CN108252315A - 一种新型边坡治理锚索结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及边坡治理技术领域。目的在于提供一种具有高稳定性的新型边坡治理锚索结构。本发明所采用的技术方案是：一种新型边坡治理锚索结构，包括锚孔和由内至外依次设置在锚孔内的多个锚固头。锚固头呈圆锥台形。锚固头的中部设置绞线孔，绞线孔绕锚固头的中心呈环形均匀分布。还包括多根钢绞线，每根钢绞线均共同穿设在多个锚固头上对应的绞线孔内，且钢绞线上与每个锚固头内端相对的位置均设置有一个墩头，墩头套设在钢绞线外并夹紧钢绞线。墩头与锚固头内端之间的钢绞线外套设螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端分别与锚固头和墩头焊接。本发明能够极大地提高锚索整体的稳定性，使边坡防护系统在长期运行过程中更加的安全、可靠。

Description

一种新型边坡治理锚索结构

技术领域

本发明涉及边坡治理技术领域,具体涉及一种新型边坡治理锚索结构。

背景技术

在岩土工程建设中，预应力锚固技术已经成为最常见的岩土体加固措施，预应力锚索可以主动加固岩土体，有效增大岩体稳定安全系数，保证工程建设和运行期的安全，其主要有下列几类：

1.第一代有粘结无保护预应力锚索；

2.第二代无粘结双层保护锚索；

3.第三代无粘结压力分散型预应力锚索；

目前的这三种锚索，其施工工艺大体包括以下步骤：开设锚孔，在锚孔内安放锚固头，最后向锚孔内注入混凝土砂浆夯实。在运行过程中，钢绞绳将应力传递至锚固头，锚固头将应力传递至混凝土，混凝土再将应力分散传递至锚孔周围的岩体中。

但由于现有的锚固头结构较为简单，通常就是一平板，平板上设置绞线孔，钢绞线穿过绞线孔后端部固定一个尺寸大于绞线孔的墩头。在锚固头将预应力传递至混凝土的过程中，由于荷载应力的传递面积较小，从而导致锚固头对混凝土局部的压力极大。在地震等情况下，极易出现混凝土被压坏的情况，从而极大地影响了加固后的边坡在工程运行阶段的可靠性。同时，在钢绞绳将应力传递至锚固头的过程中，其应力传递的过程分解后实质是墩头→钢绞绳→锚固头；因此，如果能提高墩头与钢绞绳连接位置应力的稳定性，将对整个边坡防护系统的稳定性产生极大的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高稳定性的新型边坡治理锚索结构。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型边坡治理锚索结构，包括锚孔和由内至外依次设置在锚孔内的多个锚固头；所述锚固头呈圆锥台形，且由靠近锚孔底部的一端向另一端逐渐变小；锚固头的中部设置多个贯通锚固头两端的绞线孔，所述绞线孔绕锚固头的中心呈环形均匀分布；还包括多根钢绞线，所述钢绞线的数量与每个锚固头上绞线孔的数量对应，每根钢绞线均共同穿设在多个锚固头上对应的绞线孔内，且钢绞线上与每个锚固头内端相对的位置均设置有一个截面呈“T”字形的墩头，所述墩头中心设置有与钢绞线相配合的通孔，墩头套设在钢绞线外并夹紧钢绞线；所述墩头与锚固头内端之间的钢绞线外套设螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的两端分别与锚固头和墩头焊接；所述锚孔内充注混凝土砂浆。

优选的，所述锚固头内端的中心设置有凸起的内圆台并适配保护套，所述绞线孔的内端延伸至内圆台的表面，所述内圆台的周面上设置外螺纹，所述保护套的内壁设置内螺纹且与内圆台构成螺纹连接，所述螺旋弹簧和墩头均位于保护套内，所述保护套上设置有若干供钢绞线穿过的让位孔。

优选的，所述锚固头外端的中心设置有凸起的外圆台，所述绞线孔的外端延伸至外圆台的表面。

优选的，所述绞线孔外侧的锚固头上还均匀设置有若干贯通锚固头两端的注浆孔，所述注浆孔由外端至内端逐渐变小。

优选的，所述绞线孔由外端向内端呈螺旋状延伸。

优选的，所述锚孔内的钢绞线的数量为三根或四根。

优选的，所述钢绞线除位于锚固头和保护套内的部分外，其余部分均套设有PVC塑料胶管。

优选的，所述锚孔的孔口还设置有截面呈“T”字形的封孔部件，所述封孔部件的中心设置贯通封孔部件的中心圆孔，封孔部件的杆部插入锚孔内，头部搭接在锚孔周侧的边沿；所述钢绞线的外端由中心圆孔穿出锚孔外，所述中心圆孔内填充柔性密封填料。

