本發明涉及土層錨索錨固領域，具體涉及一種成盤工具及用成盤工具制備的多盤土錨。

背景技術：

土錨在基坑圍護及邊坡治理等工程中有廣泛應用。現有技術中，土層錨索施工一般先鉆孔再放入鋼絞線或螺紋鋼，然后灌注水泥漿，待水泥漿固化后張拉鋼絞線或螺紋鋼。為獲得較大錨固力，通常選擇加大錨固直徑或增加錨固長度，但增加錨固直徑使得水泥漿用量激劇增大從而導致成本上升，同時錨固段的長度增加則受到限制。

現有灌注水泥漿土錨工作時，外表面受到摩阻力及粘結力作用，抗拔力較小，為此產生了擴大頭土錨，擴大頭土錨的迎土面受到被動土壓力作用，迎土面積越大錨固力也越大；但由于擴大頭腔體成形工藝復雜，且實際應用中會消耗大量水泥漿，故其經濟性差，也不適于廣泛應用。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的改進技術方案。

技術實現要素：

本發明采用結構簡單易于實現的成盤工具在土錨表面形成多個盤體，目的在于利用多盤迎土面受被動土壓力作用這一特點，加之多盤累計迎土面面積更大，從而獲得較高錨固力，并且盤的增加水泥漿增量較少，經濟適用。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種成盤工具，包括：內襯管，設于所述成盤工具的最內層對所述成盤工具起到支撐作用；氣囊，套設于所述內襯管的外層，具有彈性，沿所述內襯管徑向伸縮；壓板，設于所述氣囊的外表面上，所述壓板上設有凸塊，所述壓板隨所述氣囊沿所述內襯管徑向伸縮而徑向移動。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，所述內襯管為兩端部均密封，表面設有進氣孔的空心圓柱體；在所述內襯管的一密封端上固定設有承力的推拉部件，所述一密封端上還設有進氣短節，所述進氣短節與所述推拉部件位于同一端部且二者向外延長的方向一致，所述進氣短節一端與所述內襯管固定且連通，外部氣源通過所述進氣短節的另一端進入所述內襯管的內部。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，所述氣囊包裹在所述內襯管的外圍，且通過機械密封固定件將所述氣囊和所述內襯管的兩端部固定密封。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，所述進氣孔為多個，以均勻或不均勻的形式分布在所述內襯管的表面。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，所述壓板為弧形薄板，所述壓板的內表面與所述氣囊相貼合，所述壓板的外表面上設有凸塊；所述凸塊的數量為多個，多個所述凸塊在所述壓板上相對、間隔或交錯排布；所述壓板的個數為2-6個，環設于所述氣囊的外表面。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，所述壓板的外圍設有環狀彈性件，所述環狀彈性件的個數為多個且沿所述壓板軸向分布于多個所述凸塊之間。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，在所述機械密封固定件固定的兩個端部設置限位環，所述限位環為一端設有中間開孔的端面的圓筒，所述端面與所述限位環的一端形成臺階，所述端面的開孔的直徑等于套在所述內襯管的外部且未充氣時所述氣囊的直徑；所述限位環的直徑大于或等于所述氣囊未充氣時貼合于所述氣囊外表面的所述壓板上的所述凸塊的外直徑。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，所述壓板的長度短于所述內襯管的長度；所述壓板的兩端卡設于所述限位環的一端與所述端面形成的臺階內；所述氣囊充氣時，所述壓板外表面與所述臺階的內表面相貼合。

在如上所述的一種成盤工具，優選地，所述限位環的外直徑小于鉆孔直徑，所述限位環的內表面與所述氣囊的外表面之間存在空隙，所述空隙內填充固化材料。

一種采用所述的成盤工具制備的多盤土錨，所述多盤土錨包括：圓柱體，所述圓柱體內部設有鋼絞線或螺紋鋼，且所述鋼絞線或螺紋鋼延伸出所述圓柱體的一端，延伸出來的部分與外部施力物體連接；盤體，多個所述盤體間隔的環設于所述圓柱體的外表面；所述圓柱體由水泥漿或水泥砂漿固化得到，所述圓柱體的長度不大于鉆孔的深度，所述圓柱體的直徑等于鉆孔的直徑；所述盤體與所述圓柱體由所述水泥漿或水泥砂漿固化一體成型，所述盤體為全盤或非全盤。

