CN103321223B - 膨胀体、膨胀式免灌浆锚索装置以及锚索支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膨胀体、膨胀式免灌浆锚索装置以及锚索支护方法，适合快速锚索支护施工，且无需灌浆，可显著降低施工成本。该膨胀体包括活叶顶开器，活叶顶开器的一端周向设置有多个活叶，各个活叶共同围成储浆腔，活叶的内壁受压后活叶朝背离储浆腔的方向张开，活叶的外壁设置有防滑结构；活叶顶开器上设置有由活叶顶开器的一端延伸至另一端的与储浆腔连通的钢绞线穿孔。该装置主要是将多个膨胀体联合使用，通过钢绞线相连。该方法主要是通过拉动各个钢绞线实现锚固支护施工。本发明浆液用量少且可控，施工成本显著降低。并且具有安装简单、快速、锚固力形成较快的特点。不仅能达到应急加固的目的，还能作为永久加固使用。

Description

膨胀体、膨胀式免灌浆锚索装置以及锚索支护方法

技术领域

本发明涉及一种膨胀体、膨胀式免灌浆锚索装置以及锚索支护方法。

背景技术

我国正在进行大量的土木工程建设，涉及水电、水利、铁路、交通等多个领域。在建设过程中因边坡开挖，坡体经常出现变形开裂现象，锚索支护技术作为有效的边坡支护手段已经得到普遍应用，但是常规锚索下索后需要灌浆，灌浆需要设置专用的灌浆通道，需要使用专用的灌浆设备，到张拉起作用需要较长的时间，灌浆量通常不能较好地得到有效控制，不但费时而且费用较高，常不能满足应急抢险所需。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种适合快速锚索支护施工的膨胀体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：膨胀体，包括活叶顶开器，活叶顶开器的一端周向设置有多个活叶，各个活叶共同围成储浆腔，活叶的内壁受压后活叶朝背离储浆腔的方向张开，活叶的外壁设置有防滑结构；活叶顶开器上设置有由活叶顶开器的一端延伸至另一端的与储浆腔连通的钢绞线穿孔。

进一步的是：活叶上设置有与储浆腔连通的浆液溢出孔。

进一步的是：所述防滑结构为多个倒刺。

进一步的是：活叶顶开器的横截面为圆形，储浆腔的横截面为圆形。

进一步的是：活叶与活叶顶开器相连的一端为活叶的头部，活叶的另一端为活叶的尾部，活叶的尾部设置有朝储浆腔内倾斜的倒角。

进一步的是：所述活叶顶开器包括导向体和顶开体，所述顶开体位于导向体和储浆腔之间，且顶开体为喇叭形，顶开体的小端与导向体相连。

本发明还提供了一种适合快速锚索支护施工的膨胀式免灌浆锚索装置，该装置采用了上述膨胀体。具体为：膨胀式免灌浆锚索装置，包括至少两个膨胀体，各个膨胀体依次排布成一列，位于后方的膨胀体的活叶顶开器朝向其前方的膨胀体的储浆腔的开口，各个膨胀体分别至少连接1根钢绞线，各个钢绞线的尾端与对应的膨胀体固连，各个钢绞线的头端通过钢绞线穿孔穿出至最前方的膨胀体的外侧。上述钢绞线设置时，钢绞线的尾端与某个膨胀体连接后，其头端依次穿过前方各个膨胀体的钢绞线穿孔直至穿出至最前方的膨胀体的外侧。

进一步的是：位于最后的一个膨胀体的后方设置有用于顶开活叶的活叶顶头，所述活叶顶头朝向位于活叶顶头前方的膨胀体的储浆腔的开口，所述活叶顶头至少连接有1根钢绞线，与活叶顶头对应的钢绞线的尾端与活叶顶头固连，与活叶顶头对应的钢绞线的头端通过钢绞线穿孔穿出至最前方的膨胀体的外侧。上述与活叶顶头相连的钢绞线的头端依次穿过前方各个膨胀体上的钢绞线穿孔直至穿出至最前方的膨胀体的外侧。

