CN104480935A - 适用于围岩变形的锚墩结构 - Google Patents

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads

Abstract

本发明公开了一种适用于围岩变形的锚墩结构，属于建筑施工领域，提供一种能自适应围岩变形的适用于围岩变形的锚墩结构，包括锚墩、钢绞线和锚具；所述钢绞线的一端穿过锚墩上的锁定孔后通过锚具锁定在锚墩上；还包括第一锚板、第二锚板和弹性件；所述第一锚板和第二锚板设置在锚墩和锚具之间，钢绞线穿过锚墩上的锁定孔后依次穿过第一锚板、第二锚板，最后与锚具连接；所述弹性件设置在第一锚板和第二锚板之间。实现了锚墩结构在围岩变形时的自适应调节；这样既能在锚固初期就能够提供足够的锚固力，避免围岩失稳；同时又能够预留足够的变形量，适应后期围岩可能出现的大变形情况。再有也避免了对锚索进行二次张拉。

Description

适用于围岩变形的锚墩结构
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种适用于围岩变形的锚墩结构。
背景技术
随着西部水利工程、水电工程和交通工程发展，将需要修建越来越多的地下工程。在西部特殊的地质和地形条件下，高地应力问题常常困扰着地下工程的设计和开挖支护施工，并可能影响到地下洞室围岩的长期稳定。
在地下洞室群围岩的支护设计中，常常采用预应力锚索。在高地应力条件下，围岩后期变形一般较大，如果初期锚索就张拉到设计吨位，则随着开挖分期，围岩逐步变形，将使得已经张拉施工的锚索荷载超限。为预留一定的锚索变形量，目前通常采取的措施如下：
1.锚索预留设计吨位，降低张拉系数，比如将锚索张拉系数确定为0.6～0.9，这样可预留锚索变形量；
2.锚索后期应力释放后，对锚索进行再次张拉。
然而，以上措施均存在明显的缺陷：措施1的缺点，主要是不能较好的预留围岩变形量。锚索设计预留吨位过大，则初期支护力不够，可能围岩失稳；若锚索设计预留吨位过小，则预留的变形量过小，导致后期锚索容易超载。再有，一般锚索实际仅能容许10～20mm的变形量，这与围岩后期变形一般超过30～40mm，多的甚至达到70～80mm的变形是不匹配的。措施2的缺点，主要是后期松弛张拉困难。在钢绞线已经张拉的情况下，松弛钢绞线，可能导致钢绞线损伤；同时后期分批松弛再张拉钢绞线，工作量较大，而且也不方便操作。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种解决上述问题的能自适应围岩变形的适用于围岩变形的锚墩结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：适用于围岩变形的锚墩结构，包括锚墩、钢绞线和锚具；所述钢绞线的一端穿过锚墩上的锁定孔后通过锚具锁定在锚墩上；其特征在于：还包括第一锚板、第二锚板和弹性件；所述第一锚板和第二锚板设置在锚墩和锚具之间，钢绞线穿过锚墩上的锁定孔后依次穿过第一锚板、第二锚板，最后与锚具连接；所述弹性件设置在第一锚板和第二锚板之间。
进一步的是：所述弹性件套在钢绞线上。
进一步的是：还包括锚墩保护罩，所述锚墩保护罩扣在锚墩上，并将钢绞线、锚具第一锚板、第二锚板和弹性件包围在内部。
进一步的是：所述弹性件为弹簧。
进一步的是：所述弹性件的p-f特性曲线为非线性。
进一步的是：所述弹性件的p-f特性曲线为非线性。所述弹性件为变径螺旋弹簧。
进一步的是：所述弹性件为变径螺旋弹簧。
进一步的是：所述弹性件为圆锥形螺旋弹簧或蜗卷螺旋弹簧。
本发明的有益效果是：在围岩变形时，尤其是围岩发生大变形时，通过弹性件伸缩使得锚索能随之发生伸缩，这样即实现了锚墩结构在围岩变形时的自适应调节。这样既能在锚固初期就能够提供足够的锚固力，避免围岩失稳；同时又能够预留足够的变形量，适应后期围岩的大变形。另外就是结构简单，施工简单方便，且无需二次张拉。
附图说明
图1为本发明所述的适用于围岩变形的锚墩结构；
图中标记为：锚墩1、锁定孔11、钢绞线2、锚具3、第一锚板4、第二锚板5、弹性件6、锚墩保护罩7、围岩开挖线8。
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中所示，本发明所述的适用于围岩变形的锚墩结构，包括锚墩1、钢绞线2和锚具3；所述钢绞线2的一端穿过锚墩1上的锁定孔11后通过锚具3锁定在锚墩1上；其特征在于：还包括第一锚板4、第二锚板5和弹性件6；所述第一锚板4和第二锚板5设置在锚墩1和锚具3之间，钢绞线2穿过锚墩1上的锁定孔11后依次穿过第一锚板4、第二锚板5，最后与锚具3连接；所述弹性件6设置在第一锚板4和第二锚板5之间。其中，一般由多根钢绞线2组成整根的锚索。锚索的一端从围岩开挖线8穿入围岩内部，并锚固在固定的硬沿层上；而另一端与设置在开挖线8表面上的锚墩1锁紧连接。 
弹性件6的作用就是实现第一锚板4和第二锚板5之间的距离可以伸长或缩短，这样当围岩发生变形时，通过弹性件6的变形，调节第一锚板4和第二锚板5之间的距离，这样就可以使得由钢绞线2组成的锚索能适当的随着围岩的变形而调整长度。理论上，弹性件6可以设置有多个，只要能尽量保证第一锚板4和第二锚板5平行即可。如在第一锚板4和第二锚板5的四周边沿上均匀分布四个弹性件。更优选的结果是设置一个弹性件6，并使其套在所有的钢绞线2上；如选用一个弹簧作为弹性件6，并将钢绞线2从弹簧的中心区域穿过。
另外，本发明所述的适用于围岩变形的锚墩结构的更理想的结构是：当围岩发生变形前后，锚索上的张拉应力的变化不大，也就是当弹性件6发生伸缩变化时，其弹力的变化不大；这样就不会出现因为围岩变形而导致的锚索载荷过量的情况。为了实现上述目的，具 体的就是要求弹性件6的p-f特征曲线为非线性。所谓p-f特征曲线即使指弹性件的变形量与应力的关系特性曲线。再有，考虑到围岩变形量可能较大，因此一般要求弹性件6的也要求较大的变形量；也就是对弹性件6的伸缩量要求较大，具体可在设计时根据对围岩变形量的评估设定。
更一般的，可以选用弹簧为弹性件6。进一步也可限制选用的p-f特征曲线为非线性的弹簧作为弹性件6；也就是要求，弹簧发生伸缩变形后，其弹力的变化较小。当然，在满足上述要求的情况下，更具体的是可以直接选用变径螺旋弹簧；如选用圆锥形螺旋弹簧或蜗卷螺旋弹簧即可。
最后，为了对整个锚墩结构起到保护作用，还可以在锚墩1上扣一个锚墩保护罩7；由锚墩保护罩7将钢绞线2、锚具3第一锚板4、第二锚板5和弹性件6全部包围在内部，起到保护作用。
综上，本发明所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其结构简单，通过增加设置弹性件6，实现了锚墩结构在围岩变形时的自适应调节；这样既能在锚固初期就能够提供足够的锚固力，避免围岩失稳；同时又能够预留足够的变形量，适应后期围岩可能出现的大变形情况。再有也避免了对锚索进行二次张拉。

