CN104846825A - 一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头 - Google Patents

Abstract

一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头，内锚头包括承载板、若干拉杆、若干压杆以及贯穿设于该承载板的若干拉索孔；该承载板两端分别设有若干对称分布的拉杆和压杆，拉杆和压杆均垂直于承载板的两端；拉索孔包括至少一个能够被拉索穿过的主孔。锚索的内锚固段包括若干上述内锚头，若干内锚头首尾相接排列，且各内锚头的第一端远离自由段而第二端靠近自由段；各该内锚头的主孔中至少有一个穿设有该拉索，拉索延伸至自由段和外锚固段，设于各主孔中的拉索的末端不设有该套管而设有紧固套，紧固套为挤压套或夹片式锚具或其他现有技术，拉索的轴力通过紧固套使传递给承载板。本发明内锚头可以有效分散荷载，可以提高边坡锚固的安全性和长期有效性。

Description

一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头。

背景技术

本发明背景的下列讨论旨在有利于理解本发明。然而，应该理解，该讨论不是确认或承认任何所涉及的材料是公开过的、已知的或是在本申请的优先权日前的公知常识的一部分。

在岩土工程建设中，预应力锚固技术已经成为最常见的岩土体加固措施，预应力锚索可以主动加固岩土体，有效增大岩体稳定安全系数，保证工程建设和运行期的安全，其主要有下列几类。

1. 有粘结无保护拉力集中型锚索。

这一类型锚索至今仍在我国绝大多数交通、水利水电等工程中应用。如图1 所示，这种锚索体系由内锚固段1’、自由段2’和外锚3’固段组成。自由段2’的钢绞线4’用油脂保护，而由于采用油保护的防锈可靠性较差，几乎所有的工程最后都会通过灌浆的方式将自由段封死。因而，此类锚索最终变为有粘结无保护型锚索，这种锚索体系存在着以下缺陷。

(1) 由于锚索和内锚固段全部在裸露状态下被回填砂浆充填包裹，一旦回填砂浆体开裂，在水的浸蚀下，锚索极易锈蚀。

(2) 为防止锈蚀，几乎所有工程都在施工结束后，将锚索的自由段用砂浆灌满。这样，锚索无法随岩体变形，失去了自由调整的能力，降低了对边坡加固的效果。

(3) 此类锚索因需要形成一个预张拉的内锚头，故难以在向上打的钻孔中布置内锚头。同时，由于内锚头是在无压状态下形成的，难以保证注浆密实。根据调查，约有10％的锚索内锚头的质量或多或少存在注浆不密实问题。

  2. 无粘结双层保护拉力集中型锚索。

 如图2所示，这类锚索采用充防锈油脂的聚氯乙稀套管5’保护钢绞线4’，只将内锚固段1’的各根钢绞线去除聚氯乙稀套管，同时，内锚固段1’和自由段2’一次灌浆。此类锚索弥补了第一代锚索的缺点，自由段的钢绞线在套管内可自由移动，使整个锚索体系可以随着岩体变形，达到内力调整的目的，打上仰孔和注浆密实问题也相应获得解决。近年，我国水利水电系统逐渐使用了经保护的钢绞线，如小湾、紫坪铺等工程。然而，此种锚索体系的内锚固段只能任钢绞线裸露，直接与砂浆接触，也降低了使用寿命。

无论是理论分析还是实验测试均表明这类锚索的锚固段受力机理不合理，上部浆体受拉且荷载集中，极易开裂，下部浆体几乎不提供作用，不能充分利用岩体的力学传递机理，锚固效果不理想。

3.无粘结压力集中型锚索。

这种锚索相比无粘结拉力集中型锚索，其特点是。

（1）利用设在孔底端的承载板将无粘结锚索的拉力转化为对砂浆体的压力，并通过浆—土界面的粘结力传递给土体，而浆体的受压性能远大于其受拉性能，因此它的受力性能在一定程度上优于拉力集中型锚索。

（2）在全长范围内采用充满防锈油脂的聚氯乙稀套管保护钢绞线，防腐效果更好。

无论是拉力集中型还是压力集中型锚索均有一个共同的缺点，即其锚固段应力过于集中，容易使峰值应力过大而造成浆体或岩土体的破坏。

 4. 无粘结荷载分散型预应力锚索。

 研究表明，传统锚索的内锚固段受拉时将在某一段产生应力集中，同时内锚固段的钢绞线在向外拔出时产生的剪胀有可能导致该处砂浆固结段开裂。

因此，人们提出了将预应力分散在若干承载体的想法，这样在总预应力不变的前提下，减小了每段岩土体的应力值，充分发挥和利用了岩土体的整体力学性能。荷载分散性锚索有四种类型，即拉力分散型、压力分散性、剪力—压力分散型、拉压分散性。

