双向自动调节式预应力锚索的施工方法与流程

本发明涉及滑坡治理工程领域，特别是一种可适应滑坡变形的双向自动调节式预应力锚索的施工方法。

背景技术：

预应力锚索是一种主要承受拉力的杆件,它是通过钢绞线锚固于深层稳定的岩层里,并在被加固岩体表面张拉预应力,从而调动和提高岩土体自身强度和自稳能力。锚固技术由来已久,近些年对于滑坡锚固技术的发展更是突飞猛进,锚索的种类和锚固机理也呈现出多样性。不少工程通过对锚索材料和自身装置进行优化设计,解决了诸多难题。在众多锚索中,能有效耗能、减小边坡位移、降低锚索自身轴力、协调锚索群最大程度协同工作以延长锚索寿命的“屈服类”锚索逐渐受到人们的青睐。“屈服类”锚索能解决较大变形时锚索承载安全和滑坡稳定，但不能解决滑坡体蠕变等情况下锚索预应力损失导致的锚索失效问题，锚索寿命期内，锚索预应力损失的补偿张拉工序复杂，也存在施工周期较长的问题。

因此，如何解决滑坡变形时预应力锚索的双向自动调节是一个亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有预应力锚索技术的不足，提供一种可适应滑坡变形的双向自动调节式预应力锚索。在滑坡变形增大时，利用锚索的屈服特性来适应滑坡变形，保证锚索具有较恒定的锚固力；在滑坡变形或锚索蠕变等原因导致锚索锚固力降低时，利用锚索上的应力保持装置，从锚索内部来调整锚索预应力，保证锚索具有较恒定的锚固力。双向自动调节式预应力锚索始终能保持较恒定的锚固力，能在滑坡变形过程中保证治理工程的有效和安全，最终保证治理后的滑坡处于稳定状态。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

