CN117449331B - 一种预应力锚索框格梁边坡支护装置及其支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力锚索框格梁边坡支护装置及其支护方法，具体涉及边坡支护装置领域，其中一种预应力锚索框格梁边坡支护装置包括锚索组件，锚索组件安装于锚孔内，锚索组件包括拉索和支撑结构，支撑结构为柱形构件，拉索沿支撑结构的径向设置多组，支撑结构的中心贯穿有中心管，中心管用于定位支撑结构，使拉索处于紧绷状态，支撑结构和中心管装入锚孔内时，上述紧绷状态下的拉索与锚孔的轴向平行，支撑结构包括支撑组件一，支撑组件一包括支撑座，支撑座上设有穿壁头。本发明通过将中心管穿过多组支撑结构的中心，对支撑结构和拉索进行固定，通过中心管的支撑，有效防止因拉索弯曲而导致支撑结构的偏离设计位置。

Description

一种预应力锚索框格梁边坡支护装置及其支护方法

技术领域

本发明涉及边坡支护装置技术领域，更具体地说，本发明涉及一种预应力锚索框格梁边坡支护装置及其支护方法。

背景技术

边坡锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程施工中采用的一种加固支护方式，格构式锚杆挡墙加固技术是利用现浇混凝土梁和柱构成框架进行边坡坡面防护，并利用锚杆加以固定的一种边坡加固技术，锚索是锚杆的一种，锚索由高强度钢绞线或钢缆制成。

在施工过程中，先在岩地设计位置上钻设锚孔，再进行清孔及验孔，对于深度较大的锚孔，锚索相比钢筋或钢管式锚杆，具有更长距离支撑和加固的效果，将锚索插入锚孔后，向锚孔内灌注水泥砂浆，锚索的一端为锚固段，锚固段较长并固定在稳定的地层内，锚索的另一端包括为自由段和外锚段，自由段靠近锚孔口设置，其主要作用是缓冲锚杆和结构之间的应力和变形，外锚段位于锚孔外部，其通过紧贴岩地表面的垫板连接框格梁，承受围岩的荷载，并将其传递给锚杆。

锚索表面与外砂浆层或锚固剂层直接接触，即锚索的锚固段直接将拉拔应力传递至外砂浆层或锚固剂层，在极端环境下，外砂浆层局部受力较大，容易出现点分布式破裂，影响整体的抗拉拔强度，现有技术采用在锚索上设置多个外凸的加固机构，增加锚索与外砂浆层的拉拔应力传递面积，以此减小局部压强，降低外砂浆层被损坏的风险，为了保证加固机构顺利装载至锚孔内，所以加固机构的宽度小于锚孔的直径，为了保证注浆量以及减小装载难度，所以加固机构的数量不能设置过多，因此多个加固机构之间的间隔距离较大。

上述加固机构完全装载到锚孔内后，由于加固机构相比锚孔较小，且在重力作用下，相邻加固机构中间的锚索会因自身重量产生弯曲，带动加固机构产生移动，导致加固机构的位置及状态改变，且偏离设计位置，影响设计强度。

发明内容

本发明提供的一种预应力锚索框格梁边坡支护装置及其支护方法，所要解决的问题是：现有的边坡支护其相邻加固机构中间的锚索会因自身重量产生弯曲，带动加固机构产生移动。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，包括锚索组件，锚索组件安装于锚孔内，锚索组件包括拉索和支撑结构，支撑结构为柱形构件，拉索沿支撑结构的径向设置多组，支撑结构的中心贯穿有中心管，中心管用于定位支撑结构，使拉索处于紧绷状态，支撑结构和中心管装入锚孔内时，上述紧绷状态下的拉索与锚孔的轴向平行，支撑结构包括支撑组件一，支撑组件一包括支撑座，支撑座上设有穿壁头，穿壁头上固定设有推动组件，且推动组件用于将穿壁头的一端推入锚孔侧壁的内部。

