公路岩石边坡的反循环式注浆锚杆加固法
技术领域
本发明涉及一种公路岩石边坡的反循环式注浆锚杆加固法。
背景技术
在开挖公路岩石边坡的工程中,以往多使用螺纹锚杆进行加固。该锚杆用直径为25-32mm的单根或双根螺纹钢筋制作,其长度可达20m。锚孔用潜孔钻钻制,从边坡的正面倾斜向下打入边坡岩体中,其口径为80-100mm。当锚杆在锚孔中就位以后,采用正向注浆法灌注水泥砂浆。水泥砂浆从锚孔的孔口注入,利用重力流向孔底。
为了使水泥砂浆能顺利地向下流动,锚孔的口径和倾角往往采取较大的数值。锚孔的口径过大,既增加了钻孔和灌注水泥砂浆的工作量,又增大了潜孔钻钻孔时的反作力,从而导致边坡岩体开裂。锚孔的倾角过大,既加大了钻孔的难度,又缩短了锚杆的有效使用长度。一旦发生塌孔,塌落的土石阻挡水泥砂浆的流入,致使锚孔内出现空注段。
加固公路岩石边坡,其施工平台的宽度一般不超过5m,有时仅为2-3m。一根螺纹锚杆的长度通常在10-20m之间,重量在100-150kg之间,用人工搬动整根锚杆向锚孔中装填,其难度很大。整个边坡通常需要打入数百根乃至上千根锚杆,仅向锚孔中装填锚杆这一项工作就十分艰巨。
本发明就是针对这些问题,由本发明人精心研制的一种反循环式注浆锚杆加固法。采用本发明加固公路岩石边坡,操作方法简便,施工的速度快,施工的质量高。
发明内容
本发明所要解决的问题就是要提供一种施工工艺简单,能够使所开挖的公路岩石边坡获得良好加固的施工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种公路岩石边坡的反循环式注浆锚杆加固法,将按如下的操作工序依次进行:在公路岩石边坡的边坡岩体中钻制锚孔;在车间内分段制作环状钢骨架;在施工现场组装并向锚孔内装填环状钢骨架;向锚孔内压送无收缩水泥砂浆;在环状钢骨架的尾端固定钢筋网;在公路岩石边坡的表面形成一个混凝土喷涂层;该公路岩石边坡的反循环式注浆锚杆加固法的特征在于:
在公路岩石边坡上,所述的锚孔都倾斜向下按照同一个角度打入边坡岩体中,它们与水平面的夹角不小于10度,其长度为10-20m,其口径为85-100mm,其孔口沿横向与竖向各以相等的间距排列,具体数值在1000-1200mm之间;所述的环状钢骨架位于锚孔的正中部位,该环状钢骨架由1节首段环状钢骨架、数节中段环状钢骨架和1节末段环状钢骨架组成;在首段环状钢骨架与中段环状钢骨架之间、在相邻两节中段环状钢骨架之间、在中段环状钢骨架与末段环状钢骨架之间,都通过焊接一个钢套管相连接;所述的无收缩水泥砂浆充满该锚孔内的全部空间;所述的首段环状钢骨架由首段主钢管、定位钉、抗滑钉、钢套管、底板和连接钢筋构成;所述的中段环状钢骨架由中段主钢管、定位钉、抗滑钉和钢套管构成;所述的末段环状钢骨架由末段主钢管、定位钉和抗滑钉构成;所述的首段主钢管、中段主钢管和末段主钢管均采用同一种无缝钢管制作,该无缝钢管的外径为42-51mm,壁厚为4-6mm;所述的定位钉用10mm厚的钢板裁制而成,其长度为70-80mm,其高度等于所述的锚孔的口径减去所述的主钢管的外径除以二;所述的抗滑钉用直径为8mm的光圆钢筋裁制而成,其长度为70-80mm;所述的钢套管长150mm,其材质和壁厚与主钢管的相同,其内径等于主钢管的外径;所述的连接钢筋用直径为10mm的光圆钢筋裁制而成,其长度为180mm;所述的底板为一块5mm厚的圆形钢板,其直径小于所述的锚孔的口径10mm;沿着首段主钢管、中段主钢管和末段主钢管,所述的定位钉和抗滑钉都以组为单位设置,每组4个以相等的环向间距分布;每个定位钉和抗滑钉都与其所对应的主钢管的纵向相平行,在它们与该主钢管的相贴处,均实施双侧通缝满焊;所述的首段主钢管与中段主钢管的长度相等,沿着该主钢管,所设置的定位钉、抗滑钉和钢套管完全相同。
