CN111878136A - 一种分段式中空排水预应力让压锚杆及其支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩土工程锚固及地质灾害防治技术领域，尤其是一种适用于地下工程、边坡工程、滑坡防治等工程形式中的分段式中空排水让压锚杆及其支护方法；包括高强中空杆体、高强螺母、高强托盘和让压管，高强托盘中心处开孔，高强中空杆体穿过高强托盘设置，高强托盘一侧与高强螺母连接，一侧与围岩接触，让压管设在高强中空杆体表面；通过将分段设有排水孔的高强度中空杆体与多个让压管、高强托盘、螺母等部件组成的分段式中空排水让压锚杆埋入围岩或边坡坡体中，实现岩土体的排水和让压锚固的方案。让压锚杆的让压变形可调整隧洞围岩的应力分布，更好地控制了围岩松动圈、塑性区发展的作用，更有利于围岩稳定。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程锚固及地质灾害防治技术领域，尤其是一种适用于地下工程、边坡工程、滑坡防治等工程形式中的分段式中空排水让压锚杆及其支护方法。
背景技术
地下工程、边坡工程及地质灾害防治工程是工程建设中常见的工程形式，利用锚杆（锚索）进行对其加固是目前常用的方法之一。随着国民经济的发展以及需要满足工程需求的过程中，上述工程在建设中会遇到不同的问题和挑战。例如，埋深大的软岩隧洞具有高地应力、大变形、动压影响显著等特点，深埋软岩隧洞的支护问题变得非常复杂，传统的锚杆支护已经不能满足实际工程的需要；由于降雨下渗、地下水位的变化会引起岩土体重度增大，降低岩土体的抗剪强度等问题，实际工程中常常设置排水沟或排水孔等排水措施以解决这个技术难题，但是该排水措施受到工程地质条件、工程材料和施工工艺等条件的制约，同时也增加了工程建设的成本。
现有的技术中，已经存在将让压锚杆应用于煤矿巷道工程中的实例，以解决高矿压、大变形和动荷载影响的问题。目前也有专家、学者提出将让压锚杆应用于大变形的隧洞进行支护加固，以适应大变形、高地应力等问题的影响，同时发挥让压功能保护锚杆，但是实际工程应用的例子较少。现有的排水措施大多都是传统的排水措施，设置排水沟或排水孔以达到排水的目的，但是传统的排水措施受到支护方案的影响，设置的间距、个数受到限制，排水效果欠佳，对工程的安全运营不利。因此，为了满足实际工程需要而开发一种便于施工、制造成本低、将锚固措施和排水措施结合在一起的分段式中空可排水让压锚杆及其支护方法是非常有必要的。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种分段式中空可排水让压锚杆及其支护方法。通过将分段设有排水孔的高强度中空杆体与多个让压管、高强托盘、螺母等部件组成的分段式中空排水让压锚杆埋入围岩（边坡坡体）中，实现岩土体的排水和让压锚固的方案。让压锚杆的让压变形可调整隧洞围岩的应力分布，更好地控制了围岩松动圈、塑性区发展的作用，更有利于围岩稳定；对于圆形或弧形断面隧洞，群体锚杆支护使围岩中行程组合拱增强了锚固体的承载力，让压性能具有进一步提高支护强度的作用。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种分段式中空排水预应力让压锚杆，包括高强中空杆体、高强螺母、高强托盘和让压管，高强中空杆体是本发明的主要受力构件，其高强度特性需要满足实际工程中抗拉和抗剪的需求，满足工程的支护强度需求，杆体长度由实际工程需要确定，高强托盘中心处开孔，高强中空杆体穿过高强托盘设置，高强托盘一侧与高强螺母连接，一侧与围岩接触，高强螺母需满足安装应力所需的强度要求，更好地配合锚固措施中的连接部件，高强螺母用于固定高强托盘，让压管设在高强中空杆体表面，使让压管和高强中控杆体能更好地工作，让压管的个数可根据实际工程需要确定。
进一步，让压管与高强中空杆体之间留有空隙，空隙内填充锂基润滑脂。
进一步，高强中空杆体表面具有连续的高强螺纹并分段设有排水孔，让压管覆盖高强中空杆体的范围内不设排水孔，让压管与让压管之间的高强中空杆体设排水孔，增强锚固效果和实现排水功能。