进一步的是：所述活叶顶头包括朝向储浆腔的顶头导向体以及喇叭形的顶头顶开体，顶头顶开体的小端与顶头导向体相连。

本发明还提供了一种采用上述膨胀式免灌浆锚索装置的锚索支护方法，具体为：锚索支护方法，包括膨胀式免灌浆锚索装置，向各个膨胀体的储浆腔内注入浆液，各个储浆腔的开口通过位于后方的膨胀体的活叶顶开器或活叶顶头封堵，在待支护体上设置钻孔，将膨胀式免灌浆锚索装置放入钻孔内，通过拉动钢绞线，按照由前到后的顺序使各个膨胀体的活叶顶开器以及活叶顶头依次插入前方对应的储浆腔内，通过上述方法使各个储浆腔对应的活叶张开并使活叶外壁上设置的防滑结构与钻孔的内壁接触，使储浆腔内的浆液流出至钻孔内。

本发明的有益效果是：适合快速锚索支护施工，不需要像传统施工方法那样灌浆，只需向各个膨胀体内注入一定量浆液即可，使得浆液用量较少且可控，施工成本显著降低。并且具有安装简单、快速、锚固力形成较快的特点。不仅能达到应急加固的目的，还能作为永久加固使用。

附图说明

图1为膨胀体的剖面图；

图2为活叶上设置的浆液溢出孔以及倒刺的示意图；

图3为活叶顶开器上设置的钢绞线穿孔的横截面示意图；

图4为由3个活叶围成的储浆腔的横截面示意图；

图5为将膨胀式免灌浆锚索装置放入钻孔内的示意图；

图6为活叶顶开器以及活叶顶头插入对应的储浆腔内的示意图；

图中标记为：活叶顶开器1，导向体2，顶开体3，活叶4，倒刺5，倒角6，钢绞线穿孔9，储浆腔10，浆液溢出孔11，钢绞线12，钻孔13，顶头导向体14，顶头顶开体15，活叶顶头16。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图4所示，本发明的膨胀体包括活叶顶开器1，活叶顶开器1的一端周向设置有多个活叶4，各个活叶4共同围成储浆腔10，活叶4的内壁受压后活叶4朝背离储浆腔10的方向张开，活叶4的外壁设置有防滑结构；活叶顶开器上设置有由活叶顶开器的一端延伸至另一端的与储浆腔连通的钢绞线穿孔9。上述膨胀体的活叶的数量可为2个，3个，4个，6个，10个等。上述活叶4和活叶顶开器1可由金属材料制成，活叶4只要能张开一定角度使防滑结构与钻孔的内壁接触即可。上述活叶4的张开方式可以是发生弹性变形或塑形变形，还可以是在上述活叶4与活叶顶开器1之间设置铰接结构，实现活叶4在内壁受压后顺利张开。当然，也可将活叶顶开器1与活叶4设置成一体式结构，并由橡胶材料制成。

