CN205934933U - 一种锚墩结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锚墩结构，属于岩体锚固技术领域，提供一种可实时监测锚索载荷的锚墩结构以及提供一种可以避免锚索超载情况发生的降低锚索载荷的方法，可有效的解决由于锚索超载运行而引发安全事故的问题。本实用新型通过设置相应的测力计，实现了对锚索载荷的实时检测。并且，当在锚索超载或者超过设定值时，通过对锚墩外围的围岩进行钻孔，以实现对锚索载荷的卸载。因此本实用新型可在锚索锚固之后，可实现实时的控制锚索不出现超载的情况，并且可使得锚索的载荷始终保持在合理的范围内。另外，本实用新型所述的方法，其操作过程简单，并可在整个施工期内实现对锚索载荷的实时监测，可提高施工的安全性。

Description

一种锚墩结构

技术领域

本实用新型属于岩体锚固技术领域，尤其涉及一种锚墩结构以及一种降低锚索载荷的方法。

背景技术

随着西部水利工程、水电工程和交通工程发展，将修建越来越多的地下工程。在西部特殊的地质和地形条件下，高地应力问题常常困扰着地下工程的设计和开挖支护施工，并可能影响到地下洞室围岩的长期稳定。

在地下洞室群围岩的支护设计中，常常采用预应力锚索。但是在高地应力条件下，在施工过程中，围岩后期变形往往较大，如果初期锚索就张拉到设计吨位，则随着后期进一步的开挖分期，围岩将逐步变形，使得已经张拉施工的锚索荷载超限，进而容易导致钢绞线断裂而引发安全事故。

现有技术中，当锚索安装完成后，一般不再对锚索进行载荷测量，因而导致无法实时的获知锚索载荷的变化情况，尤其在后期进一步的施工过程中，由于围岩进一步的变形，往往导致锚索载荷出现超载的情况。然而，由于没有及时的监测到锚索超载的情况，因而容易导致锚索内的钢绞线断裂而引发安全事故。

针对上述锚索容易超载的问题，现有技术往往是采取对锚索预留一定的吨位，以在后期适应围岩变形，但是该技术至少存在如下两个问题：

1、如果锚索吨位预留太多，而在最终洞室开挖完成后，锚索可能仍不能达到设计荷载吨位，则是巨大的浪费；

2、如果锚索吨位预留太少，若后期围岩变形较大，则锚索任然会出现超载问题，因此任然存在安全隐患。

另外，现有技术中，常规的方法还有通过对锚索进行二次张拉，以确保锚索不出现超载的问题。但是，二次张拉通常会对钢绞线造成一定的损伤，而且也容易在二次张拉过程中出现钢绞线断裂的情况。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种可实时监测锚索载荷的锚墩结构，以及提供一种可以避免锚索超载情况发生的降低锚索载荷的方法，可有效的解决由于锚索超载而引发安全事故的问题。。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锚墩结构，包括锚墩、钢绞线和锁定装置，所述锚墩压在围岩上，所述钢绞线的一端深入到围岩的锚孔内并与围岩锚固连接，钢绞线的另一端穿过锚墩后通过所述锁定装置锁定在锚墩上，还包括用于测量钢绞线张拉力的测力计，所述测力计设置在锚墩与锁定装置之间。

进一步的是：还包括从锚墩外围的围岩表面向围岩内部钻设的钻孔。

进一步的是：所述钻孔设置有多个，多个钻孔在锚墩外围的四周间隔分布。

进一步的是：所述多个钻孔在锚墩外围的四周对称分布。

进一步的是：所述钻孔倾斜设置，并且钻孔深入到围岩内部的一端位于锚墩沿钢绞线的长度方向上投影所覆盖的区域内。

进一步的是：所述钻孔的倾斜角度为45°。

进一步的是：在钻孔内注入有灌浆体。

上述本实用新型所述的锚墩结构的有益效果是：通过直接在锚墩位置设置相应的测力计，可实现对钢绞线张拉力的实时测量，即可实现对锚索载荷的实时监测。这样，一旦监测到锚索超载或者超过设定值时，即可立即采取相应的控制措施，进而可有效的避免安全事故的发生。

另外，本实用新型还提供一种降低锚索载荷的方法，在采用上述本实用新型所述的锚墩结构的基础上，包括如下步骤：

A、通过测力计监测钢绞线的实时张拉力F；

B、当监测到F大于设定值F0时，从锚墩外围的围岩表面向围岩内部钻孔，以对锚墩周围的围岩造成损伤，使锚墩周围的围岩内陷，进而降低钢绞线的实时张拉力F；并且，直到钢绞线的实时张拉力F降低至低于设定值F0后，停止钻孔。

