本發(fā)明涉及一種巖土工程加固領(lǐng)域的錨桿，具體涉及一種膨脹壓斷式可回收錨桿及其施工方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，我國的采礦工程、隧道工程、邊坡治理等工程技術(shù)取得了長足的發(fā)展。在這些工程中，經(jīng)常采用錨桿來加固圍巖、穩(wěn)定邊坡和支護基坑，錨桿加固技術(shù)已經(jīng)成為土木工程施工的一種重要支護方式。現(xiàn)在大量使用的錨桿采用永久錨固方式，常規(guī)錨桿作為一次性消耗材料，極少回收復用，錨桿加固后的不可回收性也帶來了一系列的社會問題，隨著用地緊張、環(huán)境保護等事件的頻發(fā)，這一問題愈加突出。目前，人們對錨桿的地下環(huán)境影響問題越來越關(guān)注，如香港就已經(jīng)禁止錨桿（或錨索）在基坑支護中超越紅線范圍；遺留的用于巷道采煤支護的錨桿還會帶來安全隱患。

針對上述問題，同時，在國家大力倡導礦山綠色開采，對節(jié)能減排有著具體的要求，許多巖土工程技術(shù)人員和學者在錨桿的可回收利用等方面做出了探索，目前可回收錨桿分為樹脂錨固、機械錨固和摩擦錨固，樹脂錨固主要用于低矮巷道中的施工，機械錨固對施工工藝要求較高，且錨固力低，容易造成錨桿脫錨失效；摩擦錨固容易隨著圍巖變形而變形，且其回收難度較大。現(xiàn)有技術(shù)也存在漿體進入錨桿連接段，增大摩擦阻力、不易回收，殘留金屬污染環(huán)境等問題。因此，需要開發(fā)一種回收成功率高、環(huán)境影響小的可回收錨桿系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種高效環(huán)保的膨脹壓斷式可回收錨桿及其施工方法。

本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種膨脹壓斷式可回收錨桿，錨桿包括錨固頭、中空桿體和移動桿，錨固頭和中空桿體的前端固定連接后安裝在鉆孔中，中空桿體的尾端固定在鉆孔外的圍巖上，其中，中空桿體前端的內(nèi)部依次設(shè)有密封體ⅰ、密封體ⅱ和擠壓塊，密封體ⅰ與錨固頭相鄰設(shè)置，密封體ⅰ內(nèi)盛裝水，密封體ⅱ內(nèi)盛裝膨脹水泥；移動桿的前端穿過中空桿體的尾端伸入中空桿體內(nèi)，且移動桿的前端設(shè)有尖刺部，移動桿的前端還套設(shè)有限位塊，移動桿在中空桿體內(nèi)移動過程中，限位塊能夠壓設(shè)并帶動擠壓塊向中空桿體的前端方向移動，使尖刺部穿過擠壓塊中心設(shè)置的通孔后，尖刺部依次刺破密封體ⅱ和密封體ⅰ，水與膨脹水泥反應(yīng)的膨脹壓力使中空桿體壓斷。

本發(fā)明中，中空桿體的前端設(shè)有連接內(nèi)螺紋，錨固頭的端部設(shè)有與該連接內(nèi)螺紋相配合連接的連接外螺紋。

作為上述技術(shù)方案的改進，中空桿體中設(shè)有連接內(nèi)螺紋的桿體的長度不小于中空桿體總長度的75%。

作為上述技術(shù)方案的改進，擠壓塊呈圓形結(jié)構(gòu)，且擠壓塊的外周面設(shè)有與中空桿體的連接內(nèi)螺紋相配合連接的連接外螺紋；尖刺部上和擠壓塊上的通孔的壁面上設(shè)有相配合連接的止退面，使從中空桿體尾端向其前端方向旋進或反向旋出的移動桿能夠通過尖刺部帶動擠壓塊在中空桿體內(nèi)部旋進或反向旋出。

