CN110144904A - 一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构，包括：锚管主体，锚管主体包括：钢管体、螺旋刀刃，钢管体分为轴向上依次连接的排水段、止水段、锚固段和桩尖，排水段的管壁上开设有多个排水孔，排水段管腔内安置滤水体，锚固段的管壁上开设有多个出浆孔，螺旋刀刃呈螺旋带状环绕设置于锚固段的外管壁上；止水体，包括：内止水体和外止水体，内止水体设置在止水段的管腔内，外止水体呈环状设置在止水段的外管壁上；及注浆管，设置在钢管体的管腔内，注浆管的一端位于锚固段内，另一端穿过内止水体并延伸到排水段的端面之外。并同时提供了配套的施工方法，以简化边坡防护中的排水和锚固操作，方便施工，缩短工期，节约成本。

Description

一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及边坡防护、危岩处治、深基坑支护、隧道及地下工程排水支护技术领域，具体涉及一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构及其施工方法。

背景技术

在边坡防护、危岩处治、深基坑支护、隧道及地下工程排水支护过程中，需要对滑动面或破裂面、不利结构面附近的岩土体分别进行排水与锚固处理，以避免或减少岩土体出现滑移、坠落、倾倒、掉块等地质问题或病害。现有的处治方法，通常是在拟加固岩土体上分别钻设仰斜式的排水孔和用于加固支护锚杆(索)的锚固孔，钻孔操作重复，且后续还要进行下锚杆(索)、浇注锚固等操作，施工工艺较繁琐，工期较长、成本高。

发明内容

有介于此，本发明提出一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构及其施工方法，以简化边坡防护中的排水和锚固操作，方便施工，缩短工期，节约成本。

为达到上述技术效果，一方面，本发明提供一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构，包括：

锚管主体，包括：钢管体和螺旋刀刃，所述钢管体分为轴向上依次连接的排水段、止水段、锚固段和桩尖，所述排水段的管壁上开设有多个排水孔，所述锚固段的管壁上开设有多个出浆孔，所述螺旋刀刃呈螺旋带状环绕设置于所述锚固段的外管壁上；

止水体，为遇水膨胀止水材料，所述止水体包括：内止水体和外止水体，所述内止水体设置在所述止水段的管腔内，所述外止水体呈环状设置在止水段的外管壁上；

注浆管，设置在所述钢管体的管腔内，所述注浆管的一端位于所述锚固段内，另一端穿过所述内止水体并延伸到所述排水段的端面之外；及

滤水体：填充于所述排水段的管腔内。

优选的，所述外止水体固定在所述止水段外管壁上，且未吸水膨胀前，所述外止水体的外缘小于所述螺旋刀刃的外缘，吸水膨胀后，所述外止水体的外缘不小于所述螺旋刀刃的外缘。

优选的，所述内止水体固定在所述注浆管的外管壁上，且未吸水膨胀前，所述内止水体的外缘小于所述注浆管的内管壁，吸水膨胀后，所述内止水体的外缘与所述注浆管的内管壁紧密接触。

优选的，所述滤水体为可拆卸预制透水构件，或者，为填装砂砾的编制袋。

优选的，所述排水段的靠近端部的位置设置有外部加固构件。

另一方面，本发明还同时提供了采用上述具有自锚固功能的仰斜式排水结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、在止水段的外管壁上固定外止水体；

