CN111119174A - 一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构及其施工方法，锚索结构由外向内依次为自由段、锚固段和钻孔加长段，包括一次注浆管、二次注浆管、对中支架和钢绞线；所述一次注浆管设在对中支架中心，尾部管口位于锚固段底端；所述二次注浆管设置两根，固定连接在对中支架的外侧，其中一根二次注浆管的尾部管口位于距离锚固段底端1/3处，另一根二次注浆管的尾部管口位于距离锚固段底端2/3处，所述二次注浆管上开设有注浆孔；所述对中支架沿锚索结构间隔设置，所述钢绞线设在对中支架外侧。本发明采用一次注浆管设在锚固结构中间，两根二次注浆管相对设在锚固结构外侧，实现多次重复劈裂注浆，有效提升提高锚固体的承载力，提高经济效应。

Description

一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及岩土施工技术领域，具体涉及一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构及其施工方法。
背景技术
岩土锚固工程中，预应力锚索的锚固质量直接影响工程安全性和经济性，锚索的承载力主要取决于锚固段锚固力。目前对提高锚索锚固段承载力的研究较多，包括采用扩大头锚杆、二次劈裂等方法。劈裂注浆技术是通过注浆液劈裂作用压密岩土体、充填裂缝，增加锚固段直径，增强锚固段周围岩土体的力学特性，提高浆体与岩土体交界面处的极限粘结力，从而提高岩土锚固体系的承载能力。
目前多采用二次劈裂注浆的方式增加锚索承载力，但是现有的预应力锚索劈裂注浆只能实现二次劈裂，现有二次劈裂锚索结构采用一次注浆管位于锚索边缘，二次注浆管位于锚索中部，原来的二次注浆管设计距离锚固体与土体交界面远，劈裂浆液难以达到最佳效果，并且一次注浆管和二次注浆管均采用PVC管，在一次和二次注浆后管道损坏无法再次使用。本发明提供一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构及其施工方法克服上述缺陷。
发明内容
本发明提供一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构及其施工方法，通过将一次注浆管设在锚索结构中间，将二次注浆管设在锚索结构外侧，并利用二次注浆管进行多次重复劈裂注浆，提高锚固体系的承载力。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，由钻孔孔口向内依次为自由段、锚固段和钻孔加长段，包括一次注浆管、二次注浆管、对中支架、钢绞线和导向帽；所述一次注浆管设在对中支架中心，通长设置在锚索结构中，尾部管口位于锚固段底部；所述二次注浆管设置两根，固定连接在对中支架的外侧，其中一根二次注浆管的尾部管口位于距离锚固段底端1/3处，另一根二次注浆管的尾部管口位于距离锚固段底端2/3处，所述二次注浆管上开设有注浆孔；所述对中支架沿锚索结构间隔设置，所述钢绞线设在对中支架外侧，所述导向帽设在锚索结构尾部，与钢绞线连接。
进一步地，所述对中支架为旋转对称结构，所述一次注浆管位于对中支架的旋转中心处，两根二次注浆管相对设在对中支架的外侧，其圆心连线经过对中支架的旋转中心。
进一步地，所述注浆孔为对穿孔，螺旋设置在二次注浆管上。
进一步地，所述一次注浆管为PVC管，所述二次注浆管为钢管。
进一步地，所述注浆孔开设在二次注浆管处于锚固段的管体上，同一位置设置一对注浆孔，相邻的两对注浆孔间隔1m设置；所述一次注浆管尾端2m范围内设有注浆孔，并间隔1m设置。
进一步地，所述二次注浆管的尾部管口封闭，并形成方向向外的尖角，所述注浆孔通过胶带密封；所述一次注浆管的尾部管口开口，通过胶带密封管口。
进一步地，所述二次注浆管通过铁丝绑扎在对中支架上。
进一步地，所述钢绞线设置四根，间隔设置在对中支架外侧。
一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，钻孔施工：依次按照移机就位、安装钻管、钻进至设计深度的步骤进行钻孔施工；
S2，安放锚索：对钻孔进行清孔后安放锚索，待锚索就位后拔出外侧钻管；
S3，一次注浆：通过一次注浆管采用0.5MPa的注浆压力进行一次注浆，将浆液从一次注浆管注入钻孔中，待浆液从钻孔口溢出后暂停注浆，然后封闭洞口，稳压1min后结束一次注浆；
S4，一次注浆凝固：一次注浆结束后，等待4-6h进行浆液凝固，并在孔口进行不断补浆，保证孔口浆液饱满，在浆液强度达到5.0MPa后，完成一次注浆凝固；
S5，二次高压劈裂注浆：通过一根二次注浆管采用2.0-2.5MPa的注浆压力进行二次注浆，注浆时长为30-60min，注浆压力稳定后稳压3-5min；
S6，三次高压劈裂注浆：待二次高压劈裂注浆的浆液凝固后，通过另一根二次注浆管采用2.5-4.5MPa的注浆压力进行三次注浆，注浆时长为30-60min，注浆压力稳定后稳压3-5min；