分析可知，與現有技術相比，本發明的優點和有益效果在于：

1、本發明的多盤土錨，采用多盤提高了錨固力，在所需錨固力相等的條件下，本發明可以相應縮短錨固長度，從而減少鉆孔長度、鋼絞線長度與水泥漿的用量，因此大幅度降低了錨固費用，經濟適用。

2、本發明提供的多盤土錨以成盤工具為模具，成盤工具采用氣囊充氣推動壓板徑向膨脹，將壓板表面的凸塊壓入鉆孔的土中，并通過多次充放氣、旋轉和拉伸等操作形成多個盤腔，再向擴充好的鉆孔內灌注水泥漿或水泥砂漿，待水泥漿或水泥砂漿固化成盤體，各盤體迎土面受到被動土壓力作用，最終能夠獲得較高的錨固力。

3、本發明提供的多盤土錨以成盤工具為模具，成盤工具重量輕，氣囊充氣壓力小，進排氣速度快，安全易操作且施工速度快。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。其中：

圖1為本發明的成盤工具的內襯管結構示意圖。

圖2為本發明的成盤工具的氣囊結構示意圖。

圖3為本發明的成盤工具的壓板結構示意圖。

圖4本發明的成盤工具的限位環結構示意圖。

圖5本發明的成盤工具的組裝圖。

圖6本發明的成盤工具充氣膨脹時一端部的剖面圖。

圖7為本發明的一實施例的多盤土錨的結構示意圖。

附圖標記說明：1-盤體，2-圓柱體，3-鋼絞線，4-拉桿，5-進氣短節，

6-進氣孔，7-內襯管，8-氣囊，9-卡箍，10-凸塊，11-壓板，12-限位環，13-彈性伸縮條，14-固化材料。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。各個示例通過本發明的解釋的方式提供而非限制本發明。實際上，本領域的技術人員將清楚，在不脫離本發明的范圍或精神的情況下，可在本發明中進行修改和變型。例如，示為或描述為一個實施例的一部分的特征可用于另一個實施例，以產生又一個實施例。因此，所期望的是，本發明包含歸入所附權利要求及其等同物的范圍內的此類修改和變型。

在本發明的描述中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。本發明中使用的術語“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是連接，也可以是可拆卸連接；可以是直接相連，也可以通過中間部件間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

如圖1至圖7所示，本發明提供一種成盤工具及用成盤工具制造的多盤土錨，多盤土錨包括多個盤腔與鉆孔經過灌注水泥漿或水泥砂漿固化后形成圓柱體2，多個盤體位于圓柱體2外表面，與圓柱體2形成一個整體，盤體1分為全盤、半盤、四分之一盤等，盤截面形狀為梯形、半圓形等幾何形狀。成盤工具包括有內襯管7、氣囊8、壓板11、彈性伸縮條13、凸塊10與限位環12，氣囊8套在內襯管7的外表面，且通過機械密封固定件將氣囊8和內襯管7的兩端部固定密封。內襯管7兩端封閉且表面開有多個進氣孔6，其中一個封閉端設置具有推拉作用的拉桿4與進氣短節5。本實施例中機械密封固定件優選為卡箍9。卡箍9將氣囊8與內襯管7箍緊并密封，氣囊8外表面裝設多塊長條壓板11，壓板11表面相對、間隔或交錯分布凸塊10，壓板11外表面纏繞環狀彈性件，本實施例優選環狀彈性件為彈性伸縮條13，拉桿4焊接在內襯管7端頭立面上，壓板11兩端各設限位環12，限位環12套在氣囊8外表面，限位環12與氣囊8間的空腔填充固化材料14，固化材料14可以為水泥砂漿、聚氨酯等具有一定強度的材料。本實施例優選低標號水泥砂漿作為固化材料14，待填充的低標號水泥砂漿固化后，可以固定限位環12與氣囊8的相對位置。壓板11可沿內襯管7的徑向膨脹或收縮，限位環11直徑略小于鉆孔直徑。

如圖1-6所示，本發明的實施例，提供了一種置于基坑或邊坡鉆孔內且用于維護基坑或邊坡穩定的成盤工具，成盤工具主要包括：內襯管7，內襯管7設于成盤工具的中心位置，內襯管7為表面設有多個進氣孔6，且兩端封閉的空心圓柱體，內襯管7的其中一個封閉端固定設有可承受拉拔作用力的拉拔部件。拉拔部件優選為拉桿4，拉桿4為實心的拉桿，拉桿4用于將成盤工具推入或拽出鉆孔。