在一个优选的实施方式中，推动组件包括滑块，滑块与穿壁头垂直固定，支撑座上开设有滑槽，滑块沿滑槽的内部滑动，推动组件还包括驱动凸轮，中心管与驱动凸轮的中心连接，驱动凸轮旋转时推动滑块向远离中心管的方向移动。

在一个优选的实施方式中，驱动凸轮与中心管之间连接有卡固组件，卡固组件包括卡槽和卡块，卡槽开设于驱动凸轮内部，卡块固定设于中心管的表面，卡块卡固于卡槽的内部时，中心管与驱动凸轮之间同步旋转。

在一个优选的实施方式中，支撑座与驱动凸轮之间设有限位组件，限位组件包括连接环槽和连接凸块，连接环槽开设于驱动凸轮的底部，连接凸块固定设于支撑座的内部，驱动凸轮转动时，连接凸块顶端沿连接环槽的内部滑动。

在一个优选的实施方式中，支撑座对应穿壁头处开设有收纳槽，穿壁头横向滑动设于收纳槽内部，穿壁头与收纳槽内壁之间连接有拉筋，支撑座底部对应拉筋的位置开设有通口，穿壁头为锥形柱构件，穿壁头远离中心管的一端固定设有刀头，且刀头的外侧为倾斜设置，穿壁头的外侧开设有排出槽，且排出槽连通穿壁头对应刀头的一端。

在一个优选的实施方式中，中心管为中空管构件，中心管对应锚孔内部底端的一端固定设有注浆管，注浆管的喷出口对应锚孔侧壁，且注浆管反向设置两组，两组注浆管相加的宽度小于中心管的直径。

在一个优选的实施方式中，驱动凸轮的内部还开设有解除口，转动中心管使卡块进入解除口内部，中心管拉动卡块向锚孔外部移动脱离驱动凸轮，锚孔外部设有框格梁，锚索组件与框格梁之间锚固连接。

在一个优选的实施方式中，支撑座与中心管之间设有保险机构，且保险机构位于支撑座的底部，保险机构包括夹紧板，夹紧板对应中心管的两侧设置两组，夹紧板靠近中心管的内侧固定设有弹性垫，夹紧板的顶部开设有固定孔，固定孔的内部活动设有固定柱，且固定柱的顶端与支撑座固定连接。

在一个优选的实施方式中，支撑结构还包括支撑组件二，且支撑组件二位于拉索靠近中心管的内侧，支撑组件二对应拉索的中部设置，支撑组件二包括内支撑块，内支撑块的内部转动设有内卡座，且内卡座与中心管之间固定连接，内支撑块的内部开设有放出口。

本发明还提供了一种预应力锚索框格梁边坡支护装置的支护方法，具体包括如下步骤：

S1：根据设计图纸测量并选定锚孔位，采用钻机加工出锚孔；

S2：先将支撑组件一、拉索和中心管组装成锚固组件，锚固组件的拉索为紧绷状态，最后将锚固组件装入锚孔内。

S3：旋转中心管使驱动凸轮转动并推动滑块，将穿壁头的一端推出并插入锚孔侧壁，对支撑组件一进行定位；

S4：向中心管内高压注入砂浆，同时向锚孔外拔出中心管，满足注浆要求后停止拔出中心管，改为向中心管内泵入混凝土。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将中心管穿过多组支撑结构的中心，对支撑结构和拉索进行固定，此时的拉索为紧绷状态，支撑结构、拉索和中心管组装完毕后放入锚孔内，使支撑结构到达设计位置，由于中心管的支撑，有效防止因拉索弯曲而导致支撑结构的偏离设计位置。

