本发明涉及一种抗拔锚杆及其施工方法。
背景技术：
锚杆作为支撑体系中一个种类，在地基结构中广泛使用，目前，为了使锚杆与土体之间产生足够的摩擦力，一般是采用旋喷桩或灌注桩作为锚固连接结构，在施工时，首先利用钻机钻好锚孔，然后再用高压注浆泵产生的高压液体通过喷嘴形成高压喷射流束切割锚孔底部土体，使得锚孔底部空间大于前部空间，再将锚索伸入锚孔内，最后用水泥浆置充填整个土体空腔，形成锚索扩大头，为了增强锚杆与水泥浆的连接能力，还会在锚杆的底部设置端头。
这种方法主要是利用土体对扩大头的阻碍来保持锚杆的稳定性，避免锚杆向上或向下移动，使锚杆具有足够的抗拔力，但是这种施工方式的步骤较多，均需要预先成孔，然后再用扩孔钻头、高压旋喷或夯扩法形成扩大头，使得施工步骤复杂，无法有效地提高施工效率。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明首先提出了一种抗拔锚杆，其包括抗拔端头、杆体和桩体，该抗拔端头被压桩杆沿一轴线方向直接下沉到保持原始状态的土体中，该杆体随抗拔端头一起下沉到土体中，该杆体的相对的两端分别形成为连接端和锚头端，该杆体的连接端固定连接在该抗拔端头上，该杆体的锚头端沿该轴线方向朝背离该抗拔端头的方向延伸，该桩体部分包裹该杆体，锚头端超出该杆体，该抗拔端头具有一沿该轴线方向延伸的呈筒状的外周面，该桩体与该抗拔端头的外周面无接触。优选地，所述桩体由旋喷桩所形成。优选地，该抗拔端头被下沉到密实土层内。
本申请中，密实土层为具有较高承载力的土层，当土层为粘性土时，该粘性土的液性指数il≤0.25，即粘性土至少为硬塑状态；当土层为粉土或砂土时，该粉土或砂土的密实度为中密或密实。
杆体优选采用高强精轧螺纹钢筋或钢绞线制成，并可在杆体上套设防护套管。
本申请中，沿该轴线方向观察，抗拔端头覆盖桩体，即桩体的边缘至多仅能够到达抗拔端头的边缘，或桩体的边缘与抗拔端头的边缘之间具有距离。
本申请中的抗拔端头携带杆体被首先下沉到保持原始状态的土体中，再进行桩体的施工，可减少抗拔锚杆的施工步骤，本申请中的桩体与该抗拔端头的外周面无接触，且抗拔端头所在位置的土体处于原始状态，能够与抗拔端头之间形成较为紧密的连接，尤其是将抗拔端头下沉到密实土层内时，由于密实土层具有较高的密实度，尤其是在经过抗拔端头的再次挤压后，能够与土体之间产生较大的摩擦力，使土层对抗拔端头形成较大的抱合力，能够使杆体抵抗更大的向上拉力，有利于提高抗拉锚杆的抗拔承载力。由此可以减少抗拔锚杆的数量，以降低施工成本，并可提高施工效率。
具体地，该抗拔端头的相对的两端分别形成为下沉端和抵压端，在该抵压端上设置有一防脱件，该防脱件能够自由地连接到该压桩管的一端、并能够自由地脱离该压桩管。设置防脱件后，在用压桩管对抗拔端头进行下沉时，由于防脱件与压桩管相互套设在一起，可以避免抗拔端头在下沉过程中，由于抗拔端头与压桩管发生错位，而导致抗拔端头偏离设定的下沉路径。利用防脱件与压桩管的相互套设，使抗拔端头沿设定路径下沉到设定位置。
进一步，该防脱件呈环状，该压桩管为一圆管；该防脱件能够自由地外套在该压桩管的一端、且能够自由地离开该压桩管；或者，防脱件能够自由地内衬在该压桩管的内腔中、且能够自由地离开该压桩管。
