓式的地錨，該地錨可以硬質地基或基巖作為錨體的錨固對象，利用錨體與擴孔部(在硬質地基或強度較大的風化巖、軟巖、硬巖等基巖上鉆孔后的擴孔部)的孔壁的壓著效果，以及擴張直徑后的錨體外表面對于擴孔部頂壁面的支承力，來產生地錨的拉張力，同時使因拉張力而產生的楔入力與拉力成比例地增大，通過錨頭部分的錐形角度的變化，使滑動環錐形角度改變，從而來適當地對應具有各種不同容許壓縮變形量硬質地基。
本發明的上述目的是通過以下措施來實現的。以標準貫入試驗N值超過50的硬質地基以及強度較高的風化巖、軟巖、硬巖等基巖作為錨固區域，在這樣的硬質地基或巖層上以一定直徑鉆孔，這時，若將擴徑式地錨的錨體插入該鉆孔中，欲要擴張直徑，擴徑式錨體也不會擴張直徑。因此，為了能以硬質地基或巖層作為錨固區域，必須對錨固區域的一次鉆孔的頂端部分進一步擴張直徑才行。
本發明的擴徑式和支壓式地錨，其特征在于以一定的直徑對硬質地基或巖層鉆孔后，再開設擴孔部，該擴孔部是對硬質地基或巖層的錨固區域的一次鉆孔進行擴充直徑后而形成的;本發明的地錨由以下部分構成外環，可自由地擴張直徑;
滑動環，可自由地擴張直徑，且可在上述外環內側滑動，使外環展開，該滑動環可被設置一個或多個;
錨頭部分，被設置于上述滑動環的內側，通過向拉動方向楔入送進，使上述滑動環在上述外環的內側滑動的同時擴張直徑，也使外環展開;
受拉部件，其一端與上述錨頭部分連接，另一端向地表面突出。
采用本發明可達到如下的效果1.由于可產生對硬質地基或基巖的支承力、楔入力、以及因外環與擴孔部的頂壁的承壓效果所產生的承壓力，所以地錨的錨固力極大。
2.楔入力隨拉力的增加而成比例地增大，由楔入力引起的硬質地基的壓縮變形量也增加。
3.通過改變外環和滑動環的厚度，可使其容易適應硬質地基的容許壓縮變形量，因此可極大地增加直徑擴張的變化范圍。
4.受拉部件被拉緊后，即可產生抗拉阻力，所以不需要養生期并可縮短工期，減小施工量，節省費用。
5.因地錨的錨體既是擴徑式的又是支壓式的，所以不會象摩擦式地錨那樣，產生錨固部分的進展性破壞。
6.通過錨頭部分向拉動方向楔入送進，可很容易地使滑動環在沿外環的內表面滑動的同時擴張直徑，并可靠地使外環擴張直徑。
7.既使錨固區域出現滲水，使砂漿的質量劣化，也不會產生錨固不良的問題，達到本發明的優異效果。
對附圖簡單說明如下
圖1所示為本發明的地錨的一個實施例，是地錨在巖層擴孔部中的擴張直徑后的狀態示意圖。
圖2為圖1所示地錨在直徑擴張之前的狀態示意圖。
圖3所示為本發明的地錨的另一個實施例，是地錨在巖層擴孔部中的擴張直徑后的狀態示意圖。
圖4為圖3所示地錨在直徑擴張之前的狀態示意圖。
圖5為使用本發明地錨時，其作用效果的說明圖。
圖6為在巖層中開設擴孔部用的擴孔鉆頭的示意圖，示出擴充直徑用的刀片未從鉆頭主體中突出時的狀態。
圖7為圖6所示擴孔鉆頭的示意圖，示出擴充直徑用的刀片從鉆頭主體中突出來的狀態。
其中，A-地錨;1-第一環狀部件(外環);11-筒部;12-腳部;13-切口;14-連接部件;2-第二環狀部件(滑動環);21-筒部;22-腳部;3-錨頭部分;4-受拉部件;P-地錨拉力;Q-對孔壁的支承力;R-楔入力;B-擴孔鉆頭;101-鉆頭主體;111-刀片安裝窗;112-擴孔刀片;114-刀頭;103-擴充直徑用活塞。
下面，結合附圖來說明本發明的一個實施例。
在圖1至圖4中，第一環狀部件1由筒部11、多個腳部12(例如三個)以及連接腳部和筒部的寬度較窄的連接部件15構成，在腳部12的上方設有一對L形槽16。第一環狀部件1如圖1和圖2所示，其腳部12與筒部11形成整體。例如，可將上述第一環狀部件設計成將筒狀體的一端作為第一環狀部件的筒部，在筒部的下方，沿筒狀體的長度方向設置切口13，從而形成腳部12，在筒部11和腳部12的邊界部分開設切槽14，在腳部的上部設有一對L形槽16。
第二環狀部件2除其直徑比第一環狀部件1小之外，形狀和結構大致與第一環狀部件1相同，由筒部21、多個腳部22(例如三個)以及連接筒部和腳部的寬度較窄的連接部件25構成，在腳部22的上部設有一對L形槽。
