CN110080221A - 一种预应力锚索及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预应力锚索。所述预应力锚索包括钢绞线、设于所述钢绞线一端的内锚头、随钢绞线布置有注浆管、设于所述内锚头的出浆口，所述出浆口与注浆管相通，还包括设于所述钢绞线、具有面向内锚头行进方向弹性开口的撑开件。与相关技术相比，本发明所提供预应力锚索设置有可撑开抓紧锚索孔壁撑开件，防止注浆时，在高压之下导致内锚头产生位移，影响预应力锚索施工质量。本发明还提供一种上述预应力锚索的施工方法。

Description

一种预应力锚索及施工方法

技术领域

本发明涉及边坡锚索技术领域，尤其是涉及一种预应力锚索及施工方法。

背景技术

在边坡工程中，预应力锚固技术已经成为最常见的边坡加固措施，预应力锚索可以主动加固边坡岩土体，有效提高岩体稳定安全系数。目前，施工工艺大概包括以下步骤：锚索造孔，在锚索孔内安装锚头，最后向锚索孔中注入水泥砂浆。在砂浆通过注浆管注入时，内锚头会因为砂浆的高压被推动移位，影响预应力锚索的施工质量。而且在运行过程中，钢绞线将应力传递至内锚头及锚索的内锚固段，进而传递至水泥砂浆注浆体，注浆体再将应力传递至锚索孔周围的岩体中。传统的内锚头就是一个平面，导致锚索与水泥砂浆注浆体的接触面积就只是一个平面和钢绞线内锚固段的表面积，荷载应力的传递面积小，从而导致局部压力大，长时间使用或出现地震等情况时，易出现注浆体压坏或脱落的现象，运行阶段的可靠性就会受到很大的影响。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供了一种预应力锚索及施工方法，以解决现有技术中锚索可靠性及质量存在隐患的问题。

本发明的技术方案是：提供一种预应力锚索，包括钢绞线、固设于所述钢绞线一端的内锚头、随钢绞线布置有注浆管、设于所述内锚头的出浆口，所述出浆口与注浆管相通，还包括设于所述钢绞线、具有面向内锚头行进方向弹性开口的撑开。

上述方案中的预应力锚索，可通过内锚头将撑开件的弹性开口撑开，并通过撑开侧壁的抓力，来有效避免高压注浆时导致内锚头发生位移、而影响预应力锚索施工质量。

所述撑开件为一端开口的管状结构，该开口端的管壁沿圆周设置有多个裂口，多个所述裂口沿圆周均匀的分布于所述撑开件的管壁上，可增强平衡及稳定性；且该开口端的外壁上沿圆周设置有向撑开件另一端延伸的钩状凸起，所述钩状凸起的设置可使撑开件更加稳定的抓住锚索孔壁上，稳定性及安全性能更好；

进一步的，撑开件的外壁上设置有外螺纹，该外螺纹的锯齿可增强其与注浆体的附着力，连接固定得更加稳定。

优选的，所述内锚头临近撑开件的一端为圆台；所述圆台的上底面与撑开件的开口相对，且该上底面直径小于撑开件的内径；所述圆台的下底面直径大于撑开件的内径。

通过改变内锚头的外形，增大锚索与水泥砂浆注浆体的接触面积，避免了注浆体对内锚头产生的压坏或者脱落的现象，提高运行阶段的可靠性。圆台结构可快捷地将撑开件的开口撑开。

优选的，所述钢绞线包括内锚固段和可拉动所述内锚固段位移的自由段，所述内锚固段穿过撑开件与内锚头固连，所述内锚固段上固设有多个间隔设置的内置隔离架。所述钢绞线的自由段外缘套设有土工布。

优选的，所述内置隔离架为两个共下底面的圆台构成，其为中间到两端的截面圆直径逐渐递减。

上述的多个内置隔离架的设计，使得该锚索与注浆体的连接处构成波浪形，也增强了整体连接的稳定性，确保该锚索在长期运行过程中更加安全、可靠。

优选的，所述内锚头的上底面上设有第一注浆孔、和以所述第一注浆孔为中心呈圆周均布的多个第一锚索孔；所述撑开件的闭合端设有与第一注浆孔位置对应的第二注浆孔、和多个与所述多个第一锚索孔位置对应的第二锚索孔；所述内置隔离架上设有与第二注浆孔位置对应的第三注浆孔、和多个与所述多个第二锚索孔位置对应的第三锚索孔，所述第三注浆孔和第二锚索孔贯穿所述内置隔离架；所述注浆管自所述自由段依次穿过所述第三注浆孔、第二注浆孔和第一注浆孔与所述出浆口相通，所述钢绞线自所述自由段依次穿过所述第三锚索孔、第二锚索孔和第一锚索孔与上底面固定。

本发明还提供一种上述预应力锚索的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，用钻机下套管钻孔，然后进行清孔；

