CN105804075A - 自承式预应力锚索 - Google Patents

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王全成
张勇
石胜伟
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明涉及一种自承式预应力锚索，所述锚索机体内包括孔底牵引装置(6)、牵引钢丝绳(1)、挤压头(2)、滑动锚板(7)、至少一个承载体(4)、钢绞线(5)和注浆管(8)，滑动锚板(7)整体外形为圆锥台结构，滑动锚板(7)具有至少两个贯通孔，承载体(4)由机座和至少两个锥形扇片组成，锥形扇片圈围构成承载体(4)中空，滑动锚板(7)位于承载体(4)中空内，承载体(4)的锥形扇片形成的中空内表面的锥度与滑动锚板(7)圆锥台结构的锥度外表面相配合。本产品能在不注浆的情况下进行初始张拉，有利于充分发挥浆体材料及岩体的力学性能，提高工程的稳定性且能加快工程进度。

Description

自承式预应力锚索
技术领域
本发明涉及一种预应力锚索，是一种采用带滑动结构的拉压结合分散型锚索，能使用多个承载体进行压力分散，承载体扩体后，能够利用锚固孔孔壁摩擦力和扩孔段端部的承载力在不注浆的情况下进行初始张拉锁定的自承式预应力锚索。
背景技术
预应力技术从工程应用至今仅半个多世纪，但是，由于它所特有的优点，使其迅速发展，广泛地应用于各个领域，应用数量日益增多。预应力锚索(锚杆)由于能够充分发挥岩土能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力，应用预应力锚索技术后，可以大大减轻结构自重，节约工程材料，可以保证施工安全与工程稳定性，因而得到广泛应用。已在大跨度地下硐室加固、坝基工程、深基坑支挡、边坡工程、结构抗浮与抗倾、地质灾害治理等领域得到应用，并取得了良好的技术、经济效益和社会效益。
在滑坡治理、边坡锚固等地质灾害治理中，预应力锚索技术是地质灾害治理施工中的常用技术。传统锚索内锚头自由地搁置在内锚固段孔内，因其结构无法进行压力分散，钢绞线亦无法区分自由段和锚固段，锚索不能提前进行初始张拉，只能在无预应力状态下先进行内锚固段注浆，然后等浆体材料凝固后再完成锚索的张拉，不利于充分发挥浆体材料及岩体的力学性能，提高工程的稳定性。并且，在无预应力状态下先进行内锚固段注浆，然后等浆体材料凝固后再完成锚索的张拉，所需工程时间过于漫长，不利于加快工程进度。
因此，现有预应力锚索存在缺陷，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种在不注浆的情况下能进行初始张拉，有利于充分发挥浆体材料及岩体的力学性能，提高工程的稳定性且能加快工程进度的自承式预应力锚索。
本发明的基本技术构思是：通过采用带滑动结构的拉压结合分散型锚索，使用多个承载体进行压力分散，承载体扩体后，能够利用锚固孔孔壁摩擦力和扩孔段端部的承载力在不注浆的情况下进行初始张拉，初始张拉锁定值达到设计值(600KN-1000KN)的50％。自承式预应力锚索至少包括孔底牵引装置、牵引钢丝绳、挤压头、滑动锚板、承载体、钢绞线、注浆管等。其中孔底牵引装置位于锚索的最前部，牵引钢丝绳贯穿整个锚索，在下锚过程中起到牵引作用；滑动锚板整体设计为圆锥台结构，内部根据钢绞线根数设计多个贯通孔位，钢绞线、注浆管穿过滑动锚板中的贯通孔，通过挤压头保持钢绞线与滑动锚板位置相对固定；滑动锚板位于承载体中空内，承载体由四个锥形扇片和机座组成，承载体的锥形扇片形成的中空内表面的锥度与滑动锚板锥度外表面相配合，承载体根据锚索设计不同，可以有两个或者多个，通过承载体软连接来连接。自承式预应力锚索下入锚索孔内，进行初始张拉，在孔口锚墩上用张拉千斤顶张拉钢绞线，在挤压头的作用下带动滑动锚板向孔外作轴向运动，此时钢丝绳固定拉住承载体，承载体不能向孔外作轴向运动，滑动锚板外表面与承载体内表面接触，推动承载体作径向运动，承载体扩体逐渐向孔壁靠近，直至贴紧孔壁和锚固孔扩孔短端部接触，不再运动。
本发明主要针对锚固段地层条件的不同，通常采取两种施工工艺。即对于中硬以下碎裂岩层，采取在锚固段进行扩孔，在扩孔段安装自承载式锚索承载体，承载体扩体后，利用孔壁的摩擦力和扩孔段端部的承载力进行初张拉锁定；对于中硬以上较完整岩层，不进行扩孔，直接在合适的位置安装自承载式锚索承载体，承载体扩体后，由于岩体自身强度较高，利用承载体和孔壁摩擦力进行初张拉锁定。
本发明通过在锚索结构设计上进行创新，创造性地解决了目前在我国普遍使用的预应力锚索在不注浆的情况下不能进行锚索张拉的问题。本发明自承式预应力锚索其结构使用多个承载体进行压力分散，钢绞线区分自由段和锚固段，通过承载体扩体后与锚索孔孔壁的摩擦力和扩孔段端部的承载力作用，在不注浆的情况下实现初始张拉锁定值达到设计值(600KN-1000KN)的50％，在有预应力的状态下注浆，有利于充分发挥浆体材料及岩体的力学性能，提高工程的稳定性。并且，提前进行初始张拉能有效缩短工程时间加快工程进度。这种自承式预应力锚索在世界上也未见报道，应为我国首创。
