分體式全長注漿錨固設施的制作方法
【專利摘要】本發明屬于邊坡加固工程中的分體式全長注漿錨固設施，由錨桿、位于錨桿中的錨筋、錨桿首端的反力鋼板和錨桿中灌注的水泥砂漿構成；錨桿錨固在邊坡的不穩定體和穩定體內；所述的錨筋為并排設置的不等長的三根錨筋；每一根錨筋均被分成無粘結段和受力段，無粘結段為錨筋上纏繞了高強聚酯膠帶的一段，錨筋裸露部分為受力段；每一根錨筋的受力段均位于該錨筋的首尾兩端，無粘結段位于兩受力段之間；錨筋首端均固定在錨頭反力鋼板上。本發明可以最大限度地發揮錨桿自由段和錨固段的地層強度，有效克服傳統全長注漿型錨桿在滑面兩側漸進性破壞現象，較大程度提高錨桿的承載能力。該錨固設施施工快捷，可用于任何土層條件，對場地大小、凈空要求低，且施工對周圍建筑物擾動小。
【專利說明】分體式全長注漿錨固設施
【技術領域】
[0001]本發明屬于邊坡加固工程范疇，具體為一種分體式全長注漿錨固設施。
【背景技術】
[0002]近幾年來，隨著鉆孔設備的改進和成孔技術的不斷提高，錨固技術已經成為提高邊坡穩定性和解決復雜高邊坡工程問題最為經濟有效的方法之一。大量的研究表明，荷載作用下錨桿沿長度方向其粘結應力具有明顯的不均勻性。具體表現為在距離滑面的近端存在較為明顯的應力集中，而錨桿的末梢卻幾乎不受力，隨著錨筋/砂漿或砂漿/巖土接觸面發生屈服破壞，錨桿會產生“漸進性”破壞(見圖1)。而目前使用的全長注漿錨固設施對粘結應力的不均勻性沒有充分考慮，錨固設施中均采用單根錨筋，其受力不均勻，邊坡滑動時在滑面附近錨桿的自由段和錨固段均會產生明顯的應力集中，繼而產生漸進性破壞，無法有效發揮錨桿自由段和錨固段的地層強度，導致錨桿的承載力不高。

【發明內容】

[0003]針對目前錨固技術中存在的問題，本發明提出一種分體式全長注漿錨固設施，該錨固設施將傳統的全長注漿型錨固方式分解為多個錨固單元，解決了在邊坡加固工程中荷載作用下錨桿沿長度方向其粘結應力的不均勻性問題。
[0004]本發明的技術方案為:
[0005]一種分體式全長注漿錨固設施，由錨桿、位于錨桿中的錨筋、錨桿首端的反力鋼板和錨桿中灌注的水泥砂漿構成；錨桿錨固在邊坡的不穩定體和穩定體內；其特征在于:所述的錨筋為并排設置的不等長的三根錨筋——長錨筋2a、中錨筋2b和短錨筋2c ;每一根錨筋均被分成無粘結段和受力段，無粘結段為錨筋上纏繞了高強聚酯膠帶的一段，錨筋裸露部分為受力段；每一根錨筋的受力段均位于該錨筋的首尾兩端，無粘結段位于兩受力段之間；所述的三根錨筋首端均固定在錨頭反力鋼板上。
[0006]長錨筋2a的首端受力段最長，中錨筋2b的首端受力段次之，短錨筋2c的首端受力段最短；而三根錨筋的尾端受力段等長；三根錨筋的尾端受力段均位于穩定體內，三根錨筋的首端受力段均位于不穩定體內。錨桿全長范圍內含有3個無粘結段。
[0007]本發明分體式全長注漿錨固設施是一種新型錨固技術，由于本發明中錨桿采用多根錨筋，在錨筋中將傳統的全長注漿型錨固技術按力的分配設計為不等長度的多個錨固單元，每個錨固單元通過設置無粘結段將滑面附近的集中應力傳遞至深層巖體，可以最大限度地發揮錨桿自由段和錨固段的地層強度，有效克服傳統全長注漿型錨桿在滑面兩側漸進性破壞現象，較大程度提高錨桿的承載能力。該錨固設施施工快捷，可用于任何土層條件，施工條件對場地大小、凈空要求低，且施工對周圍建筑物擾動小。尤其適用于以下工程:
[0008]I)道路(公路、鐵路)保通、邊坡搶險加固工程。分體式全長注漿錨固設施的結構主體工程為全機械化施工，快速有效，且幾乎沒有開挖土石方，較好的克服了保通、搶險工程工期緊、施工條件差等特點。[0009]2)建筑基坑邊坡加固工程。分體式全長注漿錨固設施施工對附近建筑物擾動影響小，且噪音小，與常規的基坑支護結構如土釘等相比，其受力大，自穩定性好。
[0010]3 )露天礦邊坡加固工程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是錨桿粘結應力的分布形態圖，
[0012]圖2是目前使用的錨桿加固邊坡的全長注漿錨固示意圖，
[0013]圖3是本發明用于邊坡加固的示意圖，
