CN1206420C - 岩土工程密实型索体预应力锚索 - Google Patents

Abstract

一种岩土工程密实型索体预应力锚索，属于岩土工程领域。本发明锚索可分为三段，依次为内锚固段，自由张拉段索体和外锚固段，自由张拉段索体不采用传统的钢铰线而是采用多根高强度低松弛冷拔钢丝，沿锚索轴向紧密排列，在横断面上形成具有稳定性的正六边形或有缺口的正六边形，整条锚索体的钢丝按大节距、小扭角扭绞成半平行钢丝索再用复合包带包扎定型，复合包带外热挤两层高密度聚乙烯塑料保护套。本发明防锈蚀的措施完善，施加预应力时只需拉拔丝杆，索体钢丝受力十分均匀，可多次自由张拉，内锚固段的拉力杆和锥形管等表面涂有不粘结层，水泥筒体受力为压力型且能适当分散压强。工厂可直接制成锚索成品，保证高质量，且运输、安装方便。

Description

岩土工程密实型索体预应力锚索

技术领域

本发明涉及的是一种岩土工程锚索，特别是一种岩土工程密实型索体预应力锚索，属于岩土工程领域。

背景技术

预应力锚索是岩土工程中重要的加固手段。国内外岩土工程锚索，按其服务对象、使用年限可分为两个大类：一类是用于时间不长的临时性支护，另一类是作为工程结构的组成部分，用作永久性支护结构。后者对锚索有多次自由张拉和永久性防锈蚀的要求。前者基本结构虽与永久性锚索基本相同，由于不需多次张拉，和短期使用，因而防锈蚀措施等方面可以简化。

当今，国际和国内岩土工程界使用的岩土工程预应力锚索结构大都差不多。经文献检索发现，水利部黄河水利委员会勘测设计研究院等编著的《黄河小浪底水利枢纽进出口高边坡施工期稳定性研究和加固技术》(1998年10月)第222-238页，介绍了锚索的具体构造及工程应用情况：采用7股直径为5毫米的高强度低松弛冷拔钢丝扭铰成钢绞线，由多根钢绞线组成锚索索体，为了防腐蚀，每根钢绞线外涂油脂，并可用PE套包裹，也可采用全涂装钢绞线；根据岩土工程锚索的吨位，确定钢绞线根数，沿锚索全长将全部钢绞线并行排列在硬质PVC塑料制成的内、外隔离架周围(每一米左右放一个隔离架)，外围绑扎钢丝使成为一个整体。并套入PVC管内；钻孔孔口的外锚头锚定板上有多个小孔，每个孔中有一对夹片夹住每壹根钢绞线；永久性防腐蚀的岩土预应力锚索的内锚固段，将钢绞线拆散，整理，除油。外面套有防腐蚀的金属(或塑料)的波纹管，通过在波纹套管内外分别注水泥浆体将内锚固段胶结在钻孔孔壁上。

该索体的结构是将多根钢绞线架空排列，注浆管等也在索体内部，这类锚索索体可称之为钢绞线非密实型索体结构。这种由钢绞线组成的非密实型索体结构不可避免地有如下缺点：(1)此类岩土工程锚索不可能由工厂生产出终端产品，必须在施工现场设临时的组装车间。工作量大，难度也大，全是手工操作，增加了成本。锚索的质量最终取决于装配工作的质量。因此很难保证用于工程的每条岩土预应力锚索都具有很高质量。(2)锚索所受的载荷应由各条钢绞线均匀分担，为了保证各条钢绞线受力均匀，施加预应力时首先必须逐条牵伸钢绞线，然后再总体同步牵伸，安装调试过程复杂。(3)采用波纹管，在安装过程中是否有损坏难以发现和检查，一旦有损坏，永久防锈蚀就难以保证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种全新结构的岩土工程密实型索体预应力锚索，使其解决目前普遍使用的岩土工程钢绞线非密实型索体预应力锚索存在的上述不足。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明锚索可分为三段，依次为内锚固段，自由张拉段索体和外锚固段，内锚固段在钻孔终端部位，外锚固段在钻孔孔口附近，中间为自由张拉段索体，自由张拉段索体通过外锚联接器与外锚固段连接，自由张拉段索体通过内锚联接器与内锚固段连接。

自由张拉段索体不是采用钢绞线，而是采用高强度低松弛冷拔钢丝，自由张拉段索体由多根冷拔钢丝沿锚索轴向紧密排列，在横断面上形成具有稳定性的正六边形或有缺口的正六边形，整条锚索的钢丝按大节距、小扭角扭绞成半平行钢丝索再用复合包带包扎定型，复合包带外热挤两层高密度聚乙烯塑料保护套。

