CN106948343B - 一种拉压组合承载模式的大吨位锚索及制安方法 - Google Patents

一种拉压组合承载模式的大吨位锚索及制安方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种拉压组合承载模式的大吨位锚索及制安方法。锚索由拉力锚固段、压力锚固段及自由段构成，拉力锚固段自上而下包括剪力销、承压板，剪力销设置在钢绞线上，承压板沿着轴线方向开有若干个钢绞线孔和注浆孔，在钢绞线孔的上下两端分别插入并固定有软钢固定键，软钢固定键上设有软钢固定键孔，钢绞线末端穿过软钢固定键孔并与软钢固定键孔紧密配合。本发明通过剪力销和承压板增加锚索与水泥砂浆的连接强度，保障了锚索与砂浆间的充分锚固，有效减小锚固段的长度，避免了传统压力型锚索中钢绞线回绕180°的固定方式造成的锚索强度15％～20％的折减。本发明承载力大，可用于大吨位锚索，广泛应用于基坑、边坡等岩土锚固工程领域。

Description

一种拉压组合承载模式的大吨位锚索及制安方法
技术领域
本发明属于岩土锚固工程领域，具体涉及一种拉压组合承载模式的大吨位锚索及制安方法。
背景技术
基坑、边坡等岩土锚固工程中，锚索的应用非常广泛。现有的锚索根据受力特点主要有压力型锚索和拉力型锚索，各具特点。根据不同的地质条件特点，选择不同的锚索类型。现有的锚索是在开挖面开挖后钻孔，将钢绞线放置于钻孔中，再将水泥砂浆通过注浆管灌注于钻孔内进行锚固。拉力型及压力型锚索分别通过将锚固力以拉力或压力型的形式传递给锚固段的水泥砂浆。在这种情况下，两种形式的锚索都会在锚固段端部产生明显的应力集中现象，进而使水泥砂浆与土层间的剪应力超过侧摩阻力极限值而出现渐近性破坏。此外，传统压力型锚索的钢绞线由于在锚固端部通过回绕180°的方式并与承载体固定，这一固定方式会造成锚索15％～20％的强度损失。因此，如何减小锚固端部的应力集中及锚索的强度和承载力折减，是现在的岩土锚固工程领域的难点问题。
发明内容
本发明提供一种拉压组合承载模式的大吨位锚索及制安方法，以解决传统拉力型及压力型锚索在锚固段端部出现较大的应力集中而导致过早破坏的问题。提高了锚索的承载力，可广泛应用于大吨位锚索支护的基坑、边坡等岩土锚固工程领域。
本发明技术方案中的一种拉压组合承载模式的大吨位锚索自下而上包括拉力锚固段、压力锚固段及自由段，所述拉力锚固段作为压力锚固段的承压体，拉力锚固段的钢绞线被剥除塑料外包和油脂，拉力锚固段自上而下包括剪力销和承压板，所述剪力销设置在每束钢绞线上，所述剪力销呈空心圆柱状，钢绞线从剪力销的孔中穿过，通过压力挤压使剪力销与钢绞线固定，所述承压板呈圆板状，其沿着轴线方向设有一个注浆孔和若干个钢绞线孔，所述承压板呈圆板状，其沿着轴线方向设有一个注浆孔和若干个钢绞线孔，钢绞线孔的上下两侧分别插入并固定有软钢固定键，软钢固定键呈圆柱状，其沿着轴线方向上设有软钢固定键孔，钢绞线末端穿过软钢固定键孔并与软钢固定键孔紧密配合，使承压板与钢绞线固定，沿锚索轴线方向间隔设置船型定位支架，将若干根钢绞线均匀绑扎分布在船型支架四周，将注浆管绑扎于船型定位支架上(具体是将注浆管绑扎于定位支架形成的中空孔中)。注浆孔的作用是使水泥砂浆穿过注浆孔。
所述软钢固定键的直径与钢绞线孔直径相同，软钢固定键孔的直径与钢绞线的直径相同。船型定位支架为钢筋船型定位支架。
所述锚索不包括锚头。
优选所述剪力销在钢绞线上均匀分布，剪力销间距为1.0～2.0m。
优选拉力锚固段还包括圆锥体状导向头，所述圆锥体状导向头位于承压板下方，并与承压板点焊成一体。以便施工中可以更好地将锚杆放入钻孔，并加强施工中对锚索与承压板连接部分的保护。
本发明还提供一种拉压组合承载模式的大吨位锚索的制安方法，包括如下步骤：
1)在支护面的预定位置钻孔；
2)将拉力锚固段的钢绞线剥除塑料外包和油脂，剪力销布置在剥除塑料外包和油脂的钢绞线上，所述承压板呈圆板状，其沿着轴线方向设有一个注浆孔和若干个钢绞线孔，钢绞线孔的上下两侧分别插入并固定有软钢固定键，软钢固定键呈圆柱状，其沿着轴线方向上设有软钢固定键孔，钢绞线末端穿过软钢固定键孔并与软钢固定键孔紧密配合，使承压板与钢绞线固定；
3)沿锚索轴线方向间隔设置船型定位支架，将若干根钢绞线均匀绑扎分布在船型支架四周，将注浆管绑扎于船型定位支架上(具体是将注浆管绑扎于定位支架形成的中空孔中)，将锚索放入孔中；
4)向钻孔内注入水泥砂浆，依次形成锚索的拉力型锚固段、压力型锚固段和自由段；
5)待砂浆强度达到设计值的80％时对锚索进行张拉、锁定，在支护面喷射混凝
土，即完成了锚索的施工。
所述软钢固定键的直径与钢绞线孔直径相同，软钢固定键孔的直径与钢绞线的直径相同。船型定位支架为钢筋船型定位支架。