本发明通过旋转中心管使驱动凸轮转动并推动滑块，将穿壁头的一端推出并插入锚孔侧壁，将支撑座固定在设计位置上，后续注入混凝土时，支撑组件一不会移位。

附图说明

图1为本发明锚索组件的结构示意图。

图2为本发明的锚索组件安装示意图。

图3为本发明锚索组件的头部结构示意图。

图4为本发明的支撑组件一结构示意图。

图5为本发明的穿壁头端部结构示意图。

图6为本发明的驱动凸轮结构示意图。

图7为本发明的驱动凸轮初始位置示意图。

图8为本发明的驱动凸轮一次推出位置示意图。

图9为本发明的驱动凸轮二次推出位置示意图。

图10为本发明的保险机构结构示意图。

图11为本发明的支撑组件二结构示意图。

图12为本发明的支护方法流程示意图。

附图标记为：1、锚索组件；2、支撑组件一；21、支撑座；211、滑槽；22、穿壁头；221、刀头；222、排出槽；23、滑块；24、驱动凸轮；241、连接环槽；242、卡槽；243、解除口；25、拉筋；26、连接凸块；27、卡块；28、通口；3、拉索；4、中心管；41、注浆管；5、支撑组件二；51、内支撑块；52、内卡座；53、放出口；6、框格梁；7、保险机构；71、夹紧板；72、弹性垫；73、固定孔；74、固定柱。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1至图4，一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，包括锚索组件1，锚索组件1安装于锚孔内，锚索组件1包括拉索3和支撑结构，支撑结构为柱形构件，拉索3沿支撑结构的径向设置多组，支撑结构的中心贯穿有中心管4，中心管4用于定位支撑结构，使拉索3处于紧绷状态，支撑结构和中心管4装入锚孔内时，上述紧绷状态下的拉索3与锚孔的轴向平行，支撑结构包括支撑组件一2，支撑组件一2包括支撑座21，支撑座21上设有穿壁头22，穿壁头22上固定设有推动组件，且推动组件用于将穿壁头22的一端推入锚孔侧壁的内部。

需要说明的是，本实施例中，支撑结构采用支撑组件一2，支撑组件一2最少设置两组并分别安装在拉索3的两端，拉索3的中部根据需要设置一定数量的支撑组件一2，推动组件为气囊构件时，气囊膨胀将穿壁头22的一端推入锚孔侧壁的内部，推动组件为气缸时，气缸输出端直接推动穿壁头22的一端进入锚孔侧壁的内部，或采用其它相同方式使穿壁头22的一端进入锚孔侧壁内部，锚孔为倾斜开设，拉索3环绕支撑结构的中心设置多组，而支撑结构又沿拉索3的轴向设置多组，中心管4与支撑结构为轴孔配合连接，且中心管4与支撑结构相互垂直，根据设计要求，锚孔内的支撑结构需要在设计位置上才能最大功能。

在本实施例中，实施场景具体为：先将多组支撑结构安装在拉索3上，再将中心管4穿过多组支撑结构的中心，最后对支撑结构和拉索3进行固定，此时的拉索3为紧绷状态，支撑结构、拉索3和中心管4组装完毕后放入锚孔内，使支撑结构到达设计位置，由于中心管4的支撑，有效防止因拉索3弯曲而导致支撑结构的偏离设计位置。

参照说明书附图3至图9，推动组件包括滑块23，滑块23与穿壁头22垂直固定，支撑座21上开设有滑槽211，滑块23沿滑槽211的内部滑动，推动组件还包括驱动凸轮24，中心管4与驱动凸轮24的中心连接，驱动凸轮24旋转时推动滑块23向远离中心管4的方向移动。

需要说明的是，本实施例中，推动组件为滑块23和驱动凸轮24，驱动凸轮24与中心管4通过卡固组件连接为一体，滑块23与穿壁头22连接为一体。

进一步地，驱动凸轮24与中心管4之间连接有卡固组件，卡固组件包括卡槽242和卡块27，卡槽242开设于驱动凸轮24内部，卡块27固定设于中心管4的表面，卡块27卡固于卡槽242的内部时，中心管4与驱动凸轮24之间同步旋转。

需要说明的是，本实施例中，卡槽242的底部为敞开，卡块27可竖向进入或推出卡槽242内部，卡块27进入卡槽242内部为锁定状态 ，锁定状态下驱动凸轮24与中心管4连接为一体，卡块27推出至卡槽242外部为解锁状态，解锁状态下中心管4不能带动驱动凸轮24旋转。

