CN105862871B - 预加力锚固体组装式框箍护坡装置和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预加力锚固体组装式框箍护坡装置及施工方法，该装置包括用于约束坡面的框箍和用于压紧框箍的锚固结构；间隔排布的混凝土竹节块(2)和连接盘(3)以及螺杆(1)构成整体的锚固体(6)；土体坡面钻有锚孔(7)，锚固体(6)放置在锚孔(7)中且两者的缝隙填充有混凝土砂浆；该施工方法的关键步骤为：将各混凝土竹节块(2)和各连接盘(3)与螺杆(1)形成整体式锚固体(6)；将锚固体(6)放入锚孔(7)中并向锚孔(7)与锚固体(6)间隙内灌入混凝土砂浆。该结构及方法能加快施工速度、缩短工期、现场施工方便快捷、抗拔及抗剪强度均理想、对土体约束效果好、便于随土体的胀缩调节松紧、框箍能自由变换护坡面积。

Description

预加力锚固体组装式框箍护坡装置和施工方法

技术领域

本发明涉及胀缩土坡体加固领域，具体讲是一种防止胀缩土的边坡发生浅层溜塌、坍塌等病害的预加力锚固体组装式框箍护坡装置和施工方法。

背景技术

胀缩土等土体具有显著的胀缩性、裂隙性和超固结性，上述土体开挖后的边坡在大气营力作用下其浅层土体会反复发生吸水膨胀和失水收缩的胀缩变形，即形成胀缩活动层；而且会由于超固结应力的释放导致土体产生卸荷松弛变形，即形成卸荷释放层。由此导致表层膨胀土结构松散，旱季裂隙发育，雨季强度很低，容易产生边坡浅层溜塌、坍塌等病害，影响边坡稳定性。为约束胀缩活动层和卸荷释放层的变形量，宜采用护坡装置。

现有技术的护坡装置的包括护坡系统和锚固系统，锚固系统多采用锚杆或锚索，护坡系统则采用压板或混凝土的框箍。其施工过程为沿与坡面垂直的方向打锚孔，并放入锚杆或锚索，在坡面放置压板或浇筑混凝土结构的框箍，最后张紧锚杆或锚索等锚具以压紧压板或框箍。

现有技术的护坡装置及其施工方法存在以下弊端：1、锚杆和锚索放入锚孔后，需要填满水泥砂浆，现场浇注量大，施工速度慢，且需要等待水泥干硬，进一步延长了工期；2、锚杆或锚索与水泥砂浆的粘结强度及摩阻力均不理想，导致锚固系统的抗拔强度不理想，不利于约束土体的变形量；3、土体随季节发生胀缩后，与压板或框箍间难免形成缝隙，而现有技术的锚具很难调节松紧，更无法对锚杆和锚索施加预加力；4、锚固系统的压板对土体的约束面积不足，而混凝土结构的框箍则需要现场浇注，其浇注量大、同样存在施工速度慢、需要等待水泥干硬、工期长的问题。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能加快施工速度、缩短工期、现场施工方便快捷、抗拔及抗剪强度均理想、对土体约束效果好、便于随土体的胀缩调节松紧、且能对坡面施加预加力、框箍装配方便快捷、能自由变换护坡面积的预加力锚固体组装式框箍护坡装置。

本发明的一个技术解决方案是，提供一种预加力锚固体组装式框箍护坡装置，它包括用于约束坡面的框箍和用于压紧框箍的锚固结构；

框箍由多根横坡箍梁、多根顺坡箍梁、多根斜坡箍梁和多个六爪锚锭拼合而成；土体坡面上挖有多道容置横坡箍梁的横槽、多道容置顺坡箍梁的竖槽、多道容置斜坡箍梁的斜槽和多个容置六爪锚锭的凹坑，每个凹坑位于两条竖槽、两条横槽和两条斜槽的交汇处；每根箍梁的两端设有开口朝上的缺口，六爪锚锭的侧面设有两竖爪、两横爪和两斜爪，六爪锚锭贯穿有竖向的螺杆过孔；每根横坡箍梁两端的缺口分别被两个六爪锚锭的横爪压紧，每根顺坡箍梁两端的缺口分别被两六爪锚锭的竖爪压紧，每根斜坡箍梁两端的缺口分别被两个六爪锚锭的斜爪压紧；

