双锚固段预应力锚索结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双锚段预应力锚索结构及其施工方法，适用于公路、铁路、矿山、市政等的边坡加固工程中。
【背景技术】
[0002]边坡锚固工程作为隐蔽工程，其主要材料钢材及混凝土埋设在各种类型的岩土体中，长期与地下水、场地土介质接触，都会不同程度地遭受各种侵蚀介质的腐蚀损坏，会导致结构的耐久性、强度等物理力学性能降低。
[0003]要提高锚固工程的耐久性和有效性，除了对现有技术进行完善之外，结合不断发展的新技术、新材料、新工艺，研宄新型锚固结构，开发具有较好耐久性能的锚固技术，是必由之路。为了解决以上不足之处，研宄创新了一种新型锚索结构，即双锚固段预应力型锚索。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种双锚固段预应力锚索结构及其施工方法，以解决传统的边坡加固技术现有技术存在的耐久性不够的问题。
[0005]本发明的技术方案是:一种双锚固段预应力锚索结构，包括贯穿有钢绞线的内锚固段、自由段和锚头部分，内锚固段的钢绞线用注浆体粘结在钻孔的底部一段，内锚固段的上部为钢绞线处于自由状态的自由段，锚头部分设在钻孔口的外面并与钢绞线的顶端固定，其特征在于，在所述的自由段的上端与至钻孔口之间设有外锚固段；注浆体注浆分三次进行，第一次注浆至自由段中部止，第二次注浆采用劈裂注浆，形成内锚固段，在内锚固段浆体达到龄期对钢绞线进行张拉后，再进行第三次注浆，即对外锚固段注浆，除自由段的钢绞线处于自由外，内锚固段和外锚固段的钢绞线全部与注浆体粘结，形成内、外锚固段的双锚固段锚索。
[0006]所述的内锚固段包括钢绞线、一次注浆管、二次注浆管、对中架和导向帽，钢绞线、一次注浆管和二次注浆管贯穿于整个锚索的内锚固段A、自由段B和外锚固段C，并分别穿过间隔设置的数个对中架上的对应的孔，在钢绞线的下端焊接导向帽；通过一次注浆管和二次注浆管向内锚固段的钻孔内进行一次、二次注浆，凝固后形成内锚固段结构。
[0007]所述的对中架分为I型对中架和II型对中架，所述的内锚固段和自由段采用I型对中架，直径为105mm，厚度10mm，另在周边预留两个用于穿过注浆管的注浆孔或缺口，并设有定位孔，外缘呈弧状；所述的外锚固段采用II型对中架，直径为85mm，厚度10mm，在周边均布四个与钢绞线配合的钢绞线缺口，在钢绞线缺口之间设有与注浆管配合的圆弧口。
[0008]所述的自由段采用套管使钢绞线处于自由状态，没有注浆体粘结，在自由段的上端设有止浆塞，用于阻隔外锚固段的注浆体进入自由段。
[0009]所述的外锚固段是指在钻孔口内部一定长度钢绞线预留粘结段，内部的钢绞线也采用对中架定位，在外锚固段的钻孔内设有波纹管，待钢绞线张拉完毕，确定不在需要补偿张拉后通过三次注浆管进行第三次注浆，通过三次注浆使钢绞线与注浆体、岩土体形成外锚固段。
[0010]所述的止浆塞长40-60cm，采用水泥浆制作，水泥浆水灰比为0.38?0.40。
[0011]所述的外销固段、自由段和内销固段的长度分别为5-12m、5-10m和l_15m ;在相邻的对中架之间用铁丝捆扎。
[0012]所述的锚头部分包括钢筋混凝土框架梁、承压板、定型锚具和封锚砼体，网格状的框架梁用钢筋混凝土浇筑在欲锚固的斜坡上，框架梁的钢筋与伸出钻孔口的钢绞线连接，并浇注在一起；露出框架梁的钢绞线穿过承压板并用锚具锁紧，锚索的顶端用封锚砼体封住。