压桩管采用圆管后，可以利用现有的圆形钢管来作为压桩管，利用现有的下沉钢管桩的压桩设备即可完成对抗拔端头的下沉。使防脱件能够自由地离开压桩管，避免在拔出压桩管时，由于带动抗拔端头移动而使抗拔端头偏离下沉位置。
进一步，该桩体由沿径向相互搭接的至少两个旋喷桩所形成，该至少两个旋喷桩的中心轴线环绕该杆体布置。由于杆体的阻碍，在进行旋喷桩的施工时，杆体无法位于单个旋喷桩的中心，该设计可以使杆体位于桩体的中心位置，使土体对抗拔锚杆的压力能够均匀地传递到杆体上，而且在上下方向上，由于使杆体位于桩体的中心位置，可避免竖直方向的外力均匀地施加在抗拔锚杆上，避免对抗拔锚杆形成倾斜压力。
进一步，该抗拔端头包括一金属外壳和填充在该金属外壳内的混凝土，该杆件贯穿该抗拔端头后安装有紧固件，该金属外壳具有沿所述轴线方向延伸的筒状部。该金属外壳优选采用钢质外壳。
采用混凝土填充金属外壳，可以减少抗拔端头的制作成本，减少金属用量。在设置筒状部后，至少可以使抗拔端头的局部形成为圆柱状，以与周围的土体在轴线方向上具有较大的摩擦力，以使抗拔端头能够稳定地保持在土体中，从而提高抗拔锚杆的抗拔能力。
其次，本申请还提供一种抗拔锚杆的施工方法，其用于施工上述方案中的抗拔锚杆，其中的压桩管的相对的两端分别形成为下压端和施力端，在该压桩管内具有一杆体腔，该杆体能够经该杆体腔套设在该杆体上、并使下压端抵靠在抗拔端头上；
该施工方法包括如下步骤：
(1)将压桩管的下压端抵靠在抗拔端头上，使杆体腔套设在该杆体上，用压桩设备对压桩管进行施力，将抗拔端头下沉到设定位置，然后移除压桩管；该设定位置的土体未进行搅动或松动；压桩设备可以采用静力压桩机或震动压桩机；
(2)用高压旋喷桩机完成桩体，使桩体包裹在杆体的周围。
利用本施工方法，可以使设定位置的土体对抗拔端头产生较强的抱合力，使抗拔端头稳定在该设定位置上。采用高压旋喷桩机来施工桩体时，从桩体的喷溅管内喷出的水泥浆能够与周围的土体进行混合形成水泥土，并使部分水泥浆绕过杆体，与杆体周围的土体进行混合，从而将杆体抱合在桩体内，使杆体与桩体形成为一个整体。
该施工方法中，抗拔端头和杆体作为一个整体首先被沉入土体中，可以预先完成抗拔端头和杆体的制作，以保证抗拔端头和杆体连接关系稳定可靠。由于在施工仅仅包括下沉抗拔端头和施工桩体的步骤，相比现有技术，可减少施工步骤，加快施工效率，以降低工程造价。
为减少水泥浆的用量，在将压桩管移除后，首先向移除压桩管后所形成的桩孔内填充土体，然后在进行桩体的施工。当然，根据需要，也可无需在桩孔内填充土体，直接在桩孔内进行桩体的施工，但这种施工方法会消耗更多的水泥浆，增加施工成本。
进一步，该抗拔端头包括一金属外壳和填充在该金属外壳内的混凝土，该杆件贯穿该抗拔端头后安装有紧固件，该金属外壳具有沿该杆件的延伸方向进行延伸的筒状部；在进行桩体的施工时，保持筒状部的径向方向的土体维持原状，不得对筒状部的径向方向的土体进行扰动，且不对筒状部的径向方向的土体喷射水泥浆。
利用紧固件可以增强杆件与抗拔端头之间的连接强度，避免杆体从混凝土中脱离，降低抗拔锚杆在土体中的稳定性。在进行桩体施工时，需要保持抗拔端头周围的土体处于原始状态，不得对抗拔端头周围的土体进行任何松动。如果将抗拔端头周围的土体进行松动，即使对抗拔端头周围的土体喷射水泥浆，由于抗拔端头的阻碍，也无法使抗拔端头与周围的土体恢复到原有的受力状态。
