一種用于巖質(zhì)邊坡治理的新型錨索及其內(nèi)錨頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于巖質(zhì)邊坡治理的新型錨索及其 內(nèi)錨頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明背景的下列討論旨在有利于理解本發(fā)明。然而，應(yīng)該理解，該討論不是確認(rèn) 或承認(rèn)任何所涉及的材料是公開過的、已知的或是在本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日前的公知常識(shí)的一 部分。
[0003] 在巖土工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)已經(jīng)成為最常見的巖土體加固措施，預(yù)應(yīng)力 錨索可以主動(dòng)加固巖土體，有效增大巖體穩(wěn)定安全系數(shù)，保證工程建設(shè)和運(yùn)行期的安全，其 主要有下列幾類。
[0004] 1.有粘結(jié)無保護(hù)拉力集中型錨索。
[0005] 這一類型錨索至今仍在我國(guó)絕大多數(shù)交通、水利水電等工程中應(yīng)用。如圖1所示， 這種錨索體系由內(nèi)錨固段Γ、自由段2'和外錨3'固段組成。自由段2'的鋼絞線4'用油 脂保護(hù)，而由于采用油保護(hù)的防銹可靠性較差，幾乎所有的工程最后都會(huì)通過灌漿的方式 將自由段封死。因而，此類錨索最終變?yōu)橛姓辰Y(jié)無保護(hù)型錨索，這種錨索體系存在著以下缺 陷。
[0006] (1)由于錨索和內(nèi)錨固段全部在裸露狀態(tài)下被回填砂漿充填包裹，一旦回填砂漿 體開裂，在水的浸蝕下，錨索極易銹蝕。
[0007] (2)為防止銹蝕，幾乎所有工程都在施工結(jié)束后，將錨索的自由段用砂漿灌滿。這 樣，錨索無法隨巖體變形，失去了自由調(diào)整的能力，降低了對(duì)邊坡加固的效果。
[0008] (3)此類錨索因需要形成一個(gè)預(yù)張拉的內(nèi)錨頭，故難以在向上打的鉆孔中布置內(nèi) 錨頭。同時(shí)，由于內(nèi)錨頭是在無壓狀態(tài)下形成的，難以保證注漿密實(shí)。根據(jù)調(diào)查，約有10% 的錨索內(nèi)錨頭的質(zhì)量或多或少存在注漿不密實(shí)問題。
[0009] 2.無粘結(jié)雙層保護(hù)拉力集中型錨索。
[0010] 如圖2所示，這類錨索采用充防銹油脂的聚氯乙稀套管5'保護(hù)鋼絞線4'，只將內(nèi) 錨固段Γ的各根鋼絞線去除聚氯乙稀套管，同時(shí)，內(nèi)錨固段Γ和自由段2'一次灌漿。此類 錨索彌補(bǔ)了第一代錨索的缺點(diǎn)，自由段的鋼絞線在套管內(nèi)可自由移動(dòng)，使整個(gè)錨索體系可 以隨著巖體變形，達(dá)到內(nèi)力調(diào)整的目的，打上仰孔和注漿密實(shí)問題也相應(yīng)獲得解決。近年， 我國(guó)水利水電系統(tǒng)逐漸使用了經(jīng)保護(hù)的鋼絞線，如小灣、紫坪鋪等工程。然而，此種錨索體 系的內(nèi)錨固段只能任鋼絞線裸露，直接與砂漿接觸，也降低了使用壽命。
[0011] 無論是理論分析還是實(shí)驗(yàn)測(cè)試均表明這類錨索的錨固段受力機(jī)理不合理，上部漿 體受拉且荷載集中，極易開裂，下部漿體幾乎不提供作用，不能充分利用巖體的力學(xué)傳遞機(jī) 理，錨固效果不理想。
[0012] 3.無粘結(jié)壓力集中型錨索。
[0013] 這種錨索相比無粘結(jié)拉力集中型錨索，其特點(diǎn)是。
[0014] (1)利用設(shè)在孔底端的承載板將無粘結(jié)錨索的拉力轉(zhuǎn)化為對(duì)砂漿體的壓力，并通 過漿一土界面的粘結(jié)力傳遞給土體，而漿體的受壓性能遠(yuǎn)大于其受拉性能，因此它的受力 性能在一定程度上優(yōu)于拉力集中型錨索。