S7，多次高压劈裂注浆：根据地层情况进行四次及以上高压劈裂注浆，保证锚固效果，多次重复劈裂注浆时，轮流使用两根二次注浆管。
进一步地，二次及以上高压劈裂注浆后，均进行用水冲洗二次注浆管的操作，防止注浆孔堵塞。
本发明有益效果如下：
将一次注浆管设在锚索结构中间，将二次注浆管设在外部，利用二次注浆管进行多次重复劈裂注浆，提高锚固体的摩阻力，提高锚固体的承载力；
采用钢管作为二次注浆管实现多次重复劈裂注浆，并且相对设置两根二次注浆管，更加容易实现劈裂注浆；根据锚杆载荷传递特征确定二次注浆管的长度，将两根二次注浆管的尾端错开设置，有效提升锚固体的承载力；采用本发明锚索结构进行重复多次劈裂注浆后，有效提升锚固体的承载力，提高经济效应。
附图说明
图1为本发明的使用状态示意图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的截面结构示意图；
图4为本发明的二次注浆管剖视结构示意图。
附图标记：1-一次注浆管，2-二次注浆管，21-注浆孔，3-对中支架，4-钢绞线。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
如图1、2、3所示，一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，由钻孔孔口向内依次为自由段、锚固段和钻孔加长段，包括一次注浆管1、二次注浆管2、对中支架3和钢绞线4；所述一次注浆管1设在对中支架3中心，通长设置在锚索结构中，尾部管口位于锚固段底部；所述二次注浆管2设置两根，固定连接在对中支架3的外侧，其中一根二次注浆管2的尾部管口位于距离锚固段底端1/3处，另一根二次注浆管2的尾部管口位于距离锚固段底端2/3处，所述二次注浆管2上开设有注浆孔21；所述对中支架3沿锚索结构间隔2m设置，所述钢绞线4设在对中支架3外侧。
如图1、2所示，还包括导向帽，连接钢绞线4，位于锚索结构尾部。
在劈裂注浆时，通过高压注浆将上次注浆形成的锚固体劈裂，然后结合新注浆液形成新的锚固体，提升锚固体的承载力；将二次注浆管2设在锚索结构外侧，在进行多次重复劈裂注浆时，有效保证新注浆液更加均匀，也更加容易劈裂上次形成的锚固体。
如图3所示，进一步地，所述对中支架3为旋转对称结构，所述一次注浆管1位于对中支架3的旋转中心处，两根二次注浆管2相对设在对中支架3的外侧，其圆心连线经过对中支架3的旋转中心。
进一步的，一般情况下，两根二次注浆管2相对设在对中支架3的外侧，方便多次重复劈裂注浆时，浆液能够更加容易的实现劈裂，提高锚固体的摩阻力。实际使用中，特殊地形采用符合情况的位置设置二次注浆管2。
如图4所示，进一步地，所述注浆孔21为对穿孔，螺旋设置在二次注浆管2上。
如图4所示，优选的，所述注浆孔21为直径8mm的对穿孔，相邻的两对注浆孔21相互垂直设置。
进一步地，所述一次注浆管1为PVC管，所述二次注浆管2为钢管。
优选的，所述一次注浆管1选用直径25mm、壁厚3mm的PVC管；所述二次注浆管2为直径20mm，壁厚3mm的无缝钢管，能够实现多次重复劈裂注浆。
进一步地，所述注浆孔21开设在二次注浆管2处于锚固段的管体上，同一位置设置一对注浆孔21，相邻的两对注浆孔21间隔1m设置。
优选的，所述一次注浆管1尾端2m范围内设有两对注浆孔21，并间隔1m设置，两对注浆孔21方向垂直设置。
进一步地，所述二次注浆管2的尾部管口封闭，并形成方向向外的60°尖角，所述注浆孔21通过胶带密封；所述一次注浆管1的尾部管口开口，通过胶带密封管口。密封一次注浆管1的尾部管口避免在送入钻孔的过程中堵塞管口。
使用胶带密封二次注浆管2上的注浆孔21，避免在进行一次注浆时，浆液堵塞二次注浆管2。
进一步地，所述二次注浆管2通过8#铁丝绑扎在对中支架3上。
进一步地，所述钢绞线4根据锚索结构及锚固体系承载力要求进行设置，优选的，设置四根，间隔设置在对中支架3外侧。
一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，钻孔施工：依次按照移机就位、安装钻管、钻进至设计深度的步骤进行钻孔施工；
S2，安放锚索：对钻孔进行清孔后安放锚索，待锚索就位后拔出外侧钻管；
S3，一次注浆：通过一次注浆管1采用0.5MPa的注浆压力进行一次注浆，将浆液从一次注浆管1注入钻孔中，待浆液从钻孔口溢出后暂停注浆，然后封闭洞口，稳压1min后结束一次注浆；
S4，一次注浆凝固：一次注浆结束后，等待4-6h进行浆液凝固，并在孔口进行不断注浆，保证孔口浆液饱满，在其强度达到5.0MPa后，完成一次注浆凝固；
S5，二次高压劈裂注浆：通过一根二次注浆管2采用2.0-2.5MPa的注浆压力进行二次注浆，注浆时长为30-60min，注浆压力稳定后稳压3-5min；
S6，三次高压劈裂注浆：待二次高压劈裂注浆的浆液凝固后，通过另一根二次注浆管2采用2.5-4.5MPa的注浆压力进行三次注浆，注浆时长为30-60min，注浆压力稳定后稳压3-5min；
S7，多次高压劈裂注浆：根据地层情况进行四次及以上高压劈裂注浆，保证锚固效果，多次重复劈裂注浆时，轮流使用两根二次注浆管2。
