專利名稱：拉壓組合自錨型巖石錨桿的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全長灌漿巖石錨桿，屬于巖土工程中支護領域，適用于山地城市建設、交通、水利、礦山和國防等建設工程中巖質邊坡和基坑支護、洞室圍巖加固及危巖治理等。
背景技術：
巖土錨固技術的應用迄今已有百余年的歷史。目前，巖土工程中邊坡支護領域錨桿的應用愈來愈廣泛，錨固理論和技術也在不斷發展，錨桿按照灌漿體所處的應力狀態可分為兩類，一類是拉力型，另一類是壓力型。
拉力型錨桿的荷載是依賴其錨固段桿體與灌漿體接觸的界面上的摩阻力由頂端向底端傳遞的。錨桿工作時，錨固段的灌漿體易出現張拉裂縫，防腐性能差。拉力型錨桿錨固段砂漿體與孔壁間的摩阻力分布十分不均勻，錨固段前端存在嚴重的摩阻力集中現象，從而易導致漿體拉裂、有效錨固段后移，整個錨固段長度范圍內的巖土抗剪能力無法充分利用，錨固工程存在安全隱患。錨桿的極限承載力主要跟錨桿鋼筋強度、錨桿桿體與錨固體材料之間的錨固力以及錨固體與巖土層間的錨固力等因素有關。對于軟質巖，由于錨桿桿體與錨固體材料之間的錨固力一般高于錨固體與巖層間的錨固力，錨固破壞大多發生在錨固體與巖層間，錨桿極限承載力受到巖石強度的限制。
壓力型錨桿桿體采用全長自由的無粘結錨筋，再加上錨桿底端與錨筋可靠連接的承載體，使得桿體受力時，拉力直接由無粘結錨筋傳至底端承載體，通過承載體對注漿體施加壓應力，并使注漿體與周圍巖土體產生剪切抗力，以此提供錨桿所需的承載力。這種錨桿雖然成本略高于拉力型錨桿，但由于其受荷時，錨固段的注漿體受壓，不易開裂，用于永久性錨固工程具有很大的優越性。特別是巖層中壓力型錨桿錨固體受壓后，徑向體積膨脹，受周圍巖體的圍壓作用加大了錨固體與巖層間的摩阻力，比拉力型錨桿受力機制更加合理，因而承載能力得到了提高，錨桿位移相對有所減小。但在應用壓力型錨桿時，對錨桿外錨頭的保護十分重要，一旦外錨頭滑絲或由于腐蝕而引發錨頭失效，就會導致整根錨桿失效，從而誘發突發性或災難性后果。而對于全長粘結拉力型錨桿，由于灌漿后漿體把錨筋與孔壁緊密膠結，因此即使外錨頭失效，仍然能保持一定的拉力而不至于導致整根錨桿完全喪失作用。由此可見，單純的壓力型錨桿雖然在受力性能上優于拉力型錨桿，但若一旦錨頭失效，破壞后果比拉力型錨桿要嚴重的多。
傳統意義上的巖石錨桿由外錨頭、自由段、錨固段構成，一般不考慮錨桿自由段桿體與周圍巖體間的受力。而實際上錨桿采用全長灌漿以后，灌漿體把錨筋與孔壁緊密膠結，一旦巖體產生變形，錨桿自由段桿體與周圍巖體間同樣會存在摩阻力，產生巖層自鎖錨固效應形成外錨固段。而且大多情況下錨桿自由段較長，雖然錨桿自由段巖體強度相對于深部穩定巖層強度較低，但只要設計合理，將自由段錨桿應力均勻傳遞至周圍巖層中，可充分發揮巖體自身強度，承擔錨桿所受拉力。從實測結果來看，對于非預應力全長灌漿巖石錨桿，實際傳遞至外錨頭的力很小。另外從保護生態環境角度出發，外錨頭的存在往往破壞了邊坡自然景觀的和諧。
發明內容
本實用新型的目的，就是針對以上所述傳統意義上錨桿因外錨頭失效易造成突發性或災難性的后果，以及單一拉力型或壓力型錨桿各自存在的不足，根據全長灌漿巖石錨桿具有良好的自鎖錨固特征而研制的一種拉壓組合自錨型巖石錨桿。
本實用新型是這樣實現的一種拉壓組合自錨型巖石錨桿，包括錨筋，其特征在于所述的錨桿設有外錨固段和內錨固段兩部分，外錨固段和內錨固段分別采用拉力分散型和壓力型，內錨固段端部設有一個承載體，無粘結錨筋穿過承載體后，用P錨將其鎖定，每根錨筋另一端在不同部位去除表面的防護套管，形成位置相互錯開的粘結段；沿錨桿全長每隔1.5～2.0m安放一個對中支架。
本實用新型由外錨固段和內錨固段兩部分組成，外錨固段和內錨固段分別采用拉力分散型和壓力型，其結構特點是灌漿體把錨筋與孔壁緊密膠結，一旦巖體產生變形，錨桿外錨固段和內錨固段分別產生方向相反的摩阻力，通過巖層產生自鎖錨固效應，達到外錨固段和內錨固段受力相互平衡協調，取消傳統意義上錨桿的外錨頭。內錨固段由于處于深部穩定巖體，圍壓較大，可對錨固段砂漿體提供較大的徑向壓力，壓力型錨桿錨固體受壓后，徑向體積膨脹，受周圍巖體的圍壓作用加大了錨固體與巖層間的摩阻力，可大大提高錨桿承載力，從而縮短錨固長度，降低工程成本。外錨固段本身長度較長，采用拉力分散型錨桿，將處在外錨固段不同部位處的錨筋按一定的順序逐步剝除其表面的防護套管，使其變成有粘結段，從而將錨桿拉力通過錨桿砂漿體逐段分散地傳遞給周圍巖層。在荷載被分散傳遞的情況下，錨桿外錨固段的應力分布相對比較均勻。