專利名稱：用于巖質(zhì)邊坡加固的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)，特別涉及用于巖質(zhì)邊坡加固的預(yù)應(yīng)力錨索錨頭 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于巖質(zhì)邊坡的加固工程，通過對(duì)鋼絞線施加 預(yù)應(yīng)力張拉及鎖定，將潛在的不穩(wěn)定巖體固定于相對(duì)穩(wěn)定的地層上，以達(dá)到加固巖質(zhì)邊坡 的作用。進(jìn)行邊坡加固的預(yù)應(yīng)力錨索，由內(nèi)向外主要分為三個(gè)部分。第一部分是預(yù)應(yīng)力錨 索的鋼絞線錨固段，位于巖質(zhì)邊坡潛在破裂面以里，由設(shè)置在錨索鉆孔的鋼絞線與填充的 水泥砂漿構(gòu)成；第二部分是預(yù)應(yīng)力錨索的鋼絞線自由段，由未被水泥砂漿填充的錨索鉆孔 中的鋼絞線構(gòu)成，位于錨固段與巖質(zhì)邊坡坡面之間；第三部分是預(yù)應(yīng)力錨索的錨頭，貼附于 巖質(zhì)邊坡坡面上，將自由段外端的鋼絞線進(jìn)行鎖定。設(shè)置錨頭是為了固定預(yù)應(yīng)力錨索自由段外端的鋼絞線，使?jié)撛诘牟环€(wěn)定巖體固定 于相對(duì)穩(wěn)定的地層上。錨頭一般由矩形的鋼筋混凝土墊塊、鋼墊板、錨具和外部用于封閉鋼 墊板和錨具的混凝土組成，鋼墊板位于矩形的鋼筋混凝土墊塊與錨具之間。圖1顯示現(xiàn)有普通預(yù)應(yīng)力錨索加固巖質(zhì)邊坡的設(shè)置狀況，圖中顯示兩條預(yù)應(yīng)力錨 索加固在巖質(zhì)邊坡上。圖2顯示圖1中普通錨頭的正面結(jié)構(gòu)，圖3為圖2中普通錨頭的A-A 剖面結(jié)構(gòu)。如圖所示，預(yù)應(yīng)力錨索的普通錨頭1將錨索鋼絞線10鎖定在巖質(zhì)邊坡坡面4上。 進(jìn)入巖質(zhì)邊坡的預(yù)應(yīng)力錨索的鋼絞線錨固段3置于巖質(zhì)邊坡潛在破裂面5以里，鋼絞線自 由段2位于錨固段3與巖質(zhì)邊坡坡面4之間。普通錨頭1由矩形的鋼筋混凝土墊塊6、鋼墊板7、錨具8和外部用于封閉鋼墊板 7和錨具8的混凝土封塊11組成，鋼墊板7置于鋼筋混凝土墊塊6與錨具8之間。錨具8 將錨索的鋼絞線10的一端鎖定在鋼筋混凝土墊塊6的外側(cè)，錨索鋼絞線10穿過鋼筋混凝 土墊塊6和鋼墊板7的錨索孔道9進(jìn)入巖質(zhì)邊坡的錨索鉆孔12中。上述預(yù)應(yīng)力錨索施工的一般步驟如下①按設(shè)計(jì)位置在巖質(zhì)邊坡上施工預(yù)應(yīng)力錨索的鉆孔；②將加工固定好的鋼絞線推進(jìn)至巖質(zhì)邊坡上的鉆孔內(nèi)；③在鋼絞線的錨固段鉆孔內(nèi)灌注水泥砂漿；④在巖質(zhì)邊坡表面施工矩形的鋼筋混凝土墊塊，墊塊的中心處預(yù)留孔道；⑤待錨固段水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將鋼墊板、錨具安裝到鋼筋混凝土墊 塊上，對(duì)鋼墊板及錨具外部的鋼絞線進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，再用錨具將鋼絞線鎖定；⑥截除錨具外部多余的鋼絞線，用混凝土將鋼筋混凝土墊塊上的鋼墊板及錨具進(jìn) 行封閉。上述現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)應(yīng)力錨索在巖質(zhì)邊坡加固工程中得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也逐漸 暴露出一些問題。