上述膨胀体的使用方法为：可将多个膨胀体依次排布成一列，如图5所示，位于后方的膨胀体的活叶顶开器1朝向其前方的膨胀体的储浆腔10的开口，储浆腔10的开口也就是各个活叶的尾部围成的开口，各个膨胀体分别至少连接1根钢绞线12，各个钢绞线12的尾端与对应的膨胀体固连，各个钢绞线12的头端通过钢绞线穿孔9穿出至最前方的膨胀体的外侧。向各个膨胀体的储浆腔内注入浆液，各个储浆腔10的开口通过位于后方的膨胀体的活叶顶开器1封堵，如果还设置有活叶顶头16，则排在最后的一个膨胀体的储浆腔10的开口通过活叶顶头16封堵。在待支护体上设置钻孔13，将上述结构整体放入钻孔内，依次拉动各个膨胀体对应的钢绞线12，按照由前到后的顺序使各个膨胀体的活叶顶开器1依次插入前方对应的储浆腔内，如果给各个膨胀体按照由前到后的顺序进行编号，依次为第一号，第二号。。。第n号，则钢绞线的拉动顺序是：先拉第二号对应的钢绞线，再拉第三号对应的钢绞线，依次直至第n号对应的钢绞线，如果设置有活叶顶头16，则接着拉活叶顶头16对应的钢绞线。上述钢绞线的拉动方法有多种，第一种是：可以通过钢绞线将对应的膨胀体一次拉到位，也就是每个膨胀体或活叶顶头仅通过钢绞线拉动一次；第二种是：按照上述顺序分多次拉动钢绞线，钢绞线每次只拉动一段距离，使得每个膨胀体或活叶顶头通过多次移动才能最终到位，建议每次移动的距离都一样，也就是均匀移动。例如，按照上述钢绞线的拉动顺序，先拉第一轮，使各个膨胀体或活叶顶头移动距离m，再拉第二轮，使各个膨胀体或活叶顶头移动距离m，再拉第三轮，以此类推，直至各个膨胀体或活叶顶头移动到位，使各个储浆腔对应的活叶张开并使活叶外壁上设置的防滑结构与钻孔13的内壁接触，使储浆腔10内的浆液流出至钻孔内，最终达到锚固的目的。上述方法中，可根据钢绞线12的拉动距离来判断相应膨胀体或活叶顶头的移动距离。按照上述第二种方法拉动钢绞线一方面可使钢绞线的拉动过程比较顺畅，另一方面产生的锚固力较大。此外，在活叶顶头16插入储浆腔10内部的同时，活叶内壁受到压力作用，活叶会张开，各个活叶之间会形成缝隙，储浆腔10内的浆液可从这些缝隙流出至钻孔13内。同理，在活叶顶开器1插入对应的储浆腔10内部时，相应的活叶也会张开，储浆腔10内的浆液可通过活叶之间的缝隙流出至钻孔内，上述浆液凝固后可增加锚固力。并且，由于活叶外壁设置有防滑结构，防滑结构可与钻孔的内壁之间产生摩擦阻力，活叶与钻孔的内壁之间产生的摩擦阻力可防止将膨胀体从钻孔内拉出。通过上述分析可知，上述活叶顶开器1设置时，应保证可使对应的储浆腔10的活叶张开。上述钻孔的孔径可以按照膨胀体的大小来设置，使活叶张开后，其上的防滑结构与钻孔的内壁良好接触。

在上述基础上，为了便于储浆腔10内的浆液更快更顺畅的溢出至钻孔内，活叶上设置有与储浆腔连通的浆液溢出孔11。这样，浆液的溢出通道可以是活叶张开后相邻活叶之间形成的缝隙，也可以是上述浆液溢出孔11。浆液的溢出通道增多，可以使浆液更快更顺畅的溢出。而且，由于在拉动钢绞线时，部分阻力来自储浆腔10内的浆液，如果浆液能顺畅溢出，也可减少拉动钢绞线的阻力，可提高钢绞线的拉动速度，进而提高施工效率。上述浆液溢出孔11的数量可以为4个，5个，10个等等。可在活叶上分散排布。

上述防滑结构的实施方式有多种，例如可为褶皱，可为凸点等。也可为如图2所示的多个倒刺5。倒刺5可增加活叶与钻孔内壁之间的摩擦力，在拉动钢绞线时，可将膨胀体卡死在钻孔内，防止膨胀体随钢绞线一同被拉出。且倒刺5这种结构也方便在活叶上设置。

上述活叶顶开器1的形状可以有多种，其横截面可以是多边形，可以是圆形。横截面是圆形的活叶顶开器1一方面便于制造和加工，另一方面也便于对各个活叶施加作用力。相应的，上述储浆腔10的横截面也可以是各种形状，可以是多边形，也可以是圆形。储浆腔10的横截面是圆形，也就是如图4所示，各个活叶可以是扇形的形状，各个活叶共同围成储浆腔10。这种结构的储浆腔10与横截面是圆形的活叶顶开器1一同使用，其各个活叶的张开比较顺畅，各个活叶的受力均匀，张开角度也基本相同，使得膨胀体在钻孔内各个方向的受力比较均匀，有利于最终形成的锚固力均匀的分布在各个膨胀体上。