優(yōu)選的，止退面為多邊形面或異形面。

優(yōu)選的，水和膨脹水泥的質(zhì)量比為1：3。

本發(fā)明中，中空桿體前端外圓上對應(yīng)密封體ⅰ或密封體ⅱ的部位設(shè)有環(huán)形凹槽。

本發(fā)明中，錨固頭的外周面均布有若干鋸齒形的倒刺；中空桿體外包覆有pvc套管，pvc套管的內(nèi)徑大于中空桿體的外徑。

本發(fā)明中，中空桿體的尾端設(shè)有固定在圍巖外的錨墩，位于錨墩外的中空桿體上安裝有墊塊和鎖定螺母；其中，伸出中空桿體的移動桿的尾端垂直連接有搖桿，搖桿上垂直連接有扶手。

一種膨脹壓斷式可回收錨桿的施工方法，所述施工方法包括以下步驟：

（1）、在中空桿體前端的內(nèi)部放入擠壓塊，并將密封體ⅰ和密封體ⅱ依次放入中空桿體前端的內(nèi)部，使密封體ⅱ與擠壓塊相鄰設(shè)置；

（2）、將錨固頭和中空桿體前端固定連接后，將制作好的錨桿推入預(yù)先打設(shè)的鉆孔內(nèi)，把注漿管深入鉆孔底部注漿，待漿液與圍巖固結(jié)后，安裝錨桿外部的固定結(jié)構(gòu)，進行錨桿拉拔錨固；

（3）、待錨桿完成加固任務(wù)后，將帶有尖刺部的移動桿插入中空桿體，尖刺部依次穿透密封體ⅱ和密封體ⅰ，同時，移動桿帶動擠壓塊同步移動，使擠壓塊、中空桿體和錨固頭之間形成密閉的膨脹空間；

（4）、當密封體ⅱ中的膨脹水泥與密封體ⅰ中的水作用后，膨脹壓力使得中空桿體被壓斷，實現(xiàn)錨桿的回收。

有益效果：本發(fā)明中，錨固頭的前端設(shè)有倒刺，使錨固頭的前端能夠與鉆孔的孔壁緊密咬合，增大錨桿與鉆孔巖壁的接觸面積；錨固頭的尾端設(shè)有錨墩、墊塊和鎖定螺母，進行錨桿拉拔錨固。

中空桿體外包覆有pvc套管，使中空桿體與鉆孔內(nèi)注入的漿體相隔離，避免漿體造成可回收的中空桿體的污染。

本發(fā)明將錨桿的桿體設(shè)置為中空結(jié)構(gòu)，且中空桿體的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋，錨固頭上設(shè)置外螺紋，可以調(diào)整錨固頭與中空桿體的連接長度，達到調(diào)整錨桿錨固強度大小的目的。

其中，環(huán)形凹槽與密封體ⅰ或密封體ⅱ對應(yīng)設(shè)置，保證了水和膨脹水泥的水化反應(yīng)后的膨脹力能夠使中空桿體斷裂，保證該錨桿的可靠回收；利用移動桿的尖刺部帶動擠壓塊同步在中空桿體內(nèi)部旋進或旋出，在回收時，移動桿旋進，尖刺部刺破密封體ⅱ后，擠壓塊繼續(xù)旋進使刺部刺破密封體ⅰ，通過膨脹空間內(nèi)的水和膨脹水泥的水化反應(yīng)，形成膨脹壓力將中空桿體沿其環(huán)形凹槽部位沖斷；旋出使，使移動桿反轉(zhuǎn)即可，旋進和旋出的整個過程不影響錨桿的錨固作用，性能可靠；其中，錨固頭被遺留在巖體中，而中空桿體被回收利用；由于中空桿體內(nèi)設(shè)置內(nèi)螺紋，回收后的中空桿體可以繼續(xù)與新的錨固頭連接后作為錨桿使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的示意圖；