工程實(shí)踐表明，采用常見的普通錨頭結(jié)構(gòu)形式的預(yù)應(yīng)力錨索，用于表層破碎或軟弱的巖質(zhì)邊坡加固時(shí)，效果并不理想，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面1、矩形的鋼筋混凝 土墊塊易沿著巖質(zhì)邊坡表面發(fā)生蠕變錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象；2、位于預(yù)應(yīng)力錨索錨頭附近的巖體，往往 得不到有效加固，倘若錨頭附近巖體較破碎時(shí)，巖質(zhì)邊坡表層巖體易產(chǎn)生松動(dòng)變形，甚至發(fā) 生坍塌現(xiàn)象；3、矩形鋼筋混凝土墊塊與巖質(zhì)邊坡表面的接觸面積相對(duì)較小，預(yù)應(yīng)力錨索施 工后，墊塊在預(yù)應(yīng)力荷載的長(zhǎng)期作用下，其垂直于坡面方向的沉陷變形較明顯，造成鋼絞線 的預(yù)應(yīng)力不斷損失，嚴(yán)重影響了預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)邊坡的加固效果。因此，改進(jìn)預(yù)應(yīng)力錨索的錨 頭結(jié)構(gòu)，以增進(jìn)邊坡的加固效果，成為相關(guān)工程技術(shù)人員探索研究的課題之一。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型推出一種四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭，將截面為矩形 的鋼筋混凝土墊塊擴(kuò)展為截面為十字形的四爪形墊塊，在墊塊延伸的四個(gè)爪角上分別安裝 可以施加預(yù)應(yīng)力的錨桿，從而增加墊塊與巖質(zhì)邊坡坡面之間的摩擦力，提高預(yù)應(yīng)力錨索錨 頭附近巖體的整體性。本實(shí)用新型所涉及的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭包括鋼筋混凝土墊塊、鋼墊板、 錨具，其特征在于所述的鋼筋混凝土墊塊為四爪形狀的墊塊，伸出的四個(gè)爪角相對(duì)墊塊中 心軸對(duì)稱，墊塊中心以及墊塊伸出的四個(gè)爪角上各有一個(gè)孔道。墊塊中心的孔道連接巖質(zhì) 邊坡內(nèi)的錨索鉆孔，錨索鉆孔內(nèi)的錨索鋼絞線穿過墊塊中心的孔道，錨索鋼絞線的一端由 錨具鎖定在鋼筋混凝土墊塊的外側(cè)，鋼墊板置于鋼筋混凝土墊塊和錨具之間。墊塊伸出的 四個(gè)爪角上的孔道連接巖質(zhì)邊坡內(nèi)的錨桿鉆孔，錨桿鉆孔內(nèi)的鋼筋錨桿穿過爪角上的孔道 伸出，錨桿帶螺紋的外端由螺母固定，使墊塊的四個(gè)爪角與巖質(zhì)邊坡坡面緊密接觸。采用具有本實(shí)用新型錨頭的預(yù)應(yīng)力錨索加固巖質(zhì)邊坡的主要施工步驟如下①在巖質(zhì)邊坡坡面上鉆取預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔，錨索鉆孔按設(shè)計(jì)要求施工至巖質(zhì)邊坡 潛在破裂面以下一定深度，將加工固定好的鋼絞線布置于預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔內(nèi)，灌注水泥砂 漿形成預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線錨固段。②在施工場(chǎng)地內(nèi)綁扎本實(shí)用新型錨頭中墊塊的鋼筋，完成墊塊鋼筋籠的施工。在 綁扎好的鋼筋籠中心處安裝一個(gè)內(nèi)徑為110mm的PVC管，作為墊塊中錨索孔道的內(nèi)模板。同 時(shí)，在墊塊鋼筋籠的四個(gè)爪角附近安裝一個(gè)內(nèi)徑為50mm的PVC管，作為墊塊中鋼筋錨桿孔 道的內(nèi)模板。當(dāng)墊塊的鋼筋籠和PVC管的安裝工作完成后，整平預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔孔口附近 的巖質(zhì)邊坡，安裝并固定墊塊的鋼筋籠及外側(cè)模板，澆注混凝土，完成鋼筋混凝土墊塊的施 工。③待預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線錨固段的水泥砂漿和墊塊混凝土的強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求 后，在墊塊表面安裝預(yù)應(yīng)力錨索的鋼墊板及錨具，將預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線自由段外端的鋼絞 線用千斤頂?shù)仍O(shè)備進(jìn)行張拉，張拉工作完成后，用錨具將鋼絞線的外端鎖定。