CN107401162A - 让剪型锚固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种让剪型锚固结构，包括自由段钻孔，所述自由段钻孔的内侧底面上设有锚固段钻孔；所述自由段钻孔向内延伸至坡体潜在滑移面的内侧，且所述自由段钻孔和锚固段钻孔内设有锚筋，所述锚筋的外侧端延伸伸出所述自由段钻孔之外；所述锚固段钻孔内填充设有包裹在所述锚筋外的砂浆，所述自由段钻孔内填充设有包裹在所述锚筋外的低压缩模量注浆材料，所述自由段钻孔外侧孔口处设有套装在所述锚筋上并用于拉紧固定所述锚筋的锚具。本发明还公开了一种让剪型锚固结构的施工方法。本发明的让剪型锚固结构及其施工方法，可利用岩层层面之间具有的抗剪强度，以达到稳定坡体的技术目的。

Description

让剪型锚固结构及其施工方法

技术领域

本发明涉属于岩土工程边坡加固技术领域,具体的为一种让剪型锚固结构及其施工方法。

背景技术

顺层岩质边坡是指岩层层面倾向与边坡坡面朝向一致或基本一致的岩质边坡，是一种常见且极易失稳的岩质边坡类型。在对顺层岩质边坡进行切坡开挖施工时，由于岩层层面通常为强度弱面，若岩层层面倾角与边坡坡面坡角满足一定条件，边坡岩体很容易在重力作用下沿岩层层面发生整体或局部失稳破坏，进而可能造成损失或灾害。

为了避免顺层岩质边坡发生失稳破坏，适时采取合理的支挡、加固措施对边坡进行治理是非常必要的。边坡预加固是指在边坡开挖前采取的加固或支护措施，用于防止边坡开挖过程中产生过大变形、失稳破坏等。由于预先在边坡坡体内采取了相应的加固、支护措施，在进行切坡开挖施工时，可以起到约束或控制边坡开挖引起的应力重分布、抑制边坡变形等作用，从而达到稳定边坡和防灾减灾的目的。

锚固是常用的顺层岩质边坡预加固措施之一。常用于顺层岩质边坡预加固的锚固结构与常规岩石锚杆或锚索相同，由杆体和锚具两部分构成。这种锚固结构的优点是可以提供很高的轴向锚固力，其缺点是横向抗剪能力很弱且允许的剪切变形很小，也就是所能承受的垂直于锚固结构的剪切力很小且易被剪切破坏。因此，在顺层岩质边坡预加固设计计算中，通常不允许边坡岩体沿岩层层面发生变形，也就是不允许锚固结构承受剪应力，以免锚固结构被剪切破坏。

这种不允许边坡岩体变形的锚固结构预加固方法可能存在两个方面的问题：一是存在实际设计的锚固结构过于保守的情况。尽管岩层层面与岩石相比是力学上的弱面，但是其天然抗剪强度通常是很高的，不应该被忽略。岩层层面抗剪强度的发挥对坡体稳定是有利的，但抗剪强度的发挥需要岩层层面两侧岩体发生相对位移趋势甚至相对位移，这种锚固结构预加固方法因不允许边坡岩体变形而不能考虑岩层层面的抗剪强度，必然导致实际设计的锚固结构过于保守。二是存在锚固结构因被剪切破坏而丧失锚固能力的风险。顺层岩质边坡切坡开挖施工中，由于开挖卸荷作用，坡体发生变形是不可避免的。当坡体出现顺坡向的变形时，预设的锚固结构必然随之发生剪切变形，由于锚固结构的抗剪能力很低且允许的剪切变形很小，锚固结构容易因剪切变形或剪应力过大而损坏，从而丧失锚固能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种让剪型锚固结构及其施工方法，可利用岩层层面之间具有的抗剪强度，以达到稳定坡体的技术目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种让剪型锚固结构，包括自由段钻孔，所述自由段钻孔的内侧底面上设有锚固段钻孔；所述自由段钻孔向内延伸至坡体潜在滑移面的内侧；所述锚固段钻孔全部位于坡体潜在滑移面内侧的稳定岩体中，所述自由段钻孔和锚固段钻孔内设有锚筋，所述锚筋的外侧端延伸伸出所述自由段钻孔之外；

所述锚固段钻孔内填充设有包裹在所述锚筋外的砂浆，所述自由段钻孔内填充设有包裹在所述锚筋外的低压缩模量注浆材料，所述自由段钻孔外侧孔口处设有套装在所述锚筋上并用于拉紧固定所述锚筋的锚具。

