CN106917407A - 一种提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，属于岩体加固技术领域。该锚索包括导向帽、钢绞线、扩张环、紧箍环、套筒和注浆管，将套筒设置于滑移面或潜在滑移面附近，可有效提升锚固结构的抗剪效果，避免了传统预应力锚索由于缺乏抗剪能力而导致大变形甚至边坡失稳破坏的不足。相比于传统预应力锚索，本发明同时可增加锚索布置间距，减少锚索数量，从而节省相关材料、时间及经费投入。本方法具有工艺简单、可操作性强、节省资源、抗剪结构位置可控等突出优势。
Description
技术领域
本发明涉及岩体加固技术领域，特别是指一种提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索。
背景技术
近年来，随着我国国民经济快速发展，国家对矿产资源、水电资源和交通资源等方面的需求不断攀升，相应岩土工程问题层出不穷，其中，边坡岩土体变形破坏导致的裂缝、滑坡及滑塌等一系列灾害的处治及加固问题较为常见。常用的处治措施包括削坡减载、减重反压、抗滑桩、注浆及预应力锚索等。削坡减载可永久改变边坡岩土体内应力状态且投资最少，但易受地形条件限制；减重反压主要用于治理推移式滑动的边坡，但仍受地形条件限制且容易引起次生灾害；抗滑桩抗滑能力强，适用于潜在滑动面明确的边坡；注浆法适用于处理土质边坡及节理岩质边坡，可有效提高岩土体的抗压、抗拉及抗剪强度，但该方法存在处理效果不可控、针对性不强等问题；预应力锚索加固技术具有结构简单、施工安全、扰动较小、节省投资、普适性强和效果显著等优点，近年来得到快速发展和广泛应用。在预应力锚索设计及施工过程中，边坡滑动面位置的大变形特征和剪切作用对锚固系统抗变形能力提出了考验，由于预应力锚索结构的抗剪能力弱，当边坡体或滑体变形较大时，往往会导致预应力锚索变形甚至断裂，进而导致预应力锚索结构失效和边坡失稳。目前，由边坡滑动、岩土体变形导致的锚索失效问题将潜在影响边坡工程的稳定与安全，而预应力锚索作为一种轴向施加荷载结构，其采用套筒结构提升预应力锚索的整体抗剪性能尚未见报道。
发明内容
本发明提供一种提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，以克服采用常规预应力锚索进行边坡加固时，因边坡岩土体变形引起锚索变形进而导致锚固结构失效问题。
该锚索包括导向帽、扩张环、紧箍环、注浆管、套筒和钢绞线，导向帽设置在该锚索的锚固段端部，锚固段后为该锚索的自由段，套筒位于自由段，套筒由套筒固定螺栓固定，钢绞线贯穿整个锚索，钢绞线外设置钢绞线防护层，注浆管位于整个锚索中心，多股钢绞线外部设置紧箍环，整个锚索与注浆岩石体之间设置扩张环，锚索置于钻孔中。
其中，多股钢绞线为三股及以上。
套筒为纯钢制结构、钢筋笼结构或钢筋混凝土结构。
套筒两端设置有螺柱，钢绞线穿过套筒，套筒通过端部螺栓结构固定于扩张环上。
套筒长度不小于5m，当锚索自由段整体长度小于5m时，套筒长度与自由段长度相同，套筒壁厚不小于5mm，套筒轴向中心位置与滑体滑移面或边坡的潜在滑移面位置重合或相近。
套筒单个应用或一个以上组合式应用。
本发明施工的工艺流程为：
(1)确定滑体滑移面位置或利用数值模拟等方法计算潜在滑移面位置；
(2)钻进成孔；
(3)制作标准预应力锚索；
(4)根据滑移面位置，将套筒安装在标准预应力锚索对应的滑移面或潜在滑移面位置；
(5)锚索安装及锚固段注浆；
(6)锚墩制作；
(7)锚索张拉；
(8)锚索自由段注浆。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明与常规预应力锚索相比，可以显著提升锚索结构在关键位置的抗剪性能，克服了常规预应力锚索在滑动面位置易产生大变形而导致锚索失效的缺陷。通过在常规标准锚索上固定钢制(或钢筋笼结构、钢筋混凝土结构)套筒作为抗剪结构，抗剪结构横穿整个滑面并锚入稳定的岩土体之中，使锚固结构在滑动面附近能提供有效的抗剪能力，进而可有效提高边坡的安全系数和稳定状态。
附图说明
图1为本发明的提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索结构示意图；
图2为图1的A-A’剖面图；
图3为图1的B-B’剖面图；
图4为图1的C-C’剖面图；
图5为图1的D-D’剖面图；
图6为套筒与扩张环连接示意图；
图7为采用该可提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索的结构施工流程图；
图8为实际实施的可提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索施工示意图。