④在墊塊各個(gè)爪角的鋼筋錨桿孔道處，垂直于邊坡坡面分別施工四個(gè)錨桿鉆孔， 錨桿鉆孔須進(jìn)入邊坡一定深度，在墊塊四個(gè)爪角的孔道內(nèi)分別安裝一個(gè)外端設(shè)有螺紋的鋼 筋錨桿，再灌注水泥砂漿，完成鋼筋錨桿錨固段的施工。⑤待鋼筋錨桿鉆孔內(nèi)的砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，通過鋼墊片與螺母將錨桿的外 端分別鎖定在鋼筋混凝土墊塊的各個(gè)爪角處，再用扳手等工具對(duì)錨桿施加預(yù)緊力，確保墊 塊的四個(gè)爪角緊貼在巖質(zhì)邊坡坡面上。截?cái)喽嘤嗟匿摻g線，采用混凝土將鋼筋混凝土墊塊上的鋼墊板與錨具的外表面進(jìn)行封閉，同時(shí)用混凝土封閉四個(gè)爪角附近的鋼墊片、螺母與 錨桿的外端頭。與普通預(yù)應(yīng)力錨索錨頭相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是①具有四個(gè)爪角的墊塊增加了墊塊與巖質(zhì)邊坡表面的接觸面積，降低了墊塊與巖 質(zhì)邊坡坡面之間的接觸壓應(yīng)力，有利于減小墊塊在長(zhǎng)期預(yù)應(yīng)力荷載作用下發(fā)生垂直于邊坡 坡面的沉陷變形量。同時(shí)，具有四個(gè)爪角的墊塊與巖質(zhì)邊坡表面可產(chǎn)生更高的極限摩擦力， 在一定程度上可以減小墊塊沿邊坡坡面的滑移量。②墊塊四個(gè)爪角上的錨桿一方面可以通過施加預(yù)緊力，調(diào)節(jié)墊塊結(jié)構(gòu)本身的撓曲 變形，進(jìn)一步增加墊塊與巖質(zhì)邊坡表面的摩擦力；另一方面錨桿錨入巖體內(nèi)一定深度，起到 加固錨頭附近破碎巖體的作用，提高錨頭周邊巖體的穩(wěn)定性。

圖1為普通預(yù)應(yīng)力錨索加固巖質(zhì)邊坡的設(shè)置示意圖；圖2為圖1中錨頭的正面示意圖；圖3為圖2中A-A截面示意圖；圖4為采用本實(shí)用新型錨頭的預(yù)應(yīng)力錨索加固巖質(zhì)邊坡的設(shè)置示意圖；圖5為圖4中錨頭的正面示意圖；圖6為圖5中B-B截面示意圖。圖中標(biāo)記說明1、普通錨頭3、鋼絞線錨固段5、破裂面7、鋼墊板9、錨索孔道11、混凝土封塊13、錨索錨頭15、鋼筋混凝土墊塊17、錨桿孔道19、螺母21、錨桿錨固段
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖4顯示采用本實(shí)用新型錨頭的預(yù)應(yīng)力錨索加固巖質(zhì)邊坡的設(shè)置狀況，圖5顯示 圖4中錨頭的正面結(jié)構(gòu)，圖6為圖5中錨頭的B-B剖面結(jié)構(gòu)。如圖4、圖5和圖6中所示，本實(shí)用新型所涉及的適用于巖質(zhì)邊坡加固的四角加筋 式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭13包括鋼筋混凝土墊塊15、鋼墊板7、錨具8，鋼筋混凝土墊塊15為四爪 形狀的墊塊，伸出的四個(gè)爪角16相對(duì)墊塊中心軸對(duì)稱，墊塊中心以及墊塊伸出的四個(gè)爪角 16上各有一個(gè)孔道。
2、鋼絞線自由段 4、坡面
6、鋼筋混凝土墊塊 8、錨具 10、鋼絞線 12、錨索鉆孔 14、鋼筋錨桿 16、墊塊爪角 18、錨桿鉆孔 20、混凝土封塊[0047]墊塊15中心的錨索孔道9連接巖質(zhì)邊坡內(nèi)的錨索鉆孔12，錨索鉆孔12內(nèi)的錨索 鋼絞線10穿過墊塊中心的錨索孔道9，錨索鋼絞線10的一端由錨具8鎖定在鋼筋混凝土墊 塊15的外側(cè)，鋼墊板7置于鋼筋混凝土墊塊15和錨具8之間。鋼筋混凝土墊塊15伸出的 四個(gè)爪角16上的錨桿孔道17連接巖質(zhì)邊坡內(nèi)的錨桿鉆孔18，錨桿鉆孔18內(nèi)的鋼筋錨桿 14穿過爪角上的錨桿孔道17伸出，鋼筋錨桿14的外端設(shè)有螺紋，鋼筋錨桿14帶螺紋的外 端穿越鋼墊片后與螺母19連接，使鋼筋混凝土墊塊15的四個(gè)爪角16與巖質(zhì)邊坡坡面4緊 密接觸。錨桿鉆孔18內(nèi)的鋼筋錨桿14的里段部位灌注水泥砂漿形成鋼筋錨桿錨固段21。鋼筋混凝土墊塊15的鋼墊板7、錨具8由混凝土封塊11封閉，鋼筋混凝土墊塊15 伸出的四個(gè)爪角16上的鋼筋錨桿14的外端以及固定在外端上的螺母19由混凝土封塊20 封閉。