优选的，所述柔性密封填料为聚氨酯发泡剂。

本发明的有益效果集中体现在：能够极大地提高锚索整体的稳定性，使边坡防护系统在长期运行过程中更加的安全、可靠。具体来说，本发明在施工过程中主要包括以下步骤：一、坡面修整；二、开设锚孔；三、锚索制作和安装；四、锚固注浆；五、锚墩封孔施工。

本发明的锚固头由于采用外端小内端大的圆锥台形，在与混凝土进行应力传递的过程中，其主要通过周面和外端面进行应力的传递，增大了应力传递的面积，减小了局部压强，能够极大的降低混凝土被压坏的风险。同时，本发明墩头与锚固头的内端面之间设置螺旋弹簧，在地震等情况下，钢绞线向外拉动墩头的过程中，螺旋弹簧可缓冲墩头与锚固头内端面之间的受力，避免墩头与锚固头内端面之间直接刚性碰撞，从而降低了发生墩头脱落的风险。因此，本发明极大的改善了锚固头与混凝土之间、墩头与钢绞线之间、墩头与锚固头之间的应力结构，从而提高了锚索整体的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A部放大图；

图3为锚固头和保护套的结构示意图；

图4为锚固头的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为图4的仰视图；

图7为四根钢绞线时对应的坡面防护网的结构示意图；

图8为三根钢绞线时对应的坡面防护网的结构示意图。

具体实施方式

结合图1-6所示的一种新型边坡治理锚索结构，包括锚孔1和由内至外依次设置在锚孔1内的多个锚固头2，当然还包括钢绞线4等，钢绞线4的一端与设置在坡面上的坡面防护网、坡面防护框梁等连接，另一端伸入锚孔1内与锚固头2连接。如图7和8所示，所述坡面防护网可采用纵横交错的方格状，也可采用蜂巢状等，此时，分别对应采用四根钢绞线4和三根钢绞线4。

所述锚固头2呈圆锥台形，且由靠近锚孔1底部的一端向另一端逐渐变小，如图1所示，也就是锚固头2的内端大外端小，所述的内端也就是靠近锚孔1孔底的一端，外端也就是靠近锚孔1孔口的一端。结合图3-6所示，锚固头2的中部设置多个贯通锚固头2两端的绞线孔3，所述绞线孔3用于穿设钢绞线4，所述绞线孔3绕锚固头2的中心呈环形均匀分布。绞线孔3的数量根据钢绞线4的数量进行设置，所述钢绞线4的数量与每个锚固头2上绞线孔3的数量对应，如：当钢绞线4有三根时，每个锚固头2上设置三个绞线孔3，当钢绞线4有四根时，每个锚固头2上设置四个绞线孔3。

每根钢绞线4均共同穿设在多个锚固头2上对应的绞线孔3内，如：当锚固头2的数量为三个时，每根钢绞线4均穿过三个锚固头2上的对应的绞线孔3，当锚固头2为四个时，每根钢绞线4均要穿过四个锚固头2上的绞线孔3，从而将多个锚固头2串联。结合图1和2所示，所述钢绞线4上与每个锚固头2内端相对的位置均设置有一个截面呈“T”字形的墩头5，所述墩头5中心设置有与钢绞线4相配合的通孔，墩头5套设在钢绞线4外并夹紧钢绞线4，墩头5通常直接利用液压钳进行压合，使其夹紧在钢绞线4上。在钢绞线4受力时，其应力通过墩头5传递至锚固头2。

同时，本发明还在所述墩头5与锚固头2内端之间的钢绞线4外套设螺旋弹簧6，所述螺旋弹簧6的两端分别与锚固头2和墩头5焊接。螺旋弹簧6采用高强度、大尺寸的钢线构成，或直接由钢筋弯折构成，以保证其具有较好的强度。在锚固头2、墩头5、钢绞线4、螺旋弹簧6等安装完成后，在所述锚孔1内充注混凝土砂浆7，在注浆的过程中采用加压注浆，以保证锚孔1内的砂浆的密实度。

一、从总体上看，本发明在施工过程中主要包括以下步骤：坡面修整。在进行锚索加固之前，必须对加固坡面进行修面。按照由上而下分层修坡，即开挖一级，再加固防护一级。开挖至锚索格梁边坡坡面时，每层开挖的高度为锚索上下横梁的间距长度，直至开挖至下级平台，开挖完成后用塑料薄膜覆盖防止雨水对修整坡面的冲刷。

二、开设锚孔。锚孔1可采用钻机开凿，也可采用人工打凿。根据开挖坡面，按照设计布置要求，将锚孔位置准确放线到坡面上，要求锚孔偏差不得超过±20mm，如遇到坡面不平顺或特殊原因不得按原设计要求布置，需经设计、监理单位认可，在确保坡体稳定和结构安全的前提下，适当放宽定位精度或者调整锚孔位置。