进一步，所述自由段钻孔和所述锚固段钻孔之间设有防止所述锚固段钻孔内的砂浆进入到所述自由段钻孔内的止浆塞。

进一步，所述自由段钻孔和锚固段钻孔的径向截面均为圆形，且所述自由段钻孔的内径大于所述锚固段钻孔的内径。

进一步，所述自由段钻孔和所述锚固段钻孔的轴线相互平行；在沿着所述自由段钻孔的轴向视图上，所述自由段钻孔与所述锚固段钻孔相切。

进一步，所述自由段钻孔与所述锚固段钻孔之间的切点位于所述自由段钻孔的最低点。

进一步，所述低压缩模量注浆材料采用聚氨酯发泡注浆材料、聚丙烯发泡注浆材料、EPS水泥注浆材料或轻质泡沫水泥注浆材料。

进一步，所述锚具包括套装在所述锚筋上并与所述自由段钻孔外侧孔口限位配合的锚座和用于在张拉荷载达预定值后锁定所述锚筋的锚夹具，所述锚夹具与所述锚座之间设有套装在所述锚筋上的锚板。

进一步，所述锚筋采用至少一根钢绞线或至少一根钢筋制成。

本发明还提出了一种如上所述让剪型锚固结构的施工方法，包括如下步骤：

1）自由段钻孔：用岩石钻机施工自由段钻孔，直至钻孔深度和钻孔直径均达到设定要求；

2）锚固段钻孔：用岩石钻机从自由段钻孔的内侧底面开始钻进施工锚固段钻孔，直至钻孔深度和钻孔直径均达到设定要求；

3）清孔：用高压空气或水清除所述自由段钻钻孔和所述锚固段钻孔内的杂物；

4）锚筋及止浆塞安装：把预先制作好的锚筋、注浆管和止浆塞安放在设定位置处；

5）锚固段注浆：通过注浆管向锚固段钻孔内注入砂浆，直至注满；

6）自由段注浆：通过注浆管在自由段钻孔内注入低压缩模量注浆材料，直至注满；

7）锚具安装：清理所述自由段钻孔外侧孔口处的多余岩土体后，施工锚座，并安装锚板和锚夹具；

8）张拉锁定：当锚固段钻孔内的砂浆强度达到设计要求并具备张拉条件时，通过锚筋张拉设备张拉延伸伸出自由段钻孔外侧孔口之外的锚筋，待张拉荷载达预定值后用锚夹具锁定。

进一步，所述步骤4）中，在制作锚筋时，当所述锚筋用钢绞线制作时，不允许接长；当所述锚筋采用钢筋制作时，可机械接长，不允许焊接接长；

所述步骤5）中，在向所述锚固段钻孔内注入砂浆时控制注浆压力，使其既能够确保注浆质量，又不能使止浆塞失效。

本发明的有益效果在于：

本发明的让剪型锚固结构，通过将自由段钻孔向内延伸至坡体潜在滑移面的内侧，并在自由段钻孔内填充包裹在锚筋外的低压缩模量注浆材料，低压缩模量注浆材料具有在外载荷作用下易变形、不易破坏的特点，即使坡体在潜在滑移面两侧岩体发生相对位移趋势甚至相对位移时，锚筋受到的剪切应力也很小，实现了让剪功能；即本发明的让剪型锚固结构在用于顺层岩质边坡预加固时，允许潜在滑移面以上岩体发生一定量的顺坡向剪切位移，锚固结构不会因此被剪切破坏，有利于岩层层面抗剪强度在坡体稳定中发挥作用，即达到利用岩层层面之间具有的抗剪强度稳定坡体的技术目的。

通过在自由段钻孔和锚固段钻孔之间设置止浆塞位，在向锚固段钻孔注浆施工时，可以阻止注入锚固段钻孔的砂浆进入自由段钻孔，同时可以适当提高锚固段钻孔内的注浆压力，确保甚至提高锚固段钻孔内的注浆质量。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明让剪型锚固结构实施例的结构示意图；

