本发明涉及支护领域，具体为一种组合支护装置及其施工方法。
背景技术：
我国幅员辽阔，地形地貌复杂多变，山体众多，形成的自然边坡分布广泛同时，国家的经济、建设快速发展，出现了大量因基坑开挖形成的人工边坡，因此，对各类边坡工程的支护问题十分突出。
锚固是边坡治理中常见的方法之一，对于边坡的锚固情况只考虑了锚杆锚固段的作用，而锚固段是在稳定土层中，忽略了不同土层接触面一定范围的危险性，没有针对性采取保护措施。另外在对坡面采取保护措施时，一般为挂网喷浆或挂网喷混凝土，这也会使用较大量的水泥等材料。
申请号为201811416973.8的中国专利公开了一种高强度双液注浆锚杆，通过三通管将高强度的双浆液同时注入内杆，在内杆前端挡片作用下混合均匀，随后通过出浆孔注入巷道围岩。但问题在于：这种注浆方式没有考虑到不同土层接触面的危险性及保护需求，只是改变了注浆方式及浆液类型。申请号为201010250823.1的中国专利公开了一种门架式锚管土钉喷网支护工艺及其所用的改性加固水泥浆，在现有常规土钉喷网支护技术基础上增加了竖向大直径锚管土钉，采用“改性”固化掺合料新配方进行喷浆。但改性加固水泥浆，其组成成分种类繁多，尤其是其中复合外掺剂的种类，配合比也随之复杂。
总的来说，现有的支护方式没有考虑到不同土层接触面的不稳定性，改良方法虽有成效，但方法繁琐，程序复杂。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种安全可靠、稳定性强的组合支护装置，本发明的另一目的是提供一种操作简单、改良效果好、节约材料的组合支护装置的施工方法。
技术方案：本发明所述的一种组合支护装置，包括锚杆、扩大头和坡面面层，锚杆与扩大头相连，考虑到不同土层接触面的不稳定性，锚杆由两种以上不同强度等级的水泥砂浆制成，坡面面层包括改性淤泥土和钢筋网片，钢筋网片铺设在边坡坡面，通过改性淤泥土与边坡坡面相连，防止边坡由表及里遭受风化侵蚀和降雨冲刷。
扩大头为椭球形、球形或圆锥形，能够为锚杆提供更大的抗拔力，锚固效果优于普通锚杆。
锚杆包括顺次相连的杆体一、杆体二和杆体三，杆体二的水泥砂浆强度大于杆体一和杆体三的水泥砂浆强度，只需高出至少一个级别即可。由于不同土层接触面易不稳定情况，水泥砂浆强度最高的杆体二对应于土层分界面。在高强度等级水泥砂浆作用下，锚杆的抗剪强度、抗压强度均有所提升，能够有效承担巷道围压传递的剪力，降低因土层变化等因素产生的滑坡危险性。
锚杆内设置连接杆。锚杆的一端设置锚盘，另一端与锚垫板和锚具相连。锚垫板之间设置加劲板。锚盘通过挤压锚具和钢绞线相连。连接杆、钢绞线等协同作用，共同承担锚杆受到的拉力。
为了有效利用巨大的河道疏浚土，减少水泥使用量，改性淤泥土包括0.1～0.5份聚乙烯醇纤维，5～7份水泥和98～100份淤泥土。将水泥用量也从常规的12～20份减小到5～7份。改性后的淤泥土有较高的强度，而且外掺材料选用稳定无毒、价格低廉且产能、产量均居世界第一的聚乙烯醇纤维(pva)。经试验研究，改良淤泥土时，聚乙烯醇纤维的长度为5～7mm时效果最好，优选为6mm，改良后的淤泥土有较大的强度。
上述组合支护装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，钻设锚孔，对锚孔端部采用变直径钻孔，直径大于锚杆的直径；
步骤二，将锚盘焊接在连接杆上，钢绞线通过挤压锚具安装完成后一同放入钻孔中；
步骤三，钻孔注浆，使用两种以上不同强度等级的水泥砂浆制成锚杆，即从底部开始，使用普通强度等级水泥砂浆注浆，到达不同土层接触面一定长度范围后，改用高强度等级水泥砂浆继续注浆，直到该长度范围注浆完成后，再次换为普通强度的水泥砂浆注浆，直至注满钻孔；
步骤四，在锚杆露出边坡坡面的一端安装锚垫板、加劲板及锚具；
步骤五，对边坡坡面挂钢筋网片，喷改性淤泥土，完成支护。
工作原理：锚杆注浆采用了多种强度等级的水泥砂浆，且高强度等级水泥砂浆用于穿过不同土层接触面一定长度范围内的锚杆段注浆，具有更高的强度，尤其能够承受因土层变化形成的压力、剪力等。在对坡面挂网喷浆处理时，资源利用了力学性质较差、常被弃置堆积的淤泥土，但是是经过外掺剂改性处理过的淤泥土，其强度较高，且节约了水泥用量。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、锚杆端部为扩大头，锚杆内既有杆体，又有钢绞线，在水泥砂浆注浆后形成整体，能够为锚杆提供更大的锚固力，同时由于钢绞线的存在，扩大头的强度有所提高，不易被拉断；
2、锚杆采用双液以上注浆的方式，而且高强度等级的水泥砂浆位于不同土层接触面位置，有益于承受因土层变化形成的外力，同时锚杆不受损坏；
3、在挂网喷浆时，对坡面浆体改用经聚乙烯醇纤维联合水泥改性后的淤泥土，这既利用了逐年增多且利用率不高的淤泥土，又能够节约水泥用量，而且pva的产量高，环保性好；
4、经改性后的疏浚土在强度及渗透性方面有很大的提升，强度也高于普通喷浆材料。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明锚杆1的剖视图；
图3是本发明坡面面层3的结构示意图。
具体实施方式
以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。
