CN220868205U - 预制螺纹式预应力锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别涉及预制螺纹式预应力锚杆。本实用新型的预制螺纹式预应力锚杆包括呈一字排布的前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆，前段锚杆一端设为锥状的尖端，其另一端与中段锚杆的一端可拆卸连接，中段锚杆的另一端与后段锚杆的一端可拆卸连接，前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆中分别沿各自的长度方向预埋有预应力钢绞线，后段锚杆中的预应力钢绞线在其另一端设有自由段，自由段穿出后段锚杆的另一端，并可相对于后段锚杆张拉，前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆外周上分别一体设有螺牙。优点：锚杆不仅质量有保证，而且施工方便。既能保证基坑边坡的安全，又能满足经济要求，大大缩短工期，实现绿色化施工。

Description

预制螺纹式预应力锚杆

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种预制螺纹式预应力锚杆。

背景技术

随着城市地下空间的开发，基坑开挖的深度通常为4～8m，这就需要对开挖后形成的边坡的进行加固措施。综合考虑到安全性，经济性的等因素，预应力锚杆支护是一种应用较为广泛的支护形式。

预应力锚杆支护结构是一种结构简单、经济性好的主动支护形式。通常以预应力锚杆为主要支护结构，锚杆主体材料为预应力钢筋或钢绞线。其施工过程是在土层中钻孔，锚固体穿过土体滑动面，倾斜度一般为15～20度，锚杆插入后注入水泥浆，锚杆自由段预留张拉预应力。当锚固体达到强度要求时，对锚杆进行张拉，产生预应力。支护结构依靠锚固体与土之间的摩擦力、锚杆与锚固体的握裹力以及预应力锚杆自身的强度，三者共同作用来平衡、承受支护结构上的荷载。

目前，该方法应用比较成熟广泛，但其具有以下技术缺陷：

1、注入水泥浆填充度不足。这是普通注浆锚杆的主要通病。该该施工工艺受人为因素和施工位置的影响较大，对于不熟练的工人和向上倾斜的部件，注入的水泥浆液不饱满的概率很大。

2、锚杆的轴向抗拔力不足。由于锚杆长度不足，注浆填充度不足，水泥浆本身存在的问题，导致锚杆抗拔力达不到预期效果。

3、注入水泥浆强度不足。这些问题的发生大多是由于操作人员没有严格按照配比对原料进行计量，水泥浆液拌合不均匀、时间不充分，又或者，拌合后放置时间过长等原因造成。

4、因钻孔时清孔不干净，锚杆插入时容易出现掉碴等状况，造成锚杆如图有效长度不足。

5、在杂填土较厚或土质较软土层中应用质量较差，很难达到预期效果。

为解决以上问题，提出一种预制螺纹式预应力锚杆及施工方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种预制螺纹式预应力锚杆，有效的克服了现有技术的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种预制螺纹式预应力锚杆，包括呈一字排布的前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆，上述前段锚杆一端设为锥状的尖端，其另一端与上述中段锚杆的一端可拆卸连接，上述中段锚杆的另一端与上述后段锚杆的一端可拆卸连接，上述前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆中分别沿各自的长度方向预埋有预应力钢绞线，上述后段锚杆中的上述预应力钢绞线在其另一端设有自由段，上述自由段穿出上述后段锚杆的另一端，并可相对于上述后段锚杆张拉，上述前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆外周上分别一体设有螺牙。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，上述前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆均为混凝土预制锚杆。

进一步，上述中段锚杆设有多段，且端部相互拼接。

进一步，上述前段锚杆的另一端设有前段连接，上述中段锚杆的两端分别预埋有中段连接板，上述后段锚杆的一端预埋有后段连接板，上述中段锚杆两端的中段连接板分别与上述前段连接板和后段连接板贴合，并分别通过螺栓连接，上述中段锚杆中的上述预应力钢绞线的两端分别与两端的上述中段连接板连接固定，上述后段锚杆中的上述预应力钢绞线的一端与上述后段连接板连接固定。