拉力分散型锚索的通常做法是用不同长度的无粘结钢绞线，将其按设计锚固长度剥除锚索外的高密度PE套管，即分别成为粘结段，其中每一段均为拉力型锚索。

压力分散型锚索结构，其特点是不同长度的无粘结钢绞线端部各连接一块承载板和挤压套。其作用机理同压力型一样，只是将锚固力分散作用在不同深度的岩土体上。

剪力—压力分散型锚索，其特点是在不同长度无粘结钢绞线末端用环氧树脂砂浆粘结，靠其与承载体本身砂浆的剪力和压力通过粘结力分散传递给整个锚固段。

拉压分散型锚索结构，是将两个(或以上)拉力型和两个（或以上）压力型结构分别连在一起，从钻孔底开始形成拉—压—拉—压的交互形式。这种可以提供比拉力或压力分散型结构更为均匀的锚固力，而且其在相同长度下有更高的抗拔能力。

如图3所示，无粘结荷载分散型预应力锚索的内锚固段1’具有多个并联的内锚头6’，可以改善内锚固段1’的应力，提高内锚固段1’的可靠性，从而为减少内锚固段的长度创造条件。这一新型锚索，除了具备以往锚索的全部优点以外，还增加了以下重要特点。

 (1) 锚索内锚头受力均匀，具有极高的抗拉拔超载能力，锚索的多个内锚头是按并联原则分布在内锚固段中，不仅可大大提高了锚索体系的可靠度，而且可缩短锚固段长度，与传统锚索体系相比，经济效益显著。

  (2) 采用一次性注浆回填工艺，通过加压注浆改良钻孔周围岩体，并确保内锚头注浆密实，可以安装上仰和垂直向上的锚索。

（3）理论上讲，荷载分散型锚索的承载力可随锚固段长度的增加而正比例的提高。

 显然，该种锚索体系将会有效地提高边坡锚固的安全性和长期有效性，为我国岩土工程预应力锚固技术进步发挥重要作用。

从原理上讲，荷载分散型锚索的四种类型中以拉压复合型受力最为合理，能最大程度的将荷载均匀分布在锚固段上。但目前此技术尚不成熟，表现为：                                                直接采用钢绞线的末端作为受拉锚固段，钻孔中柔韧的钢绞线受上返的砂浆阻力影响而弯曲，不能有效传递拉力；钢绞线受拉锚固段外端直接与承载板固定连接，不能很好地控制拉力和压力的分配比例。因此，该技术在工程应用中难以达到应有的效果，推广极难。如果拉压复合型锚索的受拉锚固段采用焊接在承载板上的钢杆或钢管来替代钢绞线，则能避免钢绞线的弯曲松弛，能有效保证拉力的传递。无论是压力集中型还是压力分散型锚索结构中所采用的承载板都存在因受压面过小而导致的应力集中的问题，容易压碎承载板附近的砂浆体。通过在承载板前端设置一定数量的由钢材制成的压杆，则能将部分压力通过压杆更均匀的传递到砂浆体内，从而大幅降低承载板附近的应力集中程度。通过调整压杆和拉杆的长度、直径、数量可以方便的控制拉力和压力的分配比例。

本发明的目的是解决或至少缓解与现有技术相关联的一个或多个劣势。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于岩质边坡治理的新型锚索的内锚头，其设计合理，结构强度大，可以有效分散荷载，降低应力集中程度。

本发明的另一目的是提供一种用于岩质边坡治理的新型锚索，其可以有效地提高边坡锚固力，增强其安全性和长期有效性。

为实现上述目的，本发明采取以下方案。

  一种用于岩质边坡治理的新型锚索的内锚头，包括承载板、若干拉杆、若干压杆以及贯穿设于该承载板的若干拉索孔；该承载板两端分别为第一端和第二端，该第一端设有若干对称分布的拉杆，第二端设有若干对称分布的压杆，拉杆和压杆均垂直于承载板的两端；所述拉索孔包括至少一个主孔，所述主孔能够被拉索穿过。

上述描述是采取解决技术问题的必要特征，为增强其可行性、实用性和先进性，进一步限定或增加下述特征。

优选的，所述拉索孔还包括若干副孔，从承载板的第二端向第一端，所述主孔直径先保持不变而后递增呈圆锥形锥孔，副孔直径不变，主孔与若干副孔均关于承载板的中轴线呈中心对称布置。

