CN114134914B - 适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，锚杆结构包括锚固段、自由段和锚头，锚头包括垫板、刚性滑壁、锚具、抗震装置和锚具升降装置。边坡支护方法包括如下步骤：1钻孔；2装锚；3灌浆养护；4挡墙或面层施工；5安装锚头；6张拉锁定。还包括震灾后启封；抗震装置复位。本发明有效解决了传统边坡加固方法中，锚杆无法抵御地震荷载，发生损伤破坏或锚固失效，造成边坡岩土体崩塌滑落的问题，本发明提供了一种抗震理念先进，抗震性能优异，可分级抗震且震后可二次恢复的适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的边坡支护方法，具有广泛的应用前景和显著的经济、社会效益。

Description

适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法

技术领域

本发明属于边坡加固技术领域，具体涉及一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法。

背景技术

高陡复杂边坡的滑坡灾害频发，其滑坡事故会引发严重的不良后果，例如：阻断交通、形成涌浪、甚至掩埋村庄，造成重大的人员伤亡和巨大的财产损失。因此，需要对边坡进行加固。现今常见的加固方法主要有格构式锚杆加固、锚喷加固等，此类加固方式操作简单便捷，效果明显，但无法抵御地震灾害。

震害来袭之际，地震作用致使锚杆内力激增，极易发生破坏。其破坏形式主要分为以下四类：1.锚杆杆体拉断；2.杆体与注浆体粘结失效；3.锚杆锚固段被拔出；4.锚具变形崩裂。无论出现哪种破坏形式，都会导致锚固失效，造成边坡岩土体崩塌滑落。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种抗震理念先进，抗震性能优异，可分级抗震且震后可二次恢复的适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法。

本发明采用的技术方案是：

一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，所述摇摆型抗震可恢复锚杆包括锚固段、自由段和锚头；所述锚头包括垫板、刚性滑壁、锚具、抗震装置和锚具升降装置；所述锚具中部设置条形贯通孔洞，锚具上位于条形贯通孔洞中心部位上方设有对中指示标，所述锚具嵌套于刚性滑壁且与刚性滑壁滑动连接；所述垫板中心部位设有凸起的限位器，所述抗震装置贯穿条形贯通孔洞并与锚具铰接连接，实现抗震装置沿铰接点自由转动；所述抗震装置包括下部半椭圆刀盘和两个对称且相互垂直的上部螺杆结构，上部螺杆结构配有配套螺母a，上部螺杆结构下端装有承压套筒装置，所述承压套筒装置包括套管和承压台，套管与承压台铰接连接，实现相对转动，承压台底部设有贯穿的孔洞，上部螺杆结构贯穿套管和承压台，上部螺杆结构分别与套管和承压台滑动连接，两个上部螺杆结构顶端固定连接，两个上部螺杆结构底端分别与下部半椭圆刀盘的两侧固定连接；所述下部半椭圆刀盘的外轮廓设有凹槽，限位器可沿凹槽滑动，凹槽区间设有数个限位槽孔，限位槽孔与限位器相匹配，根据地震纵波的大小，下部半椭圆刀盘发生不同程度摆动，使限位器沿凹槽滑向对应的限位槽孔，实现应力释放，达到抗震效果；所述锚具升降装置包括设有底座的升降螺杆、蜗杆传动装置、与升降螺杆配合的螺母b和一体式包壳推力轴承，所述螺母b内嵌至锚具四角部位且与锚具固定连接，所述一体式包壳推力轴承设置于垫板四角部位且一体式包壳推力轴承的底部与垫板固定连接，所述每一组相配合的升降螺杆、螺母b、一体式包壳推力轴承的轴心位于同一直线，且升降螺杆底座直径大于一体式包壳推力轴承的外径，所述升降螺杆与相邻蜗杆传动装置啮合连接，相邻蜗杆传动装置相互垂直，所述各个升降螺杆由蜗杆传动装置啮合连接，实现升降螺杆同步升降；支护时，所述限位器与下部半椭圆刀盘最底端的限位槽孔相卡合。