這樣既發揮了壓力型錨桿承載力高的特點，減少了錨固長度，又通過拉力分散型使得錨桿傳遞應力分布較均勻，充分利用外錨固段巖體自身的強度，使外錨固段和內錨固段錨桿受力相互平衡協調，達到巖層自鎖錨固。本型式錨桿適應周圍巖體變形能力強，能隨巖體變形自動調整錨固力大小，始終保持錨桿內外錨固段拉力平衡。這樣既自動適應了巖體的變形，又能限制巖體變形的進一步發展，改善邊坡巖體應力狀態。通過錨桿的鎖吊作用，阻止不穩定巖體的塌滑，提高邊坡的整體穩定性。同時避免了因外錨頭腐蝕或端部巖體局部受壓破壞而導致錨桿失效帶來的突發性或災難性后果，提高加固工程的可靠性和安全性，具有結構簡單、施工方便、降低造價等優點，廣泛適用于巖質邊坡和基坑支護、洞室圍巖加固及危巖治理等。
圖1是本實用新型的總體結構示意圖；圖2是本實用新型的承載體示意圖；圖3是本實用新型的對中支架示意圖；圖4是本實用新型的應力分布示意圖。
圖中1為錨桿桿體、2為錨筋粘結段、3為對中支架、4為錨筋無粘結段、5為承載體、6為P錨、7為外錨固段[拉力分散型]、8為內錨固段[壓力型]、9為不穩定巖體、10為穩定巖體、11為潛在破裂面、12為穿錨筋孔、13為注漿孔具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型的具體結構和工作情況作進一步的描述。
參見圖1、圖2、圖3、圖4，本實用新型之拉壓組合自錨型巖石錨桿由外錨固段7和內錨固段8兩部分組成，外錨固段7和內錨固段8分別采用拉力分散型和壓力型，內錨固段8端部設置一個承載體5，承載體5上鉆有與所需穿過錨筋數目相等的孔12。承載體5是壓力型錨桿的關鍵受力部位，對錨筋施加的拉力通過承載體轉化為對水泥砂漿的壓力，要求有很好的強度和韌性。承載體可采用30mm厚鋼板制作，錨筋穿過承載體后，用P錨6將其鎖定。承載體如圖2所示。沿錨桿全長每隔1.5～2.0m安放一個對中支架3，對中支架3上設有與所需穿過錨筋數目相等的孔12和注漿孔13。對中支架3如圖3所示。外錨固段7采用拉力分散型，其傳荷機理是將處在自由段不同部位處的錨筋按一定的順序逐步剝除其表面的防護套管，使其變成有粘結段，從而將錨桿拉力通過錨桿砂漿體逐段分散地傳遞給周圍巖層。在荷載被分散傳遞的情況下，錨桿外錨固段的應力分布相對比較均勻。錨桿全長范圍內的應力分布狀態如圖4所示。
使用時，先鉆孔，然后按鉆孔深度及結構圖計算出每根錨桿錨筋長度。將長度不等無粘結錨筋穿過承載體后，用P錨6將其鎖定，每根錨筋另一端根據設計要求在不同部位去除表面的防護套管，形成位置相互錯開的粘結段。然后沿錨桿全長每隔1.5～2.0m安放一個對中支架3，最后將注漿管從中間穿過整個錨桿體，進行錨桿全長注漿。
權利要求1.一種拉壓組合自錨型巖石錨桿，包括錨筋，其特征在于所述的錨桿設有外錨固段(7)和內錨固段(8)兩部分，外錨固段(7)和內錨固段(8)分別采用拉力分散型和壓力型，內錨固段端部設有一個承載體(5)，無粘結錨筋穿過承載體后，用P錨(6)將其鎖定，每根錨筋另一端在不同部位去除表面的防護套管，形成位置相互錯開的粘結段；沿錨桿全長每隔1.5～2.0m安放一個對中支架(3)。
2.根據權利要求1所述的拉壓組合自錨型巖石錨桿，其特征在于所述的承載體(5)上設有與所需穿過錨筋數目相等的孔。
3.根據權利要求1或2所述的拉壓組合自錨型巖石錨桿，其特征在于所述的承載體(5)采用30mm厚鋼板制作。
4.根據權利要求1所述的拉壓組合自錨型巖石錨桿，其特征在于所述的對中支架(3)上設有與所需穿過錨筋數目相等的孔和注漿孔。
5.根據權利要求1所述的拉壓組合自錨型巖石錨桿，其特征在于處在外錨固段(7)不同部位處的錨筋帶有長度不同的防護導管。
專利摘要一種拉壓組合自錨型巖石錨桿，包括錨筋，其特征在于錨桿由外錨固段和內錨固段兩部分組成，外錨固段和內錨固段分別采用拉力分散型和壓力型，內錨固段端部設有一個承載體，無粘結錨筋穿過承載體后，用P錨將其鎖定，每根錨筋另一端在不同部位去除表面的防護套管，形成位置相互錯開的粘結段。沿錨桿全長每隔1.5～2.0m安放一個對中支架。本型式錨桿既發揮了壓力型錨桿承載力高的特點，減少了錨固長度，又通過拉力分散型使得錨桿傳遞應力分布較均勻，充分利用外錨固段巖體自身的強度，使外錨固段和內錨固段錨桿受力相互平衡協調，達到巖層自鎖錨固。廣泛適用于巖質邊坡和基坑支護、洞室圍巖加固及危巖治理等。
文檔編號E21D21/00GK2878511SQ20062011038
公開日2007年3月14日 申請日期2006年4月19日 優先權日2006年4月19日
發明者張永興, 吳曙光 申請人:重慶大學