制作所述的中段环状钢骨架,其中段主钢管的长度为3-4m,沿着该中段主钢管的纵向,以其长度的四分之一为间距共设置2组所述的抗滑钉和1组所述的定位钉,这组定位钉位于该中段主钢管的中间部位;将该中段主钢管的尾端插入一个所述的钢套管内,其插入的深度为75mm;沿着这个钢套管的管口进行周圈通缝满焊,使之与该中段主钢管固定在一起。
在所述的首段环状钢骨架的顶端,4根所述的连接钢筋都沿着该首段主钢管的纵向,它们以相等的环向间距分别与该首段主钢管的外侧面相贴并相焊接60mm长;在所述的底板的正中部位,钻制4个连接钢筋孔,固定于所述的首段主钢管顶端的4根连接钢筋分别穿入这4个连接钢筋孔中;在每根连接钢筋与该底板的相交处,均通过焊接相固定;该底板与首段主钢管的轴线相垂直,并与其顶端相距100mm。
制作所述的末段环状钢骨架,其末段主钢管的长度为1-3m,在距该末段主钢管尾端的450mm处,设置1组所述的定位钉;在这组定位钉与该末段主钢管的顶端之间,以600-800mm为间距设置0-3组所述的抗滑钉。
在所述的锚孔的孔口处,将所述的首段环状钢骨架推入该锚孔中,其首段主钢管尾端的钢套管留在孔口外;取一节所述的中段环状钢骨架,将其中段主钢管的顶端插入该首段主钢管尾端的钢套管中,其插入的深度为75mm;沿着这个钢套管的管口进行周圈通缝满焊,使这个钢套管与所插入的中段主钢管固定在一起;将这节中段环状钢骨架推入所述的锚孔中,其中段主钢管尾端的钢套管留在孔口外;按照上述方法顺次连接并向锚孔内推入余下的各节中段环状钢骨架和末段环状钢骨架。
在所述的锚孔中,所述的环状钢骨架是一个完整的钢结构,其首段环状钢骨架的底板与锚孔的孔底相接触,其末段环状钢骨架的定位钉凹入锚孔的孔口150mm,其末段环状钢骨架的末段主钢管的尾端伸出锚孔的孔口300mm;在该末段主钢管的尾端,接上橡胶管,利用压浆机向锚孔内压送所述的无收缩水泥砂浆;所压入的无收缩水泥砂浆通过末段主钢管、各节中段主钢管和首段主钢管直达锚孔的孔底,然后从锚孔的孔壁与环状钢骨架之间往回返,直至从锚孔的孔口溢出;在发生塌孔的情况下,塌落的土石堆积在锚孔的孔壁与环状钢骨架之间;此时可加大压浆机的压力,所述的无收缩水泥砂浆即可冲开这些塌落土石的阻挡,将其融入到自身之中,并顺利充满锚孔内的全部空间。
所述的钢筋网用8号铅丝制作,其网格为50×50mm;该钢筋网与所述的公路岩石边坡相平行,并与之保持100mm的净距;锚固于公路岩石边坡的环状钢骨架的末段主钢管其尾端穿过该钢筋网,在两者的相交处,首先在末段主钢管的尾部加焊钢构件,然后将该钢筋网与这些钢构件绑扎在一起;在所述的末段主钢管的尾部进行切割,使其新形成的尾端仅凸出该钢筋网8-12mm;对公路岩石边坡喷射混凝土,以形成所述的混凝土喷涂层,这个混凝土喷涂层为该钢筋网形成了一个50mm厚的混凝土保护层。
在施工场地比较宽阔的情况下,在制作所述的中段环状钢骨架时,可将它的中段主钢管的长度改为6-8m;沿着该中段主钢管的纵向,以750-1000mm为间距共设置5组所述的抗滑钉和2组所述的定位钉,其中这2组定位钉分别设在距该中段主钢管两端的1500-2000mm处。
