一種加固軟弱巖體的爆擴內錨頭預應力錨索及其錨固方法
2023-06-15 09:33:11 2
專利名稱：一種加固軟弱巖體的爆擴內錨頭預應力錨索及其錨固方法
技術領域：
本發明屬於巖土加固工程技術領域，特別涉及一種加固軟弱巖體的爆擴內錨頭預 應力錨索及其錨固方法。
背景技術：
在巖土加固工程中，預應力錨索是常用的支護型式。現有預應力錨索結構通常由 鑽機成孔，在圓柱狀鑽孔底部通過水泥砂漿等材料將錨索末端膠結在巖體中，通過張拉孔 內錨索的自由段，使錨索中出現張拉預應力，使錨索孔周圍一定範圍內的巖體處於受壓狀 態，提高其強度，從而達到加固巖體的目的。目前，對巖性較軟、卸荷風化較為嚴重的邊坡或 基礎工程進行加固時，通常採用普通錨索、預應力錨索或擴大頭錨索，然而由於巖體本身的 軟弱特徵，使現有的錨索加固措施難以達到工程設計的要求。(專利公開號CN101538856A)公開了一種擴大頭錨杆的施工方法，鑽機鑽孔到待 設置擴大頭位置後，將鑽頭更換為偏心鑽頭進行衝擊鑽孔，利用偏心鑽頭的橫向衝擊作用 實現擴孔鑽進形成擴大頭。這種方法進行擴大頭錨杆施工時，擴孔直徑有限，錨杆的錨固力 提高幅度不大。(專利公開號CN101205719A)公開了一種深厚土石混合體棘爪式爆破錨固裝置， 其特徵是將控制爆破，棘爪裝置和錨索有機的結合起來，通過鑽孔孔底控制爆破，壓密孔底 土石混合體，形成相對穩固的巖土體，同時在孔底形成空腔，作為錨索的錨固段，錨索端部 安裝棘爪，鑽孔注漿後，這種棘爪式爆破錨固裝置既可以防止錨固段注漿體沿土石混合體 界面破壞，也防止錨索注漿體界面破壞，又在錨固段形成相對穩固的巖土體，使深厚土石混 合體得到加固。這種錨固裝置主要適用於土體或土石混合體，要求土石體必須具有良好的 可壓縮性，且棘爪需工廠加工製作。(專利公開號CN2423318Y)公開了一種爆擴錨杆，杆體內錨頭採用特製的鋼套 管。在鋼套管上開六道槽，施工時，先將注漿管與鋼套管連接好，將鋼絞線穿入注漿管，並從 鋼套管中伸出一段，將伸出的鋼絞線解開、拉直，用它將炸藥和雷管圍成與鋼套管內徑大小 適當的圓柱體，反拉鋼絞線，該圓柱體進入鋼套管中的合適位置，並封住鋼套管管口，爆擴 後錨固段形成紡錘擴大頭。這種爆擴錨杆一方面主要適用於土體或土石混合體，且要求土 體或土石混合體必須具有良好的可壓縮性，另一方面，爆擴頭內鋼絞線與炸藥間無緩衝結 構，鋼絞線易斷裂或破壞，且鋼絞線在炸藥爆炸後會恢復到原來位置，鋼絞線也未在末端收 束，受拉時易從灌漿體中脫出，擴大頭作用難以發揮其效果。工程實踐表明，現有的普通錨索、預應力錨索或擴大頭錨索主要存在以下不足 (1)採用壓力型錨索時，當錨索張拉荷載過大，則灌漿體可能被壓碎而使錨索被拔出；
採用拉力型錨索時，灌漿體則易發生拉裂剪切破壞。(2)機械鑽孔方式一般僅能形成圓柱狀鑽孔，當巖體較軟弱時(如強風化花崗巖)， 錨索內錨固段的灌漿體與巖體結合面易發生剪切破壞，在錨索張拉時無法達到預應力設計 噸位。
(3)為提供更大的錨固力，錨索內錨固段長度較長，甚至達到錨索總長度的一半， 從而導致錨索自由張拉段長度較小，實際錨固的巖體範圍有限，錨固結構不合理。(4)在巖體加固中，採用機械擴孔方式進行擴大頭錨索施工時，擴孔直徑有限，因 而錨固力增大幅度也有限。
發明內容
本發明目的就是針對現有預應力錨索的不足，提供一種加固軟弱巖體的爆擴內錨 頭預應力錨索及其錨固方法。本發明提出的一種加固軟弱巖體的爆擴內錨頭預應力錨索，包括擴大頭錨索孔、 外錨墩和具有爆擴內錨頭的錨索體。其中爆擴內錨頭由燈籠狀鋼骨架和灌漿體所構成，燈 籠狀鋼骨架包括自內而外分層分布的切縫鋼管、鋼絲網和拆散鋼鉸線。本發明的錨固方法主要有下列步驟
1)用鑽機在巖體中鑽設錨索孔，成孔後將炸藥放入孔底並引爆，清孔後使鑽孔底部 形成球形空腔擴大頭；
2)在鋼管中段沿軸線方向在管壁上均勻切縫，並將炸藥及電雷管通過緩衝材料置於 鋼管橫斷面的中心位置，炸藥兩側用炮泥封堵，電雷管引線由鋼管尾部引出、與穿在注漿管 中的導線連接；
3)以上步為基礎，在鋼管外周套一筒狀鋼絲網，並將其一端固定在鋼管頭部；
4)以上步為基礎，將錨索頭部的鋼絞線拆散，並用細鐵絲綑紮於鋼管和筒狀鋼絲網 外，使鋼絞線均勻的分布於鋼管外壁；