图2为自由段钻孔和锚固段钻孔在沿着自由段钻孔轴向方向上相切的结构示意图；

图3为本实施例让剪型锚固结构的施工方法的流程图。

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，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明让剪型锚固结构实施例的结构示意图。本实施例的让剪型锚固结构，包括自由段钻孔1，自由段钻孔1的内侧底面上设有锚固段钻孔2。自由段钻孔1向内延伸至坡体11潜在滑移面3的内侧，锚固段钻孔2全部位于坡体潜在滑移面3内侧的稳定岩体中，且自由段钻孔1和锚固段钻孔2内设有锚筋4，锚筋4的外侧端延伸伸出自由段钻孔1之外。本实施例的锚固段钻孔2内填充设有包裹在锚筋4外的砂浆5，自由段钻孔1内填充设有包裹在锚筋4外的低压缩模量注浆材料6，自由段钻孔1外侧孔口处设有套装在锚筋4上并用于拉紧固定锚筋4的锚具。低压缩模量注浆材料可采用聚氨酯发泡注浆材料、聚丙烯发泡注浆材料、EPS水泥注浆材料和轻质泡沫水泥注浆材料等等。本实施例的低压缩模量注浆材料采用聚氨酯发泡注浆材料。

进一步，自由段钻孔1和锚固段钻孔2之间设有防止锚固段钻孔2内的砂浆5进入到自由段钻孔1内的止浆塞7。通过在自由段钻孔1和锚固段钻孔2之间设置止浆塞7，在向锚固段钻孔2注浆施工时，可以阻止注入锚固段钻孔2的砂浆进入自由段钻孔1，同时可以适当提高锚固段钻孔2内的注浆压力，确保甚至提高锚固段钻孔2内的注浆质量。

进一步，自由段钻孔1和锚固段钻孔2的轴线相互平行。本实施例的自由段钻孔1和锚固段钻孔2的径向截面均为圆形，且自由段钻孔1的内径大于锚固段钻孔2的内径。在沿着自由段钻孔1的轴向视图上，自由段钻孔1与锚固段钻孔2相切，且自由段钻孔1与锚固段钻孔2之间的切点位于自由段钻孔1的最低点，如此，即可在自由段钻孔1内为低压缩模量注浆材料6预留更大的变形余量，更好地实现让剪功能。

进一步，锚具包括套装在锚筋4上并与自由段钻孔1外侧孔口限位配合的锚座8和用于在张拉荷载达预定值后锁定锚筋4的锚夹具9，锚夹具9与锚座8之间设有套装在锚筋4上的锚板10，可达到将锚筋4锚固的要求。锚筋4采用至少一根钢绞线或至少一根钢筋制成。本实施例的锚筋4采用多根钢绞线绕制而成。

本实施例的让剪型锚固结构，通过将自由段钻孔向内延伸至坡体潜在滑移面的内侧，并在自由段钻孔内填充包裹在锚筋外的低压缩模量注浆材料，低压缩模量注浆材料具有在外载荷作用下易变形、不易破坏的特点，即使坡体在潜在滑移面两侧岩体发生相对位移趋势甚至相对位移时，锚筋受到的剪切应力也很小，实现了让剪功能；即本实施例的让剪型锚固结构在用于顺层岩质边坡预加固时，允许潜在滑移面以上岩体发生一定量的顺坡向剪切位移，锚固结构不会因此被剪切破坏，有利于岩层层面抗剪强度在坡体稳定中发挥作用，即达到利用岩层层面之间具有的抗剪强度，稳定坡体的技术目的。

本实施例还提出了一种让剪型锚固结构的施工方法，包括如下步骤：

1）自由段钻孔：用岩石钻机施工自由段钻孔1，直至钻孔深度和钻孔直径均达到设定要求，具体的，自由段钻孔1的钻孔深度等于其设计长度，且钻孔直径等于或略大于自由段钻孔的设计直径。

2）锚固段钻孔：用岩石钻机从自由段钻孔1的内侧底面开始钻进施工锚固段钻孔2，直至钻孔深度和钻孔直径均达到设定要求；具体的，锚固段钻孔2的钻孔深度略大于锚筋4伸入锚固段钻孔2内的设计长度，且钻孔直径等于或略大于锚固段钻孔的设计直径。由于锚固段钻孔2直径明显小于自由段钻孔1直径，因此在自由段钻孔1施工完成后需要先更换适合的钻头后方可进行锚固段钻孔2的施工。

3）清孔：用高压空气或水清除自由段钻钻孔1和锚固段钻孔内2的杂物，杂物包括岩石碎屑等。

4）锚筋及止浆塞安装：把预先制作好的锚筋4、注浆管和止浆塞7安放在设定位置处。具体的，在制作锚筋时，当锚筋4用钢绞线制作时，不允许接长；当锚筋4采用钢筋制作时，可机械接长，不允许焊接接长。