[0015] (2)在全長(zhǎng)范圍內(nèi)采用充滿防銹油脂的聚氯乙稀套管保護(hù)鋼絞線，防腐效果更好。
[0016] 無論是拉力集中型還是壓力集中型錨索均有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即其錨固段應(yīng)力過 于集中，容易使峰值應(yīng)力過大而造成漿體或巖土體的破壞。
[0017] 4.無粘結(jié)荷載分散型預(yù)應(yīng)力錨索。
[0018] 研宄表明，傳統(tǒng)錨索的內(nèi)錨固段受拉時(shí)將在某一段產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時(shí)內(nèi)錨固段 的鋼絞線在向外拔出時(shí)產(chǎn)生的剪脹有可能導(dǎo)致該處砂漿固結(jié)段開裂。
[0019] 因此，人們提出了將預(yù)應(yīng)力分散在若干承載體的想法，這樣在總預(yù)應(yīng)力不變的前 提下，減小了每段巖土體的應(yīng)力值，充分發(fā)揮和利用了巖土體的整體力學(xué)性能。荷載分散性 錨索有四種類型，即拉力分散型、壓力分散性、剪力一壓力分散型、拉壓分散性。
[0020] 拉力分散型錨索的通常做法是用不同長(zhǎng)度的無粘結(jié)鋼絞線，將其按設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度 剝除錨索外的高密度PE套管，即分別成為粘結(jié)段，其中每一段均為拉力型錨索。
[0021] 壓力分散型錨索結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是不同長(zhǎng)度的無粘結(jié)鋼絞線端部各連接一塊承載板 和擠壓套。其作用機(jī)理同壓力型一樣，只是將錨固力分散作用在不同深度的巖土體上。
[0022] 剪力一壓力分散型錨索，其特點(diǎn)是在不同長(zhǎng)度無粘結(jié)鋼絞線末端用環(huán)氧樹脂砂漿 粘結(jié)，靠其與承載體本身砂漿的剪力和壓力通過粘結(jié)力分散傳遞給整個(gè)錨固段。
[0023] 拉壓分散型錨索結(jié)構(gòu)，是將兩個(gè)（或以上）拉力型和兩個(gè)(或以上）壓力型結(jié)構(gòu)分 別連在一起，從鉆孔底開始形成拉一壓一拉一壓的交互形式。這種可以提供比拉力或壓力 分散型結(jié)構(gòu)更為均勻的錨固力，而且其在相同長(zhǎng)度下有更高的抗拔能力。
[0024] 如圖3所示，無粘結(jié)荷載分散型預(yù)應(yīng)力錨索的內(nèi)錨固段Γ具有多個(gè)并聯(lián)的內(nèi)錨頭 6'，可以改善內(nèi)錨固段1'的應(yīng)力，提高內(nèi)錨固段1'的可靠性，從而為減少內(nèi)錨固段的長(zhǎng)度 創(chuàng)造條件。這一新型錨索，除了具備以往錨索的全部?jī)?yōu)點(diǎn)以外，還增加了以下重要特點(diǎn)。
[0025] (1)錨索內(nèi)錨頭受力均勻，具有極高的抗拉拔超載能力，錨索的多個(gè)內(nèi)錨頭是按 并聯(lián)原則分布在內(nèi)錨固段中，不僅可大大提高了錨索體系的可靠度，而且可縮短錨固段長(zhǎng) 度，與傳統(tǒng)錨索體系相比，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0026] (2)采用一次性注漿回填工藝，通過加壓注漿改良鉆孔周圍巖體，并確保內(nèi)錨頭 注漿密實(shí)，可以安裝上仰和垂直向上的錨索。
[0027] (3)理論上講，荷載分散型錨索的承載力可隨錨固段長(zhǎng)度的增加而正比例的提高。
