(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111291114.2 (22)申请日 2021.11.02 (71)申请人 浙江科技学院 地址 310023 浙江省杭州市西湖区留和路 318号 (72)发明人 金炜枫　付周敏　解军吉　陶颖　 曹宇春　 (74)专利代理 机构 杭州派肯 专利代理有限公司 33414 代理人 胡娟娟 (51)Int.Cl. E02D 5/74(2006.01) E02D 31/12(2006.01) E02D 15/04(2006.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种软土中基 于伸展结构的抗 浮锚杆 (57)摘要 本发明公开了一种软土中基于伸展结构的 抗浮锚杆， 包括外 管、 内管、 伸展装置、 刮刀、 吸泥 装置和驱动旋转装置； 外管套设在内管外， 且内 管下端所处高度低于外管下端所处高度， 内管下 端侧部通过伸展装置与刮刀连接， 驱动旋转装置 和内管连接以驱动内管旋转； 吸泥装置包括依次 连接的第一压力泵、 输送管和吸泥口， 吸泥口设 置在内管和刮刀之间； 当锚 杆打入软土的指定深 度时， 伸展装置伸展推动刮刀压向侧面软土， 驱 动旋转装置驱动内管往复转动， 吸泥装置的第一 压力泵工作且由吸泥口吸走刮入刮刀和 内管之 间的软土。 本发 明的有益效果是增强软土中地下 结构抗浮锚杆的抗 浮性能。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114086550 A 2022.02.25 CN 114086550 A 1.一种软土中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 包括外管、 内管、 伸展装置、 刮 刀、 吸泥装置和驱动旋转装置； 外管套设在内管外， 且内管下端 所处高度低于外管下端所 处 高度， 内管下端侧部通过伸展装置与刮刀连接， 驱动旋转装置和内管连接以驱动内管旋转； 吸泥装置包括依次连接的第一压力泵、 输送管和吸泥口， 吸泥口设置在内管和刮刀之 间； 当 锚杆打入软土的指定深度时， 伸展装置伸展推动刮刀压 向侧面软土， 驱动旋转装置驱动内 管往复转动， 吸泥装置的第一压力泵工作且由吸泥口吸走刮入刮刀和内管之间的软土 。 2.根据权利要求1所述的一种软土 中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 所述吸泥 装置还包括依次连接的第二压力泵、 注浆管和注 浆口， 注浆管设置在内管内， 注浆口设置在 内管和刮刀之间； 锚杆打入软土指定深度时， 第二压力泵将水由注浆口注入内管和刮刀 之 间， 此时水和刮入的软土 混合， 吸泥口吸走刮入刮刀和内管之 间的软土； 当伸展装置伸展到 指定长度时， 第二压力泵改为将 固化浆液注入内管和刮刀 之间， 固化浆液固化后和伸展装 置一起共同增 加锚杆的抗 浮力。 3.根据权利要求1所述的一种软土 中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 所述伸展 装置包括液压缸、 连接机构及剪叉式伸缩架； 连接机构包括两对称设置的滑杆及分别设置 在两滑杆上 的滑动块， 滑动块套在滑杆上且能够在滑杆上滑动， 其中一滑杆与内管外壁固 定连接且滑杆上 的滑动块与液压缸 的伸缩端固定连接， 另另一滑杆与刮刀固定连接； 剪叉 式伸缩架设置在两滑杆间， 剪叉式伸缩架任一侧的上下两端点分别和对应滑杆端部、 对应 滑块铰接； 液压缸启动推动滑动块移动， 此时剪叉式伸缩架伸展推动刮刀压向侧边软土 。 4.根据权利要求1所述的一种软土 中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 伸展装置 包括由形状记忆合金制成的伸展条、 用于对伸缩条进行加热 的温控机构， 所述温控机构安 装在内管上， 温控装置加热时伸展条位于第一温度且折叠 收缩， 温控装置不加热时伸展条 位于第二温度， 此时伸展条伸展推动刮刀压向侧边软土 。 