外锚固段通过外锚联接器与自由张拉段索体连接，采用冷铸锚技术将自由张拉段索体的钢丝与外锚联接器的一端联结在一起，外锚联结器另一端有内螺纹，用以连接丝杠，丝杠穿过钻孔孔口壁上的传力墩和钢垫板，丝杠上有螺母，临时安装在传力墩前方的拉拔器通过拉拔丝杠将岩土预应力锚索拉紧到设定的拉伸应力值后用螺母锁紧。

内锚固段通过内锚联接器与自由张拉段索体连接，采用冷铸锚技术将内锚联接器一端与自由张拉段索体的钢丝联结在一起，内锚联接器的另一端与拉力杆相连，内锚联接器外表面为封隔器胶囊的支承面，封隔器胶囊上设有注水管，通过注水管可使封隔器胶囊膨胀，向内锚固段注浆的注浆管和排气管穿过内锚联结器，通过它们向内锚固段注水泥浆体和排去空气，由于膨胀了的封隔器胶囊隔断了内锚固段与自由张拉段索体，浆体不会流到自由张拉段去。拉力杆与内锚联接器用螺纹连接，拉力杆的长度可根据需要而设定，拉力杆另一端与锥形管用内螺纹相联。锥形管与圆盘形挡板相连。安装时在拉力杆、锥形管和圆盘形挡板的外表面涂有与水泥浆不粘结的涂层。内锚固段注浆凝固后形成水泥筒体与钻孔孔壁粘结在一起，而拉力杆、锥形管和圆盘形挡板与水泥筒体不相粘连。

外锚联结器的一端与丝杠相联，待内锚固段浆体凝固后，在孔口通过拉拔丝杠给整条锚索施加预应力时，拉力杆、锥形管和挡板可相对地向孔口方向移动，向水泥筒体施压，从而将载荷转嫁到孔壁岩土体。内锚固段水泥筒体受力状态以压应力为主，属压力型内锚固段。锥形管的锥度很小，但能起到对水泥筒体愈压愈紧的作用，使锚索的承受的载荷很好地传递到孔壁的岩土体上去，起到分散压强的作用。对于大吨位锚索，可以将拉力杆、锥形管多次串接以达到进一步分散载荷的作用。

根据本发明提出的岩土工程密实型索体预应力锚索，索体与内、外联接器和封隔器均可在工厂内制造并装配好，出厂时作为成品索可盘成直径约2米左右的盘件，长途运输十分方便。锚索运到工地后，只需将锚索抖开，装上同时运来的丝杠，拉力杆，锥形管和挡板并涂上与水泥浆不粘的涂层，接上相应的注水管，注浆管和排气管后整条锚索就安装完毕，可直接送入钻孔中了。

为了保证完善的抗锈蚀性能，可采用镀锌钢丝或镀环氧树脂的钢丝，内锚联结器与拉力杆之间和外锚联结器与丝杠之间的孔隙可充填防锈蚀油脂和设置O型密封圈。

本发明提出的岩土工程新型预应力锚索具有永久性防锈蚀功能和多次自由张拉的功能，因此是岩土工程中的新型高性能锚索。岩土工程密实型索体预应力锚索十分适宜用作大吨位锚索，例如当采用79根直径为7mm的冷拔钢丝，钢丝强度等级为σ_b＝1670Mpa时整条锚索的标称破断载荷可达5000KN以上，因此能满足3000KN预应力锚索的要求，如采取强度更高的钢丝，同样等级的锚索可进一步减少钢丝根数，制造5000KN～6000KN的锚索也没有特别的困难。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明与现有技术相比，防锈蚀的措施安全可靠；密实型索体为自由张拉型，可以多次反复调整预应力值；内锚固段的水泥筒体受力状态为压力型；锥形管使作用在钻孔壁上载荷分散，施加预应力时只需拉拔丝杠即可，十分简单；密实型索体钢丝受力十分均匀；工厂化生产岩土工程预应力锚索能严格保证产品高质量；不须设现场装配车间，免除了现场繁杂的装配工作和降低了成本；工厂生产的成品锚索可以盘成直径2m左右的盘件，长途运输方便；运抵工地后，接上有关部件和管子，就可向钻孔内安装，既省时，省钱又方便。

附图说明

图1本发明岩土工程锚索结构示意图

图2自由张拉段索体横截面结构示意图

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明锚索可分为三段，依次为内锚固段1，自由张拉段索体2和外锚固段3，内锚固段1在钻孔终端部位，外锚固段3在钻孔孔口附近，中间为自由张拉段索体2，自由张拉段索体2通过外锚联接器4与外锚固段3连接，自由张拉段索体2通过内锚联接器9与内锚固段1连接。

自由张拉段索体2采用高强度低松弛冷拔钢丝19，自由张拉段索体2由多根冷拔钢丝19沿锚索轴向紧密排列，在横断面上形成具有稳定性的正六边形或有缺口的正六边形，整条锚索的钢丝19按大节距、小扭角扭绞成半平行钢丝索再用复合包带20包扎定型，复合包带20外热挤两层高密度聚乙烯塑料保护套21、22。