   优选的，所述承载板为圆柱体，拉索孔呈环形排列；所述主孔的数量为两个；还包括4个或6个副孔。

   优选的，所述压杆包括一个主压杆和若干副压杆，主压杆设置于承载板第二端侧面中心，副压杆设置在主压杆周围并与拉索孔对齐，副压杆是内径不小于拉索孔内径的空心管状结构。

   优选的，所述承载板的拉索孔数量为2个或3个或4个，所述承载板的外周间隔设有凹部，该凹部连通承载板的第一端和第二端。

   优选的，所述承载板中心设一个注浆孔，注浆孔的直径大于拉索孔，拉索孔分布在注浆孔周围；承载板的第一端侧面中心设置一根拉杆，承载板的第二端侧面中心设置一根压杆，此拉杆与此压杆均是内径与注浆孔一致的空心管状杆件。

   优选的，所述拉杆在靠近承载板第一端5cm-15cm范围内设有螺纹及与螺纹相匹配的螺帽，拉杆穿过一个由螺帽紧固的保护罩；所述保护罩中部设有与拉杆匹配的通孔，四周设有若干半封闭式圆柱形腔体，腔体的数量和排列方式均与主孔一致，该保护罩将主孔封在腔体内。

   一种用于岩质边坡治理的新型锚索，它包括通过拉索依次连接的内锚固段、自由段和外锚固段；该拉索套设有充填防锈油脂的套管，其特征在于：所述内锚固段包括若干内锚头；该内锚头包括承载板、若干拉杆、若干压杆以及贯穿设于该承载板的若干拉索孔；该承载板两端分别为第一端和第二端，该第一端设有若干对称分布的拉杆，第二端设有若干对称分布的压杆，拉杆和压杆均垂直于承载板的两端；拉索孔由若干主孔和若干副孔组成或者仅由若干主孔组成，主孔与副孔均关于承载板的中轴线呈中心对称布置；若干该内锚头首尾相接排列，且各该内锚头的第一端远离该自由段而第二端靠近该自由段；各该内锚头的主孔中至少有一个穿设有该拉索，设于各主孔中的拉索的末端不设有该套管而设有紧固套，紧固套为挤压套或夹片式锚具或其他现有技术，拉索的轴力通过紧固套使传递给承载板；从锚索孔孔底向孔口的方向，每根拉索均是先穿过内锚头的主孔再穿过其他内锚头的副孔。

   优选的，所述内锚头的压杆包括一个主压杆和若干副压杆，主压杆的长度和直径均大于副压杆，主压杆设置于承载板第二端侧面中心，副压杆设置在主压杆周围并与拉索孔对齐，副压杆为内径与拉索孔一致的空心管状结构；拉索穿过拉索孔后随即穿过对应的副压杆。

   优选的，所述承载板中心设一个注浆孔，注浆孔直径大于拉索孔，拉索孔分布在注浆孔周围；承载板的第一端侧面中心设置一根拉杆，承载板的第二端侧面中心设置一根压杆，此拉杆与此压杆均是内径与注浆孔一致的空心管状杆件，该拉杆与注浆孔和主压杆一起形成注浆通道；各内锚头的注浆通道的中轴线保持在一条直线上。

   优选的，所述拉杆在靠近承载板第一端5cm-15cm范围内设有螺纹及与螺纹相匹配的螺帽，拉杆穿过一个由螺帽紧固的保护罩；所述保护罩中部设有与拉杆匹配的通孔，四周设有若干半封闭式圆柱形腔体，腔体的数量和排列方式均与主孔一致，该保护罩将穿过主孔的拉索的末端密闭在腔体内；所述承载板的第一端边缘和拉杆上远离自由段的一端边缘均采用弧形过渡。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，其进步主要体现在内锚头荷载传递机理上。本发明通过在传统内锚头的承载板两端分别增加若干压杆和若干拉杆，将单纯的由承载板承担的荷载分解为三部分，分别由拉杆、承载板侧面和第二端面、压杆来承担，显著增加内锚头的表面积，大幅降低了应力集中程度，解决了现有内锚头应力过于集中导致对注浆体的压裂问题，也解决了拉压复合型锚索的拉力—压力分配比例难以控制的问题，提高了锚索长期可靠性。在锚固段应力水平不便的情况下能大幅提高锚索的极限承载力。本发明的内锚头，结构合理，可以改变预应力荷载对砂浆体的压裂作用，更加直接有效地将预应力荷载传递到岩体中，提高有效锚固段的长度，更容易在岩体中形成保证岩体稳定分反力拱，保证锚固岩体在工程建设以及运行阶段的稳定。该发明可以较快地转化为实际产品，在岩土工程中进行推广利用，具有重要的经济效益与社会效益。