S2、将锚管主体向上倾斜的钻进到地层内；

S3、在注浆管的外管壁上固定内止水体；

S4、将注浆管插入锚管主体钢管体的管腔内，使内止水体位于钢管体的止水段内，且注浆管的内端位于钢管体的锚固段内；

S5、止水体充水浸润膨胀，封闭止水段内的管腔及止水段外的孔隙；

S6、通过注浆管向锚固段注入砂浆，使砂浆充满锚固段内的管腔及锚段外的孔隙；

S7、向排水段的管腔内安置滤水体。

优选的，根据目标地层的情况选择所述钢管体的排水段、止水段和锚固段的长度。

优选的，在地下水丰富的地层施工时，所述止水体的外周面设置缓膨措施，或者，止水体采用缓膨型止水材料。

优选的，上述工作实施期间或之前，完成滤水体预制透水构件或编制袋装砂砾的制作。

优选的，所述排水段外侧的孔隙由孔周围的地层土体自动垮塌填充。

优选的，完成步骤S7之后，在排水段的露出地层的部位连接外部加固构件。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、直接将锚管主体作为钻具使用，通过一次钻进操作将锚管主体置入到地层的目标位置，以锚固段对地层进行锚固，以排水段替代排水孔，将现有技术中的排水孔和锚固孔结合为一体，一次操作实现锚固和排水，工艺简单，施工方便，有效缩短施工工期,节约施工成本；

2、钢管体的排水段、止水段和锚固段的长度，可根据不同地层的实际需要进行调整，适应不同的工况，适应性强；

3、螺旋刀刃能扩大钻孔的孔径，且具有单向性特点，钻进到达预定位置后即可实现自锚固，有效提高抗拔力；

4、排水段的钢管体内填装有滤水体，防止在水压较大情况下，地下水流速过快导致土体中细骨料的流失，且可进行更换，方便于边坡防护的后期维修与保养；

5、可用于边坡、滑坡病害、危岩体排水治理与快速加固，也可用于隧道及地下工程、深基坑排水和加固处理等方面，适用范围广泛。

附图说明

图1为发明实施例的结构示意图；

图2为图1中A—A断面的剖视结构示意图；

图3为图1中B—B断面的剖视结构示意图；

图4为图1中C—C断面的剖视结构示意图；

图5为本发明实施例的使用状态示意图；

附图标记：100-具有自锚固功能的仰斜式排水结构，1-锚管主体，11-钢管体，111-排水段，112-止水段，113-锚固段，114-桩尖，115-排水孔，116-出浆孔，12-螺旋刀刃，2-止水体，21-内止水体，22-外止水体，3-注浆管，4-滤水体，5-外部加固构件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。在本发明申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图4所示，本实施例提供的具有自锚固功能的仰斜式排水结构100，其主要结构包括：锚管主体1、止水体2、注浆管3和滤水体4。

参见图1，锚管主体1包括：钢管体11和螺旋刀刃12，钢管体11分为轴向上依次连接的排水段111、止水段112、锚固段113和桩尖114，排水段111的管壁上开设有多个排水孔115，锚固段113的管壁上开设有多个出浆孔116，本实施例中的出浆孔116交错设置，一遍砂浆从钢管体11内通过出浆孔116均匀的进入钢管体11外的孔隙内，实现均匀填充；螺旋刀刃12呈螺旋带状环绕设置于锚固段113的外管壁上，与锚固段113和桩尖114一起组成钻头结构，以便直接通过锚管主体1进行钻进。因螺旋刀刃12能扩大钻孔的孔径，且具有单向性特点，钻进到达预定位置后即可实现自锚固，有效提高抗拔力。

参见图1和图3，止水体2包括：内止水体21和外止水体22，内止水体21设置在止水段112的管腔内，外止水体22呈环状设置在止水段112的外管壁上，以隔断排水段111和锚固段113之间的水力联系起到防止水泥砂浆回流的作用。本实施例中的止水体2采用遇水膨胀止水材料，如遇水膨胀橡胶、干海带等，干燥状态下体积缩小，接触水吸水膨胀。

具体的，为方便锚管主体1的施工，将外止水体22预先固定在止水段112外管壁上，且未吸水膨胀前，外止水体22的外缘小于螺旋刀刃12的外缘，吸水膨胀后，外止水体22的外缘不小于螺旋刀刃12的外缘，以便于钻进顺利进行，并吸水膨胀封堵外出空隙。同时，为防止外止水体22在钻进过程中被破坏或位置移动，还可以在止水段112的管外设置限位措施，比如说焊接两个在外止水体22外两端的钢环，不影响其吸水后的膨胀，又能对其进行有效的保护。同理，将内止水体21固定在注浆管3的外管壁上，同样的，未吸水膨胀前，内止水体21的外缘小于注浆管3的内管壁，以便注浆管3顺利插入锚管主体1内；吸水膨胀后，内止水体21的外缘与注浆管3的内管壁紧密接触，封住钢管体11的管孔。