进一步的是：还包括步骤C，所述步骤C为向钻孔内注入灌浆体。

进一步的是：在步骤B中，所述钻孔的钻设方式采用取土式钻孔方式。

本实用新型所述降低锚索载荷的方法的有益效果是：通过实时的监测钢绞线的张拉力大小，可在锚索超载或者超过设定值时，及时对锚墩外围的围岩进行钻孔，通过钻孔实现对锚墩周围的围岩造成损伤，使锚墩周围的围岩内陷，进而降低钢绞线的实时张拉力，最终实现对锚索载荷的卸载。因此本实用新型可在锚索锚固之后，可实现实时的控制锚索不出现超载的情况，并且可使得锚索的载荷始终保持在合理的范围内。另外，通过采用本实用新型所述的方法后，无需再对锚索进行二次张拉，因而对钢绞线也不会造成任何损伤；并且本实用新型所述的方法，其操作过程简单，并可在整个施工期内实现对锚索载荷的实时监测，可提高施工的安全性。另外，本实用新型还可在整个施工期的末期，当围岩变形已达到基本稳定后，再对钻孔进行灌浆，以形成灌浆体，进而确保岩体更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型所述的锚墩结构的剖视图；

图2为本实用新型所述的锚墩结构沿钢绞线长度方向的俯视图；

图中标记为：锚墩1、测力计2、锁定装置3、钢绞线4、钻孔5、灌浆体6、围岩7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1和图2中所示，本实用新型所述的一种锚墩结构，包括锚墩1、钢绞线4和锁定装置3，所述锚墩1压在围岩7上，所述钢绞线4的一端深入到围岩7的锚孔内并与围岩7锚固连接，钢绞线4的另一端穿过锚墩1后通过所述锁定装置3锁定在锚墩1上，还包括用于测量钢绞线4张拉力的测力计2，所述测力计2设置在锚墩1与锁定装置3之间。

其中，测力计2是用于测量钢绞线4的张拉力大小，并将测量结果告知给技术人员的一种测量工具。本实用新型中所述的测力计2可为独立工作的部件，即可独立的测量和将测量结果显示出来；或者测力计2可为一传感器，然后通过将传感器与相应的控制系统信号连接，通过将其测量结果输送给控制系统后再显示出来。当然，如有必要，还可设置相应的报警装置，当测力计2测得的数据大于设定值时，控制报警装置进行报警，以使技术人员可及时的获知锚索出现了超载的情况。

另外，本实用新型还提供一种降低锚索载荷的方法，其采用上述设置有测力计2的情况下的锚墩结构，并且包括如下步骤：

A、通过测力计2监测钢绞线4的实时张拉力F；

B、当监测到F大于设定值F0时，从锚墩1外围的围岩7表面向围岩7内部钻孔，以对锚墩1周围的围岩造成损伤，使锚墩1周围的围岩内陷，进而降低钢绞线4的实时张拉力F；并且，直到钢绞线4的实时张拉力F降低至低于设定值F0时，停止钻孔。

当然，本实用新型中的降低锚索载荷的方法，是在锚索已经锚固安装完成以后采用，即在锚索锚固后由于围岩的进一步变形而可能引起的锚索超载的情况下采用的一种降低锚索载荷的方法。因此，实际在步骤A之前，锚索已经锚固安装完成。

其中，所谓设定值F0，可理解为锚索设计时设定的一个参考值，用于判断锚索是否达到设计载荷；一般情况下，F0可取锚索的设计载荷，或者适当的取小于设计载荷的某个值。

另外，本实用新型所述的方法，是一个不断进行监测和调整的过程，即步骤A、B是一个不断循环的过程，并且在步骤B中，进行钻孔时，也需要通过不断的获取钢绞线4的实时张拉力F来判断是否停止继续钻孔操作。当然，对于步骤B而言，只有当监测到F大于设定值F0时，才进行相应的钻孔，进而实现对锚索的卸载，确保F降低到低于F0的情况。当然，若在已经进行过钻孔之后，随着围岩的进一步变形而再次出现F大于设定值F0的情况时，则需要再次进行适当的钻孔，以使F再次降低到低于F0的情况。

