拉压互补型外锚固锁定锚索结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构及其施工方法，包括锚索孔和锚固体系，锚固体系由锚索体、外锚头和内锚头组成，锚索体包括拉力型钢绞线、压力型钢绞线、套管、波纹管、扩张环、箍环、第一次注浆管、第二次注浆管和排气管，位于锚索束中部的锚索套有套管通过第一次注浆构成自由段，波纹管套于锚索束上部，锚索张拉后向波纹管内第二次注浆，波纹管和锚索孔孔壁间充填碎石通过第一次注浆形成水泥碎石胶结体构成外锚固段；位于锚索束下部的压力型钢绞线套有套管和拉力型钢绞线通过第一次注浆形成内锚固段。本发明专利技术内锚固段和外锚固段共同发挥作用，降低了框架梁反力，外锚头和外锚固段共同发挥作用，降低了外锚头失效或预应力损失风险。

Tension and pressure complementary type external anchor locking anchor cable structure and construction method thereof

The invention discloses a pull pressure type anchorage cable locking complementary structure and its construction method, including anchor hole and anchorage system of anchorage system by the anchor body, the anchor head and anchor head, the anchor body including tensile steel strand, steel wire, pressure pipes, bellows, expansion ring, hoop ring, the first grouting pipe, second grouting pipe and exhaust pipe, is located in the central set of cable anchor beam casing through the first grouting form free section, corrugated pipe in the upper part of the pulling anchor cable anchor beam, after the corrugated pipe second grouting, corrugated pipe and anchor hole between the filling gravel formed by the first time grouting cement gravel cemented body to form the outer anchorage section; in the lower part of the pressure type anchor beam steel wire set sleeve and pull type steel wire through the first grouting form within the anchorage section. The internal anchor section and the outer anchor section of the invention play a combined role, reduce the counterforce of the frame beam, play the role of an external anchor head and an external anchor segment, and reduce the risk of the failure of the external anchor head or the loss of prestress.

【技术实现步骤摘要】
拉压互补型外锚固锁定锚索结构及其施工方法
本专利技术属于岩土工程的边坡加固技术，特别涉及一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构，还涉及该拉压互补型外锚固锁定锚索结构的施工方法，尤其适用于工程地质条件较差的不良地质边坡或特殊性岩土边坡。
技术介绍
不良地质边坡或特殊性岩土体边坡，尤其是构造改造过的岩体，普遍会发生变质、蚀变作用，形成大量水稳性较差的矿物。节理充填物、岩体本身的风化产物或特殊性岩土遇水极易软化，降雨过程会使岩体的抗剪强度锐减，边坡极易形成滑坡。这些边坡的岩土体为锚索系统提供的摩阻力和为框架梁提供的承载力均较小，锚索系统的有效性及提供的抗滑力有待进一步研究。目前大量使用的锚索系统是拉力型锚索和压力型锚索，这些锚索系统普遍采用的锚固长度为10m左右，一旦边坡发生变形，锚固段均为单向受力，锚固段某一端围岩最先出现拉裂或压裂的现象，然后渐进破坏直至整根锚索的锚固段失效。另外，常规的锚索系统张拉后均采用外锚头锁定，但是，由于坡面岩土体遇水后承载力降低，导致框架梁的反力难以保证，易造成外锚头锁定的失效或预应力损失。研究表明常规的锚索系统无论是拉力型锚索，还是压力型锚索，失效的机理主要集中体现在预应力的损失、锚固段或外锚头的失效。因此，锚索系统的预应力损失、锚固段或外锚头的失效是本