锚固结构包括一根螺杆、多个两头大中间小的混凝土竹节块、多个连接盘、一个弹簧和一个螺帽；混凝土竹节块中心贯通有螺纹通孔，混凝土竹节块的上下两端均设有一圈螺纹盲孔；连接盘包括上法兰、下法兰和用于连接两个法兰的连接筒，连接筒外壁设有多个加强肋板，加强肋板的上下两端分别与上法兰和下法兰固定；

多个混凝土竹节块经各自的螺纹通孔串联旋合在螺杆上，多个连接盘的连接筒也套合在螺杆上且每个连接盘位于相邻的两个混凝土竹节块之间，每个连接盘的上法兰由旋入螺纹盲孔的螺钉与上方的混凝土竹节块下端固定，每个连接盘的下法兰由旋入螺纹盲孔的螺钉与下方的混凝土竹节块上端固定；间隔排布的混凝土竹节块和连接盘以及螺杆构成整体的锚固体；土体坡面钻有锚孔，锚固体放置在锚孔中且两者之间的缝隙填充有混凝土砂浆；

螺杆伸出锚孔的部分从下往上依次穿过六爪锚锭的螺杆过孔和弹簧，螺帽也旋合在螺杆伸出锚孔的部分，螺帽经弹簧将六爪锚锭与位置最高的一个混凝土竹节块压紧。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种能加快施工速度、缩短工期、现场施工方便快捷、抗拔及抗剪强度均理想、对土体约束效果好、便于随土体的胀缩调节松紧、且能对坡面施加预加力、框箍装配方便快捷、能自由变换护坡面积的预加力锚固体组装式框箍护坡装置的施工方法。

本发明的另一个技术解决方案是，提供一种预加力锚固体组装式框箍护坡装置的施工方法，其步骤包括：

a、在工厂预制混凝土竹节块、连接盘、横坡箍梁、顺坡箍梁、斜坡箍梁和六爪锚锭；

b、清除土体坡面上的松土，确定锚孔位置并钻取锚孔；

c、将各混凝土竹节块和各连接盘间隔串联在螺杆上，并用连接盘固定相邻的两个混凝土竹节块，使得各混凝土竹节块和各连接盘与螺杆形成整体式锚固体；

d、将锚固体放入锚孔中并向锚孔与锚固体间隙内灌入混凝土砂浆；

e、在土体坡面上挖掘多道横槽、多道竖槽、多道斜槽和多个容置六爪锚锭的凹坑，凹坑位置与锚孔重合；在每道横槽内放入一根横坡箍梁，在每道竖槽内放入一根顺坡箍梁，在每道斜槽内放入一根斜坡箍梁；

f、将六爪锚锭的螺杆过孔套合在螺杆伸出锚孔的部分，且将六爪锚锭的两个横爪卡入相邻两个横坡箍梁的缺口，将六爪锚锭的两个竖爪卡入相邻的两个顺坡箍梁的缺口，将六爪锚锭的两个斜爪卡入相邻的两个斜坡箍梁的缺口；

g、待锚孔与锚固体间隙内的混凝土砂浆凝结后，在螺杆伸出六爪锚锭的螺杆过孔的部分套入弹簧，并在螺杆上旋入一个螺帽，拧紧螺帽压缩弹簧对六爪锚锭施加预加力。

本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置及其施工方法与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果。

1、锚固结构施工中，由于采用了预制的混凝土竹节块，仅需要用混凝土砂浆填充锚固体与锚孔之间的缝隙，相比现有技术对整个锚孔内灌浆，本发明的注浆量显著减少，降低了施工现场的劳动强度、加快速度，无需等待大量的砂浆干硬再进行后续施工，工期大幅度缩短；2、螺杆与混凝土竹节块是螺纹连接，而混凝土竹节块由于两头大中间小的特殊形状导致其与水泥砂浆的摩阻力增大，大幅度提高了抗拔及抗剪强度，对坡面土体的约束也明显增强；3、螺母可以自由调节松紧，这样，坡面土体随着季节温度、水量变化发生胀缩后，能灵活调节弹簧的松紧度，满足不同季节护坡的需求；4、螺母压缩弹簧能产生一个较大的预加力，确保对坡面提供更大的约束力，进一步提高护坡效果；5、各个箍梁可采用纤维环氧玻璃钢材料，该材料的箍梁轻便、牢固、强度大、耐腐蚀，现场安装方便，对土体约束效果好，使用寿命长；6、该框箍由各箍梁和六爪锚锭拼合而成，其拼装过程简单方便，只需将六爪锚锭的爪卡入箍梁的缺口即可，而且可以根据坡体的面积自由拼合，面积可调，通用性强，万一出现部分箍梁损坏，很容易更换新的箍梁，而且上述框架布局合理，对坡面约束理想，尤其是斜坡箍梁的存在，弥补了原来矩形框架对中央部分土体约束力差的短板，进一步增强了护坡效果。