摇摆型抗震可恢复锚杆的边坡支护方法包括以下步骤：

步骤一：锚杆钻孔；

步骤二：安放杆体；

步骤三：锚杆灌浆养护；

步骤四：边坡挡墙或混凝土面层结构施工；

步骤五：安装锚头；

步骤六：预应力张拉锁定。

所述下部半椭圆刀盘的长、短直径及限位槽孔的深度、个数，可根据抗震等级、强度等要求确定。下部半椭圆刀盘的长、短直径越大，抵御震害的能力越强，限位槽孔的个数越多，抗震等级分级越精确，限位槽孔的深度越浅，对震害反应越灵敏。

所述锚具同时设有数个均匀且对称分布的圆形贯通孔洞，圆形贯通孔洞的个数、直径、分布应根据锚杆杆体的根数、直径、分布确定；圆形贯通孔洞配有配套使用的锚杆夹片。所述杆体根数为偶数根。

所述杆体为预应力螺纹钢筋或钢绞线。

所述步骤五中，锚头安装时，先将上部螺杆结构的螺母a旋转至螺杆最底端，把抗震装置锁定于平衡位置，即对中指示标指向上部螺杆结构的最顶端，将升降螺杆旋转升至最顶端。

所述锚具升降装置还包括壳体，蜗杆传动装置的两端置于壳体内。

所述步骤六中，同一根锚杆的多根杆体应同步分级张拉，同步锁定，锁定后，将螺母a旋转至上部螺杆结构的最顶端。同步张拉锁定是为了保持抗震装置平衡，防止抗震装置失稳。

所述摇摆型抗震可恢复锚杆的锚头还包括盖板，所述步骤六中，预应力张拉锁定后安装盖板并对锚头进行密封处理。同时，也可采用砂浆或树脂进行封锚保护，但不得妨碍二次启封。

所述摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，还包括预应力的恢复，例如震灾后预应力的恢复，预应力恢复包括如下步骤：

步骤一：封锚启封；

步骤二：抗震装置复位：将升降螺杆旋转降至最底端，并继续旋转，将锚具托起，抗震装置处于悬空状态，将上部螺杆结构的两侧螺母a旋转至螺杆最底端，把抗震装置锁定于平衡位置，使抗震装置复位，然后将升降螺杆旋转升至最顶端，升降螺杆旋转上升过程中，限位器与下部半椭圆刀盘最底端的限位槽孔相卡合，恢复初始平衡状态，最后，将螺母a旋转至上部螺杆结构的最顶端，抗震装置再次启动。

封锚启封时，保护锚头不遭破坏。

预应力恢复步骤二还包括封锚。

本发明的有益效果：

1抗震理念先进。本锚杆抗震设计是以地震波纵波波速大于横波波速为设计依据。纵波主要引起地表竖向震动，纵波对于锚杆损坏较小；横波主要是引起地表的水平震动，可引起锚杆应力激增，发生破坏。地震来临之际，纵波优先传至地表，率先触发抗震装置(下部半椭圆刀盘摇摆滑动)，根据地震强度确定抗震等级，在紧随其后的破坏性横波来临之前实现部分预应力释放，由此抵御震害。

2抗震级别精准划分。本专利抗震原理是根据纵波预测地震强度，然后触发抗震装置，实现相应等级的锚杆抗震，抵御震害对锚杆的损伤。由于抗震装置是基于真实的地震波纵波进行抗震，所以抗震级别的识别是非常准确的，其抗震措施也是最优的。

3抗震性能优异。锚杆抗震装置为机械摇摆式抗震装置，震害来临之际，可触发抗震装置，稳定发挥抗震性能，实现应力释放，避免锚杆破坏。

4复杂边坡分级抗震。本发明专利中，由于抗震装置中下部椭圆刀盘的外轮廓设多个数，多深度的限位槽孔，可应对不同强度的地震。复杂边坡较高，较长，边坡各个区域受地震影响不同，所以每根锚杆所受地震影响也不同，本锚杆可根据不同的地震强度，自行选取不同的抗震级别，实现复杂边坡不同位置的分级抗震。

