CN113699986B - 一种用于填方边坡的锚索及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于填方边坡的锚索及其施工方法，涉及锚索装置技术领域，通过在锚固段的若干个钢绞线和注浆管之间均匀交替设置固定架和定位架，实现钢绞线的向内收束和向外支撑；通过在钢绞线与固定架的接触位置设置滚动复位装置，在钢绞线与定位架的接触位置设置滚筒，使得锚固段钢绞线受到张拉力时能够进行反作用力的复位，实现钢绞线的受力微调，保证锚索在张拉过程中每根钢绞线受力均匀，提高钢绞线的锚固力。

Description

一种用于填方边坡的锚索及其施工方法

技术领域

本发明涉及锚索装置技术领域，特别涉及一种用于填方边坡的锚索及其施工方法。

背景技术

锚索，是一种采用钢绞线或高强钢丝束并施加一定预拉应力，将拉力传至稳定岩土层的构件；因其具有能充分调节和提高岩土层的自身强度和自稳能力、减轻支护结构自重、节约工程造价等优点，在边坡支护工程领域中应用广泛。

传统锚索主要组成部分有杆体(钢绞线或高强钢丝束)、锚固体(注浆形成的固结体)、套管等；施工时，一般先采用钻孔设备在岩土层中成孔，成孔后清理锚孔，然后将锚索杆体和注浆管安放进锚孔内，再对该锚孔进行注浆形成锚固体，最后张拉并采用锚具予以锁定。

填方边坡是指填土四周临空面的土坡坡度，用于填方边坡内的回填土区域成分复杂，而利用预应力锚索张拉设备对锚索进行预应力张拉是采用整束锚索一次张拉锁定的方式，此方式在填方边坡中张拉会造成同一束锚索内钢绞线受力不同的问题，由于固定钢绞线的各个固定装置的限制，使得在施加预应力的时刻，同一束锚索中钢绞线的伸长量参差不同，每一根钢绞线受到的的预应力不同。使得预应力锚索的稳定产生严重的安全隐患，出现单根钢绞线拉断或拔丝的现象，导致锚索锚固力降低。

针对上述问题，本申请提供了一种用于填方边坡的锚索及其施工方法，通过在锚索锚固段的钢绞线中设置固定架和定位架，并分别在固定架、定位架与钢绞线的接触表面设置活动的接触面，使得在施加预应力的时刻，分别实现固定架、定位架与钢绞线之间相对位置的微调，保证锚索在张拉过程中每根钢绞线受力均匀，提高钢绞线的锚固力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于填方边坡的锚索及其施工方法，通过在锚索锚固段的钢绞线中设置固定架和定位架，并分别在固定架、定位架与钢绞线的接触表面设置活动的接触面，使得在施加预应力的时刻，分别实现固定架、定位架与钢绞线之间相对位置的微调，保证锚索在张拉过程中每根钢绞线受力均匀，提高钢绞线的锚固力。

