CN108894236B - 压胀式楔形内锚头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压胀式楔形内锚头，它包括内锚头、圆弧形内锚头保护密封装置和锚索钢绞线固定装置。内锚头为楔形体，其任意横截面为矩形；锚索钢绞线贯穿该楔形内锚头，其端部经锚索钢绞线固定装置锁固，锁固后，其外部罩有圆弧形内锚头保护密封装置。锚索钢绞线穿过楔形内锚头本体，被整体预埋在岩体内后，锚索钢绞线受到的拉力作用到楔形内锚头本体上，被楔形内锚头转化成不同方向的压胀力，反作用于周围岩体，使通过砂浆浇筑的楔形内锚头和锚索钢绞线形成的内锚固段的受力状态由受拉和压剪为主转化为压胀状态，将原有剪切、张拉荷载转化为压胀荷载，从而，充分发挥砂浆、周边岩体材料的抗压性能，提高内锚固段的抗拉特性，抗拔能力。

Description

压胀式楔形内锚头
技术领域
本发明涉及一种边坡加固工程中使用的内锚头，具体地说，涉及一种压胀式楔形内锚头。本发明属于岩土工程技术领域。
背景技术
如图1所示，在边坡1中埋入预应力锚索是目前岩土工程中，防止边坡滑坡最常见的也是最有效的加固技术手段，它能够有效地提高边坡整体稳定性和抗震能力，保证边坡工程长期安全与稳定。
如图所示，预应力锚索包括内锚头2、锚索钢绞线3和外锚头4；锚索钢绞线3的一端与内锚头2相连，被埋在岩体内，另一端与外锚头4相连；锚索钢绞线3被内、外锚头拉紧，埋在岩体内，对边坡岩体内的软弱层5（例如断层、节理、裂隙、软弱夹层等）起到加固的作用。
锚索钢绞线3和内锚头2被埋在边坡岩体内，并经过灌浆处理形成内锚固段，为预应力锚索提供所需抗拔力。由于内锚固段周边的岩体和砂浆材料所能承受的压力、剪切和受拉的强度差异巨大，其所能承受的抗拉强度远小于抗剪切强度，抗剪切强度远小于抗压强度；锚索钢绞线3与内锚头2的连接处形成的内锚固段的受力状态主要为受拉和压剪状态，所以，造成内锚固段的抗拉特性差，内锚头2易损坏，锚索长期加固效果差。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种压胀式楔形内锚头。该压胀式楔形内锚头使得内锚固段的受力状态由受拉和压剪为主转化为压胀状态，充分发挥砂浆、周边岩体材料的抗压性能远远超过抗剪和抗拉性能的特点，提高内锚固段抗拉特性，改善锚索加固效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种压胀式楔形内锚头，它包括内锚头、圆弧形内锚头保护密封装置和锚索钢绞线固定装置；
所述内锚头为楔形体，其任意横截面为矩形，在内锚头本体内预制有多个锚索孔和预制灌浆孔；
锚索钢绞线贯穿所述楔形内锚头，其端部经所述锚索钢绞线固定装置锁固，锁固后，其外部罩有所述圆弧形内锚头保护密封装置；
所述圆弧形内锚头保护密封装置与所述楔形内锚头的端部相连，连接处设有密封圈，在所述圆弧形内锚头保护密封装置内注有防腐材料。
在本发明的优选实施例中，所述内锚头的整体长度10厘米~100厘米；所述内锚头的楔形角度3度~30度。
所述内锚头由高强度刚性材料制成，其强度和刚度大于锚索钢绞线。
所述圆弧形内锚头保护密封装置在与楔形内锚头接触的面上，圆弧形内锚头保护密封装置的截面在所述楔形内锚头截面的内部。
由于本发明内锚头为楔形，锚索钢绞线贯穿楔形内锚头本体，锚索钢绞线所受的拉力被楔形内锚头转化成不同方向的压胀力，反作用于周围岩体，使通过砂浆浇筑的楔形内锚头和锚索钢绞线形成的内锚固段的受力状态由受拉和压剪为主转化为压胀状态，将原有剪切、张拉荷载转化为压胀荷载，从而，充分发挥砂浆、周边岩体材料的抗压性能，提高内锚固段的抗拉特性，抗拔能力，提高锚索的加固效果。
附图说明
图1为边坡与锚索加固示意图；
图2为本发明压胀式楔形内锚头结构示意图；
图3为图2 A-A剖面图；
图4为本发明压胀式楔形内锚头使用状态图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本发明的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本发明的特征显而易见。