三、锚索制作和安装。预应力锚索由格梁、自由段、锚固段和安全段四部分组成。其钢绞线的直径按设计要求制作，其沿锚索体轴线方向每2m设置一道架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。锚索入孔之前用高压风机清孔一次，将锚索体缓慢放入孔内，确保每条锚索对应正确孔号，保证锚固长度。锚固头2与钢绞线4的组装，在组装的过程中，钢绞线4每穿过一个锚固头2后安装对应的螺旋弹簧6和墩头5(有螺旋弹簧的锚固头占比不超过三分之一)，配合没有螺旋弹簧的锚固头2直至安装完毕，将锚固头2和钢绞线4整体置于锚孔1内。

四、锚固注浆。锚固段的锚固采用灌注净水泥浆的工艺，将30～50mm(根据孔径大小)的塑料管附在锚索体上，一同送入孔内，向锚孔1内灌注水泥砂浆7(采用普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.45～0.50左右，以实际设计要求为准)，在灌注水泥砂浆7的过程中，应对螺旋弹簧6和墩头5所在处进行一定的隔离，避免混凝土进入该区域内，从而影响螺旋弹簧6和墩头5的活动，且需要随时抽动钢绞线4，防止混凝土凝固后影响钢绞线4的活动。用注浆泵向孔内注浆，直至浆液溢出孔口后一分钟左右。如果浆液面有下降应及时补注，直至浆液面稳定在孔口为止。

五、锚墩封孔施工。锚墩台面按设计要求施工，与锚索轴向垂直，一般采用C25砼(以实际设计要求为准)，墩内铺设正方形钢筋网，钢筋网两端均设锚固弯钩，以增大和砼的接触面积，提高其稳定性。

待砂浆凝固干燥后，将钢绞线4的外端与边坡防护系统的坡面防护网连接，并调整至合适张力即可。

本发明的锚固头2由于采用外端小内端大的圆锥台形，在与混凝土进行应力传递的过程中，其主要通过周面和外端面进行应力的传递，和传统的采用外端面进行应力传递的方式相比，增大了应力传递的面积，减小了局部压强，能够极大地降低混凝土被压坏的风险。同时，本发明墩头5与锚固头2的内端面之间设置螺旋弹簧6，在地震等情况下，钢绞线4向外拉动墩头5的过程中，螺旋弹簧6可缓冲墩头5与锚固头2内端面之间的受力，避免墩头5与锚固头2内端面之间直接刚性碰撞，从而降低了发生墩头5脱落的风险。因此，本发明极大地改善了锚固头2与混凝土之间、墩头5与钢绞线4之间、墩头5与锚固头2之间的应力结构，从而提高了锚索整体的稳定性。

由于本发明钢绞线4与墩头5之间的连接与传统方式相同，主要依靠墩头5夹紧钢绞线4构成，为了进一步提高墩头5与钢绞线4连接的稳定性，更好的做法还可以是所述绞线孔3由外端向内端呈螺旋状延伸。也就是说绞线孔3不采用常规的直孔形式，而是采用螺旋状倾斜的形式，在受力时，一部分应力直接通过钢绞线4传递至绞线孔3的孔壁上，再传递至锚固头2，从而分摊了墩头5与钢绞线4连接处的应力，进一步降低了墩头5出现脱落的风险。

为了防止混凝土砂浆7凝固后对螺旋弹簧6及墩头5的移动造成干扰，更好的做法是，所述锚固头2内端的中心设置有凸起的内圆台8并适配保护套9，所述绞线孔3的内端延伸至内圆台8的表面，所述内圆台8的周面上设置外螺纹，所述保护套9的内壁设置内螺纹且与内圆台8构成螺纹连接，所述螺旋弹簧6和墩头5均位于保护套9内，所述保护套9上设置有若干供钢绞线4穿过的让位孔10。保护套9的设置能够防止砂浆在灌注的过程中进入螺旋弹簧6和墩头5所在的区域，起到防护的作用，同时内圆台8的设置也延长了锚固头2的总体长度，使绞线孔3的长度更长，提高了锚固头2对钢绞线4的导向能力和自身的结构强度。同理，所述锚固头2外端的中心也可以设置有凸起的外圆台11，所述绞线孔3的外端延伸至外圆台11的表面。

由于在施工的过程中，需要随时抽到钢绞线4以保证其活动性，为了提高施工的便捷性，且增强对钢绞线4的保护性，更好的做法还可以是，所述钢绞线4除位于锚固头2和保护套9内的部分外，其余部分均套设有PVC塑料胶管13。所述PVC塑料胶管13可放置钢绞线4与砂浆直接接触，提高了其防锈和防腐性能，同时能够有效的实现钢绞线4和砂浆的隔离，防止砂浆凝固后影响钢绞线4的活动。