如图1和图5所示，活叶4与活叶顶开器1相连的一端为活叶的头部，活叶的另一端为活叶的尾部，活叶的尾部设置有朝储浆腔内倾斜的倒角6。这样，各个活叶的尾部共同形成一个锥面，锥面的大端朝外，锥面的小端朝内。这样的结构一方面可形成一个导向机构，便于活叶顶开器1进入储浆腔，另一方面可使活叶顶开器1更好的将位于其前方的对应的储浆腔的开口封堵。

进一步的是，如图1、图5和图6所示，所述活叶顶开器1包括导向体2和顶开体3，所述顶开体3位于导向体2和储浆腔10之间，且顶开体3为喇叭形，顶开体的小端与导向体2相连。上述顶开体3用于顶开活叶，上述导向体2用于引导顶开体3进入储浆腔10且用于挤压储浆腔10内的浆液，使浆液溢出。如果在活叶的尾部设置有倒角6，则上述顶开体3可按照如图1所示来设置，该顶开体3与上述倒角6匹配。上述结构在使用时，导向体2插入储浆腔10后，顶开体3一方面可促使活叶张开，另一方面可阻挡浆液由储浆腔10的开口流出，使大部分浆液由活叶之间的缝隙或上述浆液溢出孔11流出，这样有利于提高锚固力。

进一步的是，通过上述分析可知，通过将多个膨胀体共同使用可形成膨胀式免灌浆锚索装置，该装置包括至少两个膨胀体，各个膨胀体依次排布成一列，位于后方的膨胀体的活叶顶开器1朝向其前方的膨胀体的储浆腔10的开口，各个膨胀体分别至少连接1根钢绞线12，各个钢绞线12的尾端与对应的膨胀体固连，各个钢绞线12的头端通过钢绞线穿孔9穿出至最前方的膨胀体的外侧。上述装置中，各个膨胀体可分别配备1根钢绞线12，也可给每个膨胀体分别配备1束钢绞线。以每个膨胀体配备1根钢绞线为例，也就是有多少个膨胀体就有多少根钢绞线。每根钢绞线的尾端与其对应的膨胀体固连，头端通过各个钢绞线穿孔穿出至最前端的膨胀体的外侧，如图5所示。在设置时，可在各个膨胀体上设置多个膨胀体穿孔，不同的钢绞线可分别从不同的膨胀体穿孔穿出。当然，不同的钢绞线也可从同一个膨胀体穿孔穿出。该装置的使用方法已经在上述关于膨胀体的使用方法中阐述。该装置不需要像传统施工方法那样灌浆，只需向各个膨胀体内注入一定量浆液即可，使得浆液用量较少且可控，施工成本显著降低。并且具有安装简单、快速、锚固力形成较快的特点。不仅能达到应急加固的目的，还能作为永久加固使用。

为了充分利用每一个膨胀体的储浆腔10，可如图5所示，位于最后的一个膨胀体的后方设置有用于顶开活叶的活叶顶头16，所述活叶顶头16朝向位于活叶顶头前方的膨胀体的储浆腔10的开口，所述活叶顶头16至少连接有1根钢绞线12，与活叶顶头16对应的钢绞线12的尾端与活叶顶头16固连，与活叶顶头16对应的钢绞线12的头端通过钢绞线穿孔9穿出至最前方的膨胀体的外侧。上述结构中，给活叶顶头16专门配备专用的钢绞线，方便拉动活叶顶头16。上述活叶顶头16在对应的钢绞线的拉动下可插入其前方的储浆腔10的内部，进而促使该储浆腔10对应的各个活叶张开。

在上述基础上，如图5所示，所述活叶顶头16包括朝向储浆腔10的顶头导向体14以及喇叭形的顶头顶开体15，顶头顶开体15的小端与顶头导向体14相连。上述顶头顶开体15用于顶开活叶，上述顶头导向体14用于引导顶头顶开体15进入储浆腔10且用于挤压储浆腔10内的浆液使浆液溢出。储浆腔10内的浆液在顶头导向体14插入后受到挤压，浆液会自发的从一些缝隙或上述浆液溢出孔流出。这种结构有利于使更多的浆液溢出，以提高锚固力。