进一步地，支撑座21与驱动凸轮24之间设有限位组件，限位组件包括连接环槽241和连接凸块26，连接环槽241开设于驱动凸轮24的底部，连接凸块26固定设于支撑座21的内部，驱动凸轮24转动时，连接凸块26顶端沿连接环槽241的内部滑动。

需要说明的是，连接凸块26和连接环槽241的截面均为T形设置。

进一步地，支撑座21对应穿壁头22处开设有收纳槽，穿壁头22横向滑动设于收纳槽内部，穿壁头22与收纳槽内壁之间连接有拉筋25，支撑座21底部对应拉筋25的位置开设有通口28，穿壁头22为锥形柱构件，穿壁头22远离中心管4的一端固定设有刀头221，且刀头221的外侧为倾斜设置，穿壁头22的外侧开设有排出槽222，且排出槽222连通穿壁头22对应刀头221的一端。

需要说明的是，穿壁头22通过拉筋25定位在收纳槽内，支撑座21顶部设有适配槽，驱动凸轮24转动设置在适配槽内，适配槽、收纳槽和通口28之间连通，方便混凝土在支撑座21的上方和下方流通。

进一步地，中心管4为中空管构件，中心管4对应锚孔内部底端的一端固定设有注浆管41，注浆管41的喷出口对应锚孔侧壁，且注浆管41反向设置两组，两组注浆管41相加的宽度小于中心管4的直径。

需要说明的是，多组支撑座21将锚孔分成多个浇筑层，浇筑时从锚孔底部向上依次分层浇筑，框格梁6采用现有技术铺设在边坡上并与拉索3锚固。

进一步地，驱动凸轮24的内部还开设有解除口243，转动中心管4使卡块27进入解除口243内部，中心管4拉动卡块27向锚孔外部移动脱离驱动凸轮24，锚孔外部设有框格梁6，锚索组件1与框格梁6之间锚固连接。

需要说明的是，多组支撑座21将锚孔分成多个浇筑层，浇筑时从锚孔底部向上依次分层浇筑，框格梁6采用现有技术铺设在边坡上并与拉索3锚固。

在本实施例中，实施场景具体为：在上述锁定状态下，先旋转中心管4使驱动凸轮24转动并推动滑块23，将穿壁头22的一端推出并插入锚孔侧壁，将支撑座21固定在设计位置上，再向锚孔底部推动中心管4，将卡块27推出至卡槽242外部即解锁状态，解除卡块27与卡槽242的卡固，最后将卡块27旋转至解除口243内部，此时即可将中心管4从支撑组件一2上抽离，先向中心管4内高压注入砂浆，通过注浆管41向锚孔侧壁喷射砂浆，起到加固锚孔内壁的作用，提高对穿壁头22的支撑，所有浇筑层砂浆喷射厚度满足要求后，停止注入砂浆，改为向中心管4内泵入混凝土，混凝土通过注浆管41流入锚孔内，直至锚孔内注满混凝土，中心管4完全拔出至锚孔外，驱动凸轮24转动时，连接凸块26的顶端沿连接环槽241的内部滑动，通过限位组件使支撑座21与驱动凸轮24保持轴向的转动连接，避免驱动凸轮24脱离支撑座21后无法推动滑块23。

在上述实施方式中，中心管4因误操作转动时，穿壁头22推出后较难复位，为了解决该问题，还提供以下技术方案：

参照说明书附图10，支撑座21与中心管4之间设有保险机构7，且保险机构7位于支撑座21的底部，保险机构7包括夹紧板71，夹紧板71对应中心管4的两侧设置两组，夹紧板71靠近中心管4的内侧固定设有弹性垫72，夹紧板71的顶部开设有固定孔73，固定孔73的内部活动设有固定柱74，且固定柱74的顶端与支撑座21固定连接。