进一步，上述前段锚杆、中段锚杆和后段锚杆中分别沿各自的周向间隔设有多根上述预应力钢绞线。

进一步，上述自由段外套设有用于隔离混凝土的套管，上述套管内涂抹有润滑油脂。

进一步，上述预制螺纹式预应力锚杆的外径为200-300mm，内径为150-250mm，螺牙高度为50mm，螺牙厚度为50-100mm。

有益效果是：锚杆属于挤密性锚杆，挤土效应明显，可有效改善了锚杆周围土体的密实度、侧阻等参数，增加了基坑边坡自身的稳定性。再者，螺牙与土体的咬合，增大了锚杆与土体的侧阻力，增加了锚杆的抗拉力与抗拔力，加强了基坑的稳定性。

有益效果是：施工时将整个锚杆钻入土体。与传统锚杆结构施工方法相比，减少了钻孔、插筋及注浆工序，降低了操作人员的劳动强度，提高了施工的质量。

附图说明

图1为本实用新型的预制螺纹式预应力锚杆带正向螺牙的结构示意图；

图2为本实用新型的预制螺纹式预应力锚杆带反向螺牙的的结构示意图；

图3为本实用新型的预制螺纹式预应力锚杆带正向螺牙的中前段与中段连接的结构示意图；

图4为本实用新型的预制螺纹式预应力锚杆带正向螺牙的的中段锚杆的结构示意图；

图5为本实用新型的预制螺纹式预应力锚杆带正向螺牙的的后段锚杆的结构示意图；

图6为本实用新型的预制螺纹式预应力锚杆中中段锚杆和后段锚杆连接的局部结构示意图；

图7为本实用新型的基坑边坡支护结构施工的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、前段锚杆；2、中段锚杆；3、后段锚杆；4、预应力钢绞线；7、套管；41、自由段；11、前段连接板；21、中段连接板；31、后段连接板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1至5所示，本实施例的预制螺纹式预应力锚杆包括呈一字排布的前段锚杆1、中段锚杆2和后段锚杆3，上述前段锚杆1一端设为锥状的尖端，其另一端与上述中段锚杆2的一端可拆卸连接，上述中段锚杆2的另一端与上述后段锚杆3的一端可拆卸连接，上述前段锚杆1、中段锚杆2和后段锚杆3中分别沿各自的长度方向预埋有预应力钢绞线4，上述后段锚杆3中的上述预应力钢绞线4在其另一端设有自由段41，上述自由段41穿出上述后段锚杆3的另一端，并可相对于上述后段锚杆3张拉，上述前段锚杆1、中段锚杆2和后段锚杆3外周上分别一体设有螺牙。

本实施例的预制螺纹式预应力锚杆中，前段锚杆1、中段锚杆2和后段锚杆3均为混凝土、预应力钢筋(预应力钢绞线4)的浇铸件.其中，混凝土等级不小于C25。锚杆上螺纹采用正向螺纹、反向螺纹两种(如图1和图2所示)，形成螺纹锚杆。该锚杆采用采用标准化生产预制生产，有效保障了锚杆的质量。锚杆模数为6.0m长度。锚杆外径为200-300mm，内径为150-250mm，螺牙高度为50mm，螺牙厚度50-100mm。

其中，锚杆结构分为正向螺纹锚杆、反向螺纹锚杆两种类型。其显著优势为：

a.施工过程中，正向螺纹锚杆排土量很少，反向螺纹锚杆不排土，锚杆钻进时，挤密了基坑边坡的土体，有效提高了锚杆周边土的密实度、侧阻等物理力学参数指标，属于一种挤密性锚杆。适用于杂填土较厚、土质较软的地层中，尤其是反向螺纹锚杆在松散、软弱土层的加固效果更好。但是由于其反向螺纹工艺完全不排土，故在较硬、密实的地层中，锚杆钻机需要更大的扭矩，常规锚杆钻机下的反向螺纹锚杆施工更适宜在松散、软土中应用。

b.由于锚杆上的螺牙改变了锚杆周边土体之间的受力模式，锚杆的侧阻力除了螺牙侧与土体之间的侧阻力外，螺牙与周边土体的咬合还能提供一定的承载能力。所以，两种类型螺纹锚杆抗拔力、抗拉力较普通注浆锚杆均有显著提高。