5)以上步為基礎，在鋼管頭部採用錨板和夾片將鋼絞線收束，切除多餘鋼絞線，將錨 索導向帽安裝於收束後的鋼絞線上，使其形成爆擴內錨頭錨索初樣；
6)將爆擴內錨頭錨索初樣安裝於錨索孔內，並保證錨索的爆擴內錨頭段位於孔底球 形空腔內；
7)通過導線起爆爆擴內錨頭初樣中的雷管和炸藥，使切縫鋼管、筒狀鋼絲網、拆散的 鋼絞線在爆炸作用下膨脹形成一「燈籠狀」骨架；
8)在錨索孔內灌注錨固劑，在底部形成以鋼管、鋼絲網和鋼絞線為骨架的燈籠狀內錨 頭結構；
9)在灌漿體達到設計強度後，在外錨墩處進行錨索的張拉鎖定，並進行封錨保護。
在實際應用中本發明的爆擴內錨頭預應力錨索的錨索體由普通段和爆擴內錨頭段構 成。普通段由鋼絞線綑紮而成，可以進行自由張拉。爆擴內錨頭的初樣自內而外由電雷管、 炸藥、緩衝層(溼砂、巖粉或鋸末)、切縫鋼管、鋼絲網、拆散鋼絞線等組成。其中，所述切縫 鋼管具有較好的可塑性和延展性，在鋼管中段沿軸線方向在管壁上切縫，且切縫間隔IOmm 左右；所述電雷管、炸藥位於鋼管切縫段中部，用溼砂、巖粉、鋸末等柔性緩衝材料使其固定 在鋼管橫斷面的中心位置，電雷管引線由鋼管尾部引出，與穿在注漿管中的導線連接；所述 鋼絲網製成筒狀，且網眼較大，可通過網眼形狀的改變而擴大直徑，鋼絲網一端固定在鋼管 頭部，另一端自由；所述鋼絞線是將錨索體頭部的鋼絞線拆散，並用細鐵絲綑紮於鋼管和鋼 絲網外，使拆散鋼絞線均勻的分布於鋼管外壁，綑紮不宜過緊，保證鋼絲網沿鋼管壁滑動自如，且採用錨板和夾片等將鋼絞線牢固收束在鋼管前端。錨索導向帽安裝於收束後的鋼絞 線上。在錨索孔底部進行爆破擴孔時，孔內填塞的炸藥總藥量由下式計算
權利要求
1.一種加固軟弱巖體的爆擴內錨頭預應力錨索，其特徵在於包括擴大頭錨索孔、外 錨墩和具有爆擴內錨頭的錨索體，其中爆擴內錨頭由燈籠狀鋼骨架和灌漿體所構成，燈籠 狀鋼骨架則包括自內而外分層分布的切縫鋼管、鋼絲網和拆散鋼鉸線。
2.一種如權利要求1所述的加固軟弱巖體的爆擴內錨頭預應力錨索的錨固方法，其特 徵在於包括下列步驟1)用鑽機在巖體中鑽設錨索孔，成孔後將炸藥放入孔底並引爆，清孔後使鑽孔底部形 成球形空腔擴大頭；2)在鋼管中段沿軸線方向在管壁上均勻切縫，並將炸藥及電雷管通過緩衝材料置於鋼 管橫斷面的中心位置，炸藥兩側用炮泥封堵，電雷管引線由鋼管尾部引出、與穿在注漿管中 的導線連接；3)以上步為基礎，在鋼管外周套一筒狀鋼絲網，並將其一端固定在鋼管頭部；4)以上步為基礎，將錨索頭部的鋼絞線拆散，並用細鐵絲綑紮於鋼管和筒狀鋼絲網外， 使鋼絞線均勻的分布於鋼管外壁；5)以上步為基礎，在鋼管頭部採用錨板和夾片將鋼絞線收束，切除多餘鋼絞線，將錨索 導向帽安裝於收束後的鋼絞線上，使其形成爆擴內錨頭錨索初樣；6)將爆擴內錨頭錨索初樣安裝於錨索孔內，並保證錨索初樣的爆擴內錨頭段位於孔底 球形空腔內；7)通過導線起爆爆擴內錨頭初樣中的雷管和炸藥，使切縫鋼管、筒狀鋼絲網、拆散的鋼 絞線在爆炸作用下膨脹形成一「燈籠狀」骨架；8)在錨索孔內灌注錨固劑，在底部形成以鋼管、鋼絲網和鋼絞線為骨架的燈籠狀內錨 頭結構；9)在灌漿體達到設計強度後，在外錨墩處進行錨索的張拉鎖定，並進行封錨保護。
全文摘要
本發明公開了一種加固軟弱巖體的爆擴內錨頭預應力錨索及其錨固方法。錨索包括擴大頭錨索孔和具有爆擴內錨頭的錨索體，其中爆擴內錨頭由燈籠狀鋼骨架和灌漿體所構成，燈籠狀骨架包括自內而外分層分布的切縫鋼管、鋼絲網和拆散鋼鉸線。錨固方法是由鑽機鑽設錨索孔、成孔後將炸藥放入孔底引爆、清孔後使鑽孔底部形成球形空腔，同時用鋼絞線、鋼管、鋼絲網、炸藥等製作爆擴內錨頭錨索初樣，錨索穿索後引爆錨索初樣中的炸藥、形成燈籠狀內錨頭鋼骨架，最後進行注漿及錨索的張拉鎖定。本發明可顯著提高內錨頭灌漿體的承載能力和錨索預應力，有效解決軟弱巖體加固中錨索錨固力不足的問題，並可縮短內錨固段長度，增大巖體錨固的有效範圍。
文檔編號E21D20/00GK102002947SQ20101057294
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者周創兵, 姜清輝, 孫金山, 池為 申請人:武漢大學