专利名称：边坡治理的预应力格网锚固技术的制作方法
技术领域：
本发明有关于边坡稳定治理工程技术，特别给出了一种边坡治理的 预应力格网锚固技术。
背景技术：
目前随着我国大规模基本建设的进行，公路、铁路、水库大坝等的 建设以及维修管理工程中，边坡稳定治理工程占有相当大的比例。近年 来，各类边坡滑塌事故接连发生，因此，对边坡治理工程的技术要求越 来越高。总体而言，已经治理和尚未治理的边坡工程其技术水平与国外 相比仍然较低，包括在勘察、设计、施工及安全监测预报等方面，至于 将边坡治理与绿色环境保护相结合的综合治理方面尚有许多实际问题急 待研究解决。
大多数边坡岩体的一个特点是岩体内存在不连续面，特别是几乎平 行于边坡面的节理。应用预应力锚索锚固边坡，都是力图在滑动面上施 加预应力，以增加其阻滑力，有时再辅以排水方法，以保证潜在滑裂面 上不致产生过大的孔隙水压力。预应力锚索的锚固段应设置在距滑动面 足够远的位置，将不稳定的边坡锚固在深层、稳定的岩层中，以预应力 锚索的反力对边坡岩体先施加荷载，使滑裂面上的有效应力增大。参照
图1、 2，通常，现有技术多在坡面上现浇筑钢筋混凝土框架梁8，在节 点处则用预应力锚索7来固定。用钢丝网喷混凝土 (由横跨于两排锚索 之间的梁来支承)防止岩石碎块从边坡岩体9上滑落。框架梁8属受弯 结构，要使其发挥全部承载能力则需要有较大的变形，框架梁8的裂缝 是不可避免的。高强钢绞线与普通钢筋混凝土梁串联，材料强度不匹配， 造成材料浪费。并且框架梁8断面较大，40-60cm，除增加额外自重荷载 外，这种方法的缺点是受力体系不尽合理，施工困难，造价高，因而限 制了它的应用范围。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种轻质、柔性且具有较高受拉强度， 并可达到施工简易，造价低，同时有助于边坡生态环境的恢复，防止水 土流失的边坡治理的预应力格网锚固技术。
用于边坡稳定治理的预应力格网锚固方法，是以国内外公认最科学、 合理的压力分散型锚索(由8根无粘结钢绞线组成)为基础，每孔锚索
样，在坡面上就形成了纵横交叉的无粘结钢绞线预应力格网锚固体系。 本文将介绍该方法的概要、特点以及治理方案的优越性。
一种边坡治理的预应力格网锚固结构，其包含数个固接有数组无 粘结钢绞线的分散型锚索孔，以及设置有数个接入端的张拉端；前述分 散型锚索孔垂直安装于需治理的边坡岩体内，前述钢绞线与张拉端均平 行设置于边坡岩体表面，前述分散型锚索孔与张拉端在该边坡岩体表面 呈交叉布置；前述数组钢绞线的固定端固定于分散型锚索孔，而该数组 钢绞线的另 一端受拉端则分别对应紧固于张拉端的数个接入端；张拉端 的接入端数量与分散型锚索孔固接的无粘结钢绞线组数相同。
在前述分散型锚索孔外露口安装有转角钢垫板，转角钢垫板为喇叭 口形状或由数块金属板折弯焊接制成的花瓣形状。
前述无粘结钢绞线与边坡岩体表面之间，安装有预制混凝土承压板。
前述张拉端的接入端数量与分散型锚索孔固接的无粘结钢绞线组数 都为4,每组钢绞线包含至少2根钢绞线。
前述张拉端包含一个十字型底盘，至少8个固定部位、至少8组钢 垫块及至少8个锚具；对应钢绞线的张拉端，每个接入端设置有至少两 组由一个固定部位、 一组钢垫块及一个锚具组成的固定端。每个接入端又均由至少一个内壁分隔为至少两个固定部。
前述钢绞线浸有防腐油脂，外层由高密聚乙烯管HDPE包裹，该钢 绞线最外层再安装外套管，管内由水泥浆压力充填或由聚合物水泥砂浆 包裹。
一种边坡治理的预应力格网锚固结构的施工方法，其施工步骤如下 第一、将边坡岩体整理为较平顺的坡面，并进行施工平台搭设； 第二、按设计要求纵、横格网方向放线布置分散型锚索孔及张拉端； 第三、依序进行分散型锚索孔的编索、造孔、清孔、验孔； 第四、安装转角钢垫板并先上后下的安装及预紧张拉端； 第五、沿钢绞线方向用聚合物砂浆或混凝土覆盖； 第六、循环对称张拉钢绞线达设计吨位；