5灾后可恢复。本发明专利是根据纵波预测地震强度，提前实现应力释放，所以横波来袭不会对锚杆造成损伤，只要将摇摆式抗震装置复位，即可恢复震前锚杆的工作状态。

附图说明

图1为本发明边坡支护整体示意图；

图2为本发明摇摆型抗震可恢复锚杆示意图；

图3为图2A-A剖视图；

图4为图2B-B剖视图；

图5为震灾后本发明锚头抗震状态示意图；

图6为震灾后本发明锚头调节复位示意图；

图7为图6C-C剖视图；

其中，1、锚固段；2、自由段；3、锚头；4、垫板；401、限位器；5、刚性滑壁；6、锚具；601、条形贯通孔洞；602、对中指示标；603、锚杆夹片；7、抗震装置；701、下部半椭圆刀盘；7011、凹槽；7012、限位槽孔；702、上部螺杆结构；703、螺母a；704、承压套筒装置；7041、套管；7042、承压台；8、锚具升降装置；801、升降螺杆；802、蜗杆传动装置；803、螺母b；804、壳体；805、一体式包壳推力轴承；9、盖板；10、杆体；11、边坡挡墙或混凝土面层结构。

具体实施方式

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

实施例1

如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，所述摇摆型抗震可恢复锚杆包括锚固段1、自由段2和锚头3。所述锚头3包括垫板4、刚性滑壁5、锚具6、抗震装置7、锚具升降装置8和盖板9，所述垫板4中心部位设有凸起的限位器401，所述锚具6嵌套于刚性滑壁5且与刚性滑壁5滑动连接，所述锚具6中部设置条形贯通孔洞601，锚具6上位于条形贯通孔洞601中心部位上方设有对中指示标602。

所述锚具6同时设有数个均匀且对称分布的圆形贯通孔洞，圆形贯通孔洞的个数、直径、分布应根据锚杆杆体10的根数、直径、分布确定；杆体10根数为4根；所述杆体10为钢绞线。圆形贯通孔洞配有配套使用的锚杆夹片603；所述抗震装置7贯穿条形贯通孔洞601并与锚具6铰接，实现抗震装置7沿铰接点自由转动。

所述抗震装置7包括下部半椭圆刀盘701和两个对称且相互垂直的上部螺杆结构702，上部螺杆结构702配有配套螺母a703，上部螺杆结构702下端装有承压套筒装置704；所述承压套筒装置704包括套管7041和承压台7042，套管7041与承压台7042铰接，实现相对转动，承压台7042底部设有贯穿的孔洞，上部螺杆结构702贯穿套管7041和承压台7042，上部螺杆结构702分别与套管7041和承压台7042滑动连接。两个上部螺杆结构702顶端固定连接，两个上部螺杆结构702底端分别与下部半椭圆刀盘701的两侧固定连接。

所述下部半椭圆刀盘701的外轮廓设有凹槽7011，限位器401可沿凹槽7011滑动，凹槽7011区间设有数个限位槽孔7012，限位槽孔7012与限位器401相匹配。根据地震纵波的大小，下部半椭圆刀盘701发生不同程度摆动，使限位器401沿凹槽7011滑向对应的限位槽孔7012，实现应力释放，达到抗震效果。

所述下部半椭圆刀盘701的长、短直径及限位槽孔7012的深度、个数，可根据抗震等级、强度等要求确定。下部半椭圆刀盘701的长、短直径越大，抵御震害的能力越强，限位槽孔7012的个数越多，抗震等级分级越精确，限位槽孔7012的深度越浅，对震害反应越灵敏。

