CN214169052U - 一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冻土锚固技术领域，提供了一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，包括一个热交换杆和至少一个绕热交换杆的轴线周向分布的预应力锚杆，热交换杆包括蒸发段、隔热段和冷凝段；蒸发段内装有易蒸发的液态介质，冷凝段外设置有散热片；本实用新型的目的在于提供一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其通过增加设置至少一个预应力锚索来增加锚固结构对冻土区的加固。

Description

一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构

技术领域

本实用新型涉及冻土锚固技术领域，具体而言，涉及一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构。

背景技术

近年来，在我国高纬度、高海拔等季节冻土区修建的隧道、基坑越来越多，出现了许多由于围岩、冻土季节冻胀导致的衬砌开裂的案例；申请号为：201811544174.9的中国专利，其公开了一种用于处理隧道围岩季节冻胀的锚杆及其施工方法，通过设置含有蒸发段、隔热段和冷凝段的杆体来避免围岩冻胀力产生，同时起到加固围岩的作用。同样的其能运用在冻土区的边坡和基坑中，在实际使用中发现如下几个问题：

1：冻土融沉时导致锚索预应力大幅度减小，土体冻胀和融沉会导致安置于坡面的锚头发生较大变形，从而对坡体、基坑稳定极为不利。

2：由于上述专利中，主要通过物质状态的转化中吸热和放热的作用来实现对冻土中冻胀、融沉做出相应，避免其出现事故，但是由于锚固结构自身就会受到热胀冷缩的影响，在长时间的使用过程中，热胀冷缩势必会导致锚固结构和冻土层之间出现缝隙，出现锚固不牢固的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其通过增加设置至少一个预应力锚索来增加锚固结构对冻土区的加固。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，包括一个热交换杆和至少一个绕热交换杆的轴线周向分布的预应力锚杆，热交换杆包括蒸发段、隔热段和冷凝段；蒸发段内装有易蒸发的液态介质，冷凝段外设置有散热片。

进一步的，预应力锚杆为灌浆锚杆，预应力锚杆与热交换杆固定连接。

进一步的，还包括垫墩，垫墩与基坑表层之间设有碎石防冻层，热交换杆的一端穿过垫墩设置。

进一步的，还包括弹性垫圈，热交换杆位于冻土基坑外的一端设有锚具，弹性垫圈设置于锚具与垫墩之间，垫墩与弹性垫圈之间设有钢垫板。

进一步的，弹性垫圈、锚具、钢垫板的外侧还设有保护罩。

进一步的，易蒸发的液态介质包括液氮、液态二氧化碳、液态丙烷和液态氟利昂。

进一步的，预应力锚杆为钢绞线锚杆，预应力锚杆与热交换杆固定连接。

进一步的，还设有垫墩，热交换锚杆与预应力锚杆分别与垫墩固定连接。

进一步的，预应力锚杆外表面设有凸起。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1：本实用新型设置一个热交换杆并通过杆内部的物质状态变换来带的吸热和放热来减小对冻土区冻胀和融沉现象对锚固结构的影响。

2：本实用新型通过增加设置绕热交换杆周向分布的预应力锚杆来增强整个锚固结构的锚固稳定性，减少了因为冻土和锚固结构自身的热胀冷缩导致的缝隙出现的可能性。

3：本实用新型在保证了锚固结构预应力的同时又减少了冻土区冻胀和融沉现象对锚固结构的影响，因此了避免了锚头发生大变形的可能性；保证了稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例2提供的一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构的剖视示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构中的热交换杆和预应力锚杆的断面示意图；

图4为本实用新型实施例2提供的一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构安装示意图；

图标：1-热交换杆，2-预应力锚杆，21-蒸发段，22-隔热段，23-冷凝段，111-易蒸发的液态介质，1311-散热片，3-垫墩，4-碎石防冻层，5-弹性垫圈，6-锚具，7-钢垫板，8-保护罩，11-浅层围岩，12-深层围岩。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，包括一个热交换杆1和两个绕热交换杆1的轴线周向分布的灌浆锚杆，锚固结构倾斜设置。

热交换杆1包括蒸发段21、隔热段22和冷凝段23；蒸发段21内装有易蒸发的液态介质111，具体的，在本实施例中，易蒸发的液态介质111为液氮，需要特殊说明的是，采用什么样的易蒸发的液态介质111根据实际施工现场的气候决定；冷凝段23外设置有散热片1311，通过增加散热片1311来增加冷凝段23。