本发明的优点是:本发明所使用的环状钢骨架为组合结构,它的钢构件均可在车间内进行标准化生产,其最大分解重量不足25kg。在施工场地狭窄的情况下,它既便于组装又易于填入锚孔中。该环状钢骨架在注浆时是反循环输浆通道,在水泥砂浆凝固后是边坡岩体的抗拉和抗剪构件,故锚孔的倾角可尽量减小,其口径可选择最佳数值。即使在塌孔的情况下,也能获得良好的注浆效果。
附图说明
图1是本发明中未加设钢套管的首段环状钢骨架的侧面示意图。
图2是本发明中未加设钢套管的中段环状钢骨架的侧面示意图。
图3是本发明中末段环状钢骨架的侧面示意图。
图4是本发明中首段环状钢骨架与中段环状钢骨架相连接的侧面示意图。
图5是本发明中相邻两节中段环状钢骨架相连接的侧面示意图。
图6是本发明中中段环状钢骨架与末段环状钢骨架相连接的侧面示意图。
图7是本发明中首段环状钢骨架在锚孔中的侧剖面示意图。
图8是本发明中中段环状钢骨架在锚孔中的侧剖面示意图。
图9是本发明中末段环状钢骨架在锚孔中的侧剖面示意图。
图10是本发明中首段环状钢骨架连接钢筋部位的横断面示意图。
图11是本发明中首段环状钢骨架定位钉部位的横断面示意图。
图12是本发明中首段环状钢骨架抗滑钉部位的横断面示意图。
图13是本发明中首段环状钢骨架钢套管部位的横断面示意图。
图14是本发明中首段环状钢骨架主钢管部位的横断面示意图。
图15是本发明中反循环式注浆锚杆在边坡岩体中的侧剖面示意图。
图16是本发明中在反循环式注浆锚杆的尾端加设钢筋网的侧剖面示意图。
图17是本发明中在反循环式注浆锚杆的尾端加设钢筋网的正面示意图。
图18是本发明中在公路岩石边坡表面加设混凝土喷涂层的侧剖面示意图。
附图标记
1锚孔,2环状钢骨架,3无收缩水泥砂浆,4钢筋网,5混凝土喷涂层,6边坡岩体,2-1首段主钢管,2-2中段主钢管,2-3末段主钢管,2-4定位钉,2-5抗滑钉,2-6底板,2-7连接钢筋,2-8钢套管。
下面结合附图1-18详细说明根据本发明加固公路岩石边坡的实施方法。
具体实施方式
采用本发明加固公路岩石边坡,宜根据附图1-18分步进行。
参见附图1-18所示:在公路岩石边坡的正面,架设潜孔钻钻制锚孔1。所有的锚孔1都倾斜向下按照同一个角度打入边坡岩体6中,它们与水平面的夹角不小于10度,其长度为10-20m,其口径为85-100mm。锚孔1的孔口沿横向与竖向各以相等的间距排列,具体数值在1000-1200mm之间。首段环状钢骨架、中段环状钢骨架和末段环状钢骨架宜在车间内制作,以保证其制作的精度和质量。
首段环状钢骨架由首段主钢管2-1、定位钉2-4、抗滑钉2-5、钢套管2-8、底板2-6和连接钢筋2-7构成。中段环状钢骨架由中段主钢管2-2、定位钉2-4、抗滑钉2-5和钢套管2-8构成。末段环状钢骨架由末段主钢管2-3、定位钉2-4和抗滑钉2-5构成。
首段主钢管2-1、中段主钢管2-2和末段主钢管2-3均采用同一种无缝钢管制作,该无缝钢管的外径为42-51mm,壁厚为4-6mm。定位钉2-4用10mm厚的钢板裁制而成,其长度为70-80mm,其高度等于锚孔1的口径减去主钢管的外径除以二。抗滑钉2-5用直径为8mm的光圆钢筋裁制而成,其长度为70-80mm。
沿着首段主钢管2-1、中段主钢管2-2和末段主钢管2-3,定位钉2-4和抗滑钉2-5都是以组为单位设置,每组4个以相等的环向间距分布。每个定位钉2-4和抗滑钉2-5都与其所对应的主钢管的纵向相平行,在它们与该主钢管的相贴处,均实施双侧通缝满焊。首段主钢管2-1与中段主钢管2-2的长度相等,沿着该主钢管,所设置的定位钉2-4和抗滑钉2-5完全相同。