[0013]一种所述的双锚固段预应力锚索结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0014](I)锚索加工:
[0015]销索采用四根Φ15.24mm、fptk = 1860MPa的高强度、低松弛无粘结预应力钢绞线，长度按设计长度切割，顶端焊接导向帽。
[0016](2)对中架的制作:
[0017]对中架采用硬塑材料加工制作而成，圆形板的中部设有正方形分布的四个钢绞线通孔，在边缘设有用于穿过一、二次注浆管的缺口 ；沿一、二次注浆管和钢绞线间隔1.5?2m设置一道对中架，起对中作用；对中架之间用铁丝绑扎牢固。
[0018](3) 一、二次注浆管安装:
[0019]一、二次注浆管随钢绞线绑扎，一起伸入钻孔底，一次注浆管底部30cm内螺旋开孔眼，防治在下锚索过程中被堵塞；二次注浆管在5?1m范围内螺旋开孔，并用胶带缠绕几道，防治在下锚索过程中孔眼堵塞；一次、二次注浆管在锚索安装时制作，置于外锚固段的波纹管和止浆塞内；三次注浆管和排气管18在浇筑框架梁13时布置，从框架梁14底部侧面穿出；从波纹管8侧面开口 19伸入波纹管8内，三次注浆管11应伸入波纹管内2m以上，排气管18伸入波纹管8内即可。
[0020](4)止浆塞的制作:提前几天现场制作，要求外锚固段的波纹管与自由段套管搭接长度至少为60cm ;制作止浆塞时将波纹管底部50cm长范围内两端堵死，从侧面两端开两个注浆小口，将配置好的水泥浆从小口注入波纹管内，注满即可，水泥浆凝固后形成止浆塞。
[0021](5)钻孔:
[0022]锚索孔的钻孔工艺为:定孔位、搭设钻机平台、复合孔位、钻机精确定位、钻孔、检验；钻孔后，将上面制作的锚索主体穿入钻孔内；
[0023](6)注浆:
[0024](a) 一次注浆:
[0025]采用一次注浆管注浆，浆液通过一次注浆管从孔底自下而上反向压浆，将管底残留的碎渣及漏浆压出孔口，且持续到孔口溢出净水泥浆。为防止下管安装时管口被残渣堵塞，在注楽管末端30cm范围内布置2排梅花形孔眼，孔径5-6_ ；
[0026](b) 二次注浆:
[0027]二次注浆通过二次注浆管内进行，浆液通过高压将预留的二次注浆孔冲开并劈裂一次注浆体，向四周扩散、渗透，加固钻孔周围岩土体，提高其强度；注浆压力I?5Mpa。
[0028](c)三次注浆:
[0029]三次注浆通过三次注浆管对外锚固段进行注浆，需要在孔口设置出气孔，防治被堵，无法注浆，注浆工艺同一次、二次注浆。
[0030]本发明的优点是:①反向自锁功能:锚索内、外锚固段能形成对拉效果，当外锚头失效或预应力损失时，锚索可以产生反向自锁锚固功能。
[0031]②有效减少锚索预应力损失:外锚固段注浆后，当外锚固段浆体达到龄期后逐步形成了锚固力时，外锚头的荷载有一部分传递分配给外锚固段，因而缓解了外锚头结构物的长期应力集中而导致的预应力损失问题。
[0032]③外锚固段注浆体具有先张法工作特性:外锚固段在锚索张拉锁定后再注浆，注浆体具先张法特性。
[0033]④外锚固段防腐效果较好:一般拉力型锚索自由段一般位于地表以下一定深度，在地表水下渗、空气对流及温度综合作用下，腐蚀较快，导致锚索失效，对自由段张拉后二次注浆，解决锚索腐蚀问题，提高锚索耐久性。
[0034]⑤外锚固段有足够锚固力:采取孔口扩孔方法可有效提高外锚固段的锚固力。
[0035]本发明双锚固段锚索结合了普通型锚索与控制注浆技术的优点，双锚固段预应力锚索结构，具有结构合理、技术先进、经济合理、防腐效果好等优势，是一种具有发展前途的新型边坡加固技术。