附图说明

图1是本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置的框箍的俯视结构示意图。

图2是本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置的六角锚锭的放大结构示意图。

图3是本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置的连接盘的放大结构示意图。

图4是本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置的锚固结构的正视爆炸结构示意图。

图5是本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置的正视结构示意图。

图中所示1、螺杆，2、混凝土竹节块，2.1、螺纹通孔，2.2、螺纹盲孔，3、连接盘，3.1、上法兰，3.2、下法兰，3.3、连接筒，3.4、加强肋板，4、弹簧，5、螺帽，6、锚固体，7、锚孔，8、横坡箍梁，9、顺坡箍梁，10、斜坡箍梁，11、六爪锚锭，11.1、竖爪，11.2、横爪，11.3、斜爪，11.4、螺杆过孔，12、缺口，13、橡胶垫片，14、弹簧钢垫片，15、螺帽钢垫片，16、圆环状混凝土块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置，它包括用于约束坡面且与坡面平行的框箍和用于压紧框箍的锚固结构。

框箍由多根横坡箍梁8、多根顺坡箍梁9、多根斜坡箍梁10和多个六爪锚锭11拼合而成。土体坡面上挖有多道容置横坡箍梁8的横槽、多道容置顺坡箍梁9的竖槽、多道容置斜坡箍梁10的斜槽和多个容置六爪锚锭11的凹坑，全部斜槽相互平行。每个凹坑位于两条竖槽、两条横槽和两条斜槽的交汇处。每根箍梁的两端设有开口朝上的缺口12，六爪锚锭11的侧面设有两竖爪11.1、两横爪11.2和两斜爪11.3，每个六爪锚锭11的两个斜爪位于同一条直线上，六爪锚锭11中心贯穿有竖向的螺杆过孔11.4。每根横坡箍梁8两端的缺口12分别被左边的六爪锚锭11的右横爪11.2和右边的的六爪锚锭11的左横爪11.2压紧，每根顺坡箍梁9两端的缺口12分别被上边的六爪锚锭11的下竖爪11.1和下边的六爪锚锭11的上竖爪11.1压紧，每根斜坡箍梁10两端的缺口12分别被左上方六爪锚锭11的右下斜爪11.3和右下方六爪锚锭11的左上斜爪11.3压紧。上述的三种箍梁和六爪锚锭11均采用纤维环氧玻璃钢材料。

锚固结构包括一根螺杆1、多个两头大中间小的混凝土竹节块2、多个连接盘3、一个弹簧4和一个螺帽5；该弹簧采用波形弹簧。

混凝土竹节块2中心贯通有螺纹通孔2.1，混凝土竹节块2的上下两端均设有一圈螺纹盲孔2.2；连接盘3包括上法兰3.1、下法兰3.2和用于连接两个法兰的连接筒3.3，连接筒3.3中心设有供螺杆1穿过的孔，具体的说，连接筒3.3中心设有一个带螺纹的孔，该孔中预先浇筑了一个圆环状混凝土块16，圆环状混凝土块16的中心为一个供螺杆1穿过的通孔。连接筒3.3外壁设有多个加强肋板3.4，加强肋板3.4的上下两端分别与上法兰3.1和下法兰3.2固定，各加强肋板3.4沿连接筒3.3周向均匀分布。

多个混凝土竹节块2经各自的螺纹通孔2.1呈一竖列串联旋合在一根螺杆1上，多个连接盘3的连接筒3.3也套合在螺杆1上且每个连接盘3位于相邻的两个混凝土竹节块2之间，也就是说，多个混凝土竹节块2和多个连接盘3间隔排列在螺杆1上，且最上方和最下方都是混凝土竹节块2。