一直关注并亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种可有效降低预应力损失、并降低锚固段或外锚头失效风险的拉压互补型外锚固锁定锚索结构。本专利技术的第二个目的在于提供一种上述拉压互补型外锚固锁定锚索结构的施工方法。本专利技术的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构，包括在边坡上开设的锚索孔和锚固体系，其特征在于：所述锚固体系主要由锚索体、外锚头和内锚头组成，其中，所述锚索体和内锚头置于所述锚索孔中，所述锚索体包括拉力型钢绞线、压力型钢绞线、套管、波纹管、扩张环、箍环、第一次注浆管、第二次注浆管和排气管，所述拉力型钢绞线、第一次注浆管和压力型钢绞线组合并间隔套设有扩张环和箍环从而构成锚索束，第一次注浆管的下端与锚索孔的孔底之间具有间隙，所述锚索束的上端穿过锚索框架梁后通过外锚头固定，位于所述锚索束中部的拉力型钢绞线和压力型钢绞线上分别套有套管并通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后构成自由段，所述波纹管套于锚索束的上部，所述第二次注浆管和排气管设于波纹管内且其下端与波纹管的底端之间具有间隙，而其上端则伸至外界，波纹管的底端封闭于自由段的套管顶端，拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后通过第二次注浆管于波纹管内部进行第二次注浆，所述波纹管和锚索孔的孔壁之间充填碎石并由第一次注浆管灌注水泥浆液形成水泥碎石胶结体从而构成外锚固段；位于所述锚索束下部的压力型钢绞线上套有套管和位于所述锚索束下部的未套设套管的拉力型钢绞线通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后形成内锚固段，位于内锚固段的拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后使得张拉后的拉力型钢绞线在内锚固段的上端产生拉应力，所述压力型钢绞线的下端设有内锚头，张拉后的压力型钢绞线在内锚固段的下端产生压应力，拉应力和压应力共同发挥内锚固段的内锚固作用。本专利技术内锚固段和外锚固段共同发挥作用，有效降低了框架梁的反力，而且外锚头和外锚固段共同发挥作用，降低了外锚头失效或预应力损失的风险。同时，可分散外锚头应力，当外锚固段注浆后，浆体达到龄期后逐步形成锚固力时，外锚头的荷载有一部分传递分配给外锚固段，因而缓解了外锚头的长期应力集中而导致的预应力损失问题。另外，本专利技术的内锚固段同时设置有拉力型钢绞线和压力型钢绞线，使内锚固段的受力更加均匀，避免受力后在端部形成过大的拉应力或压应力对围岩的破坏，从而降低了内锚固段失效的风险。作为本专利技术的一种改进，所述自由段和内锚固段等径，所述外锚固段的直径大于所述自由段和内锚固段直径。本专利技术外锚固段的直径大于自由段和内锚固段的直径，其具有以下技术效果：⑴锚索孔上部直径扩大后易投放碎石充填，通过第一次灌注浆液，在外锚固段形成水泥碎石胶结体，增加了外锚固段的摩阻力；⑵锚索孔上部为碎石填充，易提高锚索孔第一次注浆的压力，有利于水泥浆液向围岩节理、裂隙渗透，有利于胶结围岩及提高内锚固段的摩阻力；⑶扩大外锚固段的直径有利于控制边坡的浅层破坏，同时为锚索框架梁反力体系提供类似桩基的作用，降低框架梁由于底部的冲刷而导致反力体系失效的风险，从而进一步降低锚索预应力损失的风险；⑷由于位于外锚固段的拉力型钢绞线和压力型钢绞线采用波纹管包裹，张拉后再进行二次注浆，有利于保护锚索外端及防止锚索外端的锈蚀导致锚索的失效。作为本专利技术的一种优选实施方式，在所述波纹管的底端设有用于封闭波纹管底端管口的止浆塞，所述止浆塞是由波纹管底端与自由段的套管顶端连接并包扎密实后再注入水泥浆液固化而成。作为本专利技术的一种改进，位于内锚固段的压力型钢绞线长于位于此段的拉力型钢绞线，所述内锚头主要由压力型钢绞线的尾端、用于承压钢绞线的承压板、用于限位压力型钢绞线的限位片和固定部件组成，所述拉力型钢绞线和压力型钢绞线的根数均为偶数，所述第一次注浆管和压力型钢绞线的尾端穿过承压板和限位片，其中，所述压力型钢绞线的尾端每两根相向弯曲后通过固定部件连接构成U型构件，数个U型构件形成整根锚索束的导向帽。因此，本专利技术无需另外预制导向帽，U型构件的结构简单、操作方便、提高了工作效率。本专利技术与常规的拉力型锚索结构相比，所增设的承压板(内锚头)可作为常规的拉力型锚索结构的导向帽的一部分，且锚索的安装难易程度基本一致，仅增加二次注浆这道工序，工效增加不大；但与压力分散型锚索结构相比，本专利技术的安装难度远小于压力分散型锚索的安装难度。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述外锚固段的长度短于内锚固段的长度，以达到自由调整所需的锚固力及自由段的长度。本专利技术的第二个目的通过如下的技术方案来实现：一种上述拉压互补型外锚固锁定锚索结构的施工方法，其特征在于具体包括以下步骤：一、加工锚索束：⑴压力型钢绞线和拉力型钢绞线的长度按照设计要求进行裁剪，且拉力型钢绞线和压力型钢绞线的根数根据设计要求进行配置，将位于自由段的拉力型钢绞线以及位于自由段和内锚固段的压力型钢绞线分别套上套管，并紧扎套管两端以防第一次注浆的浆液渗入套管内，其中，压力型钢绞线的下端要求与内锚头相连接；⑵将由步骤⑴加工的压力型钢绞线和拉力型钢绞线与第一次注浆管按照设计要求组合并将箍环与扩张环相间隔布设于其上构成锚索束，第一次注浆管的下端要求接近锚索孔的孔底；在压力型钢绞线的下端安装内锚头；⑶在锚索束的上部套设波纹管，波纹管的底端与自由段的套管顶端连接并封堵波纹管的底端以防第一次注浆的浆液渗入波纹管内；在波纹管内设置第二