附图说明
图1是抗拔锚杆的结构示意图。
图2是抗拔端头的结构简图。
图3是图1中a-a向的视图，为显示清楚，该图3中未进行阴影线的绘制。
图4是另一实施例的抗拔锚杆的截面图，为显示清楚，该图4中未进行阴影线的绘制。
图5是抗拔锚杆的施工流程图。
图6是抗拔锚杆与底板的连接结构简图。
图7是再一个实施例的抗拔锚杆的截面图，为显示清楚，该图7中未进行阴影线的绘制。
具体实施方式
以下首先对抗拔锚杆进行说明，请参阅图1，该抗拔锚杆包括抗拔端头80、杆体83和桩体30，该抗拔端头80被压桩管11沿一轴线方向m直接下沉到保持原始状态的土体中，该压桩管11在下文中进行详细介绍。该杆体83随抗拔端头80一起下沉到土体中，该杆体83的相对的两端分别形成为连接端832和锚头端831，杆体83的连接端832连接在该抗拔端头上，该杆体83的锚头端831沿第该轴线方向m朝背离抗拔端头80的方向延伸。该桩体30部分包裹该杆体83，锚头端831超出该杆体。附图中，标记100表示地面。
请参阅图2，在本实施例中，该抗拔端头80包括一钢质外壳81和填充在该金属外壳81内的第一混凝土82，该金属外壳81包括沿轴向方向m延伸的呈圆筒状的筒状部810和分别安装在该筒状部810的相对的两端的第一端板811和第二端板812。该杆件83贯穿该抗拔端头后安装有紧固件85，本实施例中，杆体83采用高强精轧螺纹钢筋，该紧固件85为钢筋螺母。可以理解，在其它实施例中，还可以采用钢绞线来制成杆体。
该筒状部810的外周面形成为抗拔端头的外周面819，桩体30与该抗拔端头的外周面无接触。
第一端板811所在的端部形成为抵压端801，第二端板812所在端部形成为下沉端802，在第一端板811的背离第二端板的一侧安装有一防脱件86，本实施例中，该防脱件86为一焊接在第一端板811上的钢环，即该脱件呈环状。该防脱件能够自由地连接到该压桩管的一端、并能够自由地脱离该压桩管。
本实施例中，该压桩管11为一圆形钢管，该防脱件86能够自由地内衬在该压桩管11的内腔111内、且能够自由地离开该压桩管11。
可以理解，在其他实施例中，该防脱件能够自由地外套在该压桩管的一端、且能够自由地离开该压桩管。
本实施例中，桩体30采用旋喷桩所形成，具体在本实施例中，请参阅图3，该桩体30由第一旋喷桩31和第二旋喷桩32两个在径向上相互搭接的旋喷桩所形成，杆体83位于两个旋喷桩的对称中心，第一旋喷桩31和第二旋喷桩32的浇注条件相同，使两个旋喷桩的中心轴线环绕杆体83布置。
可以理解在其他实施例中，该桩体还可以由三个在径向上相互搭接的旋喷桩所形成，图4所示的桩体d35即由第三旋喷桩36、第四旋喷桩37和第五旋喷桩38三个在径向上相互搭接的旋喷桩所形成，三个旋喷桩的浇注条件相同，且使三个旋喷桩的中心轴线环绕杆体d39均匀布置。
本实施例中，在杆体83上套设有防护套管84，该防护套管84的下端伸入到第二混凝土中，以封闭防护套管84的下端。
以下对本实施例中的抗拔锚索的施工方法进行说明。