本实施例中，上述中段锚杆2可以根据实际施工需求设置多段，且端部相互拼接形成一个较长的中段锚杆件。

作为一种优选的实施方式，上述前段锚杆1的另一端设有前段连接板11，上述中段锚杆2的两端分别预埋有中段连接板21，上述后段锚杆3的一端预埋有后段连接板31，上述中段锚杆2两端的中段连接板21分别与上述前段连接板11和后段连接板31贴合，并分别通过螺栓连接(如图6所示，图6中g指代螺栓)，上述中段锚杆2中的上述预应力钢绞线4的两端分别与两端的上述中段连接板21连接固定，上述后段锚杆3中的上述预应力钢绞线4的一端与上述后段连接板31连接固定。

上述实施方案中，前段连接板11、中段连接板21和后段连接板31的设计使得前段、中段、后段之前的连接非常简单，通过端部的连接板贴合后穿设螺栓固定即可，同时，连接板也提供了预应力钢绞线4预埋的连接点。前段连接板11、中段连接板21和后段连接板31均采用厚度不小于4mm的钢板，与对应的预应力钢绞线4焊接。

具体的，若中段锚杆2设置多段，则相邻两根中段锚杆2端部的中段连接板21相互连接，位于两头的中段锚杆2端部的中段连接板21分别与前段连接板11或是后段连接板31连接。

本实施例中，上述前段锚杆1、中段锚杆2和后段锚杆3中分别沿各自的周向间隔设有多根上述预应力钢绞线4。具体地，中段及后段锚杆中的预应力钢绞线4采用1×7束的规格。可以沿着整个锚杆设置多根预应力钢绞线组，并且，多根预应力钢绞线组沿着锚杆的周向等间距间隔分布，每一根预应力钢绞线组分为多段，并分别构成前段锚杆1、中段锚杆2和后段锚杆3中的预应力钢绞线4。每根预应力钢绞线组均沿锚杆的轴向延伸。

本实施例中，上述自由段41外套设有用于隔离混凝土的套管7，上述套管7内涂抹有润滑油脂。通过油脂隔离套管7和自由段41，使得自由段41在施工后能够具有较好的预应力。

实施例2

本实施例的基坑边坡支护结构的施工方法包括以下步骤：

步骤一、根据勘察报告，将待施工基坑边坡，按照勘察报告剖面图显示的土体特性，划分为较软、较硬区域；

步骤二、预制如实施例1中的预制螺纹式预应力锚杆，其中，预制螺纹式预应力锚杆分为两种，两种上述预制螺纹式预应力锚杆外的螺牙方向相反，其中一种为正向螺牙，另外一种为反向螺牙；

步骤三、对基坑进行分步开挖(每次开挖深度开挖深度≤3.0m)、分步支护，具体支护过程如下；

S1、对开挖坡面进行修整；

S2、对坡面喷射混凝土(本实施例中采用C20混凝土，其中，混凝土水灰比为0.5)，施工完毕后进行养护；

S3、在坡面进行锚杆测量定位，按照软硬区划图在坡面施工预制螺纹式预应力锚杆，其中，在较软区域施工带反向螺牙的预制螺纹式预应力锚杆，在较硬区域施工带正向螺牙的预制螺纹式预应力锚杆；