如圖1和圖2所示，第二環狀部件2的腳部22可以與筒部21形成整體。例如，可以將筒狀體的一端作為第二環狀部件的筒部，在筒狀體的下方，沿筒狀體的長度方向設置切口23，從而形成腳部22，在筒部21和腳部22的邊界部分設置切槽，并在腳部的上部設有一對L形槽。
在第一環狀部件的內表面上，沿長度方向局部地設置凸狀的導塊，其兩端形成第二環狀部件的限制器。在第一環狀部件1的末端內表面上，形成有錐形面121，第二環狀部件2的筒部頂端外周面形成錐形211，以使第二環狀部件的筒部容易插入第一環狀部件之內。
在第二環狀部件2的外表面上，沿長度方向設置有導塊24;在第二環狀部件2的末端部內表面上，形成有錐形成221。
錐頭部分3沿受拉方向其直徑逐漸縮小而形成圓錐臺狀。在該錨頭部分3中貫穿有受拉部件4，其一端由受拉部件的止動部件固定在錨頭部3的底部，而另一端向拉動面(地表面)突出。在錨頭部分的外表面上，沿長度方向設置導塊32，而且其頂端部分設置成錐形31。
第一環狀部件的內壁構成為，可嵌裝配合第二環狀部件外表面上的導塊24，而且可以滑動;第二環狀部件的內壁構成為，可嵌裝配合錨頭部分外表面上的導塊32，而且可以滑動。第一環狀部件、第二環狀部件和錨頭部分可被設置在各自的位置上，從而組合起來。
圖3和圖4示出本發明的另一個實施例，其結構和形狀大致與上述實施例相同，而且相同的零部件用相同的標號表示。在該實施例中，第一環狀部件1由筒部11、多個腳部12(例如三個)以及利用焊接等方法將筒部和腳部連接起來的寬度較寬且厚度較薄的連接部件15構成。另外，第二環狀部件2也可以由筒部21、多個腳部22(例如三個)以及利用焊接等方法將筒部和腳部連接起來的寬度較窄且厚度較薄的連接部件25構成。
下面說明本發明地錨A的動作和使用方法。
本發明者根據多年的地錨施工經驗和調查結果得知，如果錨固對象地基是基巖的話，基巖的單軸壓縮強度必須是100kg/cm2以上(即標準貫入試驗的N值為50以上，而且具有取樣器反彈程度的硬度)。如日本專利申請實公昭49-19763號公報所公開的拉桿式地錨，如果錨固地基是松軟地基的話，支壓式地錨的直徑至少要達到40cm，否則支壓式地錨將難以保證其有效性和可靠性。因此，如果本發明地錨的錨固對象地基是硬質地基的話，則沒有特別的限制，例如砂層、礫層和巖層等，特別是堅硬巖、硬巖和軟巖等基巖和風化巖，強度高且鉆孔時不形成土砂化的基巖最好。例如，當地錨的錨固對象地基是硬巖構成的巖層時，首先開動鉆探機械使其轉動，以設定的直徑對巖層進行鉆孔，至設定的長度，然后插入套管，從而在巖層上形成一次鉆孔部。為了將標準貫入試驗的N值超過50的硬質地基和強度較高的風化巖、軟巖和硬巖等巖層作為錨固區域，在該區域設置支壓式地錨時，以一定直徑對硬質地基或巖層進行鉆孔，此時，若將擴徑式地錨插入上述鉆孔內，欲使其擴張直徑，擴徑式錨體也不會張開。因此，為了將硬質地基或巖層作為錨固區域，必須對錨固區域的一次鉆孔部進一步擴孔。由于以往不能在巖層上進行擴孔，所以本發明者也同時致力于研究可對巖層進行擴孔的鉆頭，從而開發了可對巖層進行擴孔的擴孔鉆頭。
該擴孔鉆頭如圖6和圖7所示，主要由以下部分構成
筒狀擴孔鉆頭主體101，沿長度方向開設有刀片安裝窗111;
板狀擴張直徑刀片112，朝向鉆頭主體內側，在銳角部分以軸支承形式支承長邊115，刀頭114可自由地出入于鉆頭主體外側，并且以與掘進方向相一致的方向被設置在刀片安裝窗111內，大致呈三角形或扇形;
擴張直徑用活塞103，與驅動軸104連接，可在鉆頭主體內移動，自由地使刀片112展開;
活塞支承臺105，被固定于鉆頭主體的端部;
帽體安裝部件106，鉆頭主體的端部連接;
帽體107，被安裝在帽體安裝部件106上。
在巖層上開削擴孔部時，在帽體107到達巖層的一次鉆孔底部的狀態下，向下方推壓驅動軸104并使其轉動，擴孔刀片112與活塞103的外表面接觸，由此使刀頭114向鉆頭主體的外側突出，從而對巖層進行鉆孔。待活塞103與活塞支承臺105接觸，停止操作(圖7)，在這一狀態下，驅動驅動軸104轉動，對設定長度的擴孔部進行擴孔。
