CN1238411A - 拉压分散防护锚索及施工工法 - Google Patents

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Abstract

一种拉压分散防护锚索及施工工法，该锚索由外锚头、自由段、锚固段构成，锚固段上分布有两个或两个以上的承载体，每个承载体由无粘结钢绞线和依次套在钢绞线上的承载板、弹性垫片、挤压套组成，通过各承载板上的钢绞线数目不等，每根钢绞线端部超出承载板部分剥离为有粘结钢绞线，其施工工法包扩造孔，制作安装锚索，注浆，张拉锁定等施工工序，本型式锚固具有应力分布均匀，锚固及防腐效果好，锚索结构简单、施工方便之优点。

Description

拉压分散防护锚索及施工工法
本发明涉及一种岩土锚固用锚索及施工工法。
目前在岩土锚固工程中，多采用拉力型地锚施工工法，广泛使用的是拉力集中型锚索，由于浆体抗拉强度低，张拉时，在锚固段上界面处浆体出现拉应力集中，过大的拉应力作用下，该部份的注浆材料会出现裂纹，从而使浆体对锚索丧失防腐效果，随着张拉力增大，容易出现渐进性破坏，进而浆体受拉破坏，并逐步下移，直至锚固完全失效。
现在开始少量采用的压力集中型锚索及施工工 法，利用了浆体抗压强度比抗拉强度高的优点，但锚固体也存在应力集中的问题。
以上两种类型锚索由于都存在应力过于集中且分布不均匀、易造成浆体被破坏的问题，因而不能起到永久防护和缩短锚索长度的目的。
日本最近研制的一种压力分散型锚固工法及压力分散型锚索，虽然对应力集中的问题有一些改善，但还不够理想，且结构复杂、成本高。
本发明的目的在于集中拉伸型和压力分散型锚索施工工法的优点，提供一种使应力分布更均匀、力的传递更趋于合理、锚索结构简单、防腐效果好、施工简便的拉压分散防护锚索及施工工法。
为达上述目的，本发明之拉压分散防护锚索的技术方案是：该锚索包括外锚头、自由段、锚固段三部分，外锚头由夹片、锚板、垫板构成，锚固段的无粘结钢绞线上套有内、外支撑架，其最长钢绞线的顶端有导向帽，所述锚固段上分布有两个或两个以上的承载体，每个承载体由无粘结钢绞线和依次套在无粘结钢绞线上的承载板、挤压套、弹性垫片组成，各承载板上钻有与所需穿过钢绞线的数目相等的通孔和一个注浆孔，为将压力分散，穿过各承载板的无粘结钢绞线数目不等，每根无粘结钢绞线的端部超出承载板部份剥离为有粘结钢绞线。
拉压分散防护锚索施工工法主要工艺过程如下：
(1)造孔：
(2)制作、安装锚索：按钻孔深度及结构图计算出锚索钢绞线长度，每根钢绞线端头去除PE层，形成1-2m长的粘接段，将最长两根等长钢绞线穿过最里端的第一层承载板，装上弹性垫片，紧靠弹性垫片在钢绞线上套上挤压套，用穿心式挤压机挤压挤压套固锁，再将第二层承载板套在最长两根钢绞线上，在第二层承载板穿入第二长的两根等长钢绞线，装上弹性垫片和挤压套并挤压固锁，再按此方法依次安装所需层数的承载板、弹性垫片和挤压套并挤压固锁，形成多个承载体，每两个相邻承载板之间间距1-2m，在锚索最长钢绞线的顶端安装导向帽，然后沿锚索体每1-3m间距安装内、外支撑架，最后将注浆管从中间穿过整个锚索体；
(3)注浆：注浆采用注浆泵进行，且保证注浆管口始终在浆液面以下，各承载体的中空部填满水泥浆；
(4)张拉、锁定：张拉施工工序采用分段、分批、对称同时张拉，先张拉最里端承载体的两根钢绞线，再按序依次张拉第二层、第三层及各层承载体钢绞线。
由于采用上述结构，本发明之拉压分散防护锚索及拉压分散防护锚索施工工法具有以下优点：
1、应力分布更均匀、锚固效果更好；
如前所述，本发明之拉压分散防护锚索具有拉压分散型受力机制，该机制由两个或两个以上承载体及有粘结锚固段产生，每个承载体由承载板、弹性垫片、挤压套和钢绞线组成。当用千斤顶对无粘结钢绞线施加张拉力、有粘结段钢绞线承担部份载荷，浆体受拉；当荷载继续增加时，钢绞线通过挤压套、弹性垫片、承载板将另一部分载荷以压应力的形式传给浆体，最后浆体以剪应力方式作用在土体(岩体)上，这样，通过拉应力和压应力将载荷分散且均匀分布在锚固体中(参见图3)，浆体不被破坏、锚固效果好。
2、确保锚索寿命，适用于永久防护。由于压力分散，浆体不会产生裂纹、防腐效果好，同时又采用了套有聚乙烯套管的无粘结钢绞线，形成了多层防护，起到了永久防护的作用。
3、可缩短锚索长度。由于应力分布均匀，充分调动了岩土体承载能力，因而可缩短锚索长度，降低成本。
