專利名稱：一種加固軟弱巖體的爆擴內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索及其錨固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土加固工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種加固軟弱巖體的爆擴內(nèi)錨頭預(yù) 應(yīng)力錨索及其錨固方法。
背景技術(shù)：
在巖土加固工程中，預(yù)應(yīng)力錨索是常用的支護型式?，F(xiàn)有預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)通常由 鉆機成孔，在圓柱狀鉆孔底部通過水泥砂漿等材料將錨索末端膠結(jié)在巖體中，通過張拉孔 內(nèi)錨索的自由段，使錨索中出現(xiàn)張拉預(yù)應(yīng)力，使錨索孔周圍一定范圍內(nèi)的巖體處于受壓狀 態(tài)，提高其強度，從而達到加固巖體的目的。目前，對巖性較軟、卸荷風化較為嚴重的邊坡或 基礎(chǔ)工程進行加固時，通常采用普通錨索、預(yù)應(yīng)力錨索或擴大頭錨索，然而由于巖體本身的 軟弱特征，使現(xiàn)有的錨索加固措施難以達到工程設(shè)計的要求。(專利公開號CN101538856A)公開了一種擴大頭錨桿的施工方法，鉆機鉆孔到待 設(shè)置擴大頭位置后，將鉆頭更換為偏心鉆頭進行沖擊鉆孔，利用偏心鉆頭的橫向沖擊作用 實現(xiàn)擴孔鉆進形成擴大頭。這種方法進行擴大頭錨桿施工時，擴孔直徑有限，錨桿的錨固力 提高幅度不大。(專利公開號CN101205719A)公開了一種深厚土石混合體棘爪式爆破錨固裝置， 其特征是將控制爆破，棘爪裝置和錨索有機的結(jié)合起來，通過鉆孔孔底控制爆破，壓密孔底 土石混合體，形成相對穩(wěn)固的巖土體，同時在孔底形成空腔，作為錨索的錨固段，錨索端部 安裝棘爪，鉆孔注漿后，這種棘爪式爆破錨固裝置既可以防止錨固段注漿體沿土石混合體 界面破壞，也防止錨索注漿體界面破壞，又在錨固段形成相對穩(wěn)固的巖土體，使深厚土石混 合體得到加固。這種錨固裝置主要適用于土體或土石混合體，要求土石體必須具有良好的 可壓縮性，且棘爪需工廠加工制作。(專利公開號CN2423318Y)公開了一種爆擴錨桿，桿體內(nèi)錨頭采用特制的鋼套 管。在鋼套管上開六道槽，施工時，先將注漿管與鋼套管連接好，將鋼絞線穿入注漿管，并從 鋼套管中伸出一段，將伸出的鋼絞線解開、拉直，用它將炸藥和雷管圍成與鋼套管內(nèi)徑大小 適當?shù)膱A柱體，反拉鋼絞線，該圓柱體進入鋼套管中的合適位置，并封住鋼套管管口，爆擴 后錨固段形成紡錘擴大頭。這種爆擴錨桿一方面主要適用于土體或土石混合體，且要求土 體或土石混合體必須具有良好的可壓縮性，另一方面，爆擴頭內(nèi)鋼絞線與炸藥間無緩沖結(jié) 構(gòu)，鋼絞線易斷裂或破壞，且鋼絞線在炸藥爆炸后會恢復(fù)到原來位置，鋼絞線也未在末端收 束，受拉時易從灌漿體中脫出，擴大頭作用難以發(fā)揮其效果。工程實踐表明，現(xiàn)有的普通錨索、預(yù)應(yīng)力錨索或擴大頭錨索主要存在以下不足 (1)采用壓力型錨索時，當錨索張拉荷載過大，則灌漿體可能被壓碎而使錨索被拔出；
采用拉力型錨索時，灌漿體則易發(fā)生拉裂剪切破壞。(2)機械鉆孔方式一般僅能形成圓柱狀鉆孔，當巖體較軟弱時(如強風化花崗巖)， 錨索內(nèi)錨固段的灌漿體與巖體結(jié)合面易發(fā)生剪切破壞，在錨索張拉時無法達到預(yù)應(yīng)力設(shè)計 噸位。