   参考的最接近的现有技术：由中国水利水电科学研究院申请的专利“一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头”，其申请号为201510016382.1。与之相比，本发明的内锚头和新型锚索能够将荷载分散在更长的锚固段范围，将单一的压应力改为拉压复合型，受力机理更为合理，锚固效果也更好。

附图说明

图1 是现有的有粘结无保护拉力集中型预应力锚索的结构示意图。

图2 是现有的无粘结双层保护拉力集中型锚索的结构示意图。

图3 是现有的无粘结荷载分散型预应力锚索的结构示意图。

图4 是本发明的内锚头的立体结构示意图。

图5 是本发明的内锚头的另一视角的立体结构示意图。

图6 是图4的某个方向（垂直于视线）的剖视图。

图7 是本发明的内锚头的俯视图。

图8 是本发明的内锚头的仰视图。

图9 是图4的另一方向（平行于视线）的剖视图。

图10 是保护罩的立体结构示意图。

图11 是保护罩的剖视图。

图12 是螺母的示意图。

图13是本发明用于岩质边坡治理的新型锚索的结构示意图。

图14 是本发明用于岩质边坡治理的新型锚索的细节构造详图，对应于图13 中A 处。

具体实施方式

以下配合附图对本发明进行进一步的说明，然而并非用以限制本发明的实施范围。下面提供的是本发明的优选实施例，而非全部实施例，以辅助理解。

如图4—图12所示，本发明首先提供一种用于岩质边坡治理的新型锚索的内锚头。内锚头的作用在于将拉索传来的荷载分散在内锚固段的浆体中，进而通过浆体将荷载传递给周围的岩土体。

参照图4—图9，通过不同视角的立体图和剖面图示出了内锚头4的具体结构。首先，内锚头4具有承载板40，承载板40外轮廓为圆柱形，除侧面外还具有两个底面，上底面为第一端41，下底面为第二端42，这在图4和图5中清楚显示，承载板40高10cm，直径11cm。承载板40是直接承受拉索荷载的部件，轮廓设计成圆柱形旨在增加两个底面的面积，较大的面积非常有利于提高内锚头4的承载力。内锚头4上设有从第一端41和第二端42贯穿于承载板40的8个拉索孔和一个直径3cm的注浆孔47。拉索孔用于穿过由高强度低松弛预应力钢绞线制作的拉索，注浆孔47是作为埋设注浆管的预留通道。拉锁孔由2个主孔45和6个副孔46组成。主孔45用于穿过以本内锚头作为受载末端的拉索，直接承受其内穿拉索的荷载，而副孔46仅用于穿过以其他内锚头作为受载末端的拉索，起分隔作用，不承受其内穿拉索的荷载。2个主孔45关于承载板40的中轴线对称分布，6个副孔46同样关于承载板40的中轴线对称分布，同时，注浆孔47设置在承载板40的中心，而8个拉锁孔均围绕注浆孔47按一定间隔呈环形布置。参照图6和图9，从承载板的第二端42向第一端41，主孔45的直径先保持不变而后递增形成圆锥形锥孔，过渡点位于主孔45的中部，副孔46直径保持不变。图7和图8分别示出了内锚头4的俯视图和仰视图，在第一端41面上，主孔45的直径大于副孔46的直径；而在第二端42上，主孔45的直径等于副孔46的直径，优选的设置为2cm。

承载板40的第一端41中心垂直固定有一根拉杆48，拉杆48为中空管状杆件，长80cm，外径4cm，内径与注浆孔47一致，为3cm。拉杆48与注浆孔47保持对齐。设置拉杆48的目的在于将部分荷载分散到内锚头4远离钻孔孔口的一侧的岩土体中，因岩土体（包括浆体）受拉能力远小于其受压能力，故拉杆48的数量没必要设置过多。考虑到未设置拉杆48的情况下，承载板40的受拉一侧（即第一端41侧面）的浆体极易开裂，而拉杆除了承担荷载以外还能预防开裂，有助于保持浆体的完整型，有利于防腐，故仍有设置拉杆的必要，一般1到2个为宜。