4、采用一次性全孔注浆，简化了施工程序，施加预应力时全孔浆体受压，可确保锚固力。
5、施加预应力方便。由于采用单孔锚对称张拉锁定，使用的预应力张拉装置体积小、重量轻，能在各种条件下施工，尤其适合高陡边坡加固工程中使用。
6、同样的地质条件下可提供更大的锚固力。
以下，结合附图和实施例，对本发明之拉压分散防护锚索的结构特征作进一步的说明。
图1拉压分散防护锚索结构示意图；
图2拉压分散防护锚索施工工法工艺流程图；
图3拉压分散防护锚索应力分布示意图。
图3-A锚固体上的应力分布图3-B传递给土体的剪应力分布
实施例
一种拉压分散防护锚索及拉压分散防护锚索施工工法
如图1所示，本发明之拉压分散防护锚索由外锚头、锚固段构成，外锚头由夹片1、锚板2、垫板3构成，锚固段的无粘结钢绞线4上套有内支撑架5、外支撑架6，其最长钢绞线的顶端有导向帽10，所述锚固段上分布有两个承载体，每个承载体由无粘结钢绞线4和依次套在无粘结钢绞线4上的承载板7、弹性垫片8、挤压套9组成，每根无粘结钢绞线4端部超出承载板7部份剥离为有粘结钢绞线，即端部被承载板7分隔为有粘结和无粘结两部分。
穿过各承载板上的钢绞线数目不等，最顶端的承载板上至少2根，第二层承载板上为4根，第一层承载板上钻有两个穿钢绞线的孔和一个注浆孔，第二层承载板上钻有四个穿钢绞线的孔和一个注浆孔，本锚索配有注浆管11。
拉压分散防护锚索施工工法工艺过程如下：
(1)施工准备；
(2)造孔：在硬粘土或不易塌孔的地层中，可采用干式螺旋钻孔法，在易塌孔的地层中，则要采用水冲式带护壁套管的成孔法，如碰到岩石，则用冲击钻成孔法；
(3)制作、安装锚索：按钻孔深度及结构图计算出锚索钢绞线长度，每根钢绞线端头去除PE层，形成1-2m长的粘接段，将最长两根等长钢绞线穿过最里端的第一层承载板，装上弹性垫片，紧靠弹性垫片在钢绞线上套上挤压套，用穿心式挤压机挤压挤压套固锁，再将第二层承载板套在最长两根钢绞线上，在第二层承载板穿入第二长的两根等长钢绞线，装上弹性垫片和挤压套并挤压固锁，两个相邻承载板之间间距1-2m，在锚索最长钢绞线的顶端安装导向帽，然后沿锚索体每1-3m间距安装内、外支撑架。最后将注浆管从中间穿过整个锚索体；
(4)注浆：注浆采用注浆泵进行，且保证注浆管口始终在浆液面以下，各承载体的中空部填满水泥浆；
(5)养护；
(6)安装预制墩(浇筑传力墩或梁及养护)；
(7)张拉、锁定：张拉施工工序采用单孔锚分段、分批、对称同时张拉，先张拉最里端承载体的两根钢绞线，再张拉第二层承载体的钢绞线。
(8)封锚。
张拉工艺参数如下：
第一级：张拉至0.1Nt，测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.25Nt、测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.5Nt、锁定在0.5Nt；
第二级：张拉至0.5Nt，测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.75Nt、测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.8Nt、锁定在1.0Nt；
施工过程中，注意监测有关数据。
作为本发明实施例的一种变换，根据需要，所述的拉压分散防护锚索具有三个或三个以上的承载体，各承载板上的钢绞线数目不等，最顶端的承载板上至少2根，从顶端到外锚头按2的倍数依次递增，最靠近外锚头的承载板上钢绞线的数目与外锚头上钢绞线的数目一致，各承载板上钻有与所需穿过钢绞线的数目相等的通孔和一个注浆孔，第一层承载板上钻有两个穿钢绞线的孔和一个注浆孔，第二层承载板上钻有四个穿钢绞线的孔和一个注浆孔，依此类推。
拉压分散锚索施工工法亦相应的变化，安装顺序为先安装第一、第二层承载板，再将第三层承载板套在最长和第二长的钢绞线上，在第三层承载板穿入第三长的两根等长钢绞线，装上弹性垫片和挤压套并挤压固锁，再按此方法依次安装第四、第五层承载板、弹性垫片和挤压套并挤压固锁，形成多个承载体，每两个相邻承载板之间间距1-2m，在最长钢绞线的顶端安装导向帽，然后沿锚索体每1-3m间距安装内、外支撑架。最后将注浆管从中间穿过整个锚索体；张拉时，先张拉最里端承载体的两根钢绞线，再按序依次张拉第二层、第三层、第四、第五层、第六层承载体钢绞线。