具体来说，本发明的自承式预应力锚索，具有锚索机体，其特征是所述锚索机体包括孔底牵引装置、牵引钢丝绳、挤压头、滑动锚板、至少一个承载体、钢绞线和注浆管，所述孔底牵引装置位于整个锚索机体的前端，所述牵引钢丝绳一端与承载体固定连接，所述牵引钢丝绳另一端绕过孔底牵引装置贯穿整个锚索机体并延伸至整个锚索机体的后端，所述滑动锚板整体外形为圆锥台结构，所述滑动锚板具有至少两个贯通孔，所述钢绞线一端穿过滑动锚板中的贯通孔与挤压头固定连接，所述钢绞线另一端延伸至整个锚索机体的后端，所述注浆管一端穿过滑动锚板中的贯通孔，所述注浆管另一端延伸至整个锚索机体的后端，所述承载体由机座和四个锥形扇片组成，所述锥形扇片圈围构成承载体中空，所述滑动锚板位于承载体中空内，承载体的锥形扇片形成的中空内表面的锥度与滑动锚板圆锥台结构的锥度外表面相配合。
本发明中所述承载体可以为两个承载体单元或两个以上的承载体单元，所述承载体单元之间通过承载体软连接固定连接。所述承载体软连接可以为市售钢丝绳或钢绞线或钢编织线等等制成的承载体软连接。
与前述现有同类产品相比，本发明的自承式预应力锚索能在不注浆的情况下进行初始张拉，有利于充分发挥浆体材料及岩体的力学性能，提高工程的稳定性且能加快工程进度。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
附图说明
图1是实施例中自承式预应力锚索张拉状态示意图。
图2实施例中自承式预应力锚索的结构示意图。
图3是实施例中承载体轴向正视图。
图4是实施例中图3的A-A剖视放大图。
图5是实施例中滑动锚板轴向正视图。
图6是实施例中图5的B-B剖视放大图。
具体实施方式
如图1～6所示，本实施例中所述的自承式预应力锚索，具有锚索机体，其特征是所述锚索机体包括孔底牵引装置6、牵引钢丝绳1、挤压头2、滑动锚板7、两个承载体4、钢绞线5和注浆管8，所述孔底牵引装置6位于整个锚索机体的前端，所述牵引钢丝绳1一端与承载体4固定连接，所述牵引钢丝绳1另一端绕过孔底牵引装置6贯穿整个锚索机体并延伸至整个锚索机体的后端，所述滑动锚板7整体外形为圆锥台结构，所述滑动锚板7具有七个贯通孔，所述钢绞线5一端穿过滑动锚板7中的贯通孔与挤压头2固定连接，所述钢绞线5另一端延伸至整个锚索机体的后端，所述注浆管8一端穿过滑动锚板7中的贯通孔，所述注浆管8另一端延伸至整个锚索机体的后端，所述承载体4由机座和四个锥形扇片组成，所述锥形扇片圈围构成承载体4中空，所述滑动锚板7位于承载体4中空内，承载体4的锥形扇片形成的中空内表面的锥度与滑动锚板7圆锥台结构的锥度外表面相配合。
所述两个承载体4之间通过承载体软连接3固定连接。
本发明的锚索孔内张拉示意图如图1所示，整个操作流程实施方式如下：
1、编锚：在孔外编好自承载式预应力锚索体，即：牵引钢丝绳1、孔底牵引装置6、钢绞线5、挤压头2、滑动锚板7、承载体软连接3、承载体4、注浆管8、按图1设计要求进行组装编制。
2、下锚：将编好的锚索置于锚索孔孔口，通过向外拖拽牵引钢丝绳1和人力向孔内推动将自承式预应力锚索下入到锚索孔内。
3、制墩：在锚索孔口安装预制好的锚墩9，同时固定好牵引钢丝绳1。
4、张拉：在孔口锚墩上安装测力传感装置11和张拉设备张拉千斤顶10(24吨千斤顶)，开动千斤顶张拉钢绞线5，钢绞线5沿轴向向孔外运动，而挤压头2保持钢绞线5与滑动锚板7位置相对固定，滑动锚板7随钢绞线5向孔外作轴向运动，滑动锚板7的锥形外表面与承载体4内表面接触，推动承载体4运动，由于牵引钢丝绳拉1住了承载体机座，因此承载体4不能向孔外作轴向运动，只能作径向运动。滑动锚板7向孔外运动一定距离，承载体4逐渐向径向扩体直至贴紧孔壁，在孔壁的摩擦力和扩孔段端部的承载力的作用下，滑动锚板7和承载体4不再运动，自承载式预应力锚索开始承力，用张拉千斤顶10继续加力张拉钢绞线5直至测力传感装置11显示为设计值(600KN-1000KN)的50％，完成自承式预应力锚索的初始张拉。
传统的预应力锚索在完成编锚、下锚之后，首先进行锚固段注浆，待浆体凝固后才能进行锚索的预应力张拉，而自承式预应力锚索能够在注浆前先对锚索进行初始张拉到预应力锁定设计值的50％，完成初始张拉锁定后进行灌注砂浆，待砂浆达到一定强度后再进行二次张拉锁定至设计锚固力值。
本实施例通过使用两个承载体4进行压力分散，承载体4扩体后，能够利用锚固孔孔壁摩擦力和扩孔段端部的承载力，实现在不注浆的情况下进行初始张拉锁定，在有预应力的状态下进行锚索孔注浆，充分发挥浆体材料及岩体的力学性能，提高工程的稳定性，并有利于加快工程进度。