承载板40的第二端42垂直固定有3根压杆，包括1个主压杆44和2个副压杆43。设置压杆的目的在于将承载板40上的部分压力传递到砂浆体的更深处，从而减小承载板40所直接接触的砂浆体的应力，故压杆的数量应根据其所分担的荷载计算确定，某些情况下，1根压杆也能起到良好的效果，本实施例中设置3个压杆的目的在于适应荷载相当大的情况。主压杆44和副压杆43同拉杆48一样，都属于中空管状杆件。其中，主压杆44固定在第二端42的中心，与注浆孔47保持对齐。主压杆长50cm，外径4cm，内径3cm。副压杆43的数量应视主孔45的数量而定，本实施例中为2根，当然如果设计荷载较小，仅主压杆44的存在即可满足荷载传递要求时，则可以不设置。副压杆43长30cm，外径3cm，内径与主孔45保持一致，为2cm。副压杆43与主孔45保持对齐，故2个副压杆43也关于承载板40的中轴线对称。

以上描述中一再强调结构的对称，旨在尽量避免出现偏心荷载。

参见图4、图5、图10、图11和图12，拉杆48在距离承载板40第一端41的5cm-15cm范围内设有螺纹49及与螺纹49相匹配的螺帽7，拉杆穿过一个由螺帽7紧固的保护罩6；保护罩6中部设有与拉杆匹配的通孔62，四周设有若干半封闭式圆柱形腔体63。腔体63的数量和排列方式均与主孔一致，故此实施例中腔体63为2个，且关于通孔62的中轴线对称。该保护罩6高6cm，腔体63高5cm，内径大于主孔45，以确保将主孔封在腔体内。

下面列举部分基于前面描述的内锚头的变形或改进。由于改进的实施例的大部分结构特点与原实施例保持一致，为了简洁，下面叙述时便不再重复，仅重点描述可能变形点或改进点的特征。

（1）以上优选实施例的各结构部件的尺寸可以调整，以适应不同类型的地层、钻孔、荷载等条件限制。拉杆48、主压杆44、副压杆43的数量可以调整，特别是在拉杆48和主压杆44均至少有一根的情况下允许不设置副压杆43。特别应强调的是，内锚头4的第二端42上所设置的压杆是分担该处浆体所承担的压力，将承载板40上的部分压力通过压杆传递到更深处的岩土体，即将荷载分散到更大的面积上，从而降低峰值应力，无论是主压杆44还是副压杆43从其所产生的作用来看是没有本质区别的，在某些实施例中主压杆44和副压杆43完全可以做成各种形式而不损失其效果。

（2）某些实施例中，承载板40上可以去掉副孔46，仅保留若干主孔45，并在承载板40的外周间隔设有连通承载板第一端41和第二端42的凹部，该凹部用于支撑并分隔拉索，以替代副孔46的作用。

（3）某些实施例中，承载板40上可以去掉注浆孔47，将拉杆48和压杆做成实心直杆件，固定在拉索孔之间的实体上，从而可以大幅减小承载板40的直径，增加内锚头4的混凝土的保护层厚度，有利于防腐。拉杆与压杆的布置只要满足其功能要求便不脱离本发明的保护范围。

（4）本实施例中保护罩6被螺帽7紧固，在某些实施例中也可以采取其他现有的紧固方式。只要保护罩6能罩住主孔45，则不脱离本发明的精神范围。

（5）本实施例中，主孔45一端直径扩大而成圆锥形锥孔，其目的在于预留放置夹持器的空间，该夹持器一般为楔形夹片式锚具9，从而可以直接将拉索紧锁在承载板40上。既如此，那么在某些实施例中，主孔45也可以如同副孔46一样保持直径不变。主孔45与副孔46的本质区别不在于其形状而在于：主孔45用于穿过以本内锚头作为受载末端的拉索，直接承受其内穿拉索的荷载，而副孔46仅用于穿过以其他内锚头作为受载末端的拉索，起分隔作用，不承受其内穿拉索的荷载。故在某些实施例中在形式上可以不严格区分主孔45与副孔46，而统称为拉索孔，如果所述拉索用钢绞线制成的，也可称为绞线孔，某些实施例中，副孔46的存在与否是无关紧要的。

  如图1—图14所示，本发明也提供一种用于岩质边坡治理的新型锚索，它包括通过拉索依次连接的内锚固段1、自由段2和外锚固段3，该拉索即为钢绞线5。该钢绞线5套设有充填防锈油脂的套管，例如PVC 管，使其在充填砂浆后，内部钢绞线5可以自由移动。内锚固段1、自由段2和外锚固段3的划分和连接与现有技术相同，故在此不再赘述。与现有技术不同的是，本发明的内锚固段1包括若干内锚头4，该内锚头4为本发明提供的上述内锚头4，这些内锚头4首尾相接排列，且各该内锚头4的第一端41远离该自由段2而第二端42靠近该自由段2。