需要说明的是，夹紧板71对应弹性垫72的位置为弧形，弹性垫72采用具有弹性的橡胶材料构件，固定孔73的两端最少有一端为敞开，固定孔73的两端全敞开亦可。

在本实施例中，实施场景具体为：两组夹紧板71从两侧包裹中心管4，向内挤压使弹性垫72收缩，直至固定孔73与固定柱74对应，沿中心管4的轴向移动夹紧板71，使固定柱74进入固定孔73的内部进行定位，此时在保险机构7的定位下，中心管4难以转动，在工地组装中心管4时，套上保险机构7，在装入锚孔时，先将保险机构7取下。

在上述实施方式中，当拉索3较长时，中部必须加装一定数量的支撑组件一2，而支撑组件一2需要埋在锚孔内，支撑组件一2的构件较多，施工资源及成本有所增加，为了解决该问题，还提供以下技术方案：

参照说明书附图11，支撑结构还包括支撑组件二5，本技术方案提供一种将支撑组件一2替换为支撑组件二5的实施方式，支撑组件二5位于拉索3靠近中心管4的内侧，支撑组件二5对应拉索3的中部设置，支撑组件二5包括内支撑块51，内支撑块51的内部转动设有内卡座52，且内卡座52与中心管4之间固定连接，内支撑块51的内部开设有放出口53。

需要说明的是，多组拉索3环绕径向形成索环，内支撑块51的直径与索环直径相同，或内支撑块51的直径略大于索环直径，使内支撑块51支撑外周的拉索3，同时拉索3向内夹紧内支撑块51，内支撑块51对应内卡座52处设置内卡槽，内卡座52、内卡槽和放出口53的设置与卡块27、卡槽242和解除口243的设计原理相同。

在本实施例中，实施场景具体为：拉索3的两端仍需装载支撑组件一2，中部一定数量的支撑组件一2可由支撑组件二5代替，内卡座52和内卡槽的配合，可防止内支撑块51沿轴向滑动，中心管4脱离内支撑块51后注入混凝土，内支撑块51起到增加拉索3与外周混凝土的拉拔应力传递面积。

参照说明书附图12，本发明还提供了一种预应力锚索框格梁边坡支护装置的支护方法，具体包括如下操作步骤：

S1：根据设计图纸测量并选定锚孔位，采用钻机加工出锚孔；

S2：先将支撑组件一2、拉索3和中心管4组装成锚固组件，锚固组件的拉索3为紧绷状态，最后将锚固组件装入锚孔内。

S3：旋转中心管4使驱动凸轮24转动并推动滑块23，将穿壁头22的一端推出并插入锚孔侧壁，对支撑组件一2进行定位；

S4：向中心管4内高压注入砂浆，同时向锚孔外拔出中心管4，满足注浆要求后停止拔出中心管4，改为向中心管4内泵入混凝土。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，其特征在于：包括锚索组件（1），所述锚索组件（1）安装于锚孔内，所述锚索组件（1）包括拉索（3）和支撑结构，所述支撑结构为柱形构件，所述拉索（3）沿支撑结构的径向设置多组，所述支撑结构的中心贯穿有中心管（4），所述中心管（4）用于定位支撑结构，使所述拉索（3）处于紧绷状态，所述支撑结构和中心管（4）装入锚孔内时，上述紧绷状态下的拉索（3）与锚孔的轴向平行，所述支撑结构包括支撑组件一（2），所述支撑组件一（2）包括支撑座（21），所述支撑座（21）上设有穿壁头（22），所述穿壁头（22）上固定设有推动组件，且推动组件用于将穿壁头（22）的一端推入锚孔侧壁的内部；

所述推动组件包括滑块（23），所述滑块（23）与穿壁头（22）垂直固定，所述支撑座（21）上开设有滑槽（211），所述滑块（23）沿滑槽（211）的内部滑动，所述推动组件还包括驱动凸轮（24），所述中心管（4）与驱动凸轮（24）的中心连接，所述驱动凸轮（24）旋转时推动滑块（23）向远离中心管（4）的方向移动；