中段主钢管2-2的长度为3-4m,沿着中段主钢管2-2的纵向,以其长度的四分之一为间距共设置2组抗滑钉2-5和1组定位钉2-4,这组定位钉2-4位于该中段主钢管2-2的中间部位。连接钢筋2-7用直径为10mm的光圆钢筋裁制而成,其长度为180mm。在首段环状钢骨架的顶端,4根连接钢筋2-7皆沿首段主钢管2-1的纵向,并以相等的环向间距分别与首段主钢管2-1的外侧面相贴并相焊接60mm长。
首段环状钢骨架的底板2-6为一块5mm厚的圆形钢板,其直径小于锚孔1的口径10mm。在底板2-6的正中部位以相等的环向间距共钻制4个直径为10.5mm的连接钢筋孔。底板2-6的平面与首段主钢管2-1的轴线相垂直,并与首段主钢管2-1的顶端相距100mm。固定于首段主钢管2-1顶端的4根连接钢筋2-7分别穿入底板2-6的4个连接钢筋孔中,在每根连接钢筋2-7与该底板2-6的相交处,均通过焊接相固定。
末段主钢管2-3的长度为1-3m,在距末段主钢管2-3尾端的450mm处,设置1组定位钉2-4。在这组定位钉2-4与末段主钢管2-3的顶端之间,以600-800mm为间距设置0-3组抗滑钉2-5。
钢套管2-8长150mm,其材质和壁厚与环状钢骨架主钢管的相同,其内径等于环状钢骨架主钢管的外径。在制作首段环状钢骨架和中段环状钢骨架时,宜在其主钢管的尾端加焊一个钢套管2-8。
在锚孔1的孔口处,将首段环状钢骨架推入该锚孔1中,其首段主钢管2-1尾端的钢套管2-8留在孔口之外。取一节中段环状钢骨架,将其中段主钢管2-2的顶端插入该首段主钢管2-1尾端的钢套管2-8中,其插入的深度为75mm。沿着这个钢套管2-8的管口进行周圈通缝满焊,使这个钢套管2-8与所插入的中段主钢管2-2固定在一起。将这节中段环状钢骨架推入锚孔1中,其中段主钢管2-2尾端的钢套管2-8留在孔口之外。按照上述方法顺次连接并向锚孔1内推入余下的各节中段环状钢骨架和末段环状钢骨架。
在锚孔1中,环状钢骨架2是一个完整的钢结构,其中轴线与锚孔1的中轴线相重合,其首段环状钢骨架的底板2-6与锚孔1的孔底相接触,其末段环状钢骨架的主体位于锚孔1中。该末段环状钢骨架的定位钉2-4凹入锚孔1的孔口150mm,其末段主钢管2-3的尾端伸出锚孔1的孔口300mm。
在末段主钢管2-3的尾端,接上橡胶管,利用压浆机向锚孔1内压送无收缩水泥砂浆3。该无收缩水泥砂浆3通过末段主钢管2-3、各节中段主钢管2-2和首段主钢管2-1直达锚孔1的孔底,然后从锚孔1的孔壁与环状钢骨架2之间往回返,直至从锚孔1的孔口溢出。在锚孔1中,无收缩水泥砂浆3充满了其全部空间。在发生塌孔的情况下,塌落的土石堆积在锚孔1的孔壁与环状钢骨架2之间。此时可加大压浆机的压力,无收缩水泥砂浆3即可冲开这些塌落土石的阻挡,将其融入到自身之中,并顺利充满锚孔1内的全部空间。
钢筋网4用8号铅丝制作,其网格为50×50mm。该钢筋网4与公路岩石边坡相平行,并与之保持100mm的净距。锚固于公路岩石边坡的环状钢骨架2的末段主钢管2-3其尾端穿过该钢筋网4,在两者的相交处,首先在末段主钢管2-3的尾部加焊钢构件,然后将该钢筋网4与这些钢构件绑扎在一起。在末段主钢管2-3的尾部进行切割,使其新形成的尾端仅位于该钢筋网4外侧的8-12mm处。对公路岩石边坡喷射混凝土,以形成混凝土喷涂层5,这个混凝土喷涂层5为该钢筋网4形成了一个50mm厚的混凝土保护层。