Claims (2)

1.一种自承式预应力锚索，具有锚索机体，其特征是所述锚索机体包括孔底牵引装置(6)、牵引钢丝绳(1)、挤压头(2)、滑动锚板(7)、至少一个承载体(4)、钢绞线(5)和注浆管(8)，所述孔底牵引装置(6)位于整个锚索机体的前端，所述牵引钢丝绳(1)一端与承载体(4)固定连接，所述牵引钢丝绳(1)另一端绕过孔底牵引装置(6)贯穿整个锚索机体并延伸至整个锚索机体的后端，所述滑动锚板(7)整体外形为圆锥台结构，所述滑动锚板(7)具有至少两个贯通孔，所述钢绞线(5)一端穿过滑动锚板(7)中的贯通孔与挤压头(2)固定连接，所述钢绞线(5)另一端延伸至整个锚索机体的后端，所述注浆管(8)一端穿过滑动锚板(7)中的贯通孔，所述注浆管(8)另一端延伸至整个锚索机体的后端，所述承载体(4)由机座和四个锥形扇片组成，所述锥形扇片圈围构成承载体(4)中空，所述滑动锚板(7)位于承载体(4)中空内，承载体(4)的锥形扇片形成的中空内表面的锥度与滑动锚板(7)圆锥台结构的锥度外表面相配合。
2.如权利要求1所述的自承式预应力锚索，其特征是所述承载体(4)为两个承载体(4)单元，所述承载体(4)单元间通过承载体软连接(3)固定连接。
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