第七、补偿张拉、或根据边坡稳定预警系统的信息，随时调正钢绞 线荷载的大小。
安装张拉端时，将钢绞线穿入分散型锚索孔内并灌浆至顶面后安装 转角钢垫板；然后，由锚孔外伸的钢绞线每至少2根一组沿上下左右方 向铺设，要求距坡面约10cm,以预制混凝土承压板垫起，每个钢绞线 的受拉端依序穿过固定部位、钢垫块及锚具，在边坡岩体坡面上，由至 少2根钢绞线纵、横交叉布置成格网，而格网的节点处则为压力分散型 锚索孔或张拉端。
预紧或补偿张拉时，采用单根对称张拉工艺，并采用增减垫块的方 法可重新调正预应力荷载大小，这样可避免夹片对钢绞线2的影响。
本发明的有益效果是，本发明的边坡治理的预应力格网锚固技术， 施工筒便，它克服了以往钢筋混凝土框架梁锚固结构的易裂缝、易变形、 施工困难等缺点，充分利用高强、低松弛无粘结钢绞线的强度，将轻质、柔性的受拉格网和压力分散型锚索结合为一整体，就能够得到更有效、 更安全的锚固效果。另外，还将边坡治理与绿色生态防护措施相结合。
图1，现有技术预应力锚索框架梁平面图。
图2，现有技术预应力锚索框架梁剖面图。 图3，本发明边坡治理的预应力#"网锚固结构平面布置图。 图4，本发明边坡治理的预应力格网锚固结构局部剖面图。 图5，本发明边坡治理的预应力格网锚固结构单元示意图。 图6，分散型锚索孔结构示意图。 图7，张拉端优选实施例结构示意图。 附图中标记所对应技术特征如下 l分散型锚索孔ll承载板12水泥浆体 13外露口
3张拉端31底盘 311接入端312环墙 4转角钢垫板
21固定端 33钢垫块 314内壁 8框架梁
22受4立端 34锚具 3111固定部 9边坡岩体
2钢绞线 32固定部位 313底板 7锚索
具体实施例方式
本发明的边坡治理的预应力格网锚固技术给出了边坡治理的预应力 格网锚固结构及其施工方法，具体结构主要包括分散型锚索孔l、无粘 结钢绞线2及张拉端3。其中
请参见图6,分散型锚索孔1是通过布置于锚孔的数个不同位置的承 载板ll,分别承接各个无粘结钢绞线2的固定端21，从而分散锚固区的 荷载，荷载不是集中在一处传递给水泥浆体12，而是通过钢绞线2和分 散在锚固段内的几个承载板11，分散地传递给周围水泥浆体12,分散型 锚索孔1在边坡岩体9上具有外露口 13，外露口 13位于边坡岩体9表面。钢绞线2固定端21固定于分散型锚索孔l内的承载板ll，而其另一 端受拉端22则固定于张拉端3。首先，钢绞线2用防腐油脂充满；然后 用高密聚乙烯管(HDPE)包裹，最后，在无粘结钢绞线2外面安装外套 管，管内再用水泥浆压力充填或以聚合物水泥砂浆(混凝土)包裹，这 样，预应力钢绞线具有3-4层防护。因此，其具有更可靠的防腐蚀性和耐 久性。
张拉端3设置于相邻4个分散型锚索孔1中间位置，其特点是，连 接于上下左右四个方向分散型锚索孔1的无粘结钢绞线2正交对称连接 于张拉端3,而使分别连接于两个相邻分散型锚索孔1的无粘结钢绞线2， 在边坡岩体9剖面上呈U形，本发明现提供张拉端的较佳实施方式进行 说明如下
本发明给出的优选张拉端3结构请参见附图7,其包含一个十字型底 盘31、 8个固定部位32、 8组钢垫块33及8个锚具34。其中底盘31形 成有4个接入端3U (也可以根据需要设计为2个、6个等其它数量)， 而每个接入端311均由两侧的环墙312分别与底侧十字型底板313对应 的端部共同围成，并且每个接入端311的环墙312均与相邻两个接入端 311的环墙312相连。在本实施例中，每个接入端311又均由一个内壁 314分隔为两个固定部3111，每个固定部3111中均设有由钢垫块33、固 定部位32及锚具34共同组成的固定端。固定部位32固接于底板311， 并在中部设有供钢绞线2穿过的通孔。锚具34为常用的钢绞线固定锚具， 锚具34与钢垫块33活动的容设于固定部3111中。