首先对压桩管进行说明，本实施例中，压桩管11采用圆形钢管，圆形钢管的内腔形成为压桩管的杆体腔111，圆形钢管的相对的两端分别形成为下压端112和施力端113。
请参阅图5，施工方法具体包括如下步骤：
(1)请参阅图5中的(a)步骤，将压桩管11的下压端112抵靠在抗拔端头80的抵压端801上，使杆体腔111套设在该杆体83上，其中的防脱件86内衬在压桩管的杆体腔内。
用压桩设备对压桩管11进行施力，将抗拔端头80下沉到设定位置，然后移除压桩管11。本申请中，压桩设备采用静力压桩机。
在下沉抗拔端头80前，不得采用任何设备对设定位置的土体进行搅动或松动，保持该设定位置的土体处于原始状态，在本实施例中，该设定位置位于密实土层内，即将抗拔端头下沉到密实土层内。
请参阅图5中的(b)和(c)步骤，本实施例中，在将压桩管11移除后，形成一桩孔21，首先向该桩孔21内填充土体22，以满足后续进行旋喷桩制作时所需的土体，减少水泥浆的用量。
(2)请参阅图5中的(d)和(e)步骤,用高压旋喷桩机依次进行第一旋喷桩31和第二旋喷桩32的制作，形成桩体30，使桩体30包裹在杆体83的周围。
在进行桩体的施工时，保持筒状部的径向方向的土体维持原状，不得对筒状部的径向方向的土体进行扰动，且不对筒状部的径向方向的土体喷射水泥浆。
依照布置(1)和(2)完成所有的抗拔锚杆的施工，其中步骤(1)和(2)可以交错进行，即在完成一个抗拔端头的下沉后，继续进行下一个抗拔端头的下沉，并同时对已完成下沉的抗拔端头所对应的桩体进行浇注。
请继续参阅图5中的(f)步骤，在完成抗拔锚杆的施工后，然后开挖基坑。请同时参阅图6，完成基坑的开挖后，铺设垫层40，绑扎地下室的底板钢筋网50，该底板钢筋网50包括上钢筋面层51、下钢筋面层56以及用于连接抗拔锚杆的锚杆钢筋52。该锚杆钢筋52位于上钢筋面层51与下钢筋面层56之间，并绑扎在上钢筋面层51上。在杆件83的锚头端831上旋拧有作为紧固件的螺母55，并在螺母55下垫设有垫片54。
完成底板钢筋网50的铺设和绑扎后，浇注第二混凝土58，完成底板510的施工。
在本实施例中，在形成的桩孔内进行了土体填充，请参阅图3，沿竖直方向观察，桩体30的边缘仅到达抗拔端头80的边缘，即沿该轴线方向观察，抗拔端头覆盖桩体。可以理解在，在其他实施例中，桩体的边缘与抗拔端头的边缘之间具有距离，请参阅图7，在该图7所示的实施例中，桩体e63由四个旋喷桩所形成，分别为第六旋喷桩64、第七旋喷桩65、第八旋喷桩66和第九旋喷桩67，四个旋喷桩在径向上相互搭接，四个旋喷桩的浇注条件相同，且使四个旋喷桩的中心轴线环绕杆体e62均匀布置；且桩体的边缘与抗拔端头的边缘之间具有距离。
当使桩体的边缘与抗拔端头的边缘之间具有距离时，需要下沉抗拔端头时所形成的桩孔具有土体，该土体可以由桩孔的孔壁塌落或向桩孔内填土所形成。
可以理解，在其他实施例中，在将压桩管移除后，桩孔产生塌方，将桩孔部分掩埋或全部掩埋时，也可无需向桩孔内填充土体，直接进行旋喷桩的制作。