每个连接盘3的上法兰3.1由穿过上法兰3.1的螺钉过孔并旋入螺纹盲孔2.2的螺钉与上方的混凝土竹节块2下端固定，每个连接盘3的下法兰3.2由穿过下法兰3.2的螺钉过孔并旋入螺纹盲孔2.2的螺钉与下方的混凝土竹节块2上端固定。间隔排布的混凝土竹节块2和连接盘3以及螺杆1构成整体的锚固体6。土体坡面钻有锚孔7，锚固体6放置在锚孔7中且锚固体6和锚孔7之间的缝隙填充有高强度快凝细石混凝土砂浆。

螺杆1伸出锚孔7的部分从下往上依次穿过六爪锚锭11的螺杆过孔11.4和弹簧4，螺帽5也旋合在螺杆1伸出锚孔7的部分，螺帽5经弹簧4将六爪锚锭11与位置最高的一个混凝土竹节块2压紧。

更具体的说，六爪锚锭11下端与最高一个混凝土竹节块2之间设有橡胶垫片13，弹簧4的上下两端均设有弹簧钢垫片14，而螺帽5下端设有螺帽钢垫片15。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明预加力锚固体组装式框箍护坡装置的施工方法，其步骤如下。

a、在工厂预制混凝土竹节块2、连接盘3、横坡箍梁8、顺坡箍梁9、斜坡箍梁10和六爪锚锭11。

b、清除土体坡面上的松土，确定锚孔7位置并钻取锚孔7；锚孔7的深度穿过土体的胀缩活动层和卸荷释放层，到达稳定土层，且锚孔7位于稳定土层的深度为胀缩活动层深度的2～3倍。

c、将各混凝土竹节块2和各连接盘3间隔串联在螺杆1上，并用连接盘3固定相邻的两个混凝土竹节块2，使得各混凝土竹节块2和各连接盘3与螺杆1形成整体式锚固体6。

d、将锚固体6放入锚孔7中并向锚孔7与锚固体6间隙内灌入混凝土砂浆，锚固体6的位置最高的一个混凝土竹节块2留在锚孔内。

e、在土体坡面上挖掘多道横槽、多道竖槽、多道斜槽和多个容置六爪锚锭11的凹坑，全部的斜槽相互平行，凹坑位置与锚孔7重合；在每道横槽内放入一根横坡箍梁8，在每道竖槽内放入一根顺坡箍梁9，在每道斜槽内放入一根斜坡箍梁10；放入各箍梁之前，可以先向各条槽的底部铺垫一层细砂找平，确保各箍梁与槽底密贴。

f、将六爪锚锭11的螺杆过孔11.4套合在螺杆1伸出锚孔7的部分，且将六爪锚锭11的两个横爪11.2卡入相邻两个横坡箍梁8的缺口12，将六爪锚锭11的两个竖爪11.1卡入相邻的两个顺坡箍梁9的缺口12，将六爪锚锭11的两个斜爪11.3卡入相邻的两个斜坡箍梁10的缺口12；将六爪锚锭11套入螺杆1之前，可先向螺杆1上套入橡胶垫片13，将六爪锚锭11与位置最高的一个混凝土竹节块2隔开以形成缓冲带，防止在预加力过程中六爪锚锭11与位置最高的一个混凝土竹节块2发生刚性破坏。

g、待锚孔7与锚固体6间隙内的混凝土砂浆凝结后，在螺杆1伸出六爪锚锭11的螺杆过孔11.4的部分依次套入下弹簧钢垫片14、弹簧4、上弹簧钢垫片14和螺帽钢垫片15，最后在螺杆1上旋入一个螺帽5，拧紧螺帽5压缩弹簧4对六爪锚锭11施加预加力。

Claims (2)

1.一种预加力锚固体组装式框箍护坡装置，其特征在于：它包括用于约束坡面的框箍和用于压紧框箍的锚固体(6)；

框箍由多根横坡箍梁(8)、多根顺坡箍梁(9)、多根斜坡箍梁(10)和多个六爪锚锭(11)拼合而成；土体坡面上挖有多道容置横坡箍梁(8)的横槽、多道容置顺坡箍梁(9)的竖槽、多道容置斜坡箍梁(10)的斜槽和多个容置六爪锚锭(11)的凹坑，每个凹坑位于两条竖槽、两条横槽和两条斜槽的交汇处；每根箍梁的两端设有开口朝上的缺口(12)，六爪锚锭(11)的侧面设有两竖爪(11.1)、两横爪(11.2)和两斜爪(11.3)，六爪锚锭(11)贯穿有竖向的螺杆过孔(11.4)；每根横坡箍梁(8)两端的缺口(12)分别被两个六爪锚锭(11)的横爪(11.2)压紧，每根顺坡箍梁(9)两端的缺口(12)分别被两六爪锚锭(11)的竖爪(11.1)压紧，每根斜坡箍梁(10)两端的缺口(12)分别被两个六爪锚锭(11)的斜爪(11.3)压紧；