本发明提供了一种用于填方边坡的锚索，所述锚索设置于填方边坡的土层中，所述锚索包括：锚固段、自由段和张拉段；

所述锚固段以相同间距交替设置固定架和定位架，分别用于向内收束和向外支撑所述锚固段的若干个钢绞线和注浆管；

所述固定架包括架环，所述架环套接在若干个所述钢绞线的外部，所述架环与若干个所述钢绞线之间设置滚动复位装置；

所述定位架包括定位片，所述定位片架设在若干个所述钢绞线之间，所述定位片与若干个所述钢绞线之间设置滚筒。

进一步地，所述架环表面设置若干个贯穿环体的螺孔，所述螺孔的数目与钢绞线的数目一致，若干个所述螺孔内均螺接定位柱；

所述滚动复位装置包括活动设置在所述定位柱端部的抵接柱，所述抵接柱外表面套接抵接管，所述抵接柱与抵接管之间设置扭簧，若干个所述抵接管抵接在所述钢绞线的表面。

进一步地，所述定位片周向设置若干个定位槽，所述定位槽的数目与钢绞线的数目一致，所述定位槽内嵌滚筒，所述定位片中心设置圆孔，用于穿过所述注浆管。

进一步地，所述定位片的外径与套管的内径一致。

进一步地，所述锚固段外部设置套管，所述套管表面设置若干个气孔，若干个所述气孔外表面设置倾斜外壳，所述倾斜外壳沿背离所述自由段的方向与所述气孔的间距逐渐减小。

进一步地，所述套管的两端均设置橡胶盖，所述橡胶盖表面设置用于容纳钢绞线和注浆管的通孔。

进一步地，所述套管与固定架之间设置弹性层。

进一步地，应用一种用于填方边坡的锚索的施工方法，包括以下步骤：

采用成孔设备在填方边坡的预设位置进行钻孔，形成施工孔；

将固定架和定位架以相同间距交替设置在锚固段，交替向内收束和向外支撑钢绞线和注浆管，其中固定架内的每个滚动复位装置均对应一个钢绞线，注浆管被围在多个钢绞线之间，定位架内的每个滚筒均对应一个钢绞线，注浆管穿过定位架中心的圆孔；

在锚固段外部设置套管，将锚索顺直平稳置入施工孔内；

通过注浆管将水泥浆液注入施工孔，使水泥浆液注满锚索的锚固段和自由段，并在注浆过程中逐步抽出注浆管，抽出过程中注浆管的管口不能抽出水泥浆液；

在水泥浆液达到预设的凝固状态时，对锚索进行预张拉，钢绞线受到预张拉力后与固定架和定位架发生相对位置的变动；

在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定，滚动复位装置失去张拉力后进行复位，提供反作用力，分别调节若干个钢绞线的受力状态，保证锚索在张拉过程中每根钢绞线受力均匀，提高钢绞线的锚固力。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(一)本发明提供了一种用于填方边坡的锚索及其施工方法，通过在锚固段的若干个钢绞线和注浆管之间均匀交替设置固定架和定位架，实现钢绞线的向内收束和向外支撑；通过在钢绞线与固定架的接触位置设置滚动复位装置，在绞线与定位架的接触位置设置滚筒，使得锚固段钢绞线受到张拉力时能够进行反作用力的复位，实现钢绞线的受力微调，保证锚索在张拉过程中每根钢绞线受力均匀，提高钢绞线的锚固力。

(二)本发明提供了一种用于填方边坡的锚索及其施工方法，通过在锚固段的外部设置套管，实现定位架和固定架的位置固定，避免钢绞线位置微调作用失效。

(三)本发明提供了一种用于填方边坡的锚索及其施工方法，通过在套管表面设置倾斜外壳，在锚索置入施工孔内时进行排土工作，并保护填方边坡的土料不落入气孔内，保障气孔的透气功能，并且增加锚索与填方边坡土料之间的摩擦力，稳固锚索，避免后期发生晃动。

附图说明

图1为本发明实施例提供的锚索结构图；

图2为本发明实施例提供的固定架结构图；

图3为本发明实施例提供的滚动复位装置结构图；

图4为本发明实施例提供的定位架结构图；

图5为本发明实施例提供的套管结构图；

图6为本发明实施例提供的倾斜外壳结构图。

附图说明：1-固定架，2-定位架，3-套管，4-钢绞线，5-注浆管，101-架环，102-螺孔，103-定位柱，104-抵接柱，105-抵接管，201-定位片，202-定位槽，203-圆孔，2021-滚筒，301-气孔，302-倾斜外壳。

具体实施方式

下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

锚索是指在吊桥中在边孔将主缆进行锚固时，要将主缆分为许多股钢束分别锚于锚锭内，这些钢束便称之为锚索。锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能，有效地控制岩体的位移，促使其稳定，达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。预应力锚索是指采取预应力方法把锚索锚固在岩体内部的索状支架，用于加固边坡。锚索靠锚头通过岩体软弱结构面的孔锚入岩体内，把滑体与稳固岩层联在一起，从而改变边坡岩体的应力状态，提高边坡不稳定岩体的整体性和强度。预应力锚索施工时，需专门的拉紧装置和机具。