[0028] 顯然，該種錨索體系將會(huì)有效地提高邊坡錨固的安全性和長(zhǎng)期有效性，為我國(guó)巖 土工程預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮重要作用。
[0029] 從原理上講，荷載分散型錨索的四種類型中以拉壓復(fù)合型受力最為合 理，能最大程度的將荷載均勻分布在錨固段上。但目前此技術(shù)尚不成熟，表現(xiàn)為： Φ直接采用鋼絞線的末端作為受拉錨固段，鉆孔中柔韌的鋼絞線受上返的砂漿阻力影響而 彎曲，不能有效傳遞拉力；@鋼絞線受拉錨固段外端直接與承載板固定連接，不能很好地 控制拉力和壓力的分配比例。因此，該技術(shù)在工程應(yīng)用中難以達(dá)到應(yīng)有的效果，推廣極難。 如果拉壓復(fù)合型錨索的受拉錨固段采用焊接在承載板上的鋼桿或鋼管來替代鋼絞線，則能 避免鋼絞線的彎曲松弛，能有效保證拉力的傳遞。無論是壓力集中型還是壓力分散型錨索 結(jié)構(gòu)中所采用的承載板都存在因受壓面過小而導(dǎo)致的應(yīng)力集中的問題，容易壓碎承載板附 近的砂漿體。通過在承載板前端設(shè)置一定數(shù)量的由鋼材制成的壓桿，則能將部分壓力通過 壓桿更均勻的傳遞到砂漿體內(nèi)，從而大幅降低承載板附近的應(yīng)力集中程度。通過調(diào)整壓桿 和拉桿的長(zhǎng)度、直徑、數(shù)量可以方便的控制拉力和壓力的分配比例。
[0030] 本發(fā)明的目的是解決或至少緩解與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)劣勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0031] 本發(fā)明的目的是提供一種用于巖質(zhì)邊坡治理的新型錨索的內(nèi)錨頭，其設(shè)計(jì)合理， 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，可以有效分散荷載，降低應(yīng)力集中程度。
[0032] 本發(fā)明的另一目的是提供一種用于巖質(zhì)邊坡治理的新型錨索，其可以有效地提高 邊坡錨固力，增強(qiáng)其安全性和長(zhǎng)期有效性。
[0033] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下方案。
[0034] 一種用于巖質(zhì)邊坡治理的新型錨索的內(nèi)錨頭，包括承載板、若干拉桿、若干壓桿以 及貫穿設(shè)于該承載板的若干拉索孔；該承載板兩端分別為第一端和第二端，該第一端設(shè)有 若干對(duì)稱分布的拉桿，第二端設(shè)有若干對(duì)稱分布的壓桿，拉桿和壓桿均垂直于承載板的兩 端；所述拉索孔包括至少一個(gè)主孔，所述主孔能夠被拉索穿過。
[0035] 上述描述是采取解決技術(shù)問題的必要特征，為增強(qiáng)其可行性、實(shí)用性和先進(jìn)性，進(jìn) 一步限定或增加下述特征。
[0036] 優(yōu)選的，所述拉索孔還包括若干副孔，從承載板的第二端向第一端，所述主孔直徑 先保持不變而后遞增呈圓錐形錐孔，副孔直徑不變，主孔與若干副孔均關(guān)于承載板的中軸 線呈中心對(duì)稱布置。
[0037] 優(yōu)選的，所述承載板為圓柱體，拉索孔呈環(huán)形排列；所述主孔的數(shù)量為兩個(gè)；還包 括4個(gè)或6個(gè)副孔。
[0038] 優(yōu)選的，所述壓桿包括一個(gè)主壓桿和若干副壓桿，主壓桿設(shè)置于承載板第二端側(cè) 面中心，副壓桿設(shè)置在主壓桿周圍并與拉索孔對(duì)齊，副壓桿是內(nèi)徑不小于拉索孔內(nèi)徑的空 心管狀結(jié)構(gòu)。
[0039] 優(yōu)選的，所述承載板的拉索孔數(shù)量為2個(gè)或3個(gè)或4個(gè)，所述承載板的外周間隔設(shè)