本实施例中，在下沉抗拔端头时所形成的桩孔内进行了土体的填充，可以理解，在其他实施例中，即使桩孔内的孔壁不产生塌方，也可以不向桩孔内填充土体，即保持桩孔呈无土状态，然后进行桩体的浇注，此时在进行桩体的浇注时，水泥浆会自然地充满整个桩孔，形成与截面与桩孔截面形状相同的桩体，只有进行一次旋喷桩的浇注即可完成整个桩体的施工，但是需要消耗更多的水泥浆。这种采用桩孔内无土的施工方法，虽然消耗更多的水泥浆，但由于只需要进行一次旋喷桩的浇注即可完成桩体的施工，可提高施工速度，因此，在具体的施工中，可以在综合考虑施工速度和费用的情况下，部分或全部桩孔采用无土浇注桩体的方法。
1.一种抗拔锚杆，其特征在于，
包括抗拔端头、杆体和桩体，该抗拔端头被压桩杆沿一轴线方向直接下沉到保持原始状态的土体中，该杆体随抗拔端头一起下沉到土体中；该杆体的相对的两端分别形成为连接端和锚头端，该杆体的连接端固定连接在该抗拔端头上，该杆体的锚头端沿该轴线方向朝背离该抗拔端头的方向延伸；该桩体部分包裹该杆体，锚头端超出该杆体，该抗拔端头具有一沿该轴线方向延伸的呈筒状的外周面，该桩体与该抗拔端头的外周面无接触。
2.根据权利要求1所述的抗拔锚杆，其特征在于，
该抗拔端头的相对的两端分别形成为下沉端和抵压端，在该抵压端上设置有一防脱件，该防脱件能够自由地连接到该压桩管的一端、并能够自由地脱离该压桩管。
3.根据权利要求2所述的抗拔锚杆，其特征在于，
该防脱件呈环状，该压桩管为一圆管；该防脱件能够自由地外套在该压桩管的一端、且能够自由地离开该压桩管；
或者，防脱件能够自由地内衬在该压桩管的内腔中、且能够自由地离开该压桩管。
4.根据权利要求1所述的抗拔锚杆，其特征在于，
所述桩体由旋喷桩所形成。
5.根据权利要求4所述的抗拔锚杆，其特征在于，
该桩体由沿径向相互搭接的至少两个旋喷桩所形成，该至少两个旋喷桩的中心轴线环绕该杆体布置。
6.根据权利要求1所述的抗拔锚杆，其特征在于，
该抗拔端头包括一金属外壳和填充在该金属外壳内的混凝土，该杆件贯穿该抗拔端头后安装有紧固件，该金属外壳具有沿所述轴线方向延伸的筒状部。
7.根据权利要求1所述的抗拔锚杆，其特征在于，该抗拔端头被下沉到密实土层内。
8.一种抗拔锚杆的施工方法，其用于施工权利要求1所述的抗拔锚杆，其特征在于，
该压桩管的相对的两端分别形成为下压端和施力端，在该压桩管内具有一杆体腔，该杆体能够经该杆体腔套设在该杆体上、并使下压端抵靠在抗拔端头上；
该施工方法包括如下步骤：
(1)将压桩管的下压端抵靠在抗拔端头上，使杆体腔套设在该杆体上，用压桩设备对压桩管进行施力，将抗拔端头下沉到设定位置，然后移除压桩管；该设定位置的土体未进行搅动或松动；
(2)用高压旋喷桩机完成桩体，使桩体包裹在杆体的周围。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在将压桩管移除后，首先向移除压桩管后所形成的桩孔内填充土体，然后在进行桩体的施工。
10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，
该抗拔端头包括一金属外壳和填充在该金属外壳内的混凝土，该杆件贯穿该抗拔端头后安装有紧固件，该金属外壳具有沿该杆件的延伸方向进行延伸的筒状部；
在进行桩体的施工时，保持筒状部的径向方向的土体维持原状，不得对筒状部的径向方向的土体进行扰动，且不对筒状部的径向方向的土体喷射水泥浆。
技术总结