优选步骤2)还包括在承压板下方安装圆锥体状导向头，锥体状导向头与承压板点焊成一体。这样可以在施工过程中有效地将锚索导入钻孔。
优选船型定位支架在锚索上均匀分布，船型定位支架的间距为2.0m，以保证锚索在钻孔中居中。
优选所述剪力销在钢绞线上均匀分布，剪力销间距为1.0～2.0m。
本发明突出的有益效果在于：
(1)剪力销均匀的分布在与锚固体粘结的锚索杆体上，有效地增大了受拉锚固段的剪力；
(2)本发明使传统压力型锚索的承压体同时与锚索杆体粘结，作为拉力型锚固段工作；由于剪力销的应用，该部分长度比传统的拉力型锚索有效的长度小；
(3)拉力型锚固段末端通过软钢固定键、剪力销与承压板有效固定，避免了传统压力型锚索中钢绞线与承压板回转固定造成的锚索强度折减；
(4)将传统锚索锚固端部的集中应力分解为一个较小的压应力和一个较小的拉应力共同作用；
(5)本发明可靠性强，解决了传统的拉力型及压力型锚索在锚固段端部出现较大的应力集中的问题；避免了岩土侧阻力曲线出现高峰而导致的破坏。
(6)设备简单，操作简便，通过在锚索端部设置导向头，可以在施工过程中有效地帮助将锚索导入钻孔；
(7)实用性强，可广泛替代传统压力型锚索并应用于基坑、边坡等岩土锚固工程领域。
附图说明
图1为本发明锚索的示意图。
图2为图1的局部放大图。
图3为图1中A-A断面示意图。
图4为船型定位支架与锚索的立面图。
图5为承压板的平面图。
图6为图1中A－A断面图。
标号及符号说明
1-锚索；2-剥除保护层的锚索；3-剪力销；4-圆锥体状导向头；5-软钢固定键；6-承压板；7-水泥砂浆；8-承压垫板；9-工字钢；10-喷射混凝土面层；11-锚具；12-三角形钢板支架；13-船型定位支架；14-表示注浆孔；15-表示钢绞线孔；16-自由段；17-压力锚固段；18-拉力锚固段。
具体实施方式
实施例1
一种拉压组合承载模式的大吨位锚索及制安方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，一种拉压组合承载模式的大吨位锚索，自下而上包括拉力锚固段18、压力锚固段17及自由段16，所述拉力锚固段18作为压力锚固段17的承压体，拉力锚固段18的钢绞线被剥除塑料外包和油脂，拉力锚固段18自上而下包括剪力销3、承压板6和圆锥体状导向头4，所述剪力销3设置在每束钢绞线上，所述剪力销3呈空心圆柱状，钢绞线从剪力销3的孔中穿过，通过压力挤压使剪力销3与钢绞线固定，所述承压板6呈圆板状，其沿着轴线方向设有一个注浆孔14和若干个钢绞线孔15，承压板6的钢绞线孔15的上下两侧分别插入并固定软钢固定键5，软钢固定键5呈圆柱状，其沿着轴线方向上设有软钢固定键孔，钢绞线末端穿过软钢固定键孔并与软钢固定键孔紧密配合，使承压板6与钢绞线固定，圆锥体状导向头4与承压板6点焊成一体，每间隔2m沿锚索设置一个钢筋船型定位支架13，将若干根钢绞线均匀绑扎分布在船型支架四周，将注浆管绑扎于船型定位支架上。
一种拉压组合承载模式的大吨位锚索制安包括如下步骤：
1)在支护面的预定位置钻孔，钻孔直径
2)一根长度为20m的预张应力锚索，锚索采用4束钢绞线，强度标准值为1860MPa。自由段长为12.0m，锚固段8.0m，其中压力锚固段17为4.0m，拉力锚固段18为4.0m。剥离距离锚索末端4米处的保护层并去油，在每束钢绞线上间隔布置两个剪力销3，剪力销3的外径为如图5所示，承压板截面直径为110mm，厚25mm，承压板上设置1个的注浆孔14和4个的钢绞线孔15，如图6所示，承压板6的钢绞线孔15的上下两侧分别插入软钢固定键5，软钢固定键5呈圆柱状，其沿着轴线方向上设有软钢固定键孔，4束钢绞线末端穿过软钢固定键孔并与软钢固定键孔紧密配合，使承压板6与钢绞线固定；所述软钢固定键的直径为16mm，软钢固定键孔的直径为5mm；3)用薄钢板卷起呈圆锥体形成圆锥体状导向头4，与承压板6点焊成一体，锥形导向头外径为用2.0mm钢板卷成，导向头可以有效地保护锚索端部与承压板的连接构造；
4)每间隔2.0m沿锚索设置一个钢筋船型定位支架13，将4束钢绞线均匀绑扎分布在船型支架四周，锚索与船型定位支架的连接如图3所示，将注浆管绑扎于船型定位支架中空孔中，一起放入钻孔中；
5)向钻孔内注入水泥砂浆至孔口溢浆为止，保证注入的水泥砂浆与除去保护层长度部分及剪力销充分握裹；依次形成锚索的拉力型锚固段、压力型锚固段和自由段；自由段由聚乙烯包裹5～6层，以使钢绞线与水泥浆隔离。
6)待砂浆强度达到设计值的80％时对锚索进行张拉、锁定，在支护面喷射混凝土，即完成了锚索的施工。
锚索末端4米范围内除去保护层部分在剪力销与承压板的作用下形成了锚索的拉力型锚固段。该锚索有效将传统锚索锚固端部的集中应力分解为一个较小的压应力和一个较小的拉应力共同作用，有效地增加了锚索的强度并减小了承载力的折减。