进一步，让压管的两端与高强中空杆体有足够强度的密封连接，确保让压管和高强中空杆体之间没有相对移动，让压管在锚杆尾部连接时使用渐变的紧缩连接，优选地，让压管的强度和延性均优于高强中空杆体，让压管包括让压管本体段和让压管渐变段。
进一步，若所支护的围岩未成岩或特别松散，让压管与让压管之间的设有排水孔的高强中空杆体表面包裹滤布，若支护中涉及到阻碍排水的松散软岩或极软岩，可以在高强中空杆体（1）中注透水混凝土增强排水性能。
进一步，高强中空杆体、高强螺母、高强托盘和让压管表面均涂抹有环氧树脂层。
一种分段式中空排水预应力让压锚杆的支护方法，包括以下步骤：
1）首先，在工程勘察、设计的基础上，确定支护断面围岩等级；
2）确定支护断面的变形和应力分布情况；
3）确定锚杆的参数，例如确定锚杆的材质、型号、长度和间、排距等参数；
4）确定支护方案，确定锚杆的安装荷载；
5）进行辅助支护设计：
5-1）将锚固措施的各部件涂抹环氧树脂以防腐；
5-2）组装让压管和高强中空杆体，填充锂基润滑脂，并在两个让压管之间的杆体表面合适位置布置排水孔；
5-3）将杆体插入锚固孔内，如有需要则向中空杆体内注入透水混凝土，排水孔表面包裹滤布；
5-4）安装高强托盘、拧紧高强螺母；
6）该锚固措施在实际工程应用前需要进行试验验证，如锚杆预应力检测、拉拔试验等，试验合格之后方能投入使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）该让压锚杆结构简单，制造成本较低，简化了安装的施工工序。
（2）采用了让压理念，有足够的安装载荷以保证及时主动支护，适宜的支护强度以保证锚杆（索）和围岩间的应力载荷平衡（应力-载荷耦合）。围岩表面位移满足围岩稳定性要求，足够的延伸距离以保证锚杆（索）和围岩间的变形协调（变形耦合），对大变形的控制具有明显的效果。
（3）集岩土体锚固功能与排水功能于一体，实现了锚固的目的、较大的让压量和让压变形，同时还起到了排水作用；对该支护措施涂环氧树脂保护层，起到了防腐的作用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的让压管与中空杆体连接的剖面图；
图3为本发明的排水孔布置示意图；
图中：1、高强中空杆体；2、高强螺母；3、高强托盘；4、让压管；41、让压管渐变段；42、让压管本体段；5、排水孔；6、锂基润滑脂。
具体实施方式
如图1-3所示，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种分段式中空排水预应力让压锚杆，包括高强中空杆体（1）、高强螺母（2）、高强托盘（3）和让压管（4），高强托盘（3）中心处开孔，高强中空杆体（1）穿过高强托盘（3）设置，高强中空杆体1是本发明的主要受力构件，其高强度特性需要满足实际工程中抗拉和抗剪的需求，满足工程的支护强度需求，杆体长度由实际工程需要确定，高强托盘（3）一侧与高强螺母（2）连接，一侧与围岩接触，高强螺母需满足安装应力所需的强度要求，更好地配合锚固措施中的连接部件，高强螺母用于固定高强托盘，让压管（4）设在高强中空杆体（1）表面，使让压管和高强中控杆体能更好地工作，让压管的个数可根据实际工程需要确定。
实施例2
在实施例1的基础上，让压管（4）与高强中空杆体（1）之间留有空隙，空隙内填充锂基润滑脂（6）。
实施例3
在实施例1的基础上，高强中空杆体（1）表面具有连续的高强螺纹并分段设有排水孔（5），让压管（4）覆盖高强中空杆体（1）的范围内不设排水孔（5），让压管（4）与让压管（4）之间的高强中空杆体（1）设排水孔（5），增强锚固效果和实现排水功能。
实施例4
在实施例1的基础上，让压管4的两端与高强中空杆体有足够强度的密封连接，确保让压管4和高强中空杆体1之间没有相对移动，让压管4在锚杆尾部连接时使用渐变的紧缩连接，优选地，让压管4的强度和延性均优于高强中空杆体1，，让压管（4）包括让压管本体段（42）和让压管渐变段（41）。
实施例5
在实施例1的基础上，若所支护的围岩未成岩或特别松散，，让压管（4）与让压管（4）之间的设有排水孔（5）的高强中空杆体（1）表面包裹滤布，若支护中涉及到阻碍排水的松散软岩或极软岩，可以在高强中空杆体（1）中注透水混凝土增强排水性能。
