權(quán)利要求書： 1.一種自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，包括：錨桿，其具有中空內(nèi)腔；

心軸，同軸設(shè)置在所述錨桿的中空內(nèi)腔中，心軸內(nèi)設(shè)有第一高壓水通道、第二高壓水通道以及注漿通道；

自鉆高壓水盤，同軸連接在所述心軸的端部，且外伸出所述錨桿，可繞所述錨桿的軸線方向旋轉(zhuǎn)，自鉆高壓水盤上設(shè)有連接所述第一高壓水通道的第一高壓水射流孔、以及連接所述注漿通道的注漿孔；所述第一高壓水射流孔用于對巖土進行切削鉆進；

所述錨桿的桿側(cè)壁上、以及所述心軸的軸側(cè)壁上設(shè)有相互連通的第二高壓水射流孔，所述第二高壓水射流孔與所述第二高壓水通道連接，所述第二高壓水射流孔用于對錨桿兩側(cè)的巖土進行切割以在錨桿兩側(cè)的巖土中形成承載槽；

自撐式止擋部，設(shè)置在所述錨桿的桿外壁上，所述自撐式止擋部設(shè)置于鄰近所述第二高壓水射流孔位置，并且所述自撐式止擋部在鉆孔期間不起作用而在所述錨桿裝置的錨定期間能夠部分伸入所述承載槽內(nèi)，從而提高止擋部本體的抗浮力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，所述第二高壓水射流孔包括多個，多個高壓水射流孔切割形成多個承載槽，多個所述承載槽在所述錨桿的周圍呈仿生樹根狀分布；

所述錨桿的桿壁上對應每個所述承載槽設(shè)有一個所述自撐式止擋部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，所述錨桿的桿壁上設(shè)有連接所述自撐式止擋部的凹槽，所述自撐式止擋部包括：止擋部本體，其一端與所述凹槽的一端轉(zhuǎn)動連接，止擋部本體的另一端為懸伸端；

彈性預壓單元，設(shè)置在所述止擋部本體的懸伸端與凹槽的槽壁之間；

電磁吸塊，固定在所述凹槽的槽內(nèi)壁上，用于克服所述彈性預壓單元的彈力以將止擋部本體吸附在所述凹槽中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，還包括：壓力傳感器，設(shè)置在所述自鉆高壓水盤上，用于檢測自鉆高壓水盤與巖土體之間的接觸應力；

第一管道閥門，設(shè)置在所述第一高壓水通道中；

第二管道閥門，設(shè)置在所述第二高壓水通道中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，所述心軸包括心軸本體和設(shè)置在心軸本體外部的殼體，心軸本體的一端連接自鉆高壓水盤，心軸本體的一側(cè)且位于殼體的內(nèi)部設(shè)有驅(qū)動裝置和齒輪減速制動裝置，驅(qū)動裝置通過齒輪減速制動裝置帶動自鉆高壓水盤進行往復旋轉(zhuǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，所述殼體外壁和錨桿內(nèi)壁的一個設(shè)置有限位凸起，而另一個設(shè)置有限位凹槽，所述凸起與所述凹槽相配合；

磁力表座，設(shè)置在錨桿內(nèi)腔頂部，用于將所述心軸與錨桿之間相對固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，所述殼體和錨桿之間螺紋連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自鉆式抗浮錨桿裝置，其特征在于，注漿設(shè)備包括智能注漿泵，智能注漿泵根據(jù)壓力傳感器反饋不同信號選擇不同注漿材料，注漿材料為礦用無機加固雙組分速凝材料或超細水泥漿。

9.一種基于權(quán)利要求1?8中任意一項所述自鉆式抗浮錨桿裝置的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）錨孔定位，安裝鉆機，根據(jù)坡面孔位調(diào)整鉆機位置及下傾角度；