權(quán)利要求一種用于巖質(zhì)邊坡加固的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭，包括鋼筋混凝土墊塊、鋼墊板和錨具，其特征在于鋼筋混凝土墊塊(15)為四爪形狀的墊塊，墊塊中心以及墊塊伸出的四個(gè)爪角(16)上各有一個(gè)孔道；墊塊中心的錨索孔道(9)連接巖質(zhì)邊坡內(nèi)的錨索鉆孔(12)，錨索鉆孔(12)內(nèi)的錨索鋼絞線(10)穿過墊塊中心的錨索孔道(9)后由錨具(8)鎖定在鋼筋混凝土墊塊(15)的外側(cè)；錨具(8)與鋼筋混凝土墊塊(15)外側(cè)之間設(shè)置鋼墊板(7)；鋼筋混凝土墊塊(15)伸出的四個(gè)爪角(16)上的錨桿孔道(17)連接巖質(zhì)邊坡內(nèi)的錨桿鉆孔(18)，錨桿鉆孔(18)內(nèi)的鋼筋錨桿(14)穿過爪角(16)上的錨桿孔道(17)伸出，并與螺母(19)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖質(zhì)邊坡加固的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭，其特征在 于，所述鋼筋混凝土墊塊(15)伸出的四個(gè)爪角(16)相對(duì)墊塊中心軸對(duì)稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖質(zhì)邊坡加固的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭，其特征在 于，鋼筋混凝土墊塊(15)外側(cè)的鋼墊板(7)、錨具(8)由混凝土封塊(11)封閉，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖質(zhì)邊坡加固的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭，其特征在 于，所述鋼筋錨桿(14)的外端設(shè)有螺紋，鋼筋錨桿(14)帶螺紋的外端穿越鋼墊片后，由螺 母(19)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于巖質(zhì)邊坡加固的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭，其特征在 于，鋼筋錨桿(14)的外端以及固定在外端上的螺母(19)由混凝土封塊(20)封閉。
專利摘要本實(shí)用新型所涉及的四角加筋式預(yù)應(yīng)力錨索錨頭包括鋼筋混凝土墊塊、鋼墊板、錨具，鋼筋混凝土墊塊為四爪形狀的墊塊，伸出的四個(gè)爪角相對(duì)墊塊中心軸對(duì)稱，墊塊中心以及墊塊伸出的四個(gè)爪角上各有一個(gè)孔道。墊塊中心的孔道連接巖質(zhì)邊坡內(nèi)的錨索鉆孔，錨索鉆孔內(nèi)的錨索鋼絞線穿過墊塊中心的孔道，錨索鋼絞線的一端由錨具鎖定在鋼筋混凝土墊塊上鋼墊板的外側(cè)。墊塊伸出的四個(gè)爪角上的孔道連接巖質(zhì)邊坡內(nèi)的錨桿鉆孔，錨桿鉆孔內(nèi)的鋼筋錨桿穿過爪角上的孔道伸出，錨桿帶螺紋的外端由螺母固定，使墊塊的四個(gè)爪角與巖質(zhì)邊坡坡面緊密接觸。鋼筋混凝土墊塊安裝可以施加預(yù)應(yīng)力的錨索和錨桿，增加墊塊與巖質(zhì)邊坡坡面之間的摩擦力，提高預(yù)應(yīng)力錨索錨頭附近巖體的整體性。
文檔編號(hào)E02D17/20GK201704689SQ20102022649
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者宋緒國, 李國和, 董捷, 許再良, 隋孝民 申請(qǐng)人:鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司