参见附图7，本优选实施例中所述张拉端3在安装时，分别由上下左 右4个方向的分散型锚索孔1的两根钢绞线2连接到张拉端3,钢绞线2 对应接入到向应并最近的接入端311，并且两组对接(呈U型)的钢绞 线2均固定于各自分散型锚索孔1相同相应位置的承栽板11，以保障受力的均衡。每个钢绞线2的受拉端22依序穿过固定部位32、钢垫块33 及锚具34，在预紧张拉或循环张拉钢绞线时，张拉设备固定于锚具34外 侧的钢绞线2的受4i端22。
由于单根无粘结钢绞线2的摩擦阻力损失极小，可采用单根对称张 拉工艺，这样张拉设备体积小、重量轻、容易操作。在使用期间采用增 减垫块的方法可重新调正预应力荷载大小，这样可避免夹片对钢绞线2 的影响。
而在张拉端3还可安装有荷载传感器。如果需要，可随时调正荷载 大小，即可以重复张拉。
另外，还可设置有钢绞线2出口转角钢垫板4及预制混凝土承压板。 分散型锚索孔1的外伸钢绞线2在外露口 13处，必须通过转角钢垫 板4变换方向，从而形成钢绞线2曲线段，在转角垫板4与钢绞线2接 触区域，由于摩擦和横向力挤压作用，如果转角垫板曲线设计不合理或 构造措施不当，预应力钢绞线2容易局部硬化和摩擦损失过大，转角钢 垫板4优选设计为喇p八口形状，当然也可以由4块金属板折弯焊接制成 花瓣状。
另外，转角钢垫板4的内曲率半径(钢绞线2 )应满足Rtend〉a<^N/n, 则其抗拉强度的降低值<5%。式中
a——系数，对于光滑孔道01=20，波紋管孔道a-40;
(j)n-钢绞线/>称直径(mm);
N——同一束锚索钢绞线总根数； n——传递径向分力的钢绞线根数。
转角钢垫板4的另 一个作用是将预应力荷载在转角处产生的集中荷 载安全地传递给边坡岩体9,所以曲线钢垫板与边坡岩体9之间需用水泥 砂浆或混凝土粘结。预应力格网与边坡岩体9表面接触处需用预制混凝土承压板传递荷 载，要求同方向钢绞线2需在同一水平位置外，外露钢绞线2需呈光滑 的曲线，或相对平顺的扁球状，这样既便于施工，又便于工艺操作。按 其外形承压板分为正方形和长方形两种，外形尺寸150cm左右，厚度 10-15cm，主要根据边坡岩体9的承载力及人力较易搬运为准。同时还要 考虑安全、经济以及景观要求。 明w观《评w丁见
第一、将边坡岩体9整理为较平顺的坡面，并进行施工平台搭设； 第二、按设计要求纵、横格网方向放线布置分散型锚索孔1及张拉
端3;
第三、依序进行分散型锚索孔1的编索、造孔、清孔、验孔； 第四、安装转角钢垫板4并先上后下的安装及预紧张拉端3; 第五、沿钢绞线2方向用聚合物砂浆或混凝土覆盖； 第六、循环对称张拉钢绞线达设计吨位；
第七、补偿张拉、或根据边坡稳定预警系统的信息，随时调正钢绞 线荷载的大小。
由于前三个步骤并非本发明创新之处，因此在此不再赘述。 安装张拉端3时，将钢绞线2 ( 8根无粘结钢绞线2组成)穿入分散 型锚索孔1内并灌浆至顶面后安装转角钢垫板4 (材料)固定；然后，由 锚孔外伸的钢绞线2每2根一组沿上下左右方向铺设(距坡面约10cm, 以预制混凝土承压板垫起)并穿入张拉端3的锚具内，在边坡岩体9坡 面上，由2根无粘结钢绞线纵、横交叉布置成格网，而格网的节点处则 为压力分散型锚索孔1或张拉端3， 二者均呈梅花型布置。每个锚孔内均 有8根无粘结钢绞线，每2根向上下左右方向转弯(半径大于50cm), 正好与对面过来的2根钢绞线2在中间部位相遇，此处设置张拉端3，各
ii钢绞线2受拉端22固定于张拉端3。随后，预紧张拉使钢绞线2绷直。