次注浆管和排气管，第二次注浆管和排气管的下端与波纹管的底端之间留有间隙，第二次注浆管和排气管的上端伸至外界；二、根据设计要求分别确定外锚固段、自由段和内锚固段的锚索孔的孔径，在边坡上施钻锚索孔；三、清理锚索孔，将由步骤一制作成的锚索束沿着锚索孔放置至其孔底，第一次注浆管的下端和孔底之间留有间隙；四、向波纹管与锚索孔孔壁之间的空间中投放碎石直至碎石充填满至锚索孔的孔口；五、通过第一次注浆管向锚索孔内灌注浆液实现第一次注浆，锚索孔孔口溢出的浆液与注浆池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构，包括在边坡上开设的锚索孔和锚固体系，其特征在于：所述锚固体系主要由锚索体、外锚头和内锚头组成，其中，所述锚索体和内锚头置于所述锚索孔中，所述锚索体包括拉力型钢绞线、压力型钢绞线、套管、波纹管、扩张环、箍环、第一次注浆管、第二次注浆管和排气管，所述拉力型钢绞线、第一次注浆管和压力型钢绞线组合并间隔套设有扩张环和箍环从而构成锚索束，第一次注浆管的下端与锚索孔的孔底之间具有间隙，所述锚索束的上端穿过锚索框架梁后通过外锚头固定，位于所述锚索束中部的拉力型钢绞线和压力型钢绞线上分别套有套管并通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后形成自由段，所述波纹管套于锚索束的上部，所述第二次注浆管和排气管设于波纹管内且其下端与波纹管的底端之间具有间隙，而其上端则伸至外界，波纹管的底端封闭于自由段的套管顶端，拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后通过第二次注浆管于波纹管内部进行第二次注浆，所述波纹管和锚索孔的孔壁之间充填碎石并由第一次注浆管灌注水泥浆液形成水泥碎石胶结体从而构成外锚固段；位于所述锚索束下部的压力型钢绞线上套有套管和位于所述锚索束下部的未套设套管的拉力型钢绞线通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后形成内锚固段，位于内锚固段的拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后使得张拉后的拉力型钢绞线在内锚固段的上端产生拉应力，所述压力型钢绞线的下端设有内锚头，张拉后的压力型钢绞线在内锚固段的下端产生压应力，拉应力和压应力共同发挥内锚固段的内锚固作用。...

【技术特征摘要】
1.一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构，包括在边坡上开设的锚索孔和锚固体系，其特征在于：所述锚固体系主要由锚索体、外锚头和内锚头组成，其中，所述锚索体和内锚头置于所述锚索孔中，所述锚索体包括拉力型钢绞线、压力型钢绞线、套管、波纹管、扩张环、箍环、第一次注浆管、第二次注浆管和排气管，所述拉力型钢绞线、第一次注浆管和压力型钢绞线组合并间隔套设有扩张环和箍环从而构成锚索束，第一次注浆管的下端与锚索孔的孔底之间具有间隙，所述锚索束的上端穿过锚索框架梁后通过外锚头固定，位于所述锚索束中部的拉力型钢绞线和压力型钢绞线上分别套有套管并通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后形成自由段，所述波纹管套于锚索束的上部，所述第二次注浆管和排气管设于波纹管内且其下端与波纹管的底端之间具有间隙，而其上端则伸至外界，波纹管的底端封闭于自由段的套管顶端，拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后通过第二次注浆管于波纹管内部进行第二次注浆，所述波纹管和锚索孔的孔壁之间充填碎石并由第一次注浆管灌注水泥浆液形成水泥碎石胶结体从而构成外锚固段；位于所述锚索束下部的压力型钢绞线上套有套管和位于所述锚索束下部的未套设套管的拉力型钢绞线通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后形成内锚固段，位于内锚固段的拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后使得张拉后的拉力型钢绞线在内锚固段的上端产生拉应力，所述压力型钢绞线的下端设有内锚头，张拉后的压力型钢绞线在内锚固段的下端产生压应力，拉应力和压应力共同发挥内锚固段的内锚固作用。2.根据权利要求1所述的拉压互补型外锚固锁定锚索结构，其特征在于：所述自由段和内锚固段等径，所述外锚固段的直径大于所述自由段和内锚固段的直径。3.根据权利要求2所述的拉压互补型外锚固锁定锚索结构，其特征在于：在所述波纹管的底端设有用于封闭波纹管底端管口的止浆塞，所述止浆塞是由波纹管底端与自由段的套管顶端连接并包扎密实后再注入水泥浆液固化而成。4.根据权利要求3所述的拉压互补型外锚固锁定锚索结构，其特征在于：位于内锚固段的压力型钢绞线长于位于此段的拉力型钢绞线，所述内锚头主要由压力型钢绞线的尾端、用于承压钢绞线的承压板、用于限位压力型钢绞线的限位片和固定部件组成，所述拉力型钢绞线和压力型钢绞线的根数均为偶数，所述第一次注浆管和压力型钢绞线的尾端穿过承压板和限位片，其中，所述压力型钢绞线的尾端每两根相向弯曲后通过固定部件连接构成U型构件，数个U型构件形成整根锚索束的导向帽。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：廖萍，
申请(专利权)人：广州市建誉科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44