位于內襯管7的其中一個封閉端與拉桿4同側設置有進氣短節5，且二者向外延長的方向一致。進氣短節5為空心管，其一端與內襯管7一端連接，另一端通過外接進氣管與氣源連接，氣源工作時，通過外接進氣管和進氣短節5將氣體通入內襯管7內部，內襯管7表面設有多個進氣孔6，進氣孔6將氣體充入套設于內襯管7外表面的氣囊8內部，氣囊8套設于內襯管7外表面，兩端用卡箍9將氣囊8與內襯管7嚴格密封固定，氣囊8充氣后可沿內襯管7徑向膨脹。

在成盤工具的氣囊8外部設有如圖3所示的壓板11，壓板11為頂部帶有凸塊10的弧形薄板，壓板11的弧形薄板內表面與氣囊8的外表面相貼合，壓板11可隨氣囊8的充、放氣動作沿內襯管7的徑向移動。壓板11外表面設置的凸塊10在隨壓板11沿內襯管7徑向膨脹的時候，壓入鉆孔的側面，在鉆孔的側面上形成與凸塊10同樣的腔體，之后放氣，氣囊8和壓板11在設于壓板11外部的環狀彈性部件，即彈性伸縮條13的作用下沿內襯管7徑向收縮，直至氣囊8完全貼合于內襯管7外表面，然后旋轉成盤工具至一定角度(旋轉角度范圍在30°-90°之間，具體旋轉角度根據所選條狀壓板個數而定，當選用兩個壓板時，旋轉角度為90°；選用三個壓板時，旋轉角度為60°；選用四個壓板時，旋轉角度為45°；選用5個壓板時，旋轉角度為36°；選用六個壓板時，旋轉角度為30°；一般壓板個數為2-6個)，接著向外拉拽成盤工具至一定距離處(拉拽距離為圖3及圖5中最左邊凸塊與最右邊凸塊中心距加上相鄰兩凸塊的中心距)，重復上述充放氣步驟，直至完成全部撐盤成腔操作。

凸塊10的形狀、個數，壓板11的個數以及凸塊10在壓板11外部的排布方式等因素直接影響多盤土錨的盤體1的盤的種類以及盤體1的截面形狀，故凸塊10的選擇可參照下述盤體1的選擇進行對應性設置。

對上述凸塊10和壓板11的選擇具體舉例如下：當多盤土錨的盤體1選用全盤時，最優選擇壓板數量為4個，先充氣膨脹成花瓣樣腔，再旋轉45°得到全腔，實際撐盤過程中，在形成花瓣樣腔也能滿足錨固力要求前提下，可省去旋轉這一步驟，從而縮短施工時間，提高了施工效率，節約施工成本。參考上述例子，可根據實際應用中需要的盤體1的種類及形狀對壓板11和凸塊10進行適應性選擇，從而得到最優施工方案。

如圖4所示，為成盤工具的限位環12，在本發明的實施例中為保證成盤工具充氣時，壓板11沿內襯管7徑向在規定范圍內膨脹，在內襯管7兩端的卡箍9的外部設置限位環12，限位環12為一端設有中間開孔的端面的圓筒，端面與限位環12的一端形成臺階，端面的開孔的直徑等于套在內襯管7的外部且未充氣時候的氣囊8的直徑；限位環12的直徑大于或等于氣囊未充氣時貼合于氣囊8外表面的壓板11上的凸塊10的外直徑。壓板11短于內襯管7，壓板11長度剛好足夠與限位環12的端面相貼合，這樣壓板11的兩端卡設于限位環12的端部與端面形成的臺階內，氣囊8充氣時，壓板11沿內襯管7徑向膨脹直至壓板11與限位環12的臺階的內表面相貼合，即限位環12的臺階的間隙為壓板11的最大位移。

限位環12的圓筒直徑大于氣囊8直徑，故限位環12與氣囊8之間存在空隙，為了限制此段氣囊膨脹，在空隙內部填充固化材料14，固化材料14可以為水泥砂漿、聚氨酯等具有一定強度的材料。本實施例中優選水泥砂漿作為固化材料14，水泥砂漿固化后可以實現兩個功能，第一可以固定限位環12的位置，第二可以限制此段氣囊8膨脹。同時限位環12的直徑略小于鉆孔直徑，這樣整個成盤工具在未充氣的情況下可以輕松的通過拉桿4推入或拽出鉆孔，而不破壞鉆孔內側面的土層狀態。