圖2為圖1中擠壓塊的右視圖；

圖3和圖4為擠壓塊的其他實施形式；

圖5為圖1中錨固頭的右視圖。

附圖標記：1、鉆孔，2、錨固頭，3、中空桿體，4、移動桿，5、密封體ⅰ，6、密封體ⅱ，7、擠壓塊，70、通孔，8、尖刺部，9、限位塊，10、連接內(nèi)螺紋，11、連接外螺紋，12、止退面，13、環(huán)形凹槽，14、倒刺，15、pvc套管，16、錨墩，17、墊塊，18、鎖定螺母，19、注漿管，20、搖桿，21、扶手。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征以及達成的目的便于理解，下面結(jié)合示意圖，進一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明所要求保護的范圍并不局限于具體實施方式中所描述的范圍。

一種膨脹壓斷式可回收錨桿，如圖1所示，錨桿包括錨固頭2、中空桿體3和移動桿4，錨固頭2和中空桿體3的前端固定連接后安裝在鉆孔1中，中空桿體3的尾端固定在鉆孔1外的圍巖上，其中，錨固頭2的外周面均布有若干鋸齒形的倒刺14；中空桿體3外包覆有pvc套管15，pvc套管15的內(nèi)徑大于中空桿體3的外徑；中空桿體3的尾端設(shè)有固定在圍巖外的錨墩16，位于錨墩16外的中空桿體3上安裝有墊塊17和鎖定螺母18；其中，伸出中空桿體3的移動桿4的尾端垂直連接有搖桿20，搖桿20上垂直連接有扶手21。

中空桿體3前端的內(nèi)部依次設(shè)有密封體ⅰ5、密封體ⅱ6和擠壓塊7，密封體ⅰ5與錨固頭2相鄰設(shè)置，密封體ⅰ5內(nèi)盛裝水，密封體ⅱ6內(nèi)盛裝膨脹水泥，水和膨脹水泥的質(zhì)量比為1：3。

移動桿4的前端穿過中空桿體3的尾端伸入中空桿體3內(nèi)，且移動桿4的前端設(shè)有尖刺部8，移動桿4的前端還套設(shè)有限位塊9，移動桿4在中空桿體3內(nèi)移動過程中，限位塊9能夠壓設(shè)并帶動擠壓塊7向中空桿體3的前端方向移動，使尖刺部8穿過擠壓塊7中心設(shè)置的通孔70后，尖刺部8依次刺破密封體ⅱ6和密封體ⅰ5，中空桿體3前端外圓上對應(yīng)密封體ⅰ5或密封體ⅱ6的部位設(shè)有環(huán)形凹槽13，水與膨脹水泥反應(yīng)的膨脹壓力使中空桿體3沿環(huán)形凹槽13的部位壓斷。

錨固頭2和中空桿體3的固定連接方式為：中空桿體3的前端設(shè)有連接內(nèi)螺紋10，錨固頭2的端部設(shè)有與該連接內(nèi)螺紋10相配合連接的連接外螺紋。

為使回收后的中空桿體能夠繼續(xù)利用，優(yōu)選的，中空桿體3中設(shè)有連接內(nèi)螺紋10的桿體的長度不小于中空桿體3總長度的75%。

其中，限位塊9呈圓形結(jié)構(gòu)，且限位塊9的外徑不大于中空桿體3的連接內(nèi)螺紋10的最小內(nèi)徑；擠壓塊7呈圓形結(jié)構(gòu)，且擠壓塊7的外周面設(shè)有與中空桿體3的連接內(nèi)螺紋10相配合連接的連接外螺紋；尖刺部8上和擠壓塊7上的通孔70的壁面上設(shè)有相配合連接的止退面，使從中空桿體3尾端向其前端方向旋進或反向旋出的移動桿4能夠通過尖刺部8帶動擠壓塊7在中空桿體3內(nèi)部旋進或反向旋出；止退面12為多邊形面或異形面。其中，圖2列舉的通孔70為方孔，止退面為方孔的四個邊角；圖3列舉的通孔70為六邊形孔，止退面為六邊形孔的六個邊角；圖4列舉的通孔70為異形孔，止退面為異形孔的異形邊棱。根據(jù)實際情況，通孔也可以設(shè)置為帶有其他邊棱結(jié)構(gòu)的孔，在此不再贅述。