锚固体(6)包括一根螺杆(1)、多个两头大中间小的混凝土竹节块(2)、多个连接盘(3)、一个弹簧(4)和一个螺帽(5)；混凝土竹节块(2)中心贯通有螺纹通孔(2.1)，混凝土竹节块(2)的上下两端均设有一圈螺纹盲孔(2.2)；连接盘(3)包括上法兰(3.1)、下法兰(3.2)和用于连接两个法兰的连接筒(3.3)，连接筒(3.3)外壁设有多个加强肋板(3.4)，加强肋板(3.4)的上下两端分别与上法兰(3.1)和下法兰(3.2)固定；

多个混凝土竹节块(2)经各自的螺纹通孔(2.1)串联旋合在螺杆(1)上，多个连接盘(3)的连接筒(3.3)也套合在螺杆(1)上且每个连接盘(3)位于相邻的两个混凝土竹节块(2)之间，每个连接盘(3)的上法兰(3.1)由旋入螺纹盲孔(2.2)的螺钉与上方的混凝土竹节块(2)下端固定，每个连接盘(3)的下法兰(3.2)由旋入螺纹盲孔(2.2)的螺钉与下方的混凝土竹节块(2)上端固定；间隔排布的混凝土竹节块(2)和连接盘(3)以及螺杆(1)构成整体的锚固体(6)；土体坡面钻有锚孔(7)，锚固体(6)放置在锚孔(7)中且两者之间的缝隙填充有混凝土砂浆；

螺杆(1)伸出锚孔(7)的部分从下往上依次穿过六爪锚锭(11)的螺杆过孔(11.4)和弹簧(4)，螺帽(5)也旋合在螺杆(1)伸出锚孔(7)的部分，螺帽(5)经弹簧(4)将六爪锚锭(11)与位置最高的一个混凝土竹节块(2)压紧。

2.一种如权利要求1所述的预加力锚固体组装式框箍护坡装置的施工方法，其特征在于：其步骤包括：

a、在工厂预制混凝土竹节块(2)、连接盘(3)、横坡箍梁(8)、顺坡箍梁(9)、斜坡箍梁(10)和六爪锚锭(11)；

b、清除土体坡面上的松土，确定锚孔(7)位置并钻取锚孔(7)；

c、将各混凝土竹节块(2)和各连接盘(3)间隔串联在螺杆(1)上，并用连接盘(3)固定相邻的两个混凝土竹节块(2)，使得各混凝土竹节块(2)和各连接盘(3)与螺杆(1)形成整体式锚固体(6)；

d、将锚固体(6)放入锚孔(7)中并向锚孔(7)与锚固体(6)间隙内灌入混凝土砂浆；

e、在土体坡面上挖掘多道横槽、多道竖槽、多道斜槽和多个容置六爪锚锭(11)的凹坑，凹坑位置与锚孔(7)重合；在每道横槽内放入一根横坡箍梁(8)，在每道竖槽内放入一根顺坡箍梁(9)，在每道斜槽内放入一根斜坡箍梁(10)；

f、将六爪锚锭(11)的螺杆过孔(11.4)套合在螺杆(1)伸出锚孔(7)的部分，且将六爪锚锭(11)的两个横爪(11.2)卡入相邻两个横坡箍梁(8)的缺口(12)，将六爪锚锭(11)的两个竖爪(11.1)卡入相邻的两个顺坡箍梁(9)的缺口(12)，将六爪锚锭(11)的两个斜爪(11.3)卡入相邻的两个斜坡箍梁(10)的缺口(12)；

g、待锚孔(7)与锚固体(6)间隙内的混凝土砂浆凝结后，在螺杆(1)伸出六爪锚锭(11)的螺杆过孔(11.4)的部分套入弹簧(4)，并在螺杆(1)上旋入一个螺帽(5)，拧紧螺帽(5)压缩弹簧(4)对六爪锚锭(11)施加预加力。