[发明专利]一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头。

背景技术

本发明背景的下列讨论旨在有利于理解本发明。然而，应该理解，该讨论不是确认或承认任何所涉及的材料是公开过的、已知的或是在本申请的优先权日前的公知常识的一部分。

在岩土工程建设中，预应力锚固技术已经成为最常见的岩土体加固措施，预应力锚索可以主动加固岩土体，有效增大岩体稳定安全系数，保证工程建设和运行期的安全，其主要有下列几类。

1. 有粘结无保护拉力集中型锚索。

这一类型锚索至今仍在我国绝大多数交通、水利水电等工程中应用。如图1 所示，这种锚索体系由内锚固段1’、自由段2’和外锚3’固段组成。自由段2’的钢绞线4’用油脂保护，而由于采用油保护的防锈可靠性较差，几乎所有的工程最后都会通过灌浆的方式将自由段封死。因而，此类锚索最终变为有粘结无保护型锚索，这种锚索体系存在着以下缺陷。

(1) 由于锚索和内锚固段全部在裸露状态下被回填砂浆充填包裹，一旦回填砂浆体开裂，在水的浸蚀下，锚索极易锈蚀。

(2) 为防止锈蚀，几乎所有工程都在施工结束后，将锚索的自由段用砂浆灌满。这样，锚索无法随岩体变形，失去了自由调整的能力，降低了对边坡加固的效果。

(3) 此类锚索因需要形成一个预张拉的内锚头，故难以在向上打的钻孔中布置内锚头。同时，由于内锚头是在无压状态下形成的，难以保证注浆密实。根据调查，约有10％的锚索内锚头的质量或多或少存在注浆不密实问题。

  2. 无粘结双层保护拉力集中型锚索。

 如图2所示，这类锚索采用充防锈油脂的聚氯乙稀套管5’保护钢绞线4’，只将内锚固段1’的各根钢绞线去除聚氯乙稀套管，同时，内锚固段1’和自由段2’一次灌浆。此类锚索弥补了第一代锚索的缺点，自由段的钢绞线在套管内可自由移动，使整个锚索体系可以随着岩体变形，达到内力调整的目的，打上仰孔和注浆密实问题也相应获得解决。近年，我国水利水电系统逐渐使用了经保护的钢绞线，如小湾、紫坪铺等工程。然而，此种锚索体系的内锚固段只能任钢绞线裸露，直接与砂浆接触，也降低了使用寿命。

无论是理论分析还是实验测试均表明这类锚索的锚固段受力机理不合理，上部浆体受拉且荷载集中，极易开裂，下部浆体几乎不提供作用，不能充分利用岩体的力学传递机理，锚固效果不理想。

3.无粘结压力集中型锚索。

这种锚索相比无粘结拉力集中型锚索，其特点是。

（1）利用设在孔底端的承载板将无粘结锚索的拉力转化为对砂浆体的压力，并通过浆—土界面的粘结力传递给土体，而浆体的受压性能远大于其受拉性能，因此它的受力性能在一定程度上优于拉力集中型锚索。

（2）在全长范围内采用充满防锈油脂的聚氯乙稀套管保护钢绞线，防腐效果更好。

无论是拉力集中型还是压力集中型锚索均有一个共同的缺点，即其锚固段应力过于集中，容易使峰值应力过大而造成浆体或岩土体的破坏。

 4. 无粘结荷载分散型预应力锚索。

 研究表明，传统锚索的内锚固段受拉时将在某一段产生应力集中，同时内锚固段的钢绞线在向外拔出时产生的剪胀有可能导致该处砂浆固结段开裂。

因此，人们提出了将预应力分散在若干承载体的想法，这样在总预应力不变的前提下，减小了每段岩土体的应力值，充分发挥和利用了岩土体的整体力学性能。荷载分散性锚索有四种类型，即拉力分散型、压力分散性、剪力—压力分散型、拉压分散性。

拉力分散型锚索的通常做法是用不同长度的无粘结钢绞线，将其按设计锚固长度剥除锚索外的高密度PE套管，即分别成为粘结段，其中每一段均为拉力型锚索。

压力分散型锚索结构，其特点是不同长度的无粘结钢绞线端部各连接一块承载板和挤压套。其作用机理同压力型一样，只是将锚固力分散作用在不同深度的岩土体上。

剪力—压力分散型锚索，其特点是在不同长度无粘结钢绞线末端用环氧树脂砂浆粘结，靠其与承载体本身砂浆的剪力和压力通过粘结力分散传递给整个锚固段。

拉压分散型锚索结构，是将两个(或以上)拉力型和两个（或以上）压力型结构分别连在一起，从钻孔底开始形成拉—压—拉—压的交互形式。这种可以提供比拉力或压力分散型结构更为均匀的锚固力，而且其在相同长度下有更高的抗拔能力。