向锚索孔装索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔 一次，即可着手安装锚索。

张拉锚索前需对张拉设备进行标定。标定时，将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好，在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验三次，取平均值，绘出千斤顶出力(KN)和压力表指示的压强(MPa)曲线，作为锚索张拉时的依据。因国产压力表初始起动压强不完全相同，所以，标定曲线上必须注明标定时的压力表号，使用中不得调换。压力表损坏或拆装千斤顶后，要重新标定。

若锚索是由少数钢绞线组成，可采用整体分级张拉的程序，每级稳定时间2～3min；若锚索是由多根钢绞线组成，组装长度不会完全相同，为了提高锚索各钢绞线受力的均匀度，采用先单根张拉，3天后再整体补偿张拉的程序。

参照图1-图6，本发明提供了一种用于填方边坡的锚索，在填土方坡确定钻孔位置，搭设钢管架平台，确定锚索倾斜角就位钻机进行钻孔，成孔深度大于设计孔深50cm，将锚索顺直平稳推进孔洞内，孔口处留架线环，进行定位。

本申请的锚索分为锚固段、自由段和张拉段；锚固段以相同间距交替设置固定架1和定位架2，相同的间距是为了保障张拉时受力均衡，配合本申请的结构，固定架1和定位架2分别用于等距离交替的向内收束和向外支撑锚固段的若干个钢绞线4和注浆管5，注浆管5被包裹在若干个钢绞线4之间；

固定架1包括架环101，架环101套接在若干个钢绞线4的外部，同理注浆管5也被包裹在架环101内，架环101与若干个钢绞线4之间设置滚动复位装置，滚动复位装置用于调节架环101与若干个钢绞线4之间的相对位置，在锚索受到预张拉力时，若干个钢绞线4统一被拉动，当预张拉力消失后，由于钢绞线4的长度存在差异，或者钢绞线4受到的来自填方边坡的外力不同，因此每个钢绞线4被拉动的位移量存在差异，为了调节各个钢绞线4之间的受力平衡，滚动复位装置产生恢复力，将钢绞线4的位置进行微调，使得若干个钢绞线4受力均衡；

定位架2包括定位片201，定位片201架设在若干个钢绞线4之间，定位片201与若干个钢绞线4之间设置滚筒2021，滚筒2021用于配合滚动复位装置，当滚动复位装置带动钢绞线4进行微调时，滚筒2021受到钢绞线4微调的作用力从而发生从动，减小微调带来的摩擦力，避免钢绞线4与定位片201之间产生新的外力。

实施例1

参照图2，架环101表面设置若干个贯穿环体的螺孔102，若干个螺孔102的孔向均朝向架环101的圆心，若干个螺孔102均匀布设在架环101表面，螺孔102的数目与钢绞线4的数目一致，若干个螺孔102内均螺接定位柱103，通过调节螺接关系调节定位柱103与钢绞线4之间的支撑力，定位柱103均对应抵接一个钢绞线4，将若干个钢绞线4从四周向中心施加力；

参照图3，滚动复位装置包括活动设置在定位柱103端部的抵接柱104，调节定位柱103时，定位柱103在螺孔内进行内旋，由于定位柱103和抵接柱104活动安装的关系，确保在调节定位柱103的过程中，抵接柱104与钢绞线4抵接位置不发生变动，抵接柱104朝向架环101圆心方向弯曲，方便更好的定位在钢绞线4外部，抵接柱104外表面套接抵接管105，抵接柱104的套接部位呈直线，便于抵接管105在抵接柱104外部转动，抵接柱104与抵接管105之间设置扭簧，抵接柱104外部依次套接扭簧和抵接管105，若干个抵接管105抵接在钢绞线4的表面，抵接管105受到微调的作用力后，在抵接柱104表面方向相对转动，当预张拉力消失后，扭簧发生作用，对抵接管105提供恢复力，调节各个钢绞线4的受力状态，使得各个钢绞线4受力均衡。

抵接柱104由弧形柱和连接在弧形柱两端的柱体三部分构成，弧形柱的设置是为了与钢绞线4更好的接触，柱体为直线柱，方便套接在外部的抵接管105在施力和受力状态下灵活转动。