2）錨桿鉆進，先開啟第一高壓水通道中的第一管道閥門，自鉆高壓水盤旋轉(zhuǎn)并通過第一高壓水射流孔的高壓水射流對巖土體進行切削鉆進，根據(jù)壓力傳感器反饋信號，蓄水池內(nèi)水泵對高壓水射流切割孔的水壓進行調(diào)節(jié)；

3）側(cè)向開承載槽，鉆進到設(shè)計深度后，關(guān)閉第一高壓水通道中的第一管道閥門，開啟第二高壓水通道中的第二管道閥門，第二高壓水射流孔對錨桿兩側(cè)的巖土進行切割以在錨桿兩側(cè)的巖土中形成承載槽；

4）自撐式止擋部撐開，側(cè)向切割完成后，關(guān)閉高壓水通道中的第二管道閥門，關(guān)閉電磁吸塊，彈性預壓單元將止擋部本體的懸伸端彈出，小幅度向外抽提錨桿，使止擋部本體完全撐開并嵌入步驟3）切割好的承載槽中；

5）注漿，緩慢將心軸從錨桿的中空內(nèi)腔中向上抽拔，同時開啟注漿設(shè)備，注漿材料通過心軸內(nèi)的注漿通道輸送至錨桿的中空內(nèi)腔、以及各個承載槽中；

6）安裝傳感器，心軸回收完成的同時，錨桿的注漿也同步完成，安裝止?jié){塞和碟形直邊托盤，擰緊錨桿緊固螺母，安裝壓磁式錨桿軸力傳感器；所述壓磁式錨桿軸力傳感器通過錨桿緊固螺母表面的應力狀態(tài)實現(xiàn)對錨桿軸力大小的實時檢測。

說明書： 一種自鉆式抗浮錨桿裝置及施工方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種自鉆式抗浮錨桿裝置及施工方法。背景技術(shù)[0002] 隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，充分開發(fā)與利用地下空間已成為了必然也是必須的趨勢，而基礎(chǔ)抗浮是這些建筑物設(shè)計施工過程中的難題之一?？垢″^桿是目前較為常用的抗

浮措施，具有良好的地層適應性，布置靈活，易于施工，抗浮力及預應力易于控制，減少結(jié)構(gòu)

造價等優(yōu)點，相比其他的抗浮方法更經(jīng)濟實用。當前，世界各國對錨桿技術(shù)的發(fā)展要求越來

越高，抗浮錨桿的應用在基坑支護和工程抗浮工程中已成為一種必然趨勢，發(fā)揮著重要作

用。

[0003] 抗浮錨桿是利用錨桿周圍巖土體與錨桿間的側(cè)摩阻力及自重以抵抗上浮力，從而保持上部結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性，它的技術(shù)難點在于以下幾點：一是錨桿長度設(shè)計過長，摩阻力不

足，且錨桿達到一定長度后將無法增加抗浮力的問題；二是錨桿在鉆進和清孔過程中對土

體的擾動；三在松散破碎的巖土體、砂卵石層中錨桿鉆孔引起孔徑縮小、塌孔、難于成孔的

問題；四是在錨桿支護施工中，擴體錨桿鉆進后因堅硬巖體導致擴體部分無法開張的問題；

五是如何對錨桿的軸力進行監(jiān)測與檢測，確保錨桿不超過其極限承載力的問題。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種自鉆式抗浮錨桿及施工方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：[0006] 一種自鉆式抗浮錨桿裝置，包括：[0007] 錨桿，其具有中空內(nèi)腔；[0008] 心軸，同軸設(shè)置在所述錨桿的中空內(nèi)腔中，心軸內(nèi)設(shè)有第一高壓水通道、第二高壓水通道以及注漿通道；

[0009] 自鉆高壓水盤，同軸連接在所述心軸的端部，且外伸出所述錨桿，可繞所述錨桿的軸線方向旋轉(zhuǎn)，自鉆高壓水盤上設(shè)有連接所述第一高壓水通道的第一高壓水射流孔、以及