如图2所示，本发明公开的压胀式楔形内锚头包括内锚头6、圆弧形内锚头保护密封装置7和锚索钢绞线固定装置8。锚索钢绞线3贯穿内锚头6，其端部经锚索钢绞线固定装置8锁固，锁固后，其外部罩有圆弧形内锚头保护密封装置7。
如图2、图3所示，所述内锚头6为楔形体，其任意横截面（与A-A平行的面）均为矩形，在楔形内锚头6本体内预制有多个锚索孔61和预制灌浆孔62。锚索钢绞线3通过锚索孔61贯穿楔形内锚头。楔形内锚头6由高强度刚性材料制成，其强度和刚度大于锚索钢绞线3。本发明可以通过调整楔形内锚头的整体长度和楔形角度适用于不同赋存岩体条件。在本发明的具体实施例中，所述内锚头的整体长度10厘米~100厘米；所述内锚头的楔形角度3度~30度。
如图2所示，所述圆弧形内锚头保护密封装置7与楔形内锚头6的端部相连，连接处设有密封圈，保证密封效果。在本发明具体实施例中，圆弧形内锚头保护密封装置7在与楔形内锚头6接触的面上，圆弧形内锚头保护密封装置7的截面在楔形内锚头6截面的内部；通过卡口或螺纹等形式固定在楔形内锚头6上。
在圆弧形内锚头保护密封装置7内注有防腐材料9，该防腐材料可以为膏状（例如黄油等），可以为液态（如液压油等）。防腐材料通过预制锚索孔注入圆弧形内锚头保护密封装置7内，通过该密封装置对锚索施加一定张拉力；同时，在将锚索钢绞线3通过锚索孔61送入内锚固段时可以减小摩擦力，便于施工；另外，圆弧形内锚头保护密封装置7和防腐材料9组成内锚头防腐结构，保证内锚头结构的长期耐久性，延长整个预应力锚索的使用寿命。
如图2~图4所示，本发明的制作过程：按边坡加固设计要求制作锚索钢绞线3，锚索钢绞线3本身需要满足抗拉强度；将锚索钢绞线3插入楔形内锚头6的锚索孔61，并贯穿楔形内锚头6；然后，通过锚索钢绞线固定装置8将锚索钢绞线3锁固；将锚索钢绞线3的端部及锚索钢绞线固定装置8用圆弧形内锚头保护密封装置7罩住，圆弧形内锚头保护密封装置7内注入防腐材料9；然后，将锁固有锚索钢绞线3的压胀式楔形内锚头送入钻孔中，通过楔形内锚头6上的预制灌浆孔62进行灌浆，将锚索钢绞线3和楔形内锚头6预埋在周围岩体10内（图4中的标号11为填充在钻孔内的砂浆）。
如图4所示，本发明被整体预埋在岩体内后，在周边岩体10的作用下，锚索钢绞线3受到拉力12的作用，该拉力12作用到楔形内锚头6上。由于本发明内锚头为楔形，锚索钢绞线3贯穿楔形内锚头6，锚索钢绞线3所受的拉力被楔形内锚头6转化成不同方向的压胀力13，反作用于周围岩体10，使通过砂浆浇筑的楔形内锚头和锚索钢绞线形成的内锚固段的受力状态由受拉和压剪为主转化为压胀状态，将原有剪切、张拉荷载转化为压胀荷载，从而，充分发挥砂浆、周边岩体材料的抗压性能，提高内锚固段的抗拉特性，抗拔能力。
经大量的试验证明，本发明压胀式楔形内锚头与现有的圆柱形内锚头相比，抗拉特性具有显著地提高；按设计断面8cm×8cm，楔形体角度为10°的试验结果表面，其抗拉特性提高30%以上；通过内锚固段的防腐处理，内锚固段在锚索设计年限内（一般与边坡设计对应，按最长100年）不会发生腐蚀。
本发明对保证边坡加固措施长期有效性、降低内锚固段岩体选择难度、提高边坡整体稳定性方面均有重要的意义。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种压胀式楔形内锚头，其特征在于：它包括内锚头、圆弧形内锚头保护密封装置和锚索钢绞线固定装置；
所述内锚头为楔形体，其任意横截面为矩形，在内锚头本体内预制有多个锚索孔和预制灌浆孔；
锚索钢绞线贯穿所述楔形内锚头，其端部经所述锚索钢绞线固定装置锁固，锁固后，其外部罩有所述圆弧形内锚头保护密封装置；
所述圆弧形内锚头保护密封装置与所述楔形内锚头的端部相连，连接处设有密封圈，在所述圆弧形内锚头保护密封装置内注有防腐材料；
所述内锚头的整体长度10厘米~100厘米；所述内锚头的楔形角度3度~30度；
所述圆弧形内锚头保护密封装置在与楔形内锚头接触的面上，圆弧形内锚头保护密封装置的截面在所述楔形内锚头截面的内部。
2.根据权利要求1所述的压胀式楔形内锚头，其特征在于：所述内锚头由高强度刚性材料制成，其强度和刚度大于锚索钢绞线。
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