5.根据权利要求1所述的一种软土 中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 所述伸展 装置包括复合套筒和第二油泵， 复合套筒由Q个套筒复合而成， 最靠近内管的套筒编号为 1， 最远离内管的套筒编号为Q， 在第1号套筒和第Q号套筒之间的套筒编号依次增大， 第q号套 筒在第q‑1号套筒内自由滑动、 且有位移行程限制块使第q号套筒与第q ‑1号套筒不会脱离， 2≤q≤Q， 套筒和位移行程限制块固定连接， 第Q号套筒的入软土端封闭， 第二油泵和第1号 套筒连接， 第1号套筒和内管固定连接； 锚杆打入 软土的指 定深度时， 第二油泵对1号套筒注 油加压以推动若干套 筒相互之间移动， 复合套 筒伸长推动刮刀压向侧边软土 。 6.根据权利要求1所述的一种软土 中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 所述锚杆 还包括辅助增强装置， 辅助增强装置包括拉绳和收紧装置， 收紧装置安装在外管上， 拉绳经 外管外侧连接 收紧装置和刮刀； 刮刀进入土层指定位置时， 伸展装置伸展推动刮刀压 向侧 边软土， 此时拉绳伸长， 当伸展装置伸展至指定 长度时， 收紧装置固定拉绳长度。 7.如权利要求6所述的一种软土 中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 所述收紧装 置包括电机和与电机的转动端连接的滚筒， 拉绳一端与滚筒固定连接且缠绕在滚筒上； 刮 刀没有进入软土层指定位置但相对内管移动时， 电机带动滚筒转动， 拉绳在土层中长度增 加； 刮刀到 达软土层指定位置时， 电机停止运 转使拉绳无法自由伸长 。 8.根据权利要求1所述的任一种软土中基于伸展结构的抗浮锚杆， 其特征在于， 所述伸 展装置中安装有若干倾角仪， 伸展装置伸展至指定长度后， 通过计算伸展装置对锚杆的竖权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114086550 A 2向作用力校核伸展装置的受力是否超过了伸展装置的强度， 所述伸展装置对锚杆的竖向作 用力计算方法为： (1)将伸展至指定长度时的伸展装置作 为一个杆件， 此杆件长度为L， 设共有m+1个倾角 仪、 且将总长度为L的杆件分为m段； 伸展装置靠近内管的一端设置的倾角仪编号为1， 伸展 装置最远离内管的倾角仪编号 为m+1， 倾角仪1和倾角仪m+1之间的节点编号依次增大； (2)设第i个倾角仪和第i+1个倾角仪对应的节点分别为第i节点和第i+1节点， 第i节点 和第i+1节点之间为第i段， 且设第i段长度为L(i)， 杨氏模量为E(i)， 惯性矩为I(i)， 第i段靠近 内管的节点对 应的编号为i1， 第i段远离内管的节点对 应的编号为i2， 设第i段靠近内管的节 点对应的竖向位移和转角分别为 和 第i段远离内管的节点对应的竖向位移和转角分 别为 和 这里(1≤i≤m)； (3)基于倾角仪测量每个节点对应的转角 θj， j为当前节点编号， 且1≤j≤m； 计算每一节 点上的竖向位移为 (4)由第i段的长度L(i)、 杨氏模量E(i)、 惯性矩I(i)、 两个节点上竖向位移 和 两个节 点上的转角 和 从而计算第i段上两个节点上的节点力 和 计算第i段上两个节点 上的弯矩 和 计算方法为： (5)计算此杆件对锚杆的竖向力 计算此杆件对锚杆的弯矩 9.一种软土中基于伸展结构的抗 浮锚杆的抗 浮方法， 其特 征在于， 包括下述 步骤： 步骤1： 在软土中将锚杆打入指定深度； 步骤2： 锚杆打入软土指定深度时， 伸展装置伸展推动刮刀压向侧面软土， 同时驱动旋 转装置驱动内管往复转动， 吸泥装置的第一压力泵工作且由吸泥口吸走刮入刮刀和内管之 间的软土 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114086550 A 3