以上述成盤工具為模具，澆注水泥漿或水泥砂漿形成多盤土錨，如圖7所示，為本實施例具體實施方式形成的一種多盤土錨，本實施例的多盤土錨主要由圓柱體2和環設于圓柱體2外表面的盤體1組成，圓柱體2和盤體1由灌注于鉆孔內的水泥漿或水泥砂漿固化后一體成型，本實施例優選固化材料為水泥漿，為加快水泥漿固化成型還可在水泥漿里添加速凝劑等。圓柱體2內部設置有可承力的拉拔部件，此處拉拔部件可以為鋼絞線或螺紋鋼等，本實施例優選鋼絞線3作為多盤土錨承力的拉拔部件，鋼絞線3設于圓柱體2中心并由內向外延伸出圓柱體2的一端，延伸出圓柱體2一端的鋼絞線3長度根據實際應用調整，此處不做限定。

本實施例的多盤土錨采用向鉆孔內灌注水泥漿固化成型，灌注水泥漿時先將鋼絞線3套在對中支架上置于鉆孔內部，再向鉆孔內灌注水泥漿，待水泥漿固化后，鋼絞線3就固定于圓柱體2內部。

此外，為更好的保證鋼絞線3與圓柱體2之間的握裹力，延長鋼絞線3的耐久性，優選鋼絞線3外部選鍍或選涂其他金屬、非金屬，例如鍍鋅或涂環氧樹脂等，上述操作可根據實際情況進行適應性選擇，本實施例中不做具體限定。

本實施例的多盤土錨的盤體1環設于圓柱體2的表面，盤體1可以為全盤或非全盤，盤體1為非全盤時，分為兩瓣、三瓣和四瓣等多種，盤的種類的選擇可以根據所需錨固的基坑的深度或邊坡的坡度以及施工速度進行選擇。本實例中優選盤體1為全盤，在所需錨固力一定時，盤體1選用全盤可以縮短錨固長度，同時節約施工成本，提高施工效率。當盤體1為非全盤時，盤體1在圓柱體2表面設置的方式可以為間隔、相對設置或間隔交錯成角度設置，盤體1的截面形狀可以為圓形、梯形等適于受力的幾何形狀，本實施例中不做具體限定。

本實施例的多盤土錨采用向鉆孔及成腔內灌注水泥漿，待水泥漿固化后一體成型。因此需要在鉆孔內撐盤，撐盤操作采用成盤工具完成。本實施例中選用的成盤工具是通過多次旋轉、拉伸和向氣囊內充放氣的方式，在鉆孔內形成多個盤腔，最終在鉆孔內形成多盤土錨的模型。

本實施例的一具體實施方式如下：一種多盤土錨包括有多盤錨固體與成盤工具，多盤錨固體由水泥漿固化而來的盤體1與圓柱體2組成，水泥固化得到的圓柱體2包裹鋼絞線3，盤體1分為全盤、兩瓣、四瓣等，盤體1截面形狀為梯形、半圓形等形狀；成盤工具包括有內襯管7、氣囊8、卡箍9、壓板11、彈性伸縮條12、凸塊10與限位環12，氣囊8套在內襯管7的外表面，內襯管7兩端封閉且表面開有多個進氣孔6，其中一個封閉端設有拉桿4與進氣短節5，卡箍9將氣囊8與內襯管7箍緊并密封，氣囊8外表面裝設多塊長條壓板11，壓板11表面間隔分布凸塊10，壓板11外表面纏繞彈性伸縮條13，推拉桿4焊接在內襯管7端頭立面，壓板11兩端各設限位環12，限位環12套在氣囊8外表面，限位環12與氣囊8間的空腔充填固化材料14。壓板11沿徑向膨脹或收縮，限位環12直徑略小于鉆孔的直徑。