所述驱动凸轮（24）与中心管（4）之间连接有卡固组件，所述卡固组件包括卡槽（242）和卡块（27），所述卡槽（242）开设于驱动凸轮（24）内部，所述卡块（27）固定设于中心管（4）的表面，所述卡块（27）卡固于卡槽（242）的内部时，所述中心管（4）与驱动凸轮（24）之间同步旋转；

所述支撑座（21）与驱动凸轮（24）之间设有限位组件，所述限位组件包括连接环槽（241）和连接凸块（26），所述连接环槽（241）开设于驱动凸轮（24）的底部，所述连接凸块（26）固定设于支撑座（21）的内部，所述驱动凸轮（24）转动时，所述连接凸块（26）顶端沿连接环槽（241）的内部滑动。

2.根据权利要求1所述的一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，其特征在于：所述支撑座（21）对应穿壁头（22）处开设有收纳槽，所述穿壁头（22）横向滑动设于收纳槽内部，所述穿壁头（22）与收纳槽内壁之间连接有拉筋（25），所述支撑座（21）底部对应拉筋（25）的位置开设有通口（28），所述穿壁头（22）为锥形柱构件，所述穿壁头（22）远离中心管（4）的一端固定设有刀头（221），且刀头（221）的外侧为倾斜设置，所述穿壁头（22）的外侧开设有排出槽（222），且排出槽（222）连通穿壁头（22）对应刀头（221）的一端。

3.根据权利要求2所述的一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，其特征在于：所述中心管（4）为中空管构件，所述中心管（4）对应锚孔内部底端的一端固定设有注浆管（41），所述注浆管（41）的喷出口对应锚孔侧壁，且注浆管（41）反向设置两组，两组所述注浆管（41）相加的宽度小于中心管（4）的直径。

4.根据权利要求3所述的一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，其特征在于：所述驱动凸轮（24）的内部还开设有解除口（243），转动所述中心管（4）使卡块（27）进入解除口（243）内部，所述中心管（4）拉动卡块（27）向锚孔外部移动脱离驱动凸轮（24），所述锚孔外部设有框格梁（6），所述锚索组件（1）与框格梁（6）之间锚固连接。

5.根据权利要求4所述的一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，其特征在于：所述支撑座（21）与中心管（4）之间设有保险机构（7），且保险机构（7）位于支撑座（21）的底部，所述保险机构（7）包括夹紧板（71），所述夹紧板（71）对应中心管（4）的两侧设置两组，所述夹紧板（71）靠近中心管（4）的内侧固定设有弹性垫（72），所述夹紧板（71）的顶部开设有固定孔（73），所述固定孔（73）的内部活动设有固定柱（74），且固定柱（74）的顶端与支撑座（21）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种预应力锚索框格梁边坡支护装置，其特征在于：所述支撑结构还包括支撑组件二（5），且支撑组件二（5）位于拉索（3）靠近中心管（4）的内侧，所述支撑组件二（5）对应拉索（3）的中部设置，所述支撑组件二（5）包括内支撑块（51），所述内支撑块（51）的内部转动设有内卡座（52），且内卡座（52）与中心管（4）之间固定连接，所述内支撑块（51）的内部开设有放出口（53）。

7.一种如权利要求6所述预应力锚索框格梁边坡支护装置的支护方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：根据设计图纸测量并选定锚孔位，采用钻机加工出锚孔；

S2：先将支撑组件一（2）、拉索（3）和中心管（4）组装成锚固组件，锚固组件的拉索（3）为紧绷状态，最后将锚固组件装入锚孔内；

S3：旋转中心管（4）使驱动凸轮（24）转动并推动滑块（23），将穿壁头（22）的一端推出并插入锚孔侧壁，对支撑组件一（2）进行定位；

S4：向中心管（4）内高压注入砂浆，同时向锚孔外拔出中心管（4），满足注浆要求后停止拔出中心管（4），改为向中心管（4）内泵入混凝土。