双向自动调节式预应力锚索结构由屈服装置、应力保持装置、承力及限位装置、承力板、挤压锚、密封板、保护壳体组成。

屈服装置的作用是保证锚索长度能随着滑坡变形增大而增加，并保持锚固力的恒定。

应力保持装置的作用是保证滑坡或锚索蠕变导致锚固力减小时对锚固力进行调整，并保持锚固力的恒定。

承力及限位装置主要是用于把屈服装置、应力保持装置、承力板进行限位，并在最大锚固力状态下进行承载。

挤压锚保证钢绞线能发挥正常的承载能力，屈服装置端的挤压锚作为安全锚，保证锚索的有效。

密封板、保护壳体用于将双向自动调节的装置和砂浆进行隔离，并保证调节装置在保护壳体内能自由移动。

承力及限位装置、承力板、密封板、保护壳体按钢绞线的分度进行钻孔，保证钢绞线能顺利穿过，并进行密封。

各受力构件之间均要进行强度匹配验算(按照《机械设计手册》规则进行验算)。

具体来说，本发明的施工步骤为所述的双向自动调节式预应力锚索的使用步骤：

s1、搭设排架，建立施工临时安全保护措施；

s2、钻机就位，利用风动潜孔钻机钻锚索孔，按照设计要求的孔径和孔深进行钻孔；

s3、按照设计规格，对锚索的屈服装置、应力保持装置、承力及限位装置等构件进行机械加工，加工完成后，装配锚索的屈服装置、应力保持装置、承力及限位装置等构件；

s4、使用钢绞线挤压机在钢绞线上挤压安装挤压锚；

s5、按照锚索的设计，将双向自动调节式预应力锚索的各构件和锚索的其他构件(对中支架、注浆管等)进行组装，编制双向自动调节式预应力锚索；

s6、将编制好的双向自动调节式预应力锚索下入钻孔内；

s7、进行注浆，注意做好孔口保护，孔口采用塑料袋等对保护壳体进行密封，防止浆液进入保护壳体等构件内；

s8、浆体强度达到设计要求后，按照设计锚固力进行锚索的张拉锁定；

本施工步骤中所述的s1、s2、s5、s6、s7、s8参照《滑坡防治工程设计与施工技术规范(dz/t0219-2006)》中第8章预应力锚索要求进行操作。

s9、滑坡如果有变形，双向自动调节式预应力锚索自动进行调整和适应，保持较恒定的锚固力。

本发明步骤s5中锚索的其他构件包括对中支架和注浆管等。

本发明方法中所涉及的双向自动调节式预应力锚索具有锚索主体，所述锚索主体置于在滑坡上施工的钻孔内，所述锚索主体至少由锚固段、自由段、外露段组成，所述锚索主体具有双向自动调节装置并安置于孔口下自由段范围内，所述双向自动调节装置由屈服装置、应力保持装置、承力及限位装置、承力板、挤压锚、密封板、保护壳体组成；所述承力及限位装置套置在保护壳体内，并可延保护壳体的轴线运动；所述承力及限位装置为中空筒状且一端具有开口另一端封闭，所述承力板位于开口一侧且承力板外缘与承力及限位装置的中空内壁相适应，并可延承力及限位装置的轴线运动；所述应力保持装置套置在承力及限位装置中，所述应力保持装置一端与承力及限位装置封闭端固定连接，所述应力保持装置另一端与承力板固定连接，所述密封板与承力及限位装置的开口固定连接并将开口封闭；至少三根钢绞线分别从外露段开始依次穿过所述保护壳体一端、承力及限位装置的封闭端和屈服装置并与挤压锚固定连接，至少三根钢绞线分别从锚固段开始依次穿过所述护壳体另一端、密封板、承力及限位装置的开口和承力板并与挤压锚固定连接；在承力及限位装置中，所述位于外露段一侧的钢绞线与位于锚固段一侧的钢绞线之间具有间隙。

本发明方法中所涉及的双向自动调节式预应力锚索的设计锚固力为300kn，屈服装置的屈服力为400kn。

本发明方法中所涉及的双向自动调节式预应力锚索的位于外露段一侧的钢绞线与位于锚固段一侧的钢绞线穿过保护壳体的位置均采用密封圈进行密封。

双向自动调节式预应力锚索自动进行调整和适应滑坡变形的过程描述如下：

双向自动调节式预应力锚索下入钻孔内的初始状态见图1。

张拉锁定过程中，钢绞线受力，通过屈服装置(未发生屈服)带动承力及限位装置、应力保持装置孔口端向孔口方向移动，应力保持装置孔底端受孔底端挤压锚、承力板和钢绞线限制，进行拉伸蓄能，直至锚索张拉过程完成，见图2。

在滑坡变形增大时，锚索受力增大并超过锚索的设计锚固力时，屈服装置自动产生屈服，和钢绞线之间发生滑移，以适应滑坡的较大变形(如果没有屈服装置，滑坡发生较大变形时，钢绞线会断裂致使锚索失效)，并保证锚索具有较恒定的锚固力，在屈服装置的尾端设置安全挤压锚，保证屈服装置完全屈服到位的状态下，锚索不会失效，见图3。

在滑坡体压缩变形或锚索蠕变等原因导致锚索锚固力降低时，锚索上的应力保持装置自动进行回缩变形，从锚索内部来调整锚索预应力，保证锚索具有较恒定的锚固力，见图4。

本发明的设计方法为：

按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范(dz/t0219-2006)》中第8章预应力锚索要求进行设计即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)提供了一种可适应滑坡变形的双向自动调节式预应力锚索，滑坡变形过程中，双向自动调节式预应力锚索始终能保持较恒定的锚固力，能在滑坡变形过程中保证治理工程的有效和安全，最终保证治理后的滑坡处于稳定状态。

