CN111733808A - 可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置及加固工程施工方法 - Google Patents
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Abstract
可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置及加固工程施工方法，以通过锚索的快速张拉对加固工程进行快速施工，有效解决抢险加固的时效性和有效性问题。该伞形锚固装置包括承压板、滑动板、支承板、弹性构件和伞形骨架组件，承压板与滑动轴前端固定连接，滑动板位于承压板、支承板之间且套装在滑动轴上，弹性构件的两端分别作用在滑动板、支承板板面上。伞形骨架组件沿承压板周向等距间隔设置，各伞形骨架组件由承力杆、第一连杆和第二连杆构成，承力杆的前端与承压板铰接，第一连杆的两端分别与承力杆后端、滑动板铰接，第二连杆的两端分别与第一连杆中部、支承板铰接。锚索穿过支承板和承压板，其前端通过挤压锚锚固在承压板板面上。
Description
技术领域
本发明涉及公路、铁路路基支挡结构工程、市政基础设施建设中的基坑工程，特别涉及一种锚索快速张拉伞形锚固装置及加固工程施工方法，适宜边坡加固工程抢险及需要快速稳定边坡的工程。
背景技术
随着交通运输业和市政基础设施建设的磅礴发展，在铁路、公路、民航机场、市政工程中，锚索、锚固桩等被大量应用于边坡、基坑工程的加固。由于地质条件的复杂性和自然环境的多变性，在雨季或地震等自然灾害条件下，既有的边坡工程或自然斜坡不可避免地出现地质灾害，需要及时加固。
但是，现有加固措施存在诸多不足。譬如锚索加固，其锚固段需要形成强度后才能张拉形成锚固力；锚固桩加固，需要机械或人工成孔，然后浇筑钢筋混凝土，待强度达到75％以上才能提供抗力。这些加固措施周期长，往往起不到快速减灾、降灾及快速治理灾害的作用。
为此，本发明提出一种锚索快速张拉伞形锚固装置及加固工程施工方法，在抢险救灾中能快速对边坡进行加固，并且结构简单、有效，施工方便、快捷，并符合环保要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现锚索快速张的伞形锚固装置，以通过锚索的快速张拉对加固工程进行快速施工，有效解决抢险加固的时效性和有效性问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：该伞形锚固装置包括承压板、滑动板、支承板、弹性构件和伞形骨架组件，承压板与滑动轴前端固定连接，滑动板位于承压板、支承板之间且套装在滑动轴上，弹性构件的两端分别作用在滑动板、支承板板面上；所述伞形骨架组件沿承压板周向等距间隔设置，各伞形骨架组件由承力杆、第一连杆和第二连杆构成，承力杆的前端与承压板铰接，第一连杆的两端分别与承力杆后端、滑动板铰接，第二连杆的两端分别与第一连杆中部、支承板铰接；锚索穿过支承板和承压板，其前端通过挤压锚锚固在承压板板面上。
本发明所要解决的另一技术问题是提供采用上述可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置的加固工程施工方法，该方法包括如下步骤：
①锚孔，在锚孔定位后，首先进行钻孔，在常规孔段孔底采用扩孔钻头扩孔形成锚固段；
②制作锚索和组装伞形锚固装置，锚索的前端通过挤压锚锚固在承压板板面上，并沿锚索长度方向间隔安装锚索定位架，伞形锚固装置用绳索约束使弹性构件处于压缩状态；
③解除对弹性构件的约束，将伞形锚固装置穿过加固体从孔口缓慢下到锚孔孔底，伞形骨架组件中的承力杆在弹性构件作用下在扩孔段得到张开；将整束锚索向孔外缓慢拖动，使承力杆卡在锚固段孔壁上；
④预张拉锚索，将锚索外露端穿过钢垫板、外锚具与张拉机具相连，对锚索进行整束预张拉，张拉力为设计值10％，使承力杆有效卡锚在孔变截面处的孔壁上，形成初始锚固力；
⑤张拉锚索，分级张拉锚索至张拉力设计值，锁定锚索。
本发明的有益效果是，锚固力由伞形锚固装置与锚孔孔壁提供，不需要施作锚固段混凝土，节约等强时间，可以实现快速张拉，快速对结构进行加固；有效解决了抢险加固的时效性和有效性问题，结构简单实用、施工方便、经济、并符合环保要求；根据设计需要，工程结构得到加固后，仍可以对锚固段进行注浆形成永久结构。
附图说明
本说明书包括如下六幅附图：
图1是本发明可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置的准备状态示意图；
图2是本发明可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置的工作状态示意图；
图3是本发明可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置中支承板的主视图；
图4是本发明可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置中滑动板的主视图；