連接所述注漿通道的注漿孔；所述第一高壓水射流孔用于對巖土進行切削鉆進；

[0010] 所述錨桿的桿側(cè)壁上、以及所述心軸的軸側(cè)壁上設(shè)有相互連通的第二高壓水射流孔，所述第二高壓水射流孔與所述第二高壓水通道連接，所述第二高壓水射流孔用于對錨

桿兩側(cè)的巖土進行切割以在錨桿兩側(cè)的巖土中形成承載槽；

[0011] 自撐式止擋部，設(shè)置在所述錨桿的桿外壁上，所述自撐式止擋部設(shè)置于鄰近所述第二高壓水射流孔位置，并且所述自撐式止擋部在鉆孔期間不起作用而在所述錨桿裝置的

錨定期間能夠部分伸入所述承載槽內(nèi)，從而提高止擋部本體的抗浮力。

[0012] 所述第二高壓水射流孔包括多個，多個高壓水射流孔切割形成多個承載槽，多個所述承載槽在所述錨桿的周圍呈仿生樹根狀分布；

[0013] 所述錨桿的桿壁上對應每個所述承載槽設(shè)有一個所述自撐式止擋部。[0014] 所述錨桿的桿壁上設(shè)有連接所述自撐式止擋部的凹槽，所述自撐式止擋部包括：[0015] 止擋部本體，其一端與所述凹槽的一端轉(zhuǎn)動連接，止擋部本體的另一端為懸伸端；[0016] 彈性預壓單元，設(shè)置在所述止擋部本體的懸伸端與凹槽的槽壁之間；[0017] 電磁吸塊，固定在所述凹槽的槽內(nèi)壁上，用于克服所述彈性預壓單元的彈力以將止擋部本體吸附在所述凹槽中。

[0018] 還包括：[0019] 壓力傳感器，設(shè)置在所述自鉆高壓水盤上，用于檢測自鉆高壓水盤與巖土體之間的接觸應力；

[0020] 第一管道閥門，設(shè)置在所述第一高壓水通道中；[0021] 第二管道閥門，設(shè)置在所述第二高壓水通道中。[0022] 所述心軸包括心軸本體和設(shè)置在心軸本體外部的殼體，心軸本體的一端連接自鉆高壓水盤，心軸本體的一側(cè)且位于殼體的內(nèi)部設(shè)有驅(qū)動裝置和齒輪減速制動裝置，驅(qū)動裝

置通過齒輪減速制動裝置帶動自鉆高壓水盤進行往復旋轉(zhuǎn)。

[0023] 所述殼體外壁和錨桿內(nèi)壁的一個設(shè)置有限位凸起，而另一個設(shè)置有限位凹槽，所述凸起與所述凹槽相配合；

[0024] 磁力表座，設(shè)置在錨桿內(nèi)腔頂部，用于將所述心軸與錨桿之間相對固定。[0025] 所述殼體和錨桿之間螺紋連接。[0026] 所述注漿設(shè)備包括智能注漿泵，智能注漿泵根據(jù)壓力傳感器反饋不同信號選擇不同注漿材料，注漿材料為礦用無機加固雙組分速凝材料或超細水泥漿。

[0027] 一種基于所述自鉆式抗浮錨桿裝置的施工方法，包括如下步驟：[0028] 1）錨孔定位，安裝鉆機，根據(jù)坡面孔位調(diào)整鉆機位置及下傾角度；[0029] 2）錨桿鉆進，先開啟第一高壓水通道中的第一管道閥門，自鉆高壓水盤旋轉(zhuǎn)并通過第一高壓水射流孔的高壓水射流對巖土體進行切削鉆進，根據(jù)壓力傳感器反饋信號，蓄