步骤二，将锚索的内锚头一端下放至锚孔底，然后用顶件顶住撑开件的封闭端，用张力装置张拉钢绞线，内锚头在钢绞线拉力下向撑开件方向位移；内锚头使撑开件开口端的管壁向外撑开，抓紧锚孔壁；

步骤三，通过注浆管注浆，浆液凝固，将内锚头、钢绞线的内锚固段及多个内置隔离架与注浆体固定。

优选的，所述顶杆为钻杆或套管，当使用套管时，将该套管依次套装所述钢绞线和内置隔离架，直至抵靠在撑开件的封闭端，再将该套管的另一端固定；当撑开件抓紧锚孔壁后，取出套管。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、设置有撑开件，注浆之前，撑开件撑开抓紧锚索孔壁，防止注浆时，在高压之下导致内锚头产生位移，影响预应力锚索施工质量，而且撑开件撑开的设计可增强锚索的抓力，也增大了其与水泥砂浆注浆体的接触面积；

二、将内锚头设计为圆台结构，增大了荷载应力的传递面积，缓解局部压力，提高运行阶段的可靠性；

三、在钢绞线的内锚固段上固定有多个内置隔离架，增大了其与注浆体的接触面积，增大了应力的传递面积，减小了局部压强，能够极大的降低注浆体被破坏的风险；

四、而且多个内置隔离架的设计，使得该锚索与注浆体的连接处构成波浪形，也增强了整体连接的稳定性，确保该锚索在长期运行过程中更加安全、可靠。

附图说明

图1为本发明提供的预应力锚索的结构示意图；

图2为本发明提供的预应力锚索中的撑开件的结构示意图；

图3为本发明提供的预应力锚索中的内置隔离架的结构示意图；

图4为本发明提供的预应力锚索中的内锚头的结构示意图；

图5为本发明提供的预应力锚索中的钢绞线自由段的截面示意图。

附图中，1-内锚头、11-第一锚索孔、12-第一注浆孔、2-撑开件、21-钩状凸起、22-裂口、23-第二锚索孔、24-第二注浆孔、3-钢绞线、31-内锚固段、32-自由段、4-内置隔离架、41-第三锚索孔、42-第三注浆孔、5-土工布、6-锥头、61-出浆口、7-注浆管。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的预应力锚索包括内锚头1、撑开件2、钢绞线3、内置隔离架4、土工布5和锥头6。

所述钢绞线3包括内锚固段31和可拉动所述内锚固段位移的自由段32，所述钢绞线3的内锚固段31的一端穿过所述撑开件2与所述内锚头1固连。多个所述内置隔离架4间隔的固定于所述钢绞线3的内锚固段31上。在本实施例中，所述内置隔离架4的数量为三个，且该三个内置隔离架4均匀的固定于预应力锚索的内锚固段上。

如图1、图2所示，所述撑开件2为一端开口的管状结构，该管状结构撑开件2的开口端的管壁沿圆周设置有多个裂口22。所述撑开件2的开口端的外壁上沿圆周设置有向所述撑开件2的另一端延伸的钩状凸起21。

多个所述裂口22沿圆周均匀的分布于所述撑开件2的管壁上，可增强平衡及稳定性。所述撑开件2的外壁上设置有外螺纹。

所述钩状凸起21的设置可使撑开件2更加稳定的抓住锚索孔壁上，稳定性及安全性能更好。而撑开件2上的外螺纹设计可增强其与注浆体的附着力，连接固定得更加稳定。

如图1所示，所述内锚头1一端为圆台，另一端为锥头，所述圆台的上底面与所述撑开件2的开口端相对，所述内锚头1的上底面直径小于所述撑开件2的内径。所述圆台的下底面直径大于所述撑开件2的内径，所述下底面为圆台与锥头的共用底面，该下底面螺接锥形的所述锥头6。所述钢绞线3内设置有注浆管7，该注浆管7贯穿下底面在圆台内与设置在锥头的出浆口61相通。螺接锥形锥头6便于安装时内锚头1的下放，效率更高，通过设置螺接的方式，方便钢绞线3与内锚头1的组装。

如图3所示，所述内置隔离架4为两个共下底面的圆台构成，所述内置隔离架4中间到两端的截面圆直径逐渐递减。

如图1所示，所述钢绞线3的自由段32外缘套设有土工布5，所述土工布5属于透水不透浆的材料。当进行注浆时，压力浆液可以填充锚索孔道内的空腔，却无法透过土工布5渗透到自由段32周围的岩体内，边缘自重增加较小，边坡岩体原有的渗流通道也不会堵塞，边坡稳定性不会因为注浆而受到影响。