图5是本发明可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置中承压板的主视图；
图6是本发明可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置用于加固工程的示意图。
图中示出构件和对应的标记：锚索1、外锚具2、加固体3、注浆管4、挤压锚5、锚孔6、承压板10、承压板锚索孔11、承压板滑动轴安装孔12、承力杆安装槽13、滑动板20、第一连杆安装槽21、滑动轴通孔32、支承板30、支承板锚索孔31、支承板滑动轴安装孔32、第二连杆安装槽33、滑动轴40、承力杆41、第一连杆42、第二连杆43、弹簧44、常规孔段L1、锚固段L2。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：该伞形锚固装置包括承压板10、滑动板20、支承板30、弹性构件44和伞形骨架组件，承压板10与滑动轴40前端固定连接，滑动板20位于承压板10、支承板30之间且套装在滑动轴40上，弹性构件44的两端分别作用在滑动板20、支承板30板面上。所述伞形骨架组件沿承压板10周向等距间隔设置，各伞形骨架组件由承力杆41、第一连杆42和第二连杆43构成，承力杆41的前端与承压板10铰接，第一连杆42的两端分别与承力杆41后端、滑动板20铰接，第二连杆43的两端分别与第一连杆42中部、支承板30铰接；锚索1穿过支承板30和承压板10，其前端通过挤压锚5锚固在承压板10板面上。
参照图1，伞形锚固装置处于准备状态时，弹性构件44被压缩，此状态下各伞形骨架组件的承力杆41向内收拢，整个伞形锚固装置的直径小于锚孔6常规孔段L1的直径。参照图2，伞形锚固装置可由锚孔6孔口经常规孔段L1下放至扩孔段L2内，此时弹性构件44的侧向约束解除，在弹性构件44弹力作用下，推开滑动板20，带动第一连杆42、第二连杆43使承压杆41向外张开，卡在扩孔段L2孔壁上，提供初始锚固力。当当锚索1整束向外张拉时，承压板20向外运动，承力杆41继续向外扩张，与孔壁卡得越紧，提供的锚固力越大。由此可见，锚固力由伞形锚固装置与锚孔孔壁提供，不需要施作锚固段混凝土，节约等强时间，可以实现快速张拉，快速对结构进行加固，有效解决了抢险加固的时效性和有效性问题。
根据孔壁岩石抗剪强度，所述伞形骨架组件的数量为2～4组，沿承压板10周向等距间隔设置。锚索1的数量为4～8根，张拉力根据设计需要确定。
参照图5，所述承压板10在板体中央部位设置承压板滑动轴安装孔12，在板体圆周上间隔设置承力杆安装槽13，在板体上间隔设置供锚索1穿过的通孔。所述承力杆41的前端位于承力杆安装槽13内，且通过销轴与承压板10板体铰接。参照图4，所述滑动板20在板体中央部位设置供滑动轴40穿过的滑动轴通孔22，在板体圆周上间隔设置第一连杆安装槽21。所述第一连杆安装槽21的后端位于第一连杆安装槽21内，且通过销轴与滑动板20板体铰接。参照图3，所述支承板30在板体中央部位设置供滑动轴40穿过的支承板滑动轴安装孔32，板体圆周上间隔设置第二连杆安装槽33，在板体上间隔设置供锚索1穿过的通孔。所述第二连杆43的后端位于第二连杆安装槽33内，且通过销轴与支承板30板体铰接。所述滑动轴40为方形钢管，承压板滑动轴安装孔12、滑动轴通孔22和支承板滑动轴安装孔32为与滑动轴40截面相适配的方孔。所述滑动轴40前端通过螺栓连接或者焊接与承压板10形成固定连接。
弹性构件44通常采用压缩弹簧，由直径不小于3mm的钢丝制成，压缩长度约25mm，伸开长度约40mm。其弹性要能顺利将滑动板推动使承压杆41张开。
参照图6，本发明可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置的加固工程施工方法，包括如下步骤：
①设锚孔6，在锚孔定位后，首先进行钻孔，在常规孔段L1孔底采用扩孔钻头扩孔形成锚固段L2，并在锚孔6外端施工加固体3。常规孔段L1锚孔直径一般为110～150mm。扩孔段L2直径一般为150～200mm，扩孔段L2长度一般为500mm。
②制作锚索锚索1和组装伞形锚固装置，锚索1的前端通过挤压锚5锚固在承压板10板面上，并沿锚索1长度方向间隔安装锚索定位架。伞形锚固装置用绳索约束使弹性构件44处于压缩状态；
③解除对弹性构件44的约束，将伞形锚固装置穿过加固体3从孔口缓慢下到锚孔6孔底，在扩孔段伞形骨架组件中的承力杆41在弹性构件44作用下张开。将整束锚索1向孔外缓慢拖动，使承力杆41卡在锚固段L2孔壁上。
④预张拉锚索1，将锚索1外露端穿过钢垫板、外锚具2与张拉机具相连，对锚索1进行整束预张拉，张拉力为设计值10％左右，使承力杆41有效卡锚孔6变截面处的孔壁上，形成初始锚固力。
⑤张拉锚索1。在确认伞形锚固装置能有效提供锚固力后，分级张拉锚索1至张拉力设计值，锁定锚索1。
根据设计需要，所述锚固段L2可分段扩孔成1－3段，各段内设置一个伞形锚固装置，最外侧伞形锚固装置的支承板、承压板的锚索孔要设置底端伞形锚固装置锚索穿过的孔位。多个伞形锚索装置串连，可实现分散快速锚固。