张拉端3预紧完成之后，沿钢绞线2方向回填聚合物砂浆或混凝土 (其目的主要是防腐性和耐久性)。
最后，循环张拉达设计吨位。根据边坡稳定预警监测系统的信息， 可随时调正钢绞线荷载大小，即具有重复张拉功能。
从十字型张拉端3看，四根钢绞线2正交呈U形后，沿着四个压力 分散型锚索孔1插入岩层深处，靠压力分散型锚固方法，将四个压力分 散型锚索孔1范围内的岩土柱体牢牢地锚固在深层稳定岩层中。同时， 张拉端3安装有绞线荷载传感器， 一支传感器可同时反映四根钢绞线荷 载的变化。如果需要，可随着调正荷载大小。
预应力格网锚固体系主要适用天然边坡和人工开挖边坡加固，与以 往传统的钢筋混凝土框架梁锚固体系相比较，具有以下特点
(1) 无粘结钢绞线格网与被认为最科学的、合理的压力分散型锚索 构成一种轻质、柔性、受拉的弦索结构，从而使高边坡得到更有效、更 安全的锚固效果。
轻质一一最低限度的额外自重荷载。
柔性——适应各种地形地质条件。
受拉一一充分发挥高张、低松弛钢绞线的强度。
绞线断面'J---外径仅20mm左右，整体厚度薄，容易保护；双层
防护、耐久性好。
施工筒便——省时省力省费用；技术成熟，质量有保证。
无粘结钢绞线的优点是，任何局部荷载都将均匀地分布在整个钢绞 线长度上，因而产生较小增量荷载，允许有较大的变形。
(2) 压力分散型锚索被国内外公认最科学、合理的锚索，最主要的 原因就是在锚固段内设有多个(2-4个)承载体，因而使剪应力值大大减小，而且分布比较均匀，这样可使锚固力更安全可靠。它与无粘结钢绞 线格网结合，省掉了外锚墩，在中间部位设张拉端，可进行重复张拉。
另外，为了绿色生态防护，还可在格网内铺砌六方空心砖，空心砖 之间用水泥砂浆粘结，而空心砖与坡面之间则不可用水泥砂浆粘结。砖 内培填密实的熟土。这样，空心砖除了具有加固边坡功能外，主要是防
止坡面覆盖土层滑落流失，保水、保肥、通气等功能，以利植物生长。
选择适合本地土壤气候条件生长、根基发达、抗病耐旱、四季常绿 的优质草种，撒播在空心砖内，保证草坪发芽生长均匀密实，尽量减少 后期管理，以降低成本。
实践工程表明，植物的根系穿过边坡体浅层的松散风化层，锚固到 深层，防止边坡面蚀有一定作用。由于降雨是诱发边坡失稳的重要因素 之一，而植物通过吸收和蒸发坡体内水分，降低土体的孔隙水压力，增 加土体的内聚力，从而提高土体的抗剪强度，亦有利于边坡稳定。同时, 由于植物根系发达、密集、穿插、网络等也有助于防止边坡的风化剥落。 反过来，也有助于边坡生态环境的恢复，从而走向良性循环。
权利要求
1、一种边坡治理的预应力格网锚固结构，其特征是包含数个固接有数组无粘结钢绞线(2)的分散型锚索孔(1)，以及设置有数个接入端(311)的张拉端(3)；前述分散型锚索孔(1)垂直安装于需治理的边坡岩体(9)内，前述钢绞线(2)与张拉端(3)均平行设置于边坡岩体(9)表面，前述分散型锚索孔(1)与张拉端(3)在该边坡岩体(9)表面呈交叉布置；前述数组钢绞线(2)的固定端(21)固定于分散型锚索孔(1)，而该数组钢绞线(2)的另一端受拉端(22)则分别对应紧固于张拉端(3)的数个接入端(311)；张拉端(3)的接入端(311)数量与分散型锚索孔(1)固接的无粘结钢绞线(2)组数相同。
2、 如权利要求1所述的边坡治理的预应力格网锚固结构，其特征在 于在前述分散型锚索孔(1)外露口 (13)安装有转角钢垫板(4), 转角钢垫板(4)为喇叭口形状或由数块金属板折弯焊接制成的花瓣形状。
3、 如权利要求1所述的边坡治理的预应力格网锚固结构，其特征在 于前述无粘结钢绞线(2)与边坡岩体(9)表面之间，安装有预制混 凝土承压板。
4、 如权利要求1所述的边坡治理的预应力格网锚固结构，其特征在 于前述张拉端(3)的接入端(311)数量与分散型锚索孔(1)固接的 无粘结钢绞线(2)组数都为4，每组钢绞线(2)包含至少2根钢绞线。