实施例6
在实施例1的基础上，高强中空杆体（1）、高强螺母（2）、高强托盘（3）和让压管（4）表面均涂抹有环氧树脂层，防止地下水的腐蚀。
实施例7
一种分段式中空排水预应力让压锚杆的支护方法，包括以下步骤：
1）首先，在工程勘察、设计的基础上，确定支护断面围岩等级；
2）确定支护断面的变形和应力分布情况；
3）确定锚杆的参数，例如确定锚杆的材质、型号、长度和间、排距等参数；
4）确定支护方案，确定锚杆的安装荷载；
5）进行辅助支护设计：
5-1）将锚固措施的各部件涂抹环氧树脂以防腐；
5-2）组装让压管和高强中空杆体，填充锂基润滑脂，并在两个让压管之间的杆体表面合适位置布置排水孔；
5-3）将杆体插入锚固孔内，如有需要则向中空杆体内注入透水混凝土，排水孔表面包裹滤布；
5-4）安装高强托盘、拧紧高强螺母；
6）该锚固措施在实际工程应用前需要进行试验验证，如锚杆预应力检测、拉拔试验等，试验合格之后方能投入使用。
该让压锚杆结构简单，制造成本较低，简化了安装的施工工序；采用了让压理念，有足够的安装载荷以保证及时主动支护，适宜的支护强度以保证锚杆（索）和围岩间的应力载荷平衡（应力-载荷耦合）。围岩表面位移满足围岩稳定性要求，足够的延伸距离以保证锚杆（索）和围岩间的变形协调（变形耦合），对大变形的控制具有明显的效果；集岩土体锚固功能与排水功能于一体，实现了锚固的目的、较大的让压量和让压变形，同时还起到了排水作用；对该支护措施涂环氧树脂保护层，起到了防腐的作用。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (7)
1.一种分段式中空排水预应力让压锚杆，其特征在于：包括高强中空杆体（1）、高强螺母（2）、高强托盘（3）和让压管（4），高强托盘（3）中心处开孔，高强中空杆体（1）穿过高强托盘（3）设置，高强托盘（3）一侧与高强螺母（2）连接，一侧与围岩接触，让压管（4）设在高强中空杆体（1）表面。
2.根据权利要求1所述的一种分段式中空排水预应力让压锚杆，其特征在于：让压管（4）与高强中空杆体（1）之间留有空隙，空隙内填充锂基润滑脂（6）。
3.根据权利要求1所述的一种分段式中空排水预应力让压锚杆，其特征在于：高强中空杆体（1）表面具有连续的高强螺纹并分段设有排水孔（5），让压管（4）覆盖高强中空杆体（1）的范围内不设排水孔（5），让压管（4）与让压管（4）之间的高强中空杆体（1）设排水孔（5）。
4.根据权利要求1所述的一种分段式中空排水预应力让压锚杆，其特征在于：让压管（4）包括让压管本体段（42）和让压管渐变段（41）。
5.根据权利要求1所述的一种分段式中空排水预应力让压锚杆，其特征在于：让压管（4）与让压管（4）之间的设有排水孔（5）的高强中空杆体（1）表面包裹滤布。
6.根据权利要求1所述的一种分段式中空排水预应力让压锚杆，其特征在于：高强中空杆体（1）、高强螺母（2）、高强托盘（3）和让压管（4）表面均涂抹有环氧树脂防水层。
7.一种分段式中空排水预应力让压锚杆的支护方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）首先，在工程勘察、设计的基础上，确定支护断面围岩等级；
确定支护断面的变形和应力分布情况；
3）确定锚杆的参数，例如确定锚杆的材质、型号、长度和间、排距等参数；
4）确定支护方案，确定锚杆的安装荷载；
5）进行辅助支护设计：
5-1）将锚固措施的各部件涂抹环氧树脂以防腐；
5-2）组装让压管和高强中空杆体，填充锂基润滑脂，并在两个让压管之间的杆体表面合适位置布置排水孔；
5-3）将杆体插入锚固孔内，如有需要则向中空杆体内注入透水混凝土，排水孔表面包裹滤布；
5-4）安装高强托盘、拧紧高强螺母；
6）该锚固措施在实际工程应用前需要进行试验验证，如锚杆预应力检测、拉拔试验等，试验合格之后方能投入使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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