参见图1和图4，注浆管3设置在钢管体11的管腔内，注浆管3的一端位于锚固段113内，另一端穿过内止水体21并延伸到排水段111的端面之外，以便从外端向锚固段113内注入水泥砂浆，填充满锚固段113的管腔，并从出浆孔116进入到锚固段113外出的孔内，将锚固段113、螺旋刀刃12与稳定地层固化为一体，保证锚管主体1在地层内锚固的稳定性。

参见图1和图2，完成水泥砂浆的浇注之后，在排水段111的管腔内安置滤水体4。滤水体4采用孔外制作，后置方式安置在排水段111的管腔内，本实施例中具体可采用可拆卸预制透水构件，或者，采用编制袋装砂砾之类的透水材料的方式制作成预制构件，可方便的放置到排水段111内部，可防止在水压较大情况下，地下水流速过快导致土体中细骨料的流失，且可进行更换，方便于边坡防护的后期维修与保养。

最后，还可以在排水段111的露出地层的部位连接外部加固构件5，该外部加固构件5可采用现有抗滑桩上常用的端部框架、面板等结构，实现整个锚管主体1的锚固功能。

参见图5，上述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构100，将锚管主体1同时作为具有钻头的钻具和排水作用的排水管，以止水体2设置的位置为分界点，将钢管体11分为排水段111、止水段112和锚固段113，各段的具体长度可按照使用地层的实际环境进行调整，保证排水段111位于滑动面范围内，而锚固段113位于滑动面之下的稳定地层，适应不同的工况，适应性强。通过螺旋刀刃12和锚固段113组成的钻头结构，将锚管主体1仰斜式的钻进置入到目标地层内，止水段112内侧地层内的锚固段113，通过水泥砂浆的固话，将整个锚管主体1稳定的固定在稳定地层上，起到锚固的效果；止水段112外侧地层内的排水段111，可通过排水孔115汇集附近地层的地下水，最终从管口排出，一次操作实现锚固和排水。

上述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构100，其施工方法包括以下步骤：

第一步，选取锚管主体1，在其钢管体11止水段112的外管壁上固定外止水体22；此步骤中锚管主体1的选用，应根据目标地层的情况选择钢管体11的排水段111、止水段112和锚固段113的长度，以保证钻进完成后的锚固段113位于滑动面以下的稳定地层，而滑动面位于排水段111的范围内，保证锚固的稳定和排水的有效。

第二步，用钻进设备，以锚管主体1为钻具，将锚管主体1向上倾斜的钻进到地层内；最终位置应使锚固段113位于滑动面以下的稳定地层，而滑动面位于排水段111的范围内。

第三步，在注浆管3的外管壁上固定内止水体21，固定的具体位置因对比钢管体11的各段的具体长度设置，使注浆管3的内端靠近桩尖14时，内止水体21正好位于止水段112内。

第四步，将装有内止水体21的注浆管3插入锚管主体1钢管体11的管腔内，使内止水体21位于钢管体11的止水段112内，且注浆管3的内端位于钢管体11的锚固段113内；

第五步，注浆管3安装到位后，通过注浆管3注水使止水体2充分受水浸润而膨胀，从而封闭止水段112内的管腔及止水段112外的孔隙；当然，若是在地下水丰富的地层施工时，则不需要通过注浆管3注水，反而需要在止水体2的外周面设置缓膨措施，或者，直接使用缓膨型止水材料制作止水体2，避免止水体2在地下水丰富的环境下过快吸水膨胀，确保锚管主体1和注浆管3达到预定的位置后才完成膨胀和封闭功能。

第六步，通过注浆管3向锚固段113注入砂浆，使砂浆充满锚固段113内的管腔及锚段外的孔隙。

第七步，向排水段111的管腔内安置滤水体4；本实施例中的滤水体4具体可采用可拆卸预制透水构件，或者，选用填装砂砾的编制袋支撑的预制构件，在进行上述施工步骤前或过程中，完成滤水体4的制作，之后直接填装，节省时间。