另外，在上述方法中，对于锚索载荷的控制，一般仅仅在整个工程施工期间内，或者施工期结构后一定的期限内保持控制；而在施工期结束时或者施工期结束一定时间后，由于此时围岩已经基本达到稳定状态，因而再之后的时间内围岩发生较大变形的可能一般较小，因此可无需再对锚索的载荷进行监测或者控制。例如，以地下洞室开挖为例，在开挖过程中，可对各时期内锚固的锚索进行载荷监测，并且采用本实用新型所述的方法控制锚索不超载。而当整个洞室开挖工程完成以后或者工程完成半年以后，此时整个洞室对应的围岩已经基本稳定下来，后期基本不会再发生较大的变形；此时，可在上述本实用新型所述的步骤A和步骤B的基础上，进行如下步骤C的操作，所述步骤C为向钻孔5内注入灌浆体6。灌浆体6可为混凝土或者类似材料；其作用是用于重新固结之前钻孔所造成的破碎围岩，进而使得钻孔周围的围岩重新固结，以变得更加的完整，可提高钻孔5周围围岩的稳定性。

另外，在步骤B中，进行钻孔时，其钻设方式可优选采用取土式钻孔方式；所谓取土式钻孔方式，是指在钻孔的同时，将钻孔5所对应的土体(或者岩体等)排出。之所以优选采用取土式钻孔方式进行钻孔，其原因是：在钻孔过程中，如果采用非取土式钻孔方式，则会由于钻孔设备伸入到土体内而造成对土体的挤压，进而可能导致锚索的载荷进一步增加，导致锚索出现更大超载情况的发生。因此，通过采用取土式钻孔方式时可有效降低或者避免上述由于钻孔过程而导致锚索载荷增大的情况发生。

另外，对于钻孔5的大小、钻孔数量和钻孔深度等，本领域技术人员可根据实际情况而定；一般而言，钻孔5越大、钻孔数量越多、钻孔越深，则钢绞线4的实时张拉力F下降越多，对锚索的卸载效果也越好。另外，在设置多个钻孔5时，一般在锚墩1外围的四周对称分布，以使得锚墩1周围的部分围岩7被均匀的损伤，使该部分围岩的内陷更加均匀，进而使得锚墩1受到围岩的反作用力变化也更加均匀，可避免锚墩1发生歪斜的情况发生。

如图1中所示，在设置钻孔5时，一般将钻孔5倾斜设置，并且钻孔5深入到围岩7深处的一端位于锚墩1沿钢绞线4的长度方向上投影所覆盖的区域内。这样，才能通过钻孔5尽量的破坏到锚墩1所对应部分的围岩7，进而起到对锚索卸载的目的。更具体的，可设置钻孔5的倾斜角度为45°左右。

当然，本实用新型所述的锚墩结构以及降低锚索载荷的方法，除了可以适用于高地应力条件下的围岩支护外，也可适用于其它各种采用预应力锚索锚固方式的支护工程中。例如可适用于对边坡采取的锚索锚固工程中，也可适用于对洞室围岩的支护工程中。

Claims (7)

1.一种锚墩结构，包括锚墩(1)、钢绞线(4)和锁定装置(3)，所述锚墩(1)压在围岩(7)上，所述钢绞线(4)的一端深入到围岩(7)的锚孔内并与围岩(7)锚固连接，钢绞线(4)的另一端穿过锚墩(1)后通过所述锁定装置(3)锁定在锚墩(1)上，其特征在于：还包括用于测量钢绞线(4)张拉力的测力计(2)，所述测力计(2)设置在锚墩(1)与锁定装置(3)之间。

2.如权利要求1所述的锚墩结构，其特征在于：还包括从锚墩(1)外围的围岩(7)表面向围岩(7)内部钻设的钻孔(5)。

3.如权利要求2所述的锚墩结构，其特征在于：所述钻孔(5)设置有多个，多个钻孔(5)在锚墩(1)外围的四周间隔分布。

4.如权利要求3所述的锚墩结构，其特征在于：所述多个钻孔(5)在锚墩(1)外围的四周对称分布。

5.如权利要求2所述的锚墩结构，其特征在于：所述钻孔(5)倾斜设置，并且钻孔(5)深入到围岩(7)内部的一端位于锚墩(1)沿钢绞线(4)的长度方向上投影所覆盖的区域内。

6.如权利要求5所述的锚墩结构，其特征在于：所述钻孔(5)的倾斜角度为45°。

7.如权利要求2至6中任一项所述的锚墩结构，其特征在于：在钻孔(5)内注入有灌浆体(6)。