(2)本发明没有改变现有的锚索结构型式，可用于拉力型或压力型锚索中使用。

(3)本发明还提供了可适应滑坡变形的双向自动调节式预应力锚索施工方法，和传统预应力锚索施工方法一致，不影响施工效率。

本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例中所述的双向自动调节式预应力锚索初始状态结构图

图2是实施例中所述的双向自动调节式预应力锚索张拉锁定状态结构图

图3是实施例中所述的双向自动调节式预应力锚索滑坡变形增大时结构图

图4是实施例中所述的双向自动调节式预应力锚索滑坡蠕变时结构图。

附图中的数字标记分别是：

1-保护壳体；2-屈服装置；3-承力及限位装置；4-承力板；5-密封板；6-挤压锚；7-应力保持装置；8-岩土体；9-钻孔；10-砂浆；11-钢绞线；12-外露段；13-自由段；14-锚固段；15-钢绞线

具体实施方式

如图1～4所示，本实施例中双向自动调节式预应力锚索的设计是按照某滑坡坡向70～90°，坡度42°，横向宽360m，纵向长220m，相对高差约50m，滑面埋深15m～20m，斜坡坡面和坡脚地带为第四系崩坡积(q4^col+dl)，厚度6～20m，主要以粘性土为主。则：

a、根据滑坡特征，按照规范计算，采用4根钢绞线的预应力锚索对滑坡进行加固；

b、锚索设计锚固力为300kn。

c、屈服装置设计屈服力为400kn。

本实施例中双向自动调节式预应力锚索的施工方法，按照以下步骤进行：

s1、搭设排架，建立施工临时安全保护措施；

s2、钻机就位，利用风动潜孔钻机钻锚索孔，按照设计要求的孔径和孔深进行钻孔；

s3、按照设计规格，对锚索的屈服装置、应力保持装置、承力及限位装置等构件进行机械加工，加工完成后，装配锚索的屈服装置、应力保持装置、承力及限位装置等构件；

s4、使用钢绞线挤压机在钢绞线上挤压安装挤压锚；

s5、按照锚索的设计，将双向自动调节式预应力锚索的各构件和锚索的其他构件(对中支架、注浆管等)进行组装，编制双向自动调节式预应力锚索；

s6、将编制好的双向自动调节式预应力锚索下入钻孔内；

s7、进行注浆，注意做好孔口保护，孔口采用塑料袋等对保护壳体进行密封，防止浆液进入保护壳体等构件内；

s8、浆体强度达到设计要求后，按照设计锚固力进行锚索的张拉锁定；

本实施例中步骤s1、s2、s5、s6、s7、s8参照《滑坡防治工程设计与施工技术规范(dz/t0219-2006)》中第8章预应力锚索要求进行操作。

s9、滑坡如果有变形，双向自动调节式预应力锚索自动进行调整和适应，保持较恒定的锚固力。

本实施例中所涉及的双向自动调节式预应力锚索，具有锚索主体，所述锚索主体置于在滑坡上施工的钻孔内，所述锚索主体至少由锚固段14、自由段13、外露段12组成，所述锚索主体具有双向自动调节装置并安置于孔口下自由段13范围内，所述双向自动调节装置由屈服装置2、应力保持装置7、承力及限位装置3、承力板4、挤压锚6、密封板5、保护壳体1组成；所述承力及限位装置3套置在保护壳体1内，并可延保护壳体1的轴线运动；所述承力及限位装置3为中空筒状且一端具有开口另一端封闭，所述承力板4位于开口一侧且承力板4外缘与承力及限位装置3的中空内壁相适应，并可延承力及限位装置3的轴线运动；所述应力保持装置7套置在承力及限位装置3中，所述应力保持装置7一端与承力及限位装置3封闭端固定连接，所述应力保持装置7另一端与承力板4固定连接，所述密封板5与承力及限位装置3的开口固定连接并将开口封闭；至少三根钢绞线分别从外露段12开始依次穿过所述保护壳体1一端、承力及限位装置3的封闭端和屈服装置2并与挤压锚6固定连接，至少三根钢绞线分别从锚固段14开始依次穿过所述护壳体1另一端、密封板5、承力及限位装置3的开口和承力板4并与挤压锚6固定连接；在承力及限位装置3中，所述位于外露段一侧的钢绞线15与位于锚固段一侧的钢绞线11之间具有间隙。

本实施例中所述保护壳体1有钢绞线穿过的位置均采用密封圈进行密封。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。