水池內(nèi)水泵對高壓水射流切割孔的水壓進行調(diào)節(jié)；

[0030] 3）側(cè)向開承載槽，鉆進到設(shè)計深度后，關(guān)閉第一高壓水通道中的第一管道閥門，開啟第二高壓水通道中的第二管道閥門，第二高壓水射流孔對錨桿兩側(cè)的巖土進行切割以在

錨桿兩側(cè)的巖土中形成承載槽；

[0031] 4）自撐式止擋部撐開，側(cè)向切割完成后，關(guān)閉高壓水通道中的第二管道閥門，關(guān)閉電磁吸塊，彈性預壓單元將止擋部本體的懸伸端彈出，小幅度向外抽提錨桿，使止擋部本體

完全撐開并嵌入步驟3）切割好的承載槽中；

[0032] 5）注漿，緩慢將心軸從錨桿的中空內(nèi)腔中向上抽拔，同時開啟注漿設(shè)備，注漿材料通過心軸內(nèi)的注漿通道輸送至錨桿的中空內(nèi)腔、以及各個承載槽中；

[0033] 6）安裝傳感器，心軸回收完成的同時，錨桿的注漿也同步完成，安裝止?jié){塞和碟形直邊托盤，擰緊錨桿緊固螺母，安裝壓磁式錨桿軸力傳感器；所述壓磁式錨桿軸力傳感器通

過錨桿緊固螺母表面的應力狀態(tài)實現(xiàn)對錨桿軸力大小的實時檢測。

[0034] 本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：[0035] 第一．本發(fā)明自鉆式抗浮錨桿裝置，將高壓水射流挖掘設(shè)備與中空帶孔錨桿結(jié)合，一次鉆進，將鉆孔、清孔、安裝錨桿、注漿、錨固等工序在一個施工過程中完成,具有工藝簡

單、施工效率高、經(jīng)濟效益良好等優(yōu)點，克服了在松散破碎的巖土體、砂卵石層中錨桿鉆孔

引起孔徑縮小、塌孔、難于成孔的問題，起到了良好的錨固效果，并有效的減弱對周圍土體

的擾動，從而減少了由于周邊土體內(nèi)應力狀態(tài)和土體性質(zhì)發(fā)生改變造成地面的下沉或隆起

甚至巖爆等狀況。

[0036] 第二．本發(fā)明錨桿的桿側(cè)壁上、以及所述心軸的軸側(cè)壁上設(shè)有相互連通的第二高壓水射流孔，所述第二高壓水射流孔與所述第二高壓水通道連接，所述第二高壓水射流孔

用于對錨桿兩側(cè)的巖土進行切割以在錨桿兩側(cè)的巖土中形成承載槽；錨桿的桿壁上設(shè)有自

撐式止擋部，自撐式止擋部的開張，擴大了錨桿的端部以增加受力面積，通過自撐式止擋部

兜住的土體重量以及錨桿和注漿體的側(cè)摩擦力提供抗浮力，解決了錨桿長度設(shè)計過長且錨

桿達到一定長度后將無法增加抗浮力的問題。

[0037] 第三．通過壓磁式錨桿軸力傳感器通過錨桿緊固螺母表面的應力狀態(tài)，實現(xiàn)對錨桿軸力大小的實時檢測，可在錨桿施工結(jié)束后對錨桿的軸力進行監(jiān)測與檢測，確保錨桿不

超過其極限承載力。

[0038] 第四．根據(jù)壓力傳感器反饋數(shù)據(jù)，判斷前方巖土體壓力并通過高壓水管對前部自鉆高壓水盤的水壓進行調(diào)節(jié)，使高壓水射流的切土效率保持在峰值，能有效節(jié)省能源和時