其中：1-导向帽；2-扩张环；3-紧箍环；4-注浆管；5-套筒；6-钢绞线；7-钢绞线防护层；8-套筒固定螺栓；9-钻孔；10-注浆结石体。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有边坡工程加固方案中采用常规预应力锚索结构时，因滑体或边坡岩土体变形导致滑面(或潜在滑面)位置产生大变形而引起的锚索结构失效问题，提供一种提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索。
以6索钢绞线预应力锚索为例，如图1、图2、图3、图4和图5、图6所示，该复合预应力锚索包括导向帽1、钢绞线6、扩张环2、紧箍环3、注浆管4和套筒5，套筒5是复合锚索在边坡岩土体中起抗剪作用的结构，导向帽1、钢绞线6、扩张环2、紧箍环3和注浆管4等属常规预应力锚索的组件。导向帽1设置在该锚索的锚固段端部，紧箍环3后为该锚索的自由段，套筒5位于自由段，套筒5由套筒固定螺栓8固定，钢绞线6贯穿整个锚索，钢绞线6外设置钢绞线防护层7，注浆管4位于整个锚索中心，多股钢绞线6外部设置紧箍环3，整个锚索与注浆岩石体10之间设置扩张环2，锚索置于钻孔9中。
为有效提高预应力锚索的抗剪性能和边坡稳定性，在边坡施工前首先确定滑体滑面或采用数值模拟方法计算边坡潜在滑动面的位置，从而确定复合预应力锚索中套筒的安装位置。根据所得结果组装复合预应力锚索，使套筒轴向中心与潜在滑动面位置重合，提升锚固结构在滑面或潜在滑面位置的抗剪性能，从而使边坡稳定性状态得到明显改善。在实际实施例中对某边坡进行加固处理，其工作流程如图7所示，采用本发明提供的一种可提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索工程应用示意，如图8所示。
具体施工流程如下：
(1)现场地形及地质勘查；
(2)对于滑坡体，可采用勘探方式确定滑体的滑面位置；对于边坡处治工程，可采用数值模拟或其它计算方法，确定边坡的潜在滑移面位置；
(3)钻进成孔；
(4)加工常规预应力锚索构件；
(5)根据滑面或潜在滑面位置安装套筒，套筒轴向中心与潜在滑移面位置接近或重合；
(6)安装前检查孔道和索体，安装锚索时一次到位，安装后对外露钢绞线进行临时防护；
(7)制作锚墩、锚索锚固段注浆；
(8)按锚固设计结果对锚索进行张拉；
(9)锚索自由段注浆。
本实施例仅为本发明提供一种具体实施形式，其中勘探、滑移面定位、成孔、锚墩制作、锚索制作、套筒制作与组装、锚索安装、锚索张拉和注浆等均依据具体地质条件、数值模拟计算和国家标准等条件而定，本发明不做具体限制。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，其特征在于：包括导向帽(1)、扩张环(2)、紧箍环(3)、注浆管(4)、套筒(5)和钢绞线(6)，导向帽(1)设置在该锚索的锚固段端部，锚固段后为该锚索的自由段，套筒(5)位于自由段，套筒(5)由套筒固定螺栓(8)固定，钢绞线(6)贯穿整个锚索，钢绞线(6)外设置钢绞线防护层(7)，注浆管(4)位于整个锚索中心，多股钢绞线(6)外部设置紧箍环(3)，整个锚索与注浆岩石体(10)之间设置扩张环(2)，锚索置于钻孔(9)中。
2.根据权利要求1所述的提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，其特征在于：所述多股钢绞线(6)为三股及以上。
3.根据权利要求1所述的提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，其特征在于：所述套筒(5)为纯钢制结构、钢筋笼结构或钢筋混凝土结构。
4.根据权利要求1所述的提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，其特征在于：所述套筒(5)两端设置有螺柱，钢绞线(6)穿过套筒(5)，套筒(5)通过端部螺栓结构固定于扩张环(2)上。
5.根据权利要求1所述的提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，其特征在于：所述套筒(5)长度不小于5m，当锚索自由段整体长度小于5m时，套筒(5)长度与自由段长度相同，套筒(5)壁厚不小于5mm。
6.根据权利要求1所述的提升锚固结构抗剪性能的复合预应力锚索，其特征在于：所述套筒(5)单个应用或一个以上组合式应用。
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