[0014]圖4是本發明分體式全長注漿錨桿示意圖，
[0015]圖5是本發明錨筋位于錨筋支架上的截面示意圖，
[0016]圖6是本發明錨筋固定在錨頭反力鋼板上的示意圖(圖4的左向視圖)。
[0017]圖中:
[0018]1.錨桿,2.錨筋，2a.長錨筋,2b.中錨筋,2c.短錨筋,3.錨頭反力鋼板,4.沉洛段，5.錨筋支架。
【具體實施方式】
[0019]如圖3、圖4所示，本發明為錨固在邊坡中的分體式全長注漿錨固設施，由錨桿1、位于錨桿I中的錨筋2、錨桿I首端的反力鋼板3和錨桿I中灌注的水泥砂漿4構成。錨桿I錨固在邊坡的不穩定體和穩定體內。所述的錨筋2為并排設置的不等長的三根錨筋:長錨筋2a、中錨筋2b和短錨筋2c。每一根錨筋均被分成無粘結段和受力段，無粘結段為錨筋上纏繞了高強聚酯膠帶的一段，錨筋裸露部分為受力段(即粘結段)。每一根錨筋的受力段均位于該錨筋的首尾兩端，無粘結段位于兩受力段之間。其中，長錨筋2a的首端受力段最長，中錨筋2b的首端受力段次之，短錨筋2c的首端受力段最短；而三根錨筋的尾端受力段等長。本發明的設計要點是:每根錨筋的錨固段采用不等長度設計，目的在于將滑面附近的集中應力傳遞至深層巖體，且避免出現應力集中現象。
[0020]所述的三根錨筋首端均固定在錨頭反力鋼板3上。圖6是三根錨筋固定在錨頭反力鋼板3上的示意圖，錨筋首端從錨頭反力鋼板3上的孔中穿出后，折彎反扣搭接后焊接固定。錨筋還可以采用多種方式與錨頭反力鋼板3牢靠固定。
[0021]在圖4中，所述的三根錨筋在錨桿I中平行排列，錨桿I內設置有數個錨筋支架5，錨筋支架5主要起到對錨筋2提供支撐架及定位的作用，并將三根錨筋支撐及分隔開。圖5是錨筋支架5的截面圖，錨筋支架5為三角形支架，將三根錨筋三角形定位。錨筋支架5的結構可以是各種各樣，只要能對錨筋2起到支撐定位的作用即可。
[0022]為更好理解本發明，現參照圖3-圖6，并結合圖中的標記作詳細說明。
[0023]本發明錨固在道路(公路、鐵路)、建筑基坑、露天礦等的邊坡內。邊坡內的土質外層(圖3中陰影部分)為不穩定體(即滑動土體)，內層為穩定體。不穩定體和穩定體之間為滑動面(圖2、3、4中虛線)。錨桿I位于不穩定體中的部分稱為自由段，位于穩定體的部分稱為錨固段。圖3、圖4中，Lt為錨桿I的總長度；LU為錨桿I在不穩定體內的錨固長度；La為錨桿I在穩定體內的錨固長度；Lb為錨桿中錨筋2的長度(即長錨筋2a的長度)；錨桿I中，在錨筋2與尾端之間為沉渣段4，Ls為沉渣段4的長度；每一錨筋的尾端受力段的長度相等，為L1 ；L2為短錨筋2c的首端受力段；三根錨筋的尾端受力段均位于穩定體內，三根錨筋的首端受力段均位于不穩定體內。d為錨桿I孔徑。Ltl為錨筋支架5的間距。
[0024]在圖3、圖4中，每一錨筋上的“花紋”部分所示為無粘結段，在無粘結段處錨筋上纏繞了高強聚酯膠帶，錨筋與水泥砂漿4不能粘合，僅起到傳遞力的作用，圖中的“黑色實體”部分為裸露錨筋與水泥砂漿自然粘結的受力段。
[0025]本發明中，錨桿I結構各部分尺寸根據以下條件選擇確定:
[0026]首先要確定不穩定體內錨桿I的錨固長度Lu，Lu為2.5-7.5m, La為Lu的1.4-1.6倍，則錨桿I總長度Lt不超過20m。Lu,La取值要根據地層條件并結合臨界錨固長度經驗值綜合確定。在不穩定體內，長錨筋2a的首端受力段為Lu，與錨桿I在不穩定體內的錨固長度等長；中錨筋2b的首端受力段為2/3Lu ;短錨筋2c的首端受力段L2的長度為1/3LU。在穩定體內，短錨筋2c的尾端受力段L1為1/3 (Lb-Lu)，并且在穩定體內的短錨筋2c全部為受力段；中錨筋2b和長錨筋2a的尾端受力段與短錨筋2c的尾端受力段相等，也均為L1,并且短錨筋2c與中錨筋2b之間、中錨筋2b與長錨筋2a之間的長度差相等,也均為L1,即三根錨筋在穩定體內呈等差排列。根據上述設計，三根錨筋的受力段在不穩定體和穩定體內均呈階梯式布局。Lu和La內部均含有了 3個錨固單元，其中Lu內的3個錨固單元是不等長設置，La內的3個錨固單元是等長設置。Lu和La內部均含有2個無粘結段；也可以理解:錨桿I全長范圍內含有3個無粘結段，長 度分別為:短錨筋2c為2/3L2、中錨筋2b為1/31^+Li及長錨筋2a為2Llt)