一種膨脹壓斷式可回收錨桿的施工方法，包括以下步驟：

（1）、在中空桿體3前端的內(nèi)部放入擠壓塊7，并將密封體ⅰ5和密封體ⅱ6依次放入中空桿體3前端的內(nèi)部，使密封體ⅱ6與擠壓塊7相鄰設(shè)置；

（2）、將錨固頭5和中空桿體3前端固定連接后，將制作好的錨桿推入預(yù)先打設(shè)的鉆孔1內(nèi)，把注漿管19深入鉆孔1底部注漿，待漿液與圍巖固結(jié)后，安裝錨桿外部的固定結(jié)構(gòu)，進行錨桿拉拔錨固；

（3）、待錨桿完成加固任務(wù)后，將帶有尖刺部8的移動桿4插入中空桿體3，尖刺部8依次穿透密封體ⅱ6和密封體ⅰ5，同時，移動桿4帶動擠壓塊7同步移動，使擠壓塊7、中空桿體3和錨固頭2之間形成密閉的膨脹空間；

（4）、當密封體ⅱ6中的膨脹水泥與密封體ⅰ5中的水作用后，膨脹壓力使得中空桿體3被壓斷，實現(xiàn)錨桿的回收。

具體實施例：

本發(fā)明的一種膨脹壓斷式可回收錨桿包括錨固頭2和中空桿體3兩部分，錨固頭2為外表面設(shè)置倒刺14、端頭設(shè)有連接外螺紋的柱體結(jié)構(gòu)，中空桿體3為內(nèi)部設(shè)置連接內(nèi)螺紋10、外部包覆pvc套管15的空心圓桿，錨固頭2與中空桿體3通過內(nèi)外螺紋連接形成錨桿整體結(jié)構(gòu)。中空桿體3內(nèi)部與錨固頭2連接一側(cè)依次設(shè)置了水、膨脹水泥和擠壓塊7，所述的水和膨脹水泥采用硬質(zhì)塑料包裹，所述的擠壓塊7中心設(shè)置方形旋進套孔、外圓設(shè)有連接外螺紋。中空桿體3外圓上與膨脹水泥對應(yīng)位置處刻有環(huán)形凹槽13，膨脹壓力將中空桿體3在環(huán)形凹槽13處壓斷。膨脹水泥和水的混合通過移動桿4的壓進實現(xiàn)，移動桿4頭部為尖錐、桿體截面為方形、外部焊接有圓形的限位塊9。

該錨桿的施工方法包括以下步驟：在中空桿體3上套設(shè)比其直徑大的pvc套管15，并在錨固頭2一側(cè)熱熔密封，另一側(cè)澆筑混凝土制成的錨墩16；

在錨固頭2一側(cè)的中空桿體3內(nèi)旋進擠壓塊7，將硬質(zhì)塑料密封的膨脹水泥和水依次放入中空桿體3內(nèi)部，將中空桿體3和錨固頭2連接并旋緊；

將制作好的錨桿推入預(yù)先打設(shè)的鉆孔1內(nèi)，把注漿管19深入鉆孔1底部注漿，待漿液與圍巖固結(jié)后，安裝錨桿外部的墊塊17和鎖定螺母18，進行錨桿拉拔錨固；

待錨桿完成加固任務(wù)后，將帶有尖刺部8的移動桿4插入中空桿體3，尖刺部8依次穿透膨脹水泥和水密封袋，同時，移動桿4帶動擠壓塊7旋進，形成密閉膨脹空間；當膨脹水泥與水充分作用后，膨脹壓力使得中空桿體3在環(huán)形凹槽13縫處壓斷，從而實現(xiàn)錨桿的回收，巖體內(nèi)部殘留的是錨固頭和易破碎的pvc套管，不妨礙后期的土地使用。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，具有節(jié)省材料、利于環(huán)境保護的優(yōu)點。