間，避免因巖土體堅硬程度不同帶來的不必要損失。

[0039] 第五．智能注漿泵根據(jù)壓力傳感器反饋數(shù)據(jù)，選擇不同的注漿材料進行注漿，提高了錨桿的可靠性和注漿材料的利用率。

附圖說明[0040] 圖1是本發(fā)明自鉆式抗浮錨桿裝置組合結(jié)構(gòu)示意簡圖；[0041] 圖2是本發(fā)明錨桿和心軸同軸套接時的結(jié)構(gòu)示意簡圖；[0042] 圖3是本發(fā)明錨桿結(jié)構(gòu)示意簡圖；[0043] 圖4是本發(fā)明自鉆高壓水盤a?a剖面示意圖；[0044] 圖5是本發(fā)明自鉆高壓水盤b?b剖面示意圖；[0045] 圖6是本發(fā)明錨桿打入巖土體后施工完成示意圖；[0046] 圖7是本發(fā)明錨桿上凹面結(jié)構(gòu)示意圖；[0047] 圖8是本發(fā)明涉及的一種實施例提供的錨桿自撐式止擋部的一種開張方式示意圖；

[0048] 圖9是本發(fā)明涉及的一種實施例提供的錨桿施工示意圖；[0049] 圖10是本發(fā)明涉及的一種實施例提供的自鉆式抗浮錨桿裝置施工流程示意圖。[0050] 圖中：1、自鉆高壓水盤；2、第二高壓水射流孔；3、自撐式止擋部；4、錨桿；5、高壓水射流挖掘設(shè)備；6、磁力表座；7、心軸本體；8、殼體；9、第一高壓水射流孔；10、彈性預壓單元；

11、壓力傳感器；12、第一高壓水射流孔固定板；13、壓磁式錨桿軸力傳感器；14、錨桿緊固螺

母；15、碟形直邊托盤；16、止?jié){塞；17、轉(zhuǎn)軸；18、導磁凹槽；19、電磁吸塊；20、注漿通道；21、

高壓水管；22、注漿孔；23、智能水泵；24、注漿池；25、蓄水池；26、智能注漿泵；27、孔位；28、

鉆機；29、齒輪減速制動裝置；30、傳動裝置；31、限位滑槽；32、限位凸起。

具體實施方式[0051] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述

的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

[0052] 本發(fā)明提供了如圖1?10所示的一種自鉆式抗浮錨桿，包括心軸和錨桿4，心軸和錨桿4可通過螺紋或/和滑動組合結(jié)構(gòu)連接；

[0053] 所述心軸一端連接自鉆高壓水盤1，心軸內(nèi)部設(shè)置第一高壓水通道、第二高壓水通道和注漿通道20；

[0054] 注漿池24的注漿口與智能注漿泵26連接，智能注漿泵6與注漿通道21連接；[0055] 蓄水池25注水口與智能水泵23連接，智能水泵23通過高壓水管21分別與第一高壓水通道和第二高壓水通道連接；第一高壓水通道中設(shè)有第一管道閥門；第二高壓水通道中

設(shè)有第二管道閥門。

[0056] 壓力傳感器，用于檢測第一高壓水通道內(nèi)的水壓；[0057] 所述錨桿4具有：[0058] 中空內(nèi)腔，提供所述心軸連接通道和錨桿固定后的注漿通道，內(nèi)置螺紋為與心軸7的連接提供一種方式；

[0059] 所述錨桿的桿側(cè)壁上、以及所述心軸的軸側(cè)壁上設(shè)有相互連通的第二高壓水射流孔，所述第二高壓水射流孔與所述第二高壓水通道連接，所述第二高壓水射流孔用于對錨

桿兩側(cè)的巖土進行切割以在錨桿兩側(cè)的巖土中形成承載槽；

[0060] 自撐式止擋部，設(shè)置在所述錨桿的桿外壁上，所述自撐式止擋部設(shè)置于鄰近所述第二高壓水射流孔位置，并且所述自撐式止擋部在鉆孔期間不起作用而在所述錨桿裝置的

錨定期間能夠部分伸入所述承載槽內(nèi)用，從而提高止擋部本體的抗浮力。

[0061] 壓力傳感器11電性連接智能水泵23和智能注漿泵26，智能水泵23和智能注漿泵26通過接收壓力傳感器11的反饋信號調(diào)節(jié)水壓和注漿材料，壓力傳感器11可采用諧振式壓力