优选的，一般采取进行四次劈裂注浆，三次、四次劈裂的间隔时长均为4-6h，注浆压力控制在2.5-4.5MPa，根据地质情况，注浆压力最大不超过8MPa。
二次劈裂注浆后，锚固体承载力提升70-100%，三次劈裂注浆后，锚固体承载力提升130-150%，四次劈裂注浆后，锚固体承载力提升160-180%，满足施工要求。
进一步地，二次及以上高压劈裂注浆后，用水冲洗二次注浆管2，防止注浆孔21堵塞，便于进行下次注浆。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，由钻孔孔口向内依次为自由段、锚固段和钻孔加长段，包括一次注浆管（1）、二次注浆管（2）、对中支架（3）、钢绞线（4）和导向帽；其特征是，所述一次注浆管（1）设在对中支架（3）中心，通长设置在锚索结构中，尾部管口位于锚固段底部；所述二次注浆管（2）设置两根，固定连接在对中支架（3）的外侧，其中一根二次注浆管（2）的尾部管口位于距离锚固段底端1/3处，另一根二次注浆管（2）的尾部管口位于距离锚固段底端2/3处，所述二次注浆管（2）上开设有注浆孔（21）；所述对中支架（3）沿锚索结构间隔设置，所述钢绞线（4）设在对中支架（3）外侧，所述导向帽设在锚索结构尾部，与钢绞线连接。
2.根据权利要求1所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，其特征是：所述对中支架（3）为旋转对称结构，所述一次注浆管（1）位于对中支架（3）的旋转中心处，两根二次注浆管（2）相对设在对中支架（3）的外侧，其圆心连线经过对中支架（3）的旋转中心。
3.根据权利要求1所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，其特征是：所述注浆孔（21）为对穿孔，螺旋设置在二次注浆管（2）上。
4.根据权利要求1所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，其特征是：所述一次注浆管（1）为PVC管，所述二次注浆管（2）为钢管。
5.根据权利要求3所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，其特征是：所述注浆孔（21）开设在二次注浆管（2）处于锚固段的管体上，同一位置设置一对注浆孔（21），相邻的两对注浆孔（21）间隔1m设置；所述一次注浆管（1）尾端2m范围内设有注浆孔（21），并间隔1m设置。
6.根据权利要求5所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，其特征是：所述二次注浆管（2）的尾部管口封闭，并形成方向向外的尖角，所述注浆孔（21）通过胶带密封；所述一次注浆管（1）的尾部管口开口，通过胶带密封管口。
7.根据权利要求1所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，其特征是：所述二次注浆管（2）通过铁丝绑扎在对中支架（3）上。
8.根据权利要求1所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构，其特征是：所述钢绞线（4）设置四根，间隔设置在对中支架（3）外侧。
9.根据权利要求1-8所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构的施工方法，其特征是，包括以下步骤：
S1，钻孔施工：依次按照移机就位、安装钻管、钻进至设计深度的步骤进行钻孔施工；
S2，安放锚索：对钻孔进行清孔后安放锚索，待锚索就位后拔出外侧钻管；
S3，一次注浆：通过一次注浆管（1）采用0.5MPa的注浆压力进行一次注浆，将浆液从一次注浆管（1）注入钻孔中，待浆液从钻孔口溢出后暂停注浆，然后封闭洞口，稳压1min后结束一次注浆；
S4，一次注浆凝固：一次注浆结束后，等待4-6h进行浆液凝固，并在孔口进行不断补浆，保证孔口浆液饱满，在浆液强度达到5.0MPa后，完成一次注浆凝固；
S5，二次高压劈裂注浆：通过一根二次注浆管（2）采用2.0-2.5MPa的注浆压力进行二次注浆，注浆时长为30-60min，注浆压力稳定后稳压3-5min；
S6，三次高压劈裂注浆：待二次高压劈裂注浆的浆液凝固后，通过另一根二次注浆管（2）采用2.5-4.5MPa的注浆压力进行三次注浆，注浆时长为30-60min，注浆压力稳定后稳压3-5min；
S7，多次高压劈裂注浆：根据地层情况进行四次及以上高压劈裂注浆，保证锚固效果，多次重复劈裂注浆时，轮流使用两根二次注浆管（2）。
10.根据权利要求9所述的一种重复劈裂注浆的预应力锚索结构的施工方法，其特征是：二次及以上高压劈裂注浆后，均进行用水冲洗二次注浆管（2）的操作，防止注浆孔（21）堵塞。
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