扭转弹簧属于螺旋弹簧。扭转弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，扭转弹簧将它们拉回初始位置，产生扭矩或旋转力。扭转弹簧可以存储和释放角能量或者通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定钢绞线4。扭转弹簧通常是密身的，但是，簧圈之间有节距以减少摩擦。它们对旋转或旋转外力产生阻力。设计扭转弹簧的旋向(顺时针或逆时针)，从而确定弹簧的旋向。各圈或是紧密围绕或是分开围绕，能适任扭转负荷(与弹簧轴线成直角)。弹簧之末端可绕成钩状或直扭转臂。

实施例2

参照图4，定位片201周向设置若干个定位槽202，若干个定位槽202用于一一对应容纳限定多个钢绞线4的位置，定位槽202的数目与钢绞线4的数目一致，定位槽202内嵌滚筒2021，滚筒2021滚动安装在定位槽202内，能够在定位槽202内灵活转动，滚筒2021的滚动方向与钢绞线4的长度方向一致，通过滚筒2021的滚动，带动钢绞线4的长度调节，滚筒2021用于配合滚动复位装置，当滚动复位装置带动钢绞线4进行微调时，滚筒2021受到钢绞线4微调的作用力从而发生从动，减小微调带来的摩擦力，定位片201中心设置圆孔203，用于穿过注浆管5，对注浆管5进行限位，并方便后续工作中抽出注浆管5。

其中，定位片201的外径与套管3的内径一致，方便定位片201卡接在套管3内，固定套管3与钢绞线4之间的位置，套管3用于保护钢绞线4，并且保证固定架1和定位架2的位置不会在置入施工孔内时受力发生变动，同时套管3的金属材质方便锚索在较长的施工孔内，进行行进方向的确定，避免置入过程偏离。

注浆管5是一种预埋注浆管系统，用于混凝土中的施工缝、冷接缝、管子渗缝、地墙之间空隙等处的永久密封。在新和旧混凝土的接缝之间安装注浆管是非常合适的。当水渗入接缝时，可以通过设定在表面的PVC端口注入浆液加以封堵这种方法可以密封接缝。合适的注浆时间可以选择在混凝土养护结束后进行注浆。渗漏接缝同样也可以用这方法做成永久密封。

实施例3

参照图5和图6，锚固段外部设置套管3，套管3表面设置若干个气孔301，若干个气孔301外表面设置倾斜外壳302，倾斜外壳302一一罩在气孔301的外部，倾斜外壳302沿背离自由段的方向与气孔301的间距逐渐减小，倾斜的设置使得锚索在置入施工孔内的时刻保护气孔301内部不落入土料，且倾斜的结构能够在置入过程中用于排土。当锚索的位置固定后，收到向施工孔外移动的张拉力时，倾斜外壳302的结构可以实现反向抓土，防止锚索从施工孔内脱落或回落。

套管3的两端均设置橡胶盖，橡胶盖表面设置用于容纳钢绞线4和注浆管5的通孔，橡胶盖的通孔与注浆管5紧密接触。

套管3与固定架1之间设置弹性层，方便固定架1固定在套管3中，且弹性层的设置方便定位柱103的位置变动，能够灵活配适定位柱103，弹性层采用橡胶材质。

实施例4

一种用于填方边坡的锚索的施工方法，包括以下步骤：

采用成孔设备在填方边坡的预设位置进行钻孔，形成施工孔；

将固定架1和定位架2以相同间距交替设置在锚索的锚固段，交替向内收束和向外支撑钢绞线4和注浆管5，其中固定架1内的每个滚动复位装置均对应一个钢绞线4，注浆管5被围在多个钢绞线4之间，定位架2内的每个滚筒2021均对应一个钢绞线4，注浆管5穿过定位架2中心的圆孔203；

在锚固段外部设置套管3，将锚索置入施工孔内；

钻孔时间超过24h后，通过注浆管5将水泥浆液注入施工孔，使水泥浆液注满锚索的锚固段和自由段，并在注浆过程中逐步抽出注浆管5，抽出过程中注浆管5的管口不能抽出水泥浆液；