S4、坡面铺设固定钢筋网(本实施例中采用4.0m及以上C8@200单层双向钢筋网，或是采用4.0m以下C10@200单层双向钢筋网)；

S5、对坡面二次喷射混凝土(本实施例中采用C20混凝土，其中混凝土水灰比为0.5)，施工完毕后进行养护；

S6、安装钢腰梁D，对预制螺纹式预应力锚杆进行张拉锁定。

上述步骤五中喷射混凝土的厚度为50mm，上述步骤八中喷射混凝土的厚度为30mm。

施工后的坡面如图7所示(图7中e为锚杆与钢腰梁连接点位)，锚杆的预应力钢绞线4的自由段41与钢腰梁连接。

整体上，该支护结构及施工方法具有以下优点：

1)支护效果好。

首先，螺纹锚杆属于挤密性锚杆，挤土效应明显，可有效改善了锚杆周围土体的密实度、侧阻等参数，增加了基坑边坡自身的稳定性。再者，螺牙与土体的咬合，增大了锚杆与土体的侧阻力，增加了锚杆的抗拉力与抗拔力，加强了基坑的稳定性。

2)质量好、效率高。

锚杆采用预制方式生产，整个锚杆一体成形，施工时将整个锚杆钻入土体。与传统锚杆结构施工方法相比，减少了钻孔、插筋及注浆工序，降低了操作人员的劳动强度，提高了施工的质量。

3)节能环保且经济效益明显。

传统锚杆施工通常由人工钻孔、浇筑、现场养护的施工工艺，其过程需要较长的时间。而且，浇筑混凝土的过程污染性较大，质量不易保证，往往需要二次浇筑甚至返工，属于受环保因素制约的工艺。而实施例的预制螺纹式预应力锚杆及施工方法，采用一体预制，现场组装整体钻入土体施工。减少了污染性较大的工序，减少了施工过程中的材料浪费，也大大减少了施工现场的工程垃圾，降低了成本，实现绿色施工。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种预制螺纹式预应力锚杆，其特征在于：包括呈一字排布的前段锚杆(1)、中段锚杆(2)和后段锚杆(3)，所述前段锚杆(1)一端设为锥状的尖端，其另一端与所述中段锚杆(2)的一端可拆卸连接，所述中段锚杆(2)的另一端与所述后段锚杆(3)的一端可拆卸连接，所述前段锚杆(1)、中段锚杆(2)和后段锚杆(3)中分别沿各自的长度方向预埋有预应力钢绞线(4)，所述后段锚杆(3)中的所述预应力钢绞线(4)在其另一端设有自由段(41)，所述自由段(41)穿出所述后段锚杆(3)的另一端，并可相对于所述后段锚杆(3)张拉，所述前段锚杆(1)、中段锚杆(2)和后段锚杆(3)外周上分别一体设有螺牙。

2.根据权利要求1所述的一种预制螺纹式预应力锚杆，其特征在于：所述前段锚杆(1)、中段锚杆(2)和后段锚杆(3)均为混凝土预制锚杆。

3.根据权利要求1所述的一种预制螺纹式预应力锚杆，其特征在于：所述中段锚杆(2)设有多段，且端部相互拼接。

4.根据权利要求1所述的一种预制螺纹式预应力锚杆，其特征在于：所述前段锚杆(1)的另一端设有前段连接板(11)，所述中段锚杆(2)的两端分别预埋有中段连接板(21)，所述后段锚杆(3)的一端预埋有后段连接板(31)，所述中段锚杆(2)两端的中段连接板(21)分别与所述前段连接板(11)和后段连接板(31)贴合，并分别通过螺栓连接，所述中段锚杆(2)中的所述预应力钢绞线(4)的两端分别与两端的所述中段连接板(21)连接固定，所述后段锚杆(3)中的所述预应力钢绞线(4)的一端与所述后段连接板(31)连接固定。

5.根据权利要求4所述的一种预制螺纹式预应力锚杆，其特征在于：所述前段锚杆(1)、中段锚杆(2)和后段锚杆(3)中分别沿各自的周向间隔设有多根所述预应力钢绞线(4)。

6.根据权利要求1所述的一种预制螺纹式预应力锚杆，其特征在于：所述自由段(41)外套设有用于隔离混凝土的套管(7)，所述套管(7)内涂抹有润滑油脂。

7.根据权利要求1所述的一种预制螺纹式预应力锚杆，其特征在于：所述预制螺纹式预应力锚杆的外径为200-300mm，内径为150-250mm，螺牙高度为50mm，螺牙厚度为50-100mm。