 参照图4—图9，通过不同视角的立体图和剖面图示出了内锚头4的具体结构。首先，内锚头4具有承载板40，承载板40外轮廓为圆柱形，除侧面外还具有两个底面，上底面为第一端41，下底面为第二端42，这在图4和图5中清楚显示。承载板40是直接承受钢绞线荷载的部件，轮廓设计成圆柱形旨在增加两个底面的面积，较大的面积非常有利于提高内锚头4的承载力。内锚头4上设有从第一端41和第二端42贯穿于承载板40的8个拉索孔和一个注浆孔47。拉锁孔由2个主孔45和6个副孔46组成。主孔45用于穿过以本内锚头作为受载末端的钢绞线，直接承受其内穿钢绞线的荷载，而副孔46仅用于穿过以其他内锚头作为受载末端的钢绞线，起分隔作用，不承受其内穿拉索的荷载。2个主孔45关于承载板40的中轴线对称分布，6个副孔46同样关于承载板40的中轴线对称分布，同时，注浆孔47设置在承载板40的中心，而8个拉锁孔均围绕注浆孔47按一定间隔呈环形布置。参照图6和图9，从承载板40的第二端42向第一端41，主孔45的直径先保持不变而后递增形成圆锥形锥孔，过渡点位于主孔45的中部，副孔46直径保持不变。图7和图8分别示出了内锚头4的俯视图和仰视图，在第一端41面上，主孔45的直径大于副孔46的直径；而在第二端42上，主孔45的直径等于副孔46的直径。

承载板40的第一端41中心垂直固定有一根拉杆48，拉杆48为中空管状杆件，内径与注浆孔47一致。拉杆48与注浆孔47保持对齐。承载板40的第二端42垂直固定有3根压杆，包括1个主压杆44和2个副压杆43。主压杆44和副压杆43同拉杆48一样，属于中空管状杆件。其中，主压杆44固定在第二端42的中心，与注浆孔47保持对齐。拉杆48与注浆孔47和主压杆44一起形成注浆通道，用于加压注浆。副压杆43的数量为2根，当然如果设计荷载较小，仅主压杆44的存在即可满足荷载传递要求时，则可以不设置。副压杆43内径与主孔45保持一致。副压杆43与主孔45保持对齐，形成能穿过拉索的通道，故2个副压杆43也关于承载板40的中轴线对称。

各该内锚头4的拉索孔中至少有一个穿设有该钢绞线5，该钢绞线5延伸至沿着坡面打钻的锚孔的外部，而依次形成该自由段2和外锚固段3。参见图13和图14，各该内锚头之间通过钢绞线5呈并联关系，各该内锚头4的主孔45中至少有一个穿设有该钢绞线5，设于各主孔中的钢绞线5的末端不设有该套管而设有紧固套，该紧固套为夹片式锚具9，钢绞线5的轴力通过紧固套传递给承载板40；该夹片式锚具9为两片式或三片式，可组合成楔形筒状，剖面为楔形，当其从第一端41向第二端42沿主孔45的锥形部位移动时具有收缩趋势，反方向移动时具有扩张趋势；从锚索孔孔底向孔口的方向，每根钢绞线5均是先穿过内锚头4的主孔45再穿过其他内锚头4的副孔46。各内锚头4的注浆通道的中轴线保持在一条直线上。

参见图4、图5、图10、图11和图12，拉杆48在距离承载板40第一端41的5cm-15cm范围内设有螺纹49及与螺纹49相匹配的螺帽7，拉杆穿过一个由螺帽7紧固的保护罩6；保护罩6中部设有与拉杆匹配的通孔62，四周设有若干半封闭式圆柱形腔体63。腔体63的数量和排列方式均与主孔一致，故此实施例中腔体63为2个，且关于通孔62的中轴线对称。该保护罩6高6cm，腔体63高5cm，内径大于主孔45，以确保将主孔及内穿钢绞线5的末端封在腔体内，起保护的作用。

优选的，每个内锚头4的各主孔45均设有通向外部的钢绞线5，远离自由段3的内锚头4的钢绞线穿过靠近该自由段5 的内锚头4的副孔46，形成良好定位。

  优选的，承载板40的第一端41边缘和拉杆48上远离自由段的一端边缘均采用弧形过渡。

为了防止同一内锚头的钢绞线交叉，各内锚头的第二端42 与相邻内锚头第一端41之间的钢绞线5均连接至一对中架8，该对中架8 呈圆盘状，外周间隔设有若干缺口，该钢绞线5 设于该缺口内部。对中架的结构、安装、使用方法参考现有技术即可，不属于本发明的创新内容。