(3)為提供更大的錨固力，錨索內(nèi)錨固段長度較長，甚至達到錨索總長度的一半， 從而導(dǎo)致錨索自由張拉段長度較小，實際錨固的巖體范圍有限，錨固結(jié)構(gòu)不合理。(4)在巖體加固中，采用機械擴孔方式進行擴大頭錨索施工時，擴孔直徑有限，因 而錨固力增大幅度也有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是針對現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力錨索的不足，提供一種加固軟弱巖體的爆擴內(nèi)錨 頭預(yù)應(yīng)力錨索及其錨固方法。本發(fā)明提出的一種加固軟弱巖體的爆擴內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索，包括擴大頭錨索孔、 外錨墩和具有爆擴內(nèi)錨頭的錨索體。其中爆擴內(nèi)錨頭由燈籠狀鋼骨架和灌漿體所構(gòu)成，燈 籠狀鋼骨架包括自內(nèi)而外分層分布的切縫鋼管、鋼絲網(wǎng)和拆散鋼鉸線。本發(fā)明的錨固方法主要有下列步驟
1)用鉆機在巖體中鉆設(shè)錨索孔，成孔后將炸藥放入孔底并引爆，清孔后使鉆孔底部 形成球形空腔擴大頭；
2)在鋼管中段沿軸線方向在管壁上均勻切縫，并將炸藥及電雷管通過緩沖材料置于 鋼管橫斷面的中心位置，炸藥兩側(cè)用炮泥封堵，電雷管引線由鋼管尾部引出、與穿在注漿管 中的導(dǎo)線連接；
3)以上步為基礎(chǔ)，在鋼管外周套一筒狀鋼絲網(wǎng)，并將其一端固定在鋼管頭部；
4)以上步為基礎(chǔ)，將錨索頭部的鋼絞線拆散，并用細鐵絲捆扎于鋼管和筒狀鋼絲網(wǎng) 外，使鋼絞線均勻的分布于鋼管外壁；
5)以上步為基礎(chǔ)，在鋼管頭部采用錨板和夾片將鋼絞線收束，切除多余鋼絞線，將錨 索導(dǎo)向帽安裝于收束后的鋼絞線上，使其形成爆擴內(nèi)錨頭錨索初樣；
6)將爆擴內(nèi)錨頭錨索初樣安裝于錨索孔內(nèi)，并保證錨索的爆擴內(nèi)錨頭段位于孔底球 形空腔內(nèi)；
7)通過導(dǎo)線起爆爆擴內(nèi)錨頭初樣中的雷管和炸藥，使切縫鋼管、筒狀鋼絲網(wǎng)、拆散的 鋼絞線在爆炸作用下膨脹形成一“燈籠狀”骨架；
8)在錨索孔內(nèi)灌注錨固劑，在底部形成以鋼管、鋼絲網(wǎng)和鋼絞線為骨架的燈籠狀內(nèi)錨 頭結(jié)構(gòu)；
9)在灌漿體達到設(shè)計強度后，在外錨墩處進行錨索的張拉鎖定，并進行封錨保護。
在實際應(yīng)用中本發(fā)明的爆擴內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索的錨索體由普通段和爆擴內(nèi)錨頭段構(gòu) 成。普通段由鋼絞線捆扎而成，可以進行自由張拉。爆擴內(nèi)錨頭的初樣自內(nèi)而外由電雷管、 炸藥、緩沖層(濕砂、巖粉或鋸末)、切縫鋼管、鋼絲網(wǎng)、拆散鋼絞線等組成。其中，所述切縫 鋼管具有較好的可塑性和延展性，在鋼管中段沿軸線方向在管壁上切縫，且切縫間隔IOmm 左右；所述電雷管、炸藥位于鋼管切縫段中部，用濕砂、巖粉、鋸末等柔性緩沖材料使其固定 在鋼管橫斷面的中心位置，電雷管引線由鋼管尾部引出，與穿在注漿管中的導(dǎo)線連接；所述 鋼絲網(wǎng)制成筒狀，且網(wǎng)眼較大，可通過網(wǎng)眼形狀的改變而擴大直徑，鋼絲網(wǎng)一端固定在鋼管 頭部，另一端自由；所述鋼絞線是將錨索體頭部的鋼絞線拆散，并用細鐵絲捆扎于鋼管和鋼 絲網(wǎng)外，使拆散鋼絞線均勻的分布于鋼管外壁，捆扎不宜過緊，保證鋼絲網(wǎng)沿鋼管壁滑動自如，且采用錨板和夾片等將鋼絞線牢固收束在鋼管前端。錨索導(dǎo)向帽安裝于收束后的鋼絞 線上。在錨索孔底部進行爆破擴孔時，孔內(nèi)填塞的炸藥總藥量由下式計算