所述锚具升降装置8包括设有底座的升降螺杆801、蜗杆传动装置802、与升降螺杆801配合的螺母b803、壳体804和一体式包壳推力轴承805。所述螺母b803内嵌至锚具6四角部位且与锚具6固定连接，所述一体式包壳推力轴承805设置于垫板4四角部位且一体式包壳推力轴承805的底部与垫板4固定连接。所述每一组相配合的升降螺杆801、螺母b803、一体式包壳推力轴承805的轴心位于同一直线，且升降螺杆801底座直径大于一体式包壳推力轴承805的外径，所述升降螺杆801与相邻蜗杆传动装置802啮合连接，相邻蜗杆传动装置802相互垂直。所述各个升降螺杆801由蜗杆传动装置802啮合连接，实现升降螺杆801同步升降，所述蜗杆传动装置802的两端置于壳体804内。支护时，所述限位器401与下部半椭圆刀盘701最底端的限位槽孔7012相卡合。

所述支护方法包括以下步骤：

步骤一：锚杆钻孔；

步骤二：安放杆体10；

步骤三：锚杆灌浆养护；

步骤四：边坡挡墙或混凝土面层结构11施工；

步骤五：安装锚头3；

步骤六：预应力张拉锁定；

步骤七：封锚。

所述步骤五中，锚头3安装时，先将上部螺杆结构702的螺母a703旋转至螺杆最底端，把抗震装置7锁定于平衡位置，即对中指示标602指向上部螺杆结构702的最顶端。将升降螺杆801旋转升至最顶端。

所述步骤六中，同一根锚杆的多根杆体10同步分级张拉，同步锁定，锁定后，将螺母a703旋转至上部螺杆结构702的最顶端。同步张拉锁定是为了保持抗震装置7平衡，防止抗震装置7失稳。

所述步骤七中，预应力张拉锁定后安装盖板9并对锚头3进行密封处理。同时，也可采用砂浆或树脂进行封锚保护，但不得妨碍二次启封。

实施例2

实施例1中摇摆型抗震可恢复锚杆震灾后，应继续如下步骤进行恢复：

步骤一：封锚启封，封锚启封时，保护锚头3不遭破坏；

步骤二：抗震装置7复位；

步骤三：二次封锚。

所述步骤二中，将升降螺杆801旋转降至最底端，继续旋转升降螺杆801，锚具6被托起，抗震装置7处于悬空状态，将上部螺杆结构702的两侧螺母a703旋转至螺杆最底端，把抗震装置7锁定于平衡位置，使抗震装置7复位，然后将升降螺杆801旋转升至最顶端，升降螺杆801旋转上升过程中，限位器401与下部半椭圆刀盘701最底端的限位槽孔7012相卡合，恢复初始平衡状态，最后，将螺母a703旋转至上部螺杆结构702的最顶端。抗震装置7再次启动。

本发明有效解决了传统边坡加固方法中，锚杆无法抵御地震荷载，发生损伤破坏或锚固失效，造成边坡岩土体崩塌滑落的问题，本发明提供了一种抗震理念先进，抗震性能优异，可分级抗震且震后可二次恢复的适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆及边坡支护方法。

Claims (7)