Claims (6)

1.一种拉压组合承载模式的大吨位锚索，自下而上包括拉力锚固段(18)、压力锚固段(17)及自由段(16)，所述拉力锚固段(18)作为压力锚固段(17)的承压体，其特征在于，拉力锚固段(18)的钢绞线被剥除塑料外包和油脂，拉力锚固段(18)自上而下包括剪力销(3)和承压板(6)，所述剪力销(3)设置在每束钢绞线上，所述剪力销(3)呈空心圆柱状，钢绞线从剪力销(3)的孔中穿过，通过压力挤压使剪力销(3)与钢绞线固定，所述承压板(6)呈圆板状，其沿着轴线方向设有一个注浆孔(14)和若干个钢绞线孔(15)，钢绞线孔(15)的上下两侧分别插入并固定有软钢固定键(5)，软钢固定键(5)呈圆柱状，其沿着轴线方向上设有软钢固定键孔，钢绞线末端穿过软钢固定键孔并与软钢固定键孔紧密配合，使承压板(6)与钢绞线固定，沿锚索轴线方向间隔设置船型定位支架(13)，将注浆管绑扎于船型定位支架(13)上，拉力锚固段(18)还包括圆锥体状导向头(4)，所述圆锥体状导向头(4)位于承压板(6)下方，并与承压板(6)点焊成一体。
2.如权利要求1所述的一种拉压组合承载模式的大吨位锚索，其特征在于，所述剪力销(3)在钢绞线上均匀分布，剪力销(3)间距为1.0～2.0m。
3.一种权利要求1所述的拉压组合承载模式的大吨位锚索的制安方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在支护面的预定位置钻孔；
2)将拉力锚固段(18)的钢绞线剥除塑料外包和油脂，剪力销(3)布置在剥除塑料外包和油脂的钢绞线上，所述承压板(6)呈圆板状，其沿着轴线方向设有一个注浆孔(14)和若干个钢绞线孔(15)，钢绞线孔(15)的上下两侧分别插入并固定有软钢固定键(5)，软钢固定键(5)呈圆柱状，其沿着轴线方向上设有软钢固定键孔，钢绞线末端穿过软钢固定键孔并与软钢固定键孔紧密配合，使承压板(6)与钢绞线固定；
3)沿锚索轴线方向间隔设置船型定位支架(13)，将注浆管绑扎于船型定位支架上，将锚索放入钻孔中；
4)向钻孔内注入水泥砂浆，依次形成锚索的拉力型锚固段、压力型锚固段和自由段；
5)待砂浆强度达到设计值的80％时对锚索进行张拉、锁定，在支护面喷射混凝土，即完成了锚索的施工。
4.如权利要求3所述的拉压组合承载模式的大吨位锚索的制安方法，其特征在于：步骤2)还包括在承压板(6)下方安装圆锥体状导向头(4)，锥体状导向头(4)与承压板(6)点焊成一体。
5.如权利要求3所述的拉压组合承载模式的大吨位锚索的制安方法，其特征在于：所述剪力销(3)在钢绞线上均匀分布，剪力销(3)的间距为1.0～2.0m。
6.如权利要求3所述的拉压组合承载模式的大吨位锚索的制安方法，其特征在于：所述船型定位支架(13)在锚索上均匀分布，船型定位支架(13)的间距为2.0m。
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