傳感器。

[0062] 注漿池24內(nèi)的注漿材料有礦用無機加固雙組分速凝材料和超細水泥漿，壓力傳感器11反饋信號中，巖土體壓力較大時注漿材料選用礦用無機加固雙組分速凝材料，巖土體

壓力較小時注漿材料選用超細水泥漿。

[0063] 所述錨桿的桿壁上設(shè)有連接所述自撐式止擋部的凹槽，所述自撐式止擋部包括：[0064] 止擋部本體，其一端與所述凹槽的一端轉(zhuǎn)動連接，止擋部本體的另一端為懸伸端；[0065] 彈性預壓單元，設(shè)置在所述止擋部本體的懸伸端與凹槽的槽壁之間；[0066] 電磁吸塊19，固定在所述凹槽的槽內(nèi)壁上，用于克服所述彈性預壓單元的彈力以將止擋部本體吸附在所述凹槽中。

[0067] 錨桿4的自撐式止擋部3內(nèi)置彈性預壓單元10，可控制止擋部本體的開張，及提高止擋部本體的抗浮力。

[0068] 殼體8的中間設(shè)有心軸本體7，心軸本體7的一端連接自鉆高壓水盤1，心軸本體7的一側(cè)且位于殼體8的內(nèi)部設(shè)有驅(qū)動裝置和齒輪減速制動裝置，驅(qū)動裝置為液壓驅(qū)動馬達，齒

輪減速制動裝置為行星齒輪減速機，具有制動功能，驅(qū)動裝置通過齒輪減速制動裝置自鉆

高壓水盤1進行往復旋轉(zhuǎn)。

[0069] 本發(fā)明還提供了一種自鉆式抗浮錨桿的施工方法，包括如下步驟：[0070] 1）錨孔定位，安裝鉆機，根據(jù)坡面孔位調(diào)整鉆機位置及下傾角度；[0071] 2）錨桿鉆進，先開啟第一高壓水通道中的第一管道閥門，自鉆高壓水盤旋轉(zhuǎn)并通過第一高壓水射流孔的高壓水射流對巖土體進行切削鉆進，根據(jù)壓力傳感器反饋信號，蓄

水池內(nèi)水泵對高壓水射流切割孔的水壓進行調(diào)節(jié)；

[0072] 3）側(cè)向開承載槽，鉆進到設(shè)計深度后，關(guān)閉第一高壓水通道中的第一管道閥門，開啟第二高壓水通道中的第二管道閥門，第二高壓水射流孔對錨桿兩側(cè)的巖土進行切割以在

錨桿兩側(cè)的巖土中形成承載槽；

[0073] 4）自撐式止擋部撐開，側(cè)向切割完成后，關(guān)閉高壓水通道中的第二管道閥門，關(guān)閉電磁吸塊，彈性預壓單元將止擋部本體的懸伸端彈出，小幅度向外抽提錨桿，使止擋部本體

完全撐開并嵌入步驟切割好的承載槽中；

[0074] 5）注漿，緩慢將心軸從錨桿的中空內(nèi)腔中向上抽拔，同時開啟注漿設(shè)備，注漿材料通過心軸內(nèi)的注漿通道輸送至錨桿的中空內(nèi)腔、以及各個承載槽中；

[0075] 6）安裝傳感器，心軸回收完成的同時，錨桿的注漿也同步完成，安裝止?jié){塞和碟形直邊托盤，擰緊錨桿緊固螺母，安裝壓磁式錨桿軸力傳感器；所述壓磁式錨桿軸力傳感器通

過錨桿緊固螺母表面的應力狀態(tài)實現(xiàn)對錨桿軸力大小的實時檢測。

[0076] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述

實施例進行變化、修改、替換和變型。