[0027]沉渣段長度Ls為0.5-0.8m ；
[0028]錨桿I 孔徑 d 為 110-130mm。
[0029]錨筋支架5的間距Ltl為2.0-3.0m。
[0030]錨頭反力鋼板3通常為300mmX 300mm的方形鋼板，厚12mm。
[0031]三根錨筋在錨頭反力鋼板3上的搭接長度按構造要求通常各取100-150mm。
[0032]分體式錨固全長注漿水灰比為1:1的水泥砂漿。
[0033]錨筋2是全長注漿錨桿的加固主體，為3根Φ22-25_螺紋鋼筋。
[0034]分體式全長注漿錨固設施的施工過程如下:
[0035]1.在邊坡鉆孔；
[0036]2.孔內放入安裝好錨筋支架的鋼筋籠；
[0037]3.注漿；
[0038]4.安裝外部錨頭反力鋼板，錨筋與外部鋼板采用焊接方式連接。
【權利要求】
1.分體式全長注漿錨固設施，由錨桿(I)、位于錨桿(I)中的錨筋(2)、錨桿(I)首端的反力鋼板(3)和錨桿(I)中灌注的水泥砂漿(4)構成；錨桿(I)錨固在邊坡的不穩定體和穩定體內；其特征在于:所述的錨筋(2)為并排設置的不等長的三根錨筋——長錨筋2a、中錨筋2b和短錨筋2c ;每一根錨筋均被分成無粘結段和受力段，無粘結段為錨筋上纏繞了高強聚酯膠帶的一段，錨筋裸露部分為受力段；每一根錨筋的受力段均位于該錨筋的首尾兩端，無粘結段位于兩受力段之間；所述的三根錨筋首端均固定在錨頭反力鋼板(3)上。
2.根據權利要求1所述的錨固設施，其特征在于:不穩定體內錨桿(I)的錨固長度Lu為2.5-7.5m，穩定體內的錨固長度La為Lu的1.4-1.6倍。
3.根據權利要求1所述的錨固設施，其特征在于:長錨筋2a的首端受力段最長，中錨筋2b的首端受力段次之，短錨筋2c的首端受力段最短；而三根錨筋的尾端受力段等長；三根錨筋的尾端受力段均位于穩定體內，三根錨筋的首端受力段均位于不穩定體內。
4.根據權利要求1、2或3所述的錨固設施，其特征在于:長錨筋2a的首端受力段為Lu，與錨桿(I)在不穩定體內的錨固長度等長；中錨筋2b的首端受力段為2/3Lu ;短錨筋2c的首端受力段L2的長度為1/3LU。
5.根據權利要求1、2或3所述的錨固設施，其特征在于:在穩定體內，短錨筋2c的尾端受力段L1S 1/3 (Lb-Lu),并且在穩定體內的短錨筋2c全部為受力段；中錨筋2b和長錨筋2a的尾端受力段與短錨筋2c的尾端受力段相等，也均為L1,并且短錨筋2c與中錨筋2b之間、中錨筋2b與長錨筋2a之間的長度差相等，也均為L1,即三根錨筋在穩定體內呈等差排列。
6.根據權利要求4或5所述的錨固設施，其特征在于:錨桿(I)全長范圍內含有3個無粘結段，長度分別為:短錨筋2c為2/3L2、中錨筋2b為1/31^+Li及長錨筋2a為2Llt)
7.根據權利要求1所述的錨固設施，其特征在于:錨桿(I)中，在錨筋(2)與尾端之間為沉渣段(4)，長度Ls為0.5-0.8m。
8.根據權利要求1所述的錨固設施，其特征在于:所述的三根錨筋在錨桿(I)中平行排列，錨桿(I)內設置有數個錨筋支架(5 )，將三根錨筋支撐及分隔開；錨筋支架(5 )的間距Ltl為 2.0_3.0m0
9.根據權利要求1所述的錨固設施，其特征在于:錨桿⑴孔徑d為110-130mm，錨筋(2)為3根Φ22-25πιπι螺紋鋼筋，錨頭反力鋼板(3)為300mmX 300mm的方形鋼板，厚12mm。
10.分體式全長注漿錨固設施的施工過程如下: 1).在邊坡鉆孔； 2).孔內放入安裝好錨筋支架的鋼筋籠； 3).注漿； 4).安裝外部錨頭反力鋼板，錨筋與外部鋼板采用焊接方式連接。
【文檔編號】E02D5/76GK103741688SQ201310700660
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】孫書偉, 楊勝利, 鄭波, 王建文, 丁輝, 陳沖, 陶磊, 鄭桓, 李彬 申請人:中國礦業大學(北京)