1.一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，其特征在于：所述摇摆型抗震可恢复锚杆包括锚固段（1）、自由段（2）和锚头（3）；所述锚头（3）包括垫板（4）、刚性滑壁（5）、锚具（6）、抗震装置（7）和锚具升降装置（8）；所述锚具（6）中部设置条形贯通孔洞（601），锚具（6）上位于条形贯通孔洞（601）中心部位上方设有对中指示标（602），所述锚具（6）嵌套于刚性滑壁（5）且与刚性滑壁（5）滑动连接；所述垫板（4）中心部位设有凸起的限位器（401）；所述抗震装置（7）贯穿条形贯通孔洞（601）并与锚具（6）铰接连接；所述抗震装置（7）包括下部半椭圆刀盘（701）和两个对称且相互垂直的上部螺杆结构（702），上部螺杆结构（702）配有配套螺母a（703），上部螺杆结构（702）下端装有承压套筒装置（704），所述承压套筒装置（704）包括套管（7041）、与套管（7041）铰接连接的承压台（7042），承压台（7042）底部设有贯穿的孔洞，上部螺杆结构（702）贯穿套管（7041）和承压台（7042），分别与套管（7041）和承压台（7042）滑动连接，两个上部螺杆结构（702）顶端固定连接，两个上部螺杆结构（702）的底端分别与下部半椭圆刀盘（701）的两侧固定连接；所述下部半椭圆刀盘（701）的外轮廓设有凹槽（7011），所述限位器（401）可沿凹槽（7011）滑动，凹槽（7011）区间设有数个多深度的限位槽孔（7012），限位槽孔（7012）与限位器（401）相匹配；所述锚具升降装置（8）包括设有底座的升降螺杆（801）、蜗杆传动装置（802）、与升降螺杆（801）配合的螺母b（803）和一体式包壳推力轴承（805），所述螺母b（803）内嵌至锚具（6）四角部位且与锚具（6）固定连接，所述一体式包壳推力轴承（805）设置于垫板（4）四角部位且一体式包壳推力轴承（805）的底部与垫板（4）固定连接，每一组相配合的升降螺杆（801）、螺母b（803）、一体式包壳推力轴承（805）的轴心位于同一直线，且升降螺杆（801）底座直径大于一体式包壳推力轴承（805）的外径，所述升降螺杆（801）与相邻蜗杆传动装置（802）啮合连接，相邻蜗杆传动装置（802）相互垂直；支护时，所述限位器（401）与下部半椭圆刀盘（701）最底端的限位槽孔（7012）相卡合；

摇摆型抗震可恢复锚杆的边坡支护方法包括以下步骤：

步骤一：锚杆钻孔；

步骤二：安放杆体（10）；

步骤三：锚杆灌浆养护；

步骤四：边坡挡墙或混凝土面层结构施工(11)；

步骤五：安装锚头（3）；

步骤六：预应力张拉锁定；

步骤七：封锚；

锚头（3）安装时，先将上部螺杆结构（702）的螺母a（703）旋转至螺杆最底端，把抗震装置（7）锁定于平衡位置，即对中指示标（602）指向上部螺杆结构（702）的最顶端，将升降螺杆（801）旋转升至最顶端；

所述步骤六中，同一根锚杆的多根杆体（10）同步分级张拉，同步锁定，锁定后，将螺母a（703）旋转至上部螺杆结构（702）的最顶端。

2.如权利要求1所述的一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，其特征在于：所述锚具（6）同时设有数个均匀且对称分布的圆形贯通孔洞，圆形贯通孔洞配有配套使用的锚杆夹片（603）。

3.如权利要求2所述的一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，其特征在于：杆体（10）根数为偶数根。

4.如权利要求1所述的一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，其特征在于：所述锚具升降装置（8）还包括壳体（804），蜗杆传动装置（802）的两端置于壳体（804）内。

5.如权利要求1所述的一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，其特征在于：所述摇摆型抗震可恢复锚杆的锚头（3）还包括盖板（9），所述步骤七中，预应力张拉锁定后安装盖板（9）并对锚头（3）进行密封处理。

6.如权利要求1所述的一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，其特征在于：还包括预应力的恢复，预应力恢复包括如下步骤：

步骤一：封锚启封；

步骤二：抗震装置（7）复位：将升降螺杆（801）旋转降至最底端，并继续旋转，将锚具（6）托起，抗震装置（7）处于悬空状态，将上部螺杆结构（702）的两侧螺母a（703）旋转至螺杆最底端，把抗震装置（7）锁定于平衡位置，使抗震装置（7）复位，然后将升降螺杆（801）旋转升至最顶端，升降螺杆（801）旋转上升过程中，限位器（401）与下部半椭圆刀盘（701）最底端的限位槽孔（7012）相卡合，恢复初始平衡状态，最后将螺母a（703）旋转至上部螺杆结构（702）的最顶端，抗震装置（7）再次启动。

7.如权利要求6所述的一种适用于复杂边坡支护的摇摆型抗震可恢复锚杆的支护方法，其特征在于：步骤二还包括封锚。

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