在施工过程的扰动之下，孔周围的地层土体会自动垮塌，填充排水段111外侧的孔隙，使整个锚管主体1稳定在地层内。

最后，在排水段111的露出地层的部位连接外部加固构件5，实现整个锚管主体1的锚固功能；该外部加固构件5可采用现有抗滑桩上常用的端部框架、面板等结构。

采用上述的结构和施工方法，直接将锚管主体1作为钻具使用，通过一次钻进操作将锚管主体1置入到地层的目标位置，以锚固段113对地层进行锚固，以排水段111替代排水孔115，将现有技术中的排水孔115和锚固孔结合为一体，一次操作实现锚固和排水，工艺简单，施工方便，有效缩短施工工期,节约施工成本；其可用于边坡、滑坡病害、排水治理与快速加固，也可用于隧道及地形工程、深基坑渗水病害加固处理和危岩体加固处治等方面，适用范围广泛。

需要说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构，其特征在于，包括：

锚管主体，包括：钢管体和螺旋刀刃，所述钢管体分为轴向上依次连接的排水段、止水段、锚固段和桩尖，所述排水段的管壁上开设有多个排水孔，所述锚固段的管壁上开设有多个出浆孔，所述螺旋刀刃呈螺旋带状环绕设置于所述锚固段的外管壁上；

止水体，为遇水膨胀止水材料，所述止水体包括：内止水体和外止水体，所述内止水体设置在所述止水段的管腔内，所述外止水体呈环状设置在止水段的外管壁上；

注浆管，设置在所述钢管体的管腔内，所述注浆管的一端位于所述锚固段内，另一端穿过所述内止水体并延伸到所述排水段的端面之外；及

滤水体：填充于所述排水段的管腔内。

2.根据权利要求1所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构，其特征在于，

所述外止水体固定在所述止水段外管壁上，且未吸水膨胀前，所述外止水体的外缘小于所述螺旋刀刃的外缘，吸水膨胀后，所述外止水体的外缘不小于所述螺旋刀刃的外缘。

3.根据权利要求1所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构，其特征在于，

所述内止水体固定在所述注浆管的外管壁上，且未吸水膨胀前，所述内止水体的外缘小于所述注浆管的内管壁，吸水膨胀后，所述内止水体的外缘与所述注浆管的内管壁紧密接触。

4.根据权利要求1所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构，其特征在于，所述滤水体为可拆卸预制透水构件，或者，为填装砂砾的编制袋。

5.根据权利要求1所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构，其特征在于，

所述排水段的靠近端部的位置设置有外部加固构件。

6.一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构的施工方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构，包括以下步骤：

S1、在止水段的外管壁上固定外止水体；

S2、将锚管主体向上倾斜的钻进到地层内；

S3、在注浆管的外管壁上固定内止水体；

S4、将注浆管插入锚管主体钢管体的管腔内，使内止水体位于钢管体的止水段内，且注浆管的内端位于钢管体的锚固段内；

S5、止水体充水浸润膨胀，封闭止水段内的管腔及止水段外的孔隙；

S6、通过注浆管向锚固段注入砂浆，使砂浆充满锚固段内的管腔及锚段外的孔隙；

S7、向排水段的管腔内填充滤水体。

7.根据权利要求6所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构的施工方法，其特征在于，根据目标地层的情况选择所述钢管体的排水段、止水段和锚固段的长度。

8.根据权利要求6所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构的施工方法，其特征在于，在地下水丰富的地层施工时，所述止水体的外周面设置缓膨措施，或者，止水体采用缓膨型止水材料。

9.根据权利要求6所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构的施工方法，其特征在于，所述排水段外侧的孔隙由孔周围的地层土体自动垮塌填充。

10.根据权利要求6所述的具有自锚固功能的仰斜式排水结构的施工方法，其特征在于，完成步骤S7之后，在排水段的露出地层的部位连接外部加固构件。