工程结构得到加固后，仍可以对锚固段进行注浆形成永久结构。参照图6，所述步骤②中，组装伞形锚固装置后，将注浆管4的前端通过转接头与滑动轴40的后端连接。所述步骤⑤结束后，通过注浆管4向锚固段L2内压力注入水泥砂浆，形成永久加固工程。
以上所述只是用图解说明本发明可实现锚索快速张拉的伞形锚固装置和加固工程施工方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (10)
1.可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：该伞形锚固装置包括承压板(10)、滑动板(20)、支承板(30)、弹性构件(44)和伞形骨架组件，承压板(10)与滑动轴(40)前端固定连接，滑动板(20)位于承压板(10)、支承板(30)之间且套装在滑动轴(40)上，弹性构件(44)的两端分别作用在滑动板(20)、支承板(30)板面上；所述伞形骨架组件沿承压板(10)周向等距间隔设置，各伞形骨架组件由承力杆(41)、第一连杆(42)和第二连杆(43)构成，承力杆(41)的前端与承压板(10)铰接，第一连杆(42)的两端分别与承力杆(41)后端、滑动板(20)铰接，第二连杆(43)的两端分别与第一连杆(42)中部、支承板(30)铰接；锚索(1)穿过支承板(30)和承压板(10)，其前端通过挤压锚(5)锚固在承压板(10)板面上。
2.如权利要求1所述的可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：所述伞形骨架组件的数量为2～4组，承压板(10)周向等距间隔设置，锚索(1)的数量为4～8根。
3.如权利要求2所述的可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：所述承压板(10)在板体中央部位设置承压板滑动轴安装孔(12)，在板体圆周上间隔设置承力杆安装槽(13)，在板体上间隔设置供锚索(1)穿过的通孔；所述承力杆(41)的前端位于承力杆安装槽(13)内，且通过销轴与承压板(10)板体铰接。
4.如权利要求2所述的可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：所述滑动板(20)在板体中央部位设置供滑动轴(40)穿过的滑动轴通孔(22)，在板体圆周上间隔设置第一连杆安装槽(21)；所述第一连杆安装槽(21)的后端位于第一连杆安装槽(21)内，且通过销轴与滑动板(20)板体铰接。
5.如权利要求2所述的可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：所述支承板(30)在板体中央部位设置供滑动轴(40)穿过的支承板滑动轴安装孔(32)，板体圆周上间隔设置第二连杆安装槽(33)，在板体上间隔设置供锚索(1)穿过的通孔；所述第二连杆(43)的后端位于第二连杆安装槽(33)内，且通过销轴与支承板(30)板体铰接。
6.如权利要求3、4或5所述的的可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置，其特征是：所述滑动轴(40)为方形钢管，承压板滑动轴安装孔(12)、滑动轴通孔(22)和支承板滑动轴安装孔(32)为与滑动轴(40)截面相适配的方孔；所述滑动轴(40)前端通过螺栓连接或者焊接与承压板(10)形成固定连接。
7.采用如权利要求1所述可实现锚索快速张的拉伞形锚固装置的加固工程施工方法，包括如下步骤：
①设锚孔(6)，在锚孔定位后，首先进行钻孔，在常规孔段(L1)孔底采用扩孔钻头扩孔形成锚固段(L2)；
②制作锚索锚索(1)和组装伞形锚固装置，锚索(1)的前端通过挤压锚(5)锚固在承压板(10)板面上，并沿锚索(1)长度方向间隔安装锚索定位架，伞形锚固装置用绳索约束使弹性构件(44)处于压缩状态；
③解除对弹性构件(44)的约束，将伞形锚固装置穿过加固体(3)从孔口缓慢下到锚孔(6)孔底，解除对弹性构件(44)的约束，伞形骨架组件中的承力杆(41)在弹性构件(44)作用下张开；将整束锚索(1)向孔外缓慢拖动，使承力杆(41)卡在锚固段(L2)孔壁上；
④预张拉锚索(1)，将锚索(1)外露端穿过钢垫板、外锚具(2)与张拉机具相连，对锚索(1)进行整束预张拉，张拉力为设计值10％，使承力杆(41)有效卡锚孔(6)变截面处的孔壁上，形成初始锚固力；
⑤张拉锚索(1)，分级张拉锚索(1)至张拉力设计值，锁定锚索(1)。
8.如权利要求7所述的加固工程施工方法，其特征是：所述步骤②中，组装伞形锚固装置后，将注浆管(4)的前端通过转接头与滑动轴(40)的后端连接。
9.如权利要求8所述的加固工程施工方法，其特征是：所述步骤⑤结束后，通过注浆管(4)向锚固段(L2)内压力注入水泥砂浆，形成永久加固工程。
10.如权利要求7至9任意一项所述的加固工程施工方法，其特征是：所述锚固段(L2)分段扩孔成1－3段，各段内设置一个伞形锚固装置，相邻伞形锚固装置的滑动轴(40)串接。
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