在此基础上，为了进一步提高本发明的性能，更好的做法还可以是所述绞线孔3外侧的锚固头2上还均匀设置有若干贯通锚固头2两端的注浆孔12，所述注浆孔12由外端至内端逐渐变小。注浆孔12一方面可起到分散砂浆的作用，使砂浆早锚孔1内更加的密室。同时更大的作用在于进一步提高了锚固头2向混凝土进行应力传递时，应力传递面的大小，且无需加长锚固头2的长度。同时，当注浆孔12内的砂浆凝固后，可与锚固头2形成一种类似扣环的关系，使锚固头2与砂浆的连接更为紧密。

本发明的钢绞线4位于锚孔1孔口的位置作为钢绞线4的自由段，需要在应力时具备一定的形变能力，也就是弯折、偏转的能力，为此更好的做法还可以是，所述锚孔1的孔口还设置有截面呈“T”字形的封孔部件14，所述封孔部件14的中心设置贯通封孔部件14的中心圆孔15，封孔部件14的杆部插入锚孔1内，头部搭接在锚孔1周侧的边沿。所述钢绞线4的外端由中心圆孔15穿出锚孔1外，所述中心圆孔15内填充柔性密封填料16。在施工时，通常是先安装封孔部件14，再通过中心圆孔15进行注浆，最后在中心圆孔15内注入柔性密封调料16进行密封。所述柔性密封填料16为聚氨酯发泡剂或其他起到相同作用的材料，如橡胶、高密度海绵等，从而对钢绞线4提供极好的保护。

Claims (9)

1.一种新型边坡治理锚索结构，包括锚孔(1)和由内至外依次设置在锚孔(1)内的多个锚固头(2)；其特征在于：所述锚固头(2)呈圆锥台形，且由靠近锚孔(1)底部的一端向另一端逐渐变小；锚固头(2)的中部设置多个贯通锚固头(2)两端的绞线孔(3)，所述绞线孔(3)绕锚固头(2)的中心呈环形均匀分布；还包括多根钢绞线(4)，所述钢绞线(4)的数量与每个锚固头(2)上绞线孔(3)的数量对应，每根钢绞线(4)均共同穿设在多个锚固头(2)上对应的绞线孔(3)内，且钢绞线(4)上与每个锚固头(2)内端相对的位置均设置有一个截面呈“T”字形的墩头(5)，所述墩头(5)中心设置有与钢绞线(4)相配合的通孔，墩头(5)套设在钢绞线(4)外并夹紧钢绞线(4)；所述墩头(5)与锚固头(2)内端之间的钢绞线(4)外套设螺旋弹簧(6)，所述螺旋弹簧(6)的两端分别与锚固头(2)和墩头(5)焊接；所述锚孔(1)内充注混凝土砂浆(7)。

2.根据权利要求1所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述锚固头(2)内端的中心设置有凸起的内圆台(8)并适配保护套(9)，所述绞线孔(3)的内端延伸至内圆台(8)的表面，所述内圆台(8)的周面上设置外螺纹，所述保护套(9)的内壁设置内螺纹且与内圆台(8)构成螺纹连接，所述螺旋弹簧(6)和墩头(5)均位于保护套(9)内，所述保护套(9)上设置有若干供钢绞线(4)穿过的让位孔(10)。

3.根据权利要求2所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述锚固头(2)外端的中心设置有凸起的外圆台(11)，所述绞线孔(3)的外端延伸至外圆台(11)的表面。

4.根据权利要求3所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述绞线孔(3)外侧的锚固头(2)上还均匀设置有若干贯通锚固头(2)两端的注浆孔(12)，所述注浆孔(12)由外端至内端逐渐变小。

5.根据权利要求4所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述绞线孔(3)由外端向内端呈螺旋状延伸。

6.根据权利要求5所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述锚孔(1)内的钢绞线(4)的数量为三根或四根。

7.根据权利要求6所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述钢绞线(4)除位于锚固头(2)和保护套(9)内的部分外，其余部分均套设有PVC塑料胶管(13)。

8.根据权利要求7所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述锚孔(1)的孔口还设置有截面呈“T”字形的封孔部件(14)，所述封孔部件(14)的中心设置贯通封孔部件(14)的中心圆孔(15)，封孔部件(14)的杆部插入锚孔(1)内，头部搭接在锚孔(1)周侧的边沿；所述钢绞线(4)的外端由中心圆孔(15)穿出锚孔(1)外，所述中心圆孔(15)内填充柔性密封填料(16)。

9.根据权利要求8所述的新型边坡治理锚索结构，其特征在于：所述柔性密封填料(16)为聚氨酯发泡剂。