在水泥浆液达到预设的凝固状态时，对锚索进行预张拉，钢绞线4受到预张拉力后与固定架1和定位架2发生相对位置的变动；

在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定，滚动复位装置失去张拉力后进行复位，提供反作用力，分别调节若干个钢绞线4的受力状态，保证锚索在张拉过程中每根钢绞线4受力均匀，提高钢绞线4的锚固力。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于填方边坡的锚索，所述锚索设置于填方边坡的土层中，所述锚索包括：锚固段、自由段和张拉段；其特征在于，

所述锚固段以相同间距交替设置固定架(1)和定位架(2)，分别用于向内收束和向外支撑所述锚固段的若干个钢绞线(4)；

所述固定架(1)包括架环(101)，所述架环(101)套接在若干个所述钢绞线(4)的外部，所述架环(101)与若干个所述钢绞线(4)之间设置滚动复位装置；

所述定位架(2)包括定位片(201)，所述定位片(201)架设在若干个所述钢绞线(4)之间，所述定位片(201)与若干个所述钢绞线(4)之间设置滚筒(2021)；

所述定位片(201)周向设置若干个定位槽(202)，所述定位槽(202)的数目与钢绞线(4)的数目一致，所述定位槽(202)内嵌滚筒(2021)，所述定位片(201)中心设置圆孔(203)，穿过有注浆管(5)。

2.如权利要求1所述的一种用于填方边坡的锚索，其特征在于，所述架环(101)表面设置若干个贯穿环体的螺孔(102)，所述螺孔(102)的数目与钢绞线(4)的数目一致，若干个所述螺孔(102)内均螺接定位柱(103)；

所述滚动复位装置包括活动设置在所述定位柱(103)端部的抵接柱(104)，所述抵接柱(104)外表面套接抵接管(105)，所述抵接柱(104)与抵接管(105)之间设置扭簧，若干个所述抵接管(105)抵接在所述钢绞线(4)的表面。

3.如权利要求1所述的一种用于填方边坡的锚索，其特征在于，所述定位片(201)的外径与套管(3)的内径一致。

4.如权利要求1所述的一种用于填方边坡的锚索，其特征在于，所述锚固段外部设置套管(3)，所述套管(3)表面设置若干个气孔(301)，若干个所述气孔(301)外表面设置倾斜外壳(302)，所述倾斜外壳(302)沿背离所述自由段的方向与所述气孔(301)的间距逐渐减小。

5.如权利要求4所述的一种用于填方边坡的锚索，其特征在于，所述套管(3)的两端均设置橡胶盖，所述橡胶盖表面设置用于容纳钢绞线(4)和注浆管(5)的通孔。

6.如权利要求4或5所述的一种用于填方边坡的锚索，其特征在于，所述套管(3)与固定架(1)之间设置弹性层。

7.应用如权利要求1至6中任一项所述的一种用于填方边坡的锚索的施工方法，包括以下步骤：

采用成孔设备在填方边坡的预设位置进行钻孔，形成施工孔；

将固定架(1)和定位架(2)以相同间距交替设置在锚固段，交替向内收束和向外支撑钢绞线(4)，其中固定架(1)内的每个滚动复位装置均对应一个钢绞线(4)，注浆管(5)被围在多个钢绞线(4)之间，定位架(2)内的每个滚筒(2021)均对应一个钢绞线(4)，注浆管(5)穿过定位架(2)中心的圆孔(203)；

在锚固段外部设置套管(3)，将锚索顺直平稳置入施工孔内；

通过注浆管(5)将水泥浆液注入施工孔，使水泥浆液注满锚索的锚固段和自由段，并在注浆过程中逐步抽出注浆管(5)，抽出过程中注浆管(5)的管口不能抽出水泥浆液；

在水泥浆液达到预设的凝固状态时，对锚索进行预张拉，钢绞线(4)受到预张拉力后与固定架(1)和定位架(2)发生相对位置的变动；

在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定，滚动复位装置失去张拉力后进行复位，提供反作用力，分别调节若干个钢绞线(4)的受力状态，保证锚索在张拉过程中每根钢绞线(4)受力均匀，提高钢绞线(4)的锚固力。

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