本发明新型锚索在安装时与普通的无粘结压力型预应力锚索是一样的，没有特殊的地方，如图13和图14所示，从钻孔孔口到孔底的方向，每根钢绞线5在到达最后一级内锚头4之前总是先通过前一级内锚头4的副孔46，其末端从最后一级内锚头4的主孔45穿出，并在第一端41侧面处固定紧固套，在第一端41安装具有保护钢绞线5不被锈蚀的保护罩6，然后按照常规压力型预应力锚索施工过程开展编索、安装、锚孔下索、注浆以及张拉各工序。

本发明新型锚索与普通的无粘结压力型预应力锚索主要的区别在于内锚头的结构不同，主要的不同主要体现在内锚头荷载传递机理上。如图4所示，通过钢绞线作用，内锚头4上所受的预应力荷载分解成三个部分，分别由拉杆48、承载板40侧面和第二端42面、压杆来承担。常规的内锚头锚索中预应力荷载全部作用在图中所示的承载板40侧面和第二端42面上，由于面积很小，因此，在较大的预应力荷载作用下可能将水泥砂浆体压裂。而本发明内锚头中，增加了拉杆和压杆，这样荷载传递面积大大增大，这样作用在锚孔中灌注的水泥砂浆体上的应力较小，保证了水泥砂浆体的完整性。因此，预应力荷载能够较均匀地传递在岩体中，保证预应力锚索能够可靠地运行。

本发明新型锚索与普通的无粘结拉压复合型预应力锚索主要的区别在于内锚头的结构不同。首先，普通的无粘结拉压复合型预应力锚索直接采用钢绞线的末端作为受拉锚固段，钻孔中柔韧的钢绞线受上返的砂浆阻力影响而弯曲，不能有效传递拉力；其次，普通的无粘结拉压复合型预应力锚索受拉锚固段外端既直接与承载板固定连接，又直接与钢绞线连接，不能很好地控制拉力和压力的分配比例；再次，普通的无粘结拉压复合型预应力锚索的压力荷载全部由承载板施加在砂浆体上，而承载板面积小，故而应力特别集中。本发明的新型锚索的内锚头利用拉杆和压杆很好的达到了普通拉压复合型锚索的目的而避免了其缺点，表现为：1.受拉锚固段采用焊接在承载板上的钢杆或钢管来替代钢绞线，则能避免钢绞线的弯曲松弛，能有效保证拉力的传递；2.钢绞线仅连接承载板，而非连接拉杆，拉力—压力的分配可以根据拉杆和压杆的数量、长度、直径的不同而调整；3.压杆的存在分担了一部分本属于承载板的压力荷载，减小应力集中程度，增加了有效锚固段的长度。

本发明专利，主要优化了无粘结压缩性锚索内锚头的受力结构，将内锚头的平板受力结构改成了平板+杆件的受力结构，使锚索中预应力的荷载传递面积增加数倍，并且直接将预应力较为均匀地传递到了岩体中，减少压坏水泥注浆体的情况，从而提高锚固边坡的整体可靠性，保证工程建设与运行安全。

  本发明所开发的预应力锚索内锚头，将在很大程度上提高预应力锚固的可靠性，有力地推动预应力锚固技术与设备方面的研究发展。发明的设备推广应用，将产生较好的经济与社会效益。利用本发明的内锚头在某边坡工程施工现场进行了现场试验，现场试验结果显示本发明内锚头的极限承载力大大提高，预应力锚索实际工程运行可靠度得到了保障。

本文所描述的发明容易进行除了特别描述的那些之外的变型、改型和/ 或补充，且应该理解，本发明包括落入本发明的精神和范围内的所有这些变型、改型和补充。

贯穿本说明书的描述和权利要求书，词语“包括(comprise)”及诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”的该词语的变型不旨在排除其它添加物、部件、倍数或步骤。

贯穿本说明书的描述和权利要求书，词语“若干”及诸如“若干”和“若干”的该词语的变型不旨在限制其数量在两个及两个以上。

Claims (11)

1. 一种用于岩质边坡治理的新型锚索的内锚头，其特征在于：包括承载板、若干拉杆、若干压杆以及贯穿设于该承载板的若干拉索孔；该承载板两端分别为第一端和第二端，该第一端设有若干对称分布的拉杆，第二端设有若干对称分布的压杆，拉杆和压杆均垂直于承载板的两端；所述拉索孔包括至少一个主孔，所述主孔能够被拉索穿过。