5）锚固段注浆：通过注浆管向锚固段钻孔2内注入砂浆5，直至注满；在向锚固段钻孔2内注入砂浆时控制注浆压力，使其既能够确保注浆质量，又不能使止浆塞失效。

6）自由段注浆：通过注浆管在自由段钻孔1内注入低压缩模量注浆材料6，直至注满。

7）锚具安装：清理自由段钻孔1外侧孔口处的多余岩土体后，施工锚座8，并安装锚板10和锚夹具9。

8）张拉锁定：当锚固段钻孔2内的砂浆强度达到设计要求并具备张拉条件时，通过锚筋张拉设备张拉延伸伸出自由段钻孔1外侧孔口之外的锚筋4，待张拉荷载达预定值后用锚夹具9锁定。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种让剪型锚固结构，其特征在于：包括自由段钻孔，所述自由段钻孔的内侧底面上设有锚固段钻孔；所述自由段钻孔向内延伸至坡体潜在滑移面的内侧；所述锚固段钻孔全部位于坡体潜在滑移面内侧的稳定岩体中,所述自由段钻孔和锚固段钻孔内设有锚筋，所述锚筋的外侧端延伸伸出所述自由段钻孔之外；

所述锚固段钻孔内填充设有包裹在所述锚筋外的砂浆，所述自由段钻孔内填充设有包裹在所述锚筋外的低压缩模量注浆材料，所述自由段钻孔外侧孔口处设有套装在所述锚筋上并用于拉紧固定所述锚筋的锚具。

2.根据权利要求1所述的让剪型锚固结构，其特征在于：所述自由段钻孔和所述锚固段钻孔之间设有防止所述锚固段钻孔内的砂浆进入到所述自由段钻孔内的止浆塞。

3.根据权利要求1或2所述的让剪型锚固结构，其特征在于：所述自由段钻孔和锚固段钻孔的径向截面均为圆形，且所述自由段钻孔的内径大于所述锚固段钻孔的内径。

4.根据权利要求3所述的让剪型锚固结构，其特征在于：所述自由段钻孔和所述锚固段钻孔的轴线相互平行；在沿着所述自由段钻孔的轴向视图上，所述自由段钻孔与所述锚固段钻孔相切。

5.根据权利要求4所述的让剪型锚固结构，其特征在于：所述自由段钻孔与所述锚固段钻孔之间的切点位于所述自由段钻孔的最低点。

6.根据权利要求1或2所述的让剪型锚固结构，其特征在于：所述低压缩模量注浆材料采用聚氨酯发泡注浆材料、聚丙烯发泡注浆材料、EPS水泥注浆材料或轻质泡沫水泥注浆材料。

7.根据权利要求1或2所述的让剪型锚固结构，其特征在于：所述锚具包括套装在所述锚筋上并与所述自由段钻孔外侧孔口限位配合的锚座和用于在张拉荷载达预定值后锁定所述锚筋的锚夹具，所述锚夹具与所述锚座之间设有套装在所述锚筋上的锚板。

8.根据权利要求1或2所述的让剪型锚固结构，其特征在于：所述锚筋采用至少一根钢绞线或至少一根钢筋制成。

9.一种如权利要求1-8任一项所述让剪型锚固结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）自由段钻孔：用岩石钻机施工自由段钻孔，直至钻孔深度和钻孔直径均达到设定要求；

2）锚固段钻孔：用岩石钻机从自由段钻孔的内侧底面开始钻进施工锚固段钻孔，直至钻孔深度和钻孔直径均达到设定要求；

3）清孔：用高压空气或水清除所述自由段钻钻孔和所述锚固段钻孔内的杂物；

4）锚筋及止浆塞安装：把预先制作好的锚筋、注浆管和止浆塞安放在设定位置处；

5）锚固段注浆：通过注浆管向锚固段钻孔内注入砂浆，直至注满；

6）自由段注浆：通过注浆管在自由段钻孔内注入低压缩模量注浆材料，直至注满；

7）锚具安装：清理所述自由段钻孔外侧孔口处的多余岩土体后，施工锚座，并安装锚板和锚夹具；

8）张拉锁定：当锚固段钻孔内的砂浆强度达到设计要求并具备张拉条件时，通过锚筋张拉设备张拉延伸伸出自由段钻孔外侧孔口之外的锚筋，待张拉荷载达预定值后用锚夹具锁定。

10.根据权利要求9所述的让剪型锚固结构的施工方法，其特征在于：所述步骤4）中，在制作锚筋时，当所述锚筋用钢绞线制作时，不允许接长；当所述锚筋采用钢筋制作时，可机械接长，不允许焊接接长；

所述步骤5）中，在向所述锚固段钻孔内注入砂浆时控制注浆压力，使其既能够确保注浆质量，又不能使止浆塞失效。