權(quán)利要求
1.一種加固軟弱巖體的爆擴內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索，其特征在于包括擴大頭錨索孔、外 錨墩和具有爆擴內(nèi)錨頭的錨索體，其中爆擴內(nèi)錨頭由燈籠狀鋼骨架和灌漿體所構(gòu)成，燈籠 狀鋼骨架則包括自內(nèi)而外分層分布的切縫鋼管、鋼絲網(wǎng)和拆散鋼鉸線。
2.一種如權(quán)利要求1所述的加固軟弱巖體的爆擴內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索的錨固方法，其特 征在于包括下列步驟1)用鉆機在巖體中鉆設(shè)錨索孔，成孔后將炸藥放入孔底并引爆，清孔后使鉆孔底部形 成球形空腔擴大頭；2)在鋼管中段沿軸線方向在管壁上均勻切縫，并將炸藥及電雷管通過緩沖材料置于鋼 管橫斷面的中心位置，炸藥兩側(cè)用炮泥封堵，電雷管引線由鋼管尾部引出、與穿在注漿管中 的導(dǎo)線連接；3)以上步為基礎(chǔ)，在鋼管外周套一筒狀鋼絲網(wǎng)，并將其一端固定在鋼管頭部；4)以上步為基礎(chǔ)，將錨索頭部的鋼絞線拆散，并用細鐵絲捆扎于鋼管和筒狀鋼絲網(wǎng)外， 使鋼絞線均勻的分布于鋼管外壁；5)以上步為基礎(chǔ)，在鋼管頭部采用錨板和夾片將鋼絞線收束，切除多余鋼絞線，將錨索 導(dǎo)向帽安裝于收束后的鋼絞線上，使其形成爆擴內(nèi)錨頭錨索初樣；6)將爆擴內(nèi)錨頭錨索初樣安裝于錨索孔內(nèi)，并保證錨索初樣的爆擴內(nèi)錨頭段位于孔底 球形空腔內(nèi)；7)通過導(dǎo)線起爆爆擴內(nèi)錨頭初樣中的雷管和炸藥，使切縫鋼管、筒狀鋼絲網(wǎng)、拆散的鋼 絞線在爆炸作用下膨脹形成一“燈籠狀”骨架；8)在錨索孔內(nèi)灌注錨固劑，在底部形成以鋼管、鋼絲網(wǎng)和鋼絞線為骨架的燈籠狀內(nèi)錨 頭結(jié)構(gòu)；9)在灌漿體達到設(shè)計強度后，在外錨墩處進行錨索的張拉鎖定，并進行封錨保護。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加固軟弱巖體的爆擴內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨索及其錨固方法。錨索包括擴大頭錨索孔和具有爆擴內(nèi)錨頭的錨索體，其中爆擴內(nèi)錨頭由燈籠狀鋼骨架和灌漿體所構(gòu)成，燈籠狀骨架包括自內(nèi)而外分層分布的切縫鋼管、鋼絲網(wǎng)和拆散鋼鉸線。錨固方法是由鉆機鉆設(shè)錨索孔、成孔后將炸藥放入孔底引爆、清孔后使鉆孔底部形成球形空腔，同時用鋼絞線、鋼管、鋼絲網(wǎng)、炸藥等制作爆擴內(nèi)錨頭錨索初樣，錨索穿索后引爆錨索初樣中的炸藥、形成燈籠狀內(nèi)錨頭鋼骨架，最后進行注漿及錨索的張拉鎖定。本發(fā)明可顯著提高內(nèi)錨頭灌漿體的承載能力和錨索預(yù)應(yīng)力，有效解決軟弱巖體加固中錨索錨固力不足的問題，并可縮短內(nèi)錨固段長度，增大巖體錨固的有效范圍。
文檔編號E21D20/00GK102002947SQ20101057294
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者周創(chuàng)兵, 姜清輝, 孫金山, 池為 申請人:武漢大學