2.根据权利要求1所述的内锚头，其特征在于：所述拉索孔还包括若干副孔，从承载板的第二端向第一端，所述主孔直径先保持不变而后递增呈圆锥形锥孔，副孔直径不变，主孔与若干副孔均关于承载板的中轴线呈中心对称布置。

3. 根据权利要求1所述的内锚头，其特征在于：所述承载板为圆柱体，拉索孔呈环形排列；所述主孔的数量为两个；还包括4个或6个副孔。

4.根据权利要求1所述的内锚头，其特征在于：所述压杆包括一个主压杆和若干副压杆，主压杆设置于承载板第二端侧面中心，副压杆设置在主压杆周围并与拉索孔对齐，副压杆是内径不小于拉索孔内径的空心管状结构。

5. 根据权利要求1所述的内锚头，其特征在于：所述承载板的拉索孔数量为2个或3个或4个，所述承载板的外周间隔设有凹部，该凹部连通承载板的第一端和第二端。

6. 根据权利要求1-5所述的任一种内锚头，其特征在于：所述承载板中心设一个注浆孔，注浆孔的直径大于拉索孔，拉索孔分布在注浆孔周围；承载板的第一端侧面中心设置一根拉杆，承载板的第二端侧面中心设置一根压杆，此拉杆与此压杆均是内径与注浆孔一致的空心管状杆件。

7. 根据权利要求1-5所述的任一种内锚头，其特征在于：所述拉杆在靠近承载板第一端5cm-15cm范围内设有螺纹及与螺纹相匹配的螺帽，拉杆穿过一个由螺帽紧固的保护罩；所述保护罩中部设有与拉杆匹配的通孔，四周设有若干半封闭式圆柱形腔体，腔体的数量和排列方式均与主孔一致，该保护罩将主孔封在腔体内。

8. 一种用于岩质边坡治理的新型锚索，它包括通过拉索依次连接的内锚固段、自由段和外锚固段；该拉索套设有充填防锈油脂的套管，其特征在于：所述内锚固段包括若干内锚头；该内锚头包括承载板、若干拉杆、若干压杆以及贯穿设于该承载板的若干拉索孔；该承载板两端分别为第一端和第二端，该第一端设有若干对称分布的拉杆，第二端设有若干对称分布的压杆，拉杆和压杆均垂直于承载板的两端；拉索孔由若干主孔和若干副孔组成或者仅由若干主孔组成，主孔与副孔均关于承载板的中轴线呈中心对称布置；若干该内锚头首尾相接排列，且各该内锚头的第一端远离该自由段而第二端靠近该自由段；各该内锚头的主孔中至少有一个穿设有该拉索，设于各主孔中的拉索的末端不设有该套管而设有紧固套，紧固套为挤压套或夹片式锚具或其他现有技术，拉索的轴力通过紧固套使传递给承载板；从锚索孔孔底向孔口的方向，每根拉索均是先穿过内锚头的主孔再穿过其他内锚头的副孔。

9. 根据权利要求8所述的用于岩质边坡治理的新型锚索，其特征在于：所述内锚头的压杆包括一个主压杆和若干副压杆，主压杆的长度和直径均大于副压杆，主压杆设置于承载板第二端侧面中心，副压杆设置在主压杆周围并与拉索孔对齐，副压杆为内径与拉索孔一致的空心管状结构；拉索穿过拉索孔后随即穿过对应的副压杆。

10. 根据权利要求8所述的用于岩质边坡治理的新型锚索，其特征在于：所述承载板中心设一个注浆孔，注浆孔直径大于拉索孔，拉索孔分布在注浆孔周围；承载板的第一端侧面中心设置一根拉杆，承载板的第二端侧面中心设置一根压杆，此拉杆与此压杆均是内径与注浆孔一致的空心管状杆件，该拉杆与注浆孔和主压杆一起形成注浆通道；各内锚头的注浆通道的中轴线保持在一条直线上。

11. 根据权利要求8或9或10所述的用于岩质边坡治理的新型锚索，其特征在于：所述拉杆在靠近承载板第一端5cm-15cm范围内设有螺纹及与螺纹相匹配的螺帽，拉杆穿过一个由螺帽紧固的保护罩；所述保护罩中部设有与拉杆匹配的通孔，四周设有若干半封闭式圆柱形腔体，腔体的数量和排列方式均与主孔一致，该保护罩将穿过主孔的拉索的末端密闭在腔体内；所述承载板的第一端边缘和拉杆上远离自由段的一端边缘均采用弧形过渡。