Claims (8)

1.适用于围岩变形的锚墩结构，包括锚墩(1)、钢绞线(2)和锚具(3)；所述钢绞线(2)的一端穿过锚墩(1)上的锁定孔(11)后通过锚具(3)锁定在锚墩(1)上；其特征在于：还包括第一锚板(4)、第二锚板(5)和弹性件(6)；所述第一锚板(4)和第二锚板(5)设置在锚墩(1)和锚具(3)之间，钢绞线(2)穿过锚墩(1)上的锁定孔(11)后依次穿过第一锚板(4)、第二锚板(5)，最后与锚具(3)连接；所述弹性件(6)设置在第一锚板(4)和第二锚板(5)之间。
2.如权利要求1所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其特征在于：所述弹性件(6)套在钢绞线(2)上。
3.如权利要求1所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其特征在于：还包括锚墩保护罩(7)，所述锚墩保护罩(7)扣在锚墩(1)上，并将钢绞线(2)、锚具(3)第一锚板(4)、第二锚板(5)和弹性件(6)包围在内部。
4.如权利要求1、2或3所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其特征在于：所述弹性件(6)为弹簧。
5.如权利要求1、2或3所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其特征在于：所述弹性件(6)的p-f特性曲线为非线性。
6.如权利要求4所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其特征在于：所述弹性件(6)的p-f特性曲线为非线性。
7.如权利要求6所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其特征在于：所述弹性件(6)为变径螺旋弹簧。
8.如权利要求7所述的适用于围岩变形的锚墩结构，其特征在于：所述弹性件(6)为圆锥形螺旋弹簧或蜗卷螺旋弹簧。
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