5、 如权利要求4所述的边坡治理的预应力格网锚固结构，其特征在 于前述张拉端(3)包含一个十字型底盘(31 ),至少8个固定部位(32)、 至少8组钢垫块(33)及至少8个锚具(34);对应钢绞线(2)的张拉端(22),每个接入端(311)设置有至少 两组由一个固定部位(32)、 一组钢垫块(33)及一个锚具(34)组成 的固定端。
6、 如权利要求5所述的边坡治理的预应力格网锚固结构，其特征在 于前述的每个接入端(311)均由两侧的环墙(312)分别与底侧十字 型底板(313)对应的端部共同围成，并且每个接入端(311 )的环墙(312) 均与相邻两个接入端(311)的环墙(312)相连。每个接入端(311)又 均由至少一个内壁(314)分隔为至少两个固定部(3111)。
7、 如权利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的边坡治理的预应力格网锚 固结构，其特征在于前述钢绞线(2)浸有防腐油脂，外层由高密聚乙 烯管HDPE包裹，该钢绞线(2)最外层再安装外套管，管内由水泥浆压 力充填或由聚合物水泥砂浆包裹。
8、 一种边坡治理的预应力格网锚固结构的施工方法，其施工步骤如下第一、将边坡岩体(9)整理为较平顺的坡面，并进行施工平台搭设； 第二、按设计要求纵、横格网方向放线布置分散型锚索孔(1)及张 拉端(3);第三、依序进行分散型锚索孔(1)的编索、造孔、清孔、验孔； 第四、安装转角钢垫板(4)并先上后下的安装及预紧张拉端(3); 第五、沿钢绞线(2)方向用聚合物砂浆或混凝土覆盖； 第六、循环对称张拉钢绞线(2)达设计吨位；第七、补偿张拉、或根据边坡稳定预警系统的信息，随时调正钢绞 线荷载的大小。
9、 如权利要求8所述的边坡治理的预应力格网锚固结构的施工方法， 其特征在于安装张拉端(3)时，将钢绞线(2)穿入分散型锚索孔(1) 内并灌浆至顶面后安装转角钢垫板(4);然后，由锚孔外伸的钢绞线(2) 每至少2根一组沿上下左右方向铺设，要求距坡面约10cm，以预制混 凝土承压板垫，每个钢绞线(2 )的受拉端(22 )依序穿过固定部位(32 )、钢垫块(33)及锚具(34),在边坡岩体(9)坡面上，由至少2根钢绞 线(2)纵、横交叉布置成格网，而格网的节点处则为压力分散型锚索孔 (1 )或张拉端(3)。
10、如权利要求8或9所述的边坡治理的预应力格网锚固结构的施 工方法，其特征在于预紧或补偿张拉时，采用单根对称张拉工艺，并 采用增减垫块的方法可重新调正预应力荷载大小，这样可避免夹片对钢 绞线(2)的影响。
全文摘要
本发明给出一种边坡治理的预应力格网锚固技术，具体包括边坡治理的预应力格网锚固结构及其施工方法，本发明采用压力分散型锚索，每两根与上下左右对面锚孔过来的钢绞线在中间部位对接张拉，省去了外锚墩，可重复张拉。这样由无粘结钢绞线纵、横交叉布置成格网，节点处为锚固端或张拉端。这种复合式边坡锚固结构，施工简便，它克服了以往钢筋混凝土框架梁锚固结构的易裂缝、易变形、施工困难等缺点，充分利用高强、低松弛无粘结钢绞线的强度，将轻质、柔性的受拉格网和压力分散型锚索结合为一整体，就能够得到更有效、更安全的锚固效果。另外，还将边坡治理与绿色生态防护措施相结合。
文档编号E02D17/20GK101560772SQ20091008327
公开日2009年10月21日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者刘致彬, 夏世法, 夏利新, 张家宏, 李炳奇, 鲁一晖, 昊 黄 申请人:北京中水科海利工程技术有限公司