Claims (10)

1.膨胀体，其特征是：包括活叶顶开器(1)，活叶顶开器(1)的一端周向设置有多个活叶(4)，各个活叶(4)共同围成储浆腔(10)，活叶(4)的内壁受压后活叶(4)朝背离储浆腔(10)的方向张开，活叶(4)的外壁设置有防滑结构；活叶顶开器上设置有由活叶顶开器的一端延伸至另一端的与储浆腔连通的钢绞线穿孔(9)；多个膨胀体依次排布成一列且位于后方的膨胀体的活叶顶开器(1)朝向其前方的膨胀体的储浆腔(10)的开口时，向各个膨胀体的储浆腔(10)内注入浆液，各个储浆腔(10)的开口可通过位于其后方的膨胀体的活叶顶开器(1)封堵。

2.如权利要求1所述的膨胀体，其特征是：活叶上设置有与储浆腔连通的浆液溢出孔(11)。

3.如权利要求1所述的膨胀体，其特征是：所述防滑结构为多个倒刺(5)。

4.如权利要求1所述的膨胀体，其特征是：活叶顶开器(1)的横截面为圆形，储浆腔(10)的横截面为圆形。

5.如权利要求1所述的膨胀体，其特征是：活叶(4)与活叶顶开器(1)相连的一端为活叶的头部，活叶的另一端为活叶的尾部，活叶的尾部设置有朝储浆腔内倾斜的倒角(6)。

6.如权利要求1所述的膨胀体，其特征是：所述活叶顶开器(1)包括导向体(2)和顶开体(3)，所述顶开体(3)位于导向体(2)和储浆腔(10)之间，且顶开体(3)为喇叭形，顶开体的小端与导向体(2)相连。

7.膨胀式免灌浆锚索装置，其特征是：包括至少两个如权利要求1至6中任意一项所述的膨胀体，各个膨胀体依次排布成一列，位于后方的膨胀体的活叶顶开器(1)朝向其前方的膨胀体的储浆腔(10)的开口，各个膨胀体分别至少连接1根钢绞线(12)，各个钢绞线(12)的尾端与对应的膨胀体固连，各个钢绞线(12)的头端通过钢绞线穿孔(9)穿出至最前方的膨胀体的外侧。

8.如权利要求7所述的膨胀式免灌浆锚索装置，其特征是：位于最后的一个膨胀体的后方设置有用于顶开活叶的活叶顶头(16)，所述活叶顶头(16)朝向位于活叶顶头前方的膨胀体的储浆腔(10)的开口，所述活叶顶头(16)至少连接有1根钢绞线(12)，与活叶顶头(16)对应的钢绞线(12)的尾端与活叶顶头(16)固连，与活叶顶头(16)对应的钢绞线(12)的头端通过钢绞线穿孔(9)穿出至最前方的膨胀体的外侧。

9.如权利要求8所述的膨胀式免灌浆锚索装置，其特征是：所述活叶顶头(16)包括朝向储浆腔(10)的顶头导向体(14)以及喇叭形的顶头顶开体(15)，顶头顶开体(15)的小端与顶头导向体(14)相连。

10.锚索支护方法，其特征是：包括如权利要求8或9所述的膨胀式免灌浆锚索装置，向各个膨胀体的储浆腔内注入浆液，各个储浆腔(10)的开口通过位于后方的膨胀体的活叶顶开器(1)或活叶顶头(16)封堵，在待支护体上设置钻孔(13)，将膨胀式免灌浆锚索装置放入钻孔内，通过拉动钢绞线，按照由前到后的顺序使各个膨胀体的活叶顶开器(1)以及活叶顶头(16)依次插入前方对应的储浆腔内，通过上述方法使各个储浆腔对应的活叶张开并使活叶外壁上设置的防滑结构与钻孔(13)的内壁接触，使储浆腔(10)内的浆液流出至钻孔内。