對設定長度的擴孔部進行擴孔后，提升通過聯接器108與驅動軸104相連接的桿件109，解除活塞103的外表面與刀片112內面的接觸，由擴張直徑刀片112與巖層的一次鉆孔孔壁的接觸，將刀頭114收容于鉆頭主體內，在圖6所示的狀態下，提收擴孔鉆頭。
本發明者還開發了以下的擴孔鉆頭，該擴孔鉆頭由以下部分構成筒狀擴孔鉆頭主體，沿長度方向設置有刀片安裝窗;
板狀擴張直徑用刀片，朝向鉆頭主體內側在銳角部分以軸支承的形式支承長邊，刀頭可自由出入于鉆頭主體外側，而且朝下方設置于刀片安裝窗內，大致呈三角形或扇形;
擴張直徑用活塞，與驅動軸連接，可在鉆頭主體內移動，可自由地使刀片展開;
帽體，被固定于鉆頭主體的端部。
在圖2和圖4所示的狀態下，即將受拉部件4固定在錨頭部分3上，并順次插入第二環狀部件2、第一環狀部件1，從而使其連接起來的狀態下，使本發明的地錨A落入一次鉆孔內的套筒中，從而進入擴孔部中。
插入支承管直至與第一環狀部件的筒部11的頂端接觸，在不施加壓力的狀態下，向一次鉆孔部的頂端和擴孔部內注入灰漿。在灰漿固化之前，用起重器提拉受拉部件4，拉動錨頭部分3，使其與第二環狀部件2一起沿第一環狀部件1的內壁滑動，從而移向第一環狀部件1的上部，而且錨頭部分3也沿第二環狀部件2的內壁滑動，移向第二環狀部件2的上部。在巖層的擴孔部內，第一、二環狀部件1、2擴徑的同時，在連接部件15和L形槽16的部位出現彎曲，第一環狀部件1的腳部12的上部121受到擴孔部頂壁面B1的推壓，腳部的下部122受到擴孔部圓周壁面B2的擠壓，由此被支承固定(圖1，2)。然后，依次抽出支承管和套管，進行養生，使灰漿固化。這樣，由地錨的拉力P而產生楔入力，使第一環狀部件1、第二環狀部件2和錨頭部分3三者重疊起來，推壓巖層擴孔部的孔壁。其結果，可以由地錨的拉力P產生的包括有錨體的外側面對于孔壁的支承力Q、楔入力R以及通過第一環狀部件1與擴孔部的擠壓效果而產生的支承力S三者合力來對抗地錨拉力P。本發明的地錨，每根錨體的最大抗拉力可達700噸，是非常驚人的，即便是小型的地錨，每根錨體的最大抗拉力也在250噸以上。為使這樣設置的地錨作為永久性構件使用，在這種狀態下注入灰漿，進行防腐處理。
權利要求
1.一種擴徑式和支壓式地錨，其特征在于該地錨可以硬質地基或基巖作為錨固對象地基，在按設定直徑對硬質地基或基巖鉆孔后，對硬質地基或巖層的錨固區域的一次鉆孔進行擴孔，將該地錨設置于擴孔部分中，該地錨具有以下的部分第一環狀部件(1)，由筒部(11)、腳部(12)以及將筒部(11)和腳部(12)連接起來的連接部件(15)構成，可自由地擴張直徑，連接部件(15)的寬度較窄，腳部(12)的上部開設有切槽(16)；第二環狀部件(2)，可在第一環狀部件(1)的內側被設置一個或多個，由筒部(21)以及通過寬度較窄的連接部件(25)與筒部連接的腳部(22)構成，可自由地擴張直徑；錨頭部分(3)，通過向拉動方向的楔入送進，沿第二環狀部件(2)的內壁面在長度方向上滑動，并使第二環狀部件(2)沿第一環狀部件(1)的內壁面在長度方向上滑動，與此同時，使第一和第二環狀部件(1)、(2)擴張直徑；受拉部件(4)，其一端與錨頭部分連接，而另一端向拉動面伸出；而且，當地錨擴張直徑時，以腳部的上部所設置的切槽(16)為界而展開，腳部的上部(121)推壓擴孔部的頂壁面(B1)，而腳部的下部(122)推壓擴孔部的圓周側壁面(B2)。
全文摘要
一種以硬質基巖為錨固對象的支壓式地錨。它由第一、二環狀部件、錨頭部件和受拉部件構成。第一、二環狀部件又分別由筒部、連接部件及腳部構成。設置時，需在一次鉆孔的頂部進行擴孔，而后將該地錨置于擴孔部內。通過拉動受拉部件，使第一、二環狀部件擴徑并推壓擴孔部內壁，由此來抵抗滑動地層對地錨所產生的拉力而防止地滑。采用本發明，將大大提高地錨的負荷能力，并具有無需養生期，工期短，施工量小的優點。
文檔編號E02D5/80GK1095126SQ9310564
公開日1994年11月16日 申請日期1993年5月10日 優先權日1993年5月10日
發明者申潤植 申請人:國土防災技術株式會社