如图1，组合支护装置包括有扩大头2的多液注浆锚杆1和使用改性材料的坡面面层3。锚杆1的成孔倾角建议为15°～25°，坡面面层3挂网喷浆的厚度不小于5cm。边坡的顶面是坡顶，底面是坡脚，边坡自上而下依次为土层一12、土层二13。锚杆1强度最高的杆体部分跨越土层分界面，即土层一12与土层二13的接触面。边坡坡面4的表面喷涂用于加固的坡面面层3。
如图2，锚杆1内部中心处有连接杆5，连接杆5靠近扩大头2的一端焊接平行的两个锚盘6，锚盘6通过挤压锚具10和钢绞线11固连。扩大头2可以为椭球形、球形或圆锥形。锚盘6、挤压锚具10、钢绞线11均在扩大头2内。连接杆5的另一端伸出坡面面层3，通过锚垫板7、加劲板9、锚具8固定在边坡坡面4上。加劲板9焊接在两个相邻锚垫板7之间。锚杆1由顺次连接的杆体一101、杆体二102和杆体三103组成。杆体二102跨越土层一12与土层二13的分界面，由强度等级水泥砂浆制成。杆体一101、杆体三103使用普通强度等级水泥砂浆制成，杆体二102的水泥砂浆只需比杆体一101、杆体三103高出至少一个级别即可。
如图3，坡面面层3包括改性淤泥土301和钢筋网片302，钢筋网片302的钢筋布置为双向钢筋，改性淤泥土301采用经聚乙烯醇纤维(pva)联合水泥改性后的淤泥土。通过试验研究表明，淤泥土98～100份时，掺入0.1～0.5份、纤维长度为5～7mm的pva，5～7份水泥，这样改良后的淤泥土有较高的强度。优选重量份数为淤泥土100份，pva0.1份，水泥6份。pva的长度优选为6mm。
上述支护装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，钻设锚孔，对锚孔端部采用变直径钻孔，且该部分直径应大于等于大于杆体一101、杆体二102、杆体三103的直径，形成椭球形、球形或圆锥形的扩大头2；
步骤二，将锚盘6焊接在连接杆5上，钢绞线11通过挤压锚具10安装完成后一同放入钻孔中；
步骤三，钻孔注浆，使用两种以上不同强度等级的水泥砂浆制成锚杆1，即从底部开始，使用普通强度等级水泥砂浆注浆，到达不同土层接触面一定长度范围后，制得杆体一101，改用高强度等级水泥砂浆继续注浆，直到该长度范围注浆完成后，制得杆体二102，再次换为普通强度的水泥砂浆注浆，直至注满钻孔，制得杆体三103；
步骤四，在连接杆5露出边坡坡面4的一端安装锚垫板7、加劲板9及锚具8；
步骤五，对边坡坡面4挂钢筋网片302，喷改性淤泥土301，完成支护。
1.一种组合支护装置，其特征在于：包括锚杆(1)、扩大头(2)和坡面面层(3)，所述锚杆(1)与扩大头(2)相连，所述锚杆(1)由两种以上不同强度等级的水泥砂浆制成，所述坡面面层(3)包括改性淤泥土(301)和钢筋网片(302)，所述钢筋网片(302)铺设在边坡坡面(4)，通过改性淤泥土(301)与边坡坡面(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述扩大头(2)为椭球形、球形或圆锥形。
3.根据权利要求1所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述锚杆(1)包括顺次相连的杆体一(101)、杆体二(102)和杆体三(103)，所述杆体二(102)的水泥砂浆强度大于杆体一(101)和杆体三(103)的水泥砂浆强度。
4.根据权利要求1所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述锚杆(1)内设置连接杆(5)。
5.根据权利要求4所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述锚杆(1)的一端设置锚盘(6)，另一端与锚垫板(7)和锚具(8)相连。
6.根据权利要求5所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述锚垫板(7)之间设置加劲板(9)。
7.根据权利要求5所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述锚盘(6)通过挤压锚具(10)和钢绞线(11)相连。
8.根据权利要求1所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述改性淤泥土(301)包括0.1～0.5份聚乙烯醇纤维，5～7份水泥和98～100份淤泥土。
9.根据权利要求8所述的一种组合支护装置，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维的长度为5～7mm。
10.根据权利要求1～9任一所述的一种组合支护装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，钻设锚孔，对锚孔端部采用变直径钻孔，直径大于锚杆(1)的直径；
步骤二，将锚盘(6)连接在连接杆(5)上，钢绞线(11)通过挤压锚具(10)安装完成后一同放入钻孔中；
步骤三，钻孔注浆，使用两种以上不同强度等级的水泥砂浆制成锚杆(1)，直至注满钻孔；
步骤四，在锚杆(1)露出边坡坡面(4)的一端安装锚垫板(7)、加劲板(9)及锚具(8)；
步骤五，对边坡坡面(4)挂钢筋网片(302)，喷改性淤泥土(301)，完成支护。
技术总结