具体的实现原理如下：在冷季，地表温度逐渐降低，直至处于负温状态，随着负温时间的延长，浅层围岩11、土壤的温度也会逐渐降低，直至出现负温，浅层围岩11会发生冻结。此时深层围岩12的温度仍处于正温，蒸发段21内的液态介质吸热蒸发，蒸发的气体通过锚杆中空通道上升至冷凝段23内，此时因浅层围岩11处于负温，故该冷凝段23内的气体放热冷凝。冷凝形成的液体在其自重作用下沿锚杆中空通道的内壁流回蒸发段21内。如此反复循环，在上述吸热和放热的过程中，实现深层围岩12和浅层围岩11的持续性热交换，加热浅层围岩11。上述过程能有效防止围岩冻结圈产生，避免围岩冻胀力产生，防止衬砌因围岩季节冻胀而产生破坏。

在暖季，隧道洞内温度较高，浅层围岩11处于正温，且温度高于深层围岩12的温度，此时锚杆内介质对流停止，锚杆的热交换效应停止工作，围岩不存在冻结现象，没有冻胀力。

此外，为了保证锚固结构的锚固稳定性，在本实施例中，采用两个绕热交换杆1的轴线周向分布的灌浆锚杆设置，通过两个灌浆锚杆来增加其锚固稳定性，具体的，灌浆锚杆与热交换杆1固定连接，保证其一体性，需要说明的是，灌浆锚杆在本实施例中，完全被泥浆掩埋在孔洞中，外漏的只有热交换杆1的一端，当然，这样设置不是一定的，在一些实施例中也可以将两个锚杆的一端都伸出冻土外。

还需要说明的是，在本实施例中，没有提及到的锚索锚固部件均为本领域技术人员能够想到并且实现的基本技术零件，在本实施例中就不诠释其使用方法。

实施例2

在本实施例中，基本结构与实施例1一致，区别点在于，还设有垫墩3、碎石防冻层4、弹性垫圈5、锚具6和保护罩8。

碎石防冻层4设置在垫墩3与基坑表层之间，用以减小冻土区在发生形变时导致垫墩3发生破碎，从而影响到锚头。

同样的，弹性垫圈5的设置也是为了保护锚头不受到冻土区的影响；具体如下：弹性垫圈5由TPU材料制造，弹性垫圈5通过其弹性使绝大部分冻融变形抵消掉，减小冻融变形对锚索预应力的影响，避免了因为锚索结构变形适应能力差，冻土融沉时导致锚索预应力大幅度减小，从而导致锚索在使用时出现变形，造成冻土区不稳定的状况。

进一步的，弹性垫圈5和碎石防冻层4之间还设有钢垫板7，通过钢垫板7来对热交换杆1或者灌浆锚杆的锚头起到固定的作用，需要说明的是，在本实施例中，灌浆锚杆在与热交换锚固固定连接后，其一端部是能伸出冻土外的，并且通过垫墩3和钢垫板7固定，然后通过锚具6锁死。

进一步的，在本实施例中，采用保护罩8来保护弹性垫圈5、锚具6、钢垫板7不受到外界因素损坏。

在本实施例中，灌浆锚杆外表面设有凸起，用以增加一体性。

实施例3

一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，包括一个热交换杆1和两个绕热交换杆1的轴线周向分布的钢绞线锚杆(图中未示出)，锚固结构倾斜设置。

钢绞线锚杆与绕热交换杆1固定连接，且在本实施例中还设有垫墩3，热交换锚杆与预应力锚杆2分别与所述垫墩3固定连接。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于：包括一个热交换杆和至少一个绕所述热交换杆的轴线周向分布的预应力锚杆，所述热交换杆包括蒸发段、隔热段和冷凝段；所述蒸发段内装有易蒸发的液态介质，所述冷凝段外设置有散热片。

2.如权利要求1所述的适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于，所述预应力锚杆为灌浆锚杆，所述预应力锚杆与所述热交换杆固定连接。

3.如权利要求2所述的适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于，还包括垫墩，所述垫墩与基坑表层之间设有碎石防冻层，所述热交换杆的一端穿过所述垫墩设置。

4.如权利要求3所述的适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于，还包括弹性垫圈，所述热交换杆位于冻土基坑外的一端设有锚具，所述弹性垫圈设置于所述锚具与垫墩之间，所述垫墩与所述弹性垫圈之间设有钢垫板。

5.如权利要求4所述的适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于，所述弹性垫圈、锚具、钢垫板的外侧还设有保护罩。

6.如权利要求1所述的适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于，所述预应力锚杆为钢绞线锚杆，所述预应力锚杆与所述热交换杆固定连接。

7.如权利要求1所述的适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于，还设有垫墩，所述热交换锚杆与所述预应力锚杆分别与所述垫墩固定连接。

8.如权利要求1所述的适宜于冻土区冻融基坑加固的预应力锚固结构，其特征在于，所述预应力锚杆外表面设有凸起。

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