Claims (5)

1、一种拉压分散防护锚索，包括外锚头、自由段、锚固段，外锚头由夹片(1)、锚板(2)、垫板(3)构成，锚固段的无粘结钢绞线(4)上套有内支撑架(5)、外支撑架(6)，最长钢绞线的顶端有导向帽(10)，其特征在于：所述锚固段上分布有两个或两个以上的承载体，每个承载体由无粘结钢绞线(4)和依次套在无粘结钢绞线(4)上的承载板(7)、弹性垫片(8)、挤压套(9)组成，各承载板上钻有与所需穿过钢绞线的数目相等的通孔及一个注浆孔，通过各承载板上的无粘结钢绞线数目不等，每根无粘结钢绞线端部超出承载板部份剥离为有粘结钢绞线。
2、如权利要求1所述的拉压分散防护锚索，其特征在于：所述各承载板上的无粘结钢绞线数目不等，最顶端的承载板上至少2根，从顶端到外锚头按2的倍数依次递增，最靠近外锚头的承载板上钢绞线的数目与外锚头上钢绞线数目一致。
3、一种拉压分散防护锚索施工工法，其特征在于：该施工工法包括以下主要工艺过程：
(1)造孔：
(2)制作、安装锚索：按钻孔深度及结构图计算出锚索钢绞线长度，每根钢绞线端头去除PE层，形成1-2m长的粘接段，将最长两根等长钢绞线穿过最里端的第一层承载板，装上弹性垫片，紧靠弹性垫片在钢绞线上套上挤压套，用穿心式挤压机挤压挤压套固锁，再将第二层承载板套在最长两根钢绞线上，在第二层承载板穿入第二长的两根等长钢绞线，装上弹性垫片和挤压套并挤压固锁，再将第三层承载板套在最长和第二长的钢绞线上，在第三层承载板穿入第三长的两根等长钢绞线，装上弹性垫片和挤压套并挤压固锁，再按此方法依次安装所需层数的承载板、弹性垫片和挤压套并挤压固锁，形成2--6个承载体，每两个相邻承载板之间间距1-2m，在锚索最长钢绞线的顶端安装导向帽，然后沿锚索体每1-3m间距安装内、外支撑架，最后将注浆管从中间穿过整个锚索体；
(3)注浆：注浆采用注浆泵进行，且保证注浆管口始终在浆液面以下，各承载体的中空部填满水泥浆；
(4)张拉、锁定：张拉施工程序采用单孔锚分段、分批、对称同时张拉，先张拉最里端承载体的两根钢绞线，再按序依次张拉第二层、第三层及各层承载体钢绞线。
4、如权利要求3所述的拉压分散防护锚索施工工法，其特征在于：张拉、锁定施工工序中，张拉工艺参数如下：
第一级：张拉至0.1Nt，测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.25Nt、测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.5Nt、锁定在0.5Nt；
第二级：张拉至0.5Nt，测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.75Nt、测量伸长量、持荷5min、再测量伸长量，张拉至0.8Nt、锁定在1.0Nt；
5、如权利要求3或4所述的拉压分散防护锚索施工工法，其特征在于：所述拉压分散防护锚索的承载体为两个，所需安装的承载板、弹性垫片和挤压套为两层。
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