内锚固段1通过内锚联接器9与自由张拉段索体2连接，采用冷铸锚技术将内锚联接器9一端与自由张拉段索体2的钢丝19联结在一起，内锚联接器9的另一端与拉力杆10相连，内锚联接器9外表面为封隔器胶囊11的支承面，封隔器胶囊11上设有注水管12，注浆管13和排气管穿过内锚联结器9，拉力杆10与内锚联接器9用螺纹连接，拉力杆10的长度可根据需要而设定，拉力杆10另一端与锥形管14用内螺纹相联，锥形管14与圆盘形挡板15相连，安装时在拉力杆10及锥形管14、圆盘形挡板15的外表面涂有水泥浆不粘结涂层16，内锚固段1注浆凝固后，水泥筒体17与钻孔孔壁18粘结在一起，而拉力杆10及锥形管14与水泥筒体17不相粘连。

内锚联结器9与封隔器胶囊11组成一个整体，并设有注水管12、注浆管13、排气管孔口的接口装置。

锥形管14的锥度很小，对于大吨位锚索，可将拉力杆10、锥形管14多次串接，以分散载荷。

外锚固段3通过外锚联接器4与自由张拉段索体2连接，采用冷铸锚技术将自由张拉段索体2的钢丝与外锚联接器4的一端联结在一起，外锚联结器4另一端有内螺纹，用以连接丝杠5，丝杠5穿过钻孔孔口壁上的传力墩6和钢垫板7，丝杠上有螺母8，临时安装在传力墩前方的专用拉拔器通过拉拔丝杠5将锚索拉紧到设定的拉伸应力值后用螺母8锁紧。

自由张拉段索体2钢丝选用镀锌钢丝或镀环氧树脂的钢丝，以增加抗锈蚀能力。内锚联结器9与拉力杆10之间、外锚联结器4与丝杠5之间的孔隙充填防锈蚀油脂和设置O型密封圈。待内锚固段1浆体凝固后，在孔口通过拉拔丝杠5给整条锚索施加预应力时，拉力杆10，锥形管14和挡板15可相对地向孔口方向移动。水泥筒体受力状态以压应力为主，愈压愈紧，水泥筒体与钻孔壁间产生巨大剪应力和正应力将载荷转移到岩土体上。

Claims (4)

1、一种岩土工程密实型索体预应力锚索，包括：内锚固段(1)，自由张拉段索体(2)和外锚固段(3)，其特征在于，内锚固段(1)在钻孔终端部位，外锚固段(3)在钻孔孔口附近，中间为自由张拉段索体(2)，自由张拉段索体(2)通过外锚联接器(4)与外锚固段(3)连接，自由张拉段索体(2)采用高强度低松弛冷拔钢丝(19)，自由张拉段索体(2)由多根冷拔钢丝(19)沿锚索轴向紧密排列，在横断面上形成具有稳定性的正六边形或有缺口的正六边形，整条锚索的钢丝(19)按大节距、小扭角扭绞成半平行钢丝索再用复合包带(20)包扎定型，复合包带(20)外热挤两层高密度聚乙烯塑料保护套(21)、(22)，内锚固段(1)通过内锚联接器(9)与自由张拉段索体(2)连接，采用冷铸锚技术将内锚联接器(9)一端与自由张拉段索体(2)的钢丝(19)联结在一起，内锚联接器(9)的另一端与拉力杆(10)相连，内锚联接器(9)外表面为封隔器胶囊(11)的支承面，封隔器胶囊(11)上设有注水管(12)，注浆管(13)和排气管穿过内锚联结器(9)，拉力杆(10)与内锚联接器(9)用螺纹连接，拉力杆10另一端与锥形管(14)用内螺纹相联，锥形管(14)与圆盘形挡板(15)相连，安装时在拉力杆(10)及锥形管(14)、圆盘形挡板(15)的外表面涂有水与泥浆不粘结涂层(16)，内锚固段(1)注浆凝固后，水泥筒体(17)与钻孔孔壁(18)粘结在一起。

2、根据权利要求1所述的岩土工程密实型索体预应力锚索，其特征是，内锚联结器(9)与封隔器胶囊(11)组成一个整体，并设有注水管(12)、注浆管(13)、排气管孔口的接口装置。

3、根据权利要求1所述的岩土工程密实型索体预应力锚索，其特征是，锥形管(14)的锥度很小，对于大吨位锚索，可将拉力杆(10)、锥形管(14)多次串接，以进一步分散载荷。

4、根据权利要求1所述的岩土工程密实型索体预应力锚索，其特征是，内锚联结器(9)与拉力杆(10)之间、外锚联结器(4)与丝杠(5)之间的孔隙充填防锈蚀油脂和设置O型密封圈。