本實施例中的多盤土錨應用于基坑圍護與土層邊坡圍護。施工時，先鉆孔，將成盤工具通過拉桿4送至鉆孔底部，此時要求限位環12的外徑稍小于鉆孔的直徑，確保成盤工具可以自如的推進到鉆孔底部，進氣短節5外接進氣管并與氣源連接，通過進氣管與進氣短節5向氣囊8充氣，氣囊8充氣膨脹，推動位于氣囊8表面的壓力板11及凸塊10沿徑向移動，使得凸塊10擠壓入土體內部，當凸塊10完全壓入土體后，壓板11緊貼到鉆孔內表面，壓板11徑向移動量立即減小，氣囊8膨脹量急劇減小，氣囊8內充氣壓力升高，氣源停止充氣，然后通過進氣短節5及位于外接進氣管上的排氣閥門放氣，氣囊8收縮，并且壓板11在位于其表面的彈性伸縮條13的作用下回縮，使得氣囊8、壓板11、凸塊10及彈性伸縮條13回復原位，鉆孔內壁形成與凸塊10形狀一致的凹陷，原位轉動推拉桿4一定角度，使得凸塊10對準鉆孔壁尚未形成凹陷的位置，重新充氣壓縮土體形成凹陷，兩次形成的凹陷聯通成一個盤狀空腔，向外拉動推拉桿4一定距離，在新的位置繼續充氣壓縮土體成盤腔，直至整個錨固段完全成腔為止。

向鉆孔內放入固定于對中支架的鋼絞線3及注漿管，灌注水泥漿，漿體固化形成多盤錨，待水泥漿固化達到一定強度后，張拉鋼絞線3，施加預緊力，錨固土體。

具體實施過程中，對于長15m直徑200mm的土錨，錨固段長度取12m，每米設3道盤，共設36道盤，成盤外徑取290mm、盤厚度取60mm。成盤工具中的內襯管7選取長度為1500mm、外徑為89mm、壁厚度為3mm的鋼管，鋼管的兩端封堵立板厚度取為3mm，內襯管7中部鉆直徑為6mm的孔進氣6，立板一端焊接外徑為25mm的鋼管及外徑為15mm，內徑為10mm的進氣短節5，進氣短節5外接進氣管至氣源，并于進氣管上裝設排氣閥門，內襯管7外套長度為1500mm，外徑為98mm，內徑為90mm的橡膠氣囊8，并由卡箍9將氣囊8密封，限位環12取外徑為198mm、內徑為100mm、長度為150mm的鋼管，環套在氣囊8外，四塊弧形長條壓板11鋪在氣囊8外側，壓板11長度為1200mm，厚度為3mm；每塊壓板11的弧長為80mm，沿每塊壓板11表面間隔分布著四個凸塊10，凸塊10的間距為300mm、高度為45mm、厚度為60mm，壓板11外側纏繞2mm厚度的橡膠條即彈性伸縮條13，限位環12與氣囊8間充填水泥漿，砂漿固化后使得限位環12與卡箍9膠結成一體，限位環12控制壓板11徑向移動量，氣囊8限制在限位環12與壓板11圍成的空間內。氣囊8充氣壓力控制在0.5兆帕內，每個截面的四個凸塊10在氣壓作用下壓土形成四個分隔的凹陷，原位轉動推拉桿45°，繼續充氣壓土形成凹陷，原位兩次形成的凹陷組成盤狀腔體，向外拉動推拉桿至新的位置，繼續充氣壓土成腔，整個錨固段12m長度內，共形成盤腔36個。向鉆孔內放入固定于對中支架的鋼絞線及注漿管，與現有水泥漿握裹鋼絞線土錨施工方法一致，然后灌注水泥漿，漿體固化形成多盤錨，待水泥漿固化達到一定強度后，張拉鋼絞線，施加預緊力，錨固土體。

接下來，說明本發明的有益效果。

1、本發明的多盤土錨，采用多盤提高錨固力，在所需錨固力相等的條件下，本發明可以相應縮短錨固長度，從而減少鉆孔長度、鋼絞線長度與水泥漿的用量，因此大幅度降低了錨固費用，經濟適用。

2、本發明提供的多盤土錨以成盤工具為模具，成盤工具采用氣囊充氣推動壓板徑向膨脹，將壓板表面的凸塊壓入鉆孔的土中，并通過多次充放氣、旋轉和拉伸等操作形成多個盤腔，再向擴充好的鉆孔內灌注水泥漿，待水泥漿固化成盤體，各盤體迎土面受到被動土的壓力作用，最終能夠獲得較高的錨固力。

3、本發明提供的多盤土錨以成盤工具為模具，成盤工具重量輕，氣囊充氣壓力小，進排氣速度快，安全易操作且施工速度快。

由技術常識可知，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特征的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發明范圍內或在等同于本發明的范圍內的改變均被本發明包含。