【附图说明】
[0036]图1是本发明的双锚固段预应力锚索总体结构示意图；
[0037]图2是图1的1-1剖视图；
[0038]图3是本发明的I型对中架的结构示意图；
[0039]图4是图1的I1-1I剖视图；
[0040]图5是本发明的II型对中架的结构示意图；
[0041]图6是本发明的承压板的结构示意图；
[0042]图7是本发明的导向帽的结构示意图；
[0043]图8是图7的A-A剖视图；
[0044]图9是本发明的止浆塞的轴向剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]参见图1，本发明一种双锚固段预应力锚索结构，包括贯穿有钢绞线I的内锚固段A、自由段B、外锚固段C和锚头部分D，内锚固段A的钢绞线I用注浆体2粘结在钻孔3的底部一段，内锚固段A的上部为钢绞线I处于自由状态的自由段B，锚头部分D设在钻孔3口的外面并与钢绞线I的顶端固定。在所述的自由段B的上端与至钻孔口之间设有外锚固段C ;注浆体2的注浆分三次进行，第一次注浆至自由段B中部止，第二次注浆采用劈裂注浆，形成内锚固段A，在内锚固段A浆体达到龄期对钢绞线I进行张拉后，再进行第三次注浆，即对外锚固段C注浆，除自由段B的钢绞线I处于自由外，内锚固段A和外锚固段C的钢绞线I全部与注浆体2粘结，形成内、外锚固段的双锚固段锚索。
[0046]所述的内锚固段A包括钢绞线1、一次注浆管4、二次注浆管5、对中架6和导向帽7，钢绞线1、一次注浆管4和二次注浆管5贯穿于整个锚索的内锚固段A、自由段B和外锚固段C，并分别穿过设在对中架6上的对应的孔，在钢绞线I的下端焊接导向帽7。通过一次注浆管4和二次注浆管5向内锚固段A的钻孔内进行一次、二次注浆，凝固后形成内锚固段A的结构。
[0047]所述的对中架6分为I型对中架61 (如图3所示)和II型对中架62 (如图5所示)，所述的内锚固段A和自由段采B用I型对中架61，直径为105mm，厚度10mm，中部设有四个正方形布置的钢绞线通孔613，另在周边预留两个用于穿过一次、二次注浆管的注浆孔或缺口 611，并设有定位孔612，外缘呈圆弧状。所述的外锚固段C采用II型对中架62，直径为85mm，厚度10mm，在周边均布四个与钢绞线配合的钢绞线缺口 621，在钢绞线缺口 621之间设有与一次、二次注浆管配合的圆弧口 622。
[0048]本发明钢绞线I采用普通的钢绞线。由于钢绞线I是柔性结构，对中架6起到捋顺钢绞线I与注浆管、提高钢绞线刚度的作用，同时也设计一定的保护层厚度，确保钢绞线I周围由注楽■体2包裹，提尚销索的防腐耐久性。
[0049]所述的自由段B采用套管8使钢绞线I处于自由状态，没有注浆体粘结，在自由段B的上端设有止浆塞9，用于阻隔外锚固段C的注浆体2进入自由段B。
[0050]所述的外锚固段C是指在钻孔口内部一定长度钢绞线预留粘结段，内部的钢绞线I采用II型对中架62定位，在外锚固段C的钻孔内设有波纹管10，待钢绞线I张拉完毕，确定不在需要补偿张拉后通过三次注浆管11进行第三次注浆，通过三次注浆使钢绞线I与注浆体2以及钻孔壁的岩土体形成外锚固段C。
[0051]所述的止浆塞9长40-60cm，采用水泥浆制作，水泥浆水灰比为0.38?0.40。
[0052]所述的外锚固段C、自由段B和内锚固段A的长度分别为5-8m、5-10m和8-12m ;在相邻的对中架6之间用铁丝12捆扎。
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