如图1~5所示，所述内锚头的上底面上设有第一注浆孔12、和以所述第一注浆孔12为中心呈圆周均布的多个第一锚索孔11；所述撑开件2的闭合端设有与第一注浆孔12位置对应的第二注浆孔24、和多个与所述多个第一锚索孔11位置对应的第二锚索孔23；所述内置隔离架4上设有与第二注浆孔24位置对应的第三注浆孔42、和多个与所述多个第二锚索孔23位置对应的第三锚索孔41，所述第三注浆孔42和第二锚索孔41贯穿所述内置隔离架4；所述第一锚索孔11、第二锚索孔23和第三锚索孔41数量均相等，所述钢绞线3自所述自由段依32次穿过所述第三锚索孔41、第二锚索孔23和第一锚索孔11与内锚头1圆台的上底面固定；所述第一注浆孔12、第二注浆孔24和第三注浆孔42均为一个，所述注浆管7自所述自由段32依次穿过所述第三注浆孔42、第二注浆孔24和第一注浆孔12，在圆台内与所述出浆口61相通。

本发明提供的预应力锚索的施工方法，包括如下步骤：

1、准备阶段

用钻机下套管钻孔，然后进行清孔。

2、安装阶段，组装锚索

将锚索的内锚头1一端下放至锚孔底，然后用顶件顶住撑开件的封闭端，用张力装置张拉钢绞线的自由段，带动设置在内锚固段的内锚头在钢绞线拉力下向撑开件方向位移；该过程中，内锚头会对撑开件的开口端管壁施加一个向外的力，从而使撑开件管壁向外撑开，进而使撑开件抓紧锚孔壁。

所述顶杆可采用钻杆或钢质套管，采用钻杆时直接顶住撑开件的封闭端。采用钢质套管时，将该套管依次套装所述钢绞线、土工布和内置隔离架，直至其抵靠在撑开件的封闭端，再将该套管的另一端固定；当按上述方法将撑开件撑开抓紧锚孔壁后，取出套管。所述套管可重复使用。

3、注浆

通过注浆管注浆，浆液凝固，将内锚头1、钢绞线3的内锚固段31及三个内置隔离架4与注浆体固定。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种预应力锚索，包括钢绞线、固设于所述钢绞线一端的内锚头、随钢绞线布置有注浆管、设于所述内锚头的出浆口，所述出浆口与注浆管相通，其特征在于，还包括设于所述钢绞线、具有面向内锚头行进方向弹性开口的撑开件。

2.根据权利要求1所述的预应力锚索，其特征在于，所述撑开件为一端开口的管状结构，该开口端的管壁沿圆周设置有多个裂口，且该开口端的外壁上沿圆周设置有向撑开件另一端延伸的钩状凸起。

3.根据权利要求2所述的预应力锚索，其特征在于，所述内锚头临近撑开件的一端为圆台，所述圆台的上底面与撑开件的开口相对，且该上底面直径小于撑开件的内径，所述圆台的下底面直径大于撑开件的内径。

4.根据权利要求3所述的预应力锚索，其特征在于，所述钢绞线包括内锚固段和可拉动所述内锚固段位移的自由段，所述内锚固段穿过撑开件与内锚头固连，所述内锚固段上固设有多个间隔设置的内置隔离架。

5.根据权利要求4所述的预应力锚索，其特征在于，所述内置隔离架为两个共下底面的圆台构成，其为中间到两端的截面圆直径逐渐递减。

6.根据权利要求4所述的预应力锚索，其特征在于，所述内锚头的上底面上设有第一注浆孔、和以所述第一注浆孔为中心呈圆周均布的多个第一锚索孔；所述撑开件的闭合端设有与第一注浆孔位置对应的第二注浆孔、和多个与所述多个第一锚索孔位置对应的第二锚索孔；所述内置隔离架上设有与第二注浆孔位置对应的第三注浆孔、和多个与所述多个第二锚索孔位置对应的第三锚索孔，所述第三注浆孔和第二锚索孔贯穿所述内置隔离架；所述注浆管自所述自由段依次穿过所述第三注浆孔、第二注浆孔和第一注浆孔与所述出浆口相通，所述钢绞线自所述自由段依次穿过所述第三锚索孔、第二锚索孔和第一锚索孔与上底面固定。

7.根据权利要求2所述的预应力锚索，其特征在于，所述撑开件的外壁上设有外螺纹。

8.一种如权利要求2~7任一项所述的预应力锚索的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，用钻机下套管钻孔，然后进行清孔；

步骤二，将锚索的内锚头一端下放至锚孔底，然后用顶件顶住撑开件的封闭端，用张力装置张拉钢绞线，内锚头在钢绞线拉力下向撑开件方向位移；内锚头使撑开件开口端的管壁向外撑开，抓紧锚孔壁；

步骤三，通过注浆管注浆，浆液凝固，将内锚头、钢绞线的内锚固段及多个内置隔离架与注浆体固定。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述顶杆为钻杆或套管，当使用套管时，将该套管依次套装所述钢绞线和内置隔离架，直至抵靠在撑开件的封闭端，再将该套管的另一端固定；当撑开件抓紧锚孔壁后，取出套管。