一种用于岩质边坡治理的新型锚索及其内锚头的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 1.有粘结无保护拉力集中型锚索。
[0005] 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Γ、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。
[0006] (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。
[0007] (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。
[0008] (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。
[0009] 2.无粘结双层保护拉力集中型锚索。
[0010] 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Γ的各根钢绞线去除聚氯乙稀套管，同时，内锚固段Γ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。
[0011] 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。
[0012] 3.无粘结压力集中型锚索。
[0013] 这种锚索相比无粘结拉力集中型锚索，其特点是。
[0014] (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 过浆一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。
[0015] (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。
[0016] 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。
[0017] 4.无粘结荷载分散型预应力锚索。
[0018] 研宄表明，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。
[0019] 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、剪力一压力分散型、拉压分散性。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 剪力一压力分散型锚索，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。
[0023] 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一压一拉一压的交互形式。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。
[0024] 如图3所示，无粘结荷载分散型预应力锚索的内锚固段Γ具有多个并联的内锚头 6'，可以改善内锚固段1'的应力，提高内锚固段1'的可靠性，从而为减少内锚固段的长度 创造条件。这一新型锚索，除了具备以往锚索的全部优点以外，还增加了以下重要特点。
[0025] (1)锚索内锚头受力均匀，具有极高的抗拉拔超载能力，锚索的多个内锚头是按 并联原则分布在内锚固段中，不仅可大大提高了锚索体系的可靠度，而且可缩短锚固段长 度，与传统锚索体系相比，经济效益显著。
[0026] (2)采用一次性注浆回填工艺，通过加压注浆改良钻孔周围岩体，并确保内锚头 注浆密实，可以安装上仰和垂直向上的锚索。
[0027] (3)理论上讲，荷载分散型锚索的承载力可随锚固段长度的增加而正比例的提高。
[0028] 显然，该种锚索体系将会有效地提高边坡锚固的安全性和长期有效性，为我国岩 土工程预应力锚固技术进步发挥重要作用。
[0029] 从原理上讲，荷载分散型锚索的四种类型中以拉压复合型受力最为合 理，能最大程度的将荷载均匀分布在锚固段上。但目前此技术尚不成熟，表现为： Φ直接采用钢绞线的末端作为受拉锚固段，钻孔中柔韧的钢绞线受上返的砂浆阻力影响而 弯曲，不能有效传递拉力；@钢绞线受拉锚固段外端直接与承载板固定连接，不能很好地 控制拉力和压力的分配比例。因此，该技术在工程应用中难以达到应有的效果，推广极难。 如果拉压复合型锚索的受拉锚固段采用焊接在承载板上的钢杆或钢管来替代钢绞线，则能 避免钢绞线的弯曲松弛，能有效保证拉力的传递。无论是压力集中型还是压力分散型锚索 结构中所采用的承载板都存在因受压面过小而导致的应力集中的问题，容易压碎承载板附 近的砂浆体。通过在承载板前端设置一定数量的由钢材制成的压杆，则能将部分压力通过 压杆更均匀的传递到砂浆体内，从而大幅降低承载板附近的应力集中程度。通过调整压杆 和拉杆的长度、直径、数量可以方便的控制拉力和压力的分配比例。
[0030] 本发明的目的是解决或至少缓解与现有技术相关联的一个或多个劣势。
【发明内容】
[0031] 本发明的目的是提供一种用于岩质边坡治理的新型锚索的内锚头，其设计合理， 结构强度大，可以有效分散荷载，降低应力集中程度。
[0032] 本发明的另一目的是提供一种用于岩质边坡治理的新型锚索，其可以有效地提高 边坡锚固力，增强其安全性和长期有效性。
[0033] 为实现上述目的，本发明采取以下方案。
[0034] 一种用于岩质边坡治理的新型锚索的内锚头，包括承载板、若干拉杆、若干压杆以 及贯穿设于该承载板的若干拉索孔；该承载板两端分别为第一端和第二端，该第一端设有 若干对称分布的拉杆，第二端设有若干对称分布的压杆，拉杆和压杆均垂直于承载板的两 端；所述拉索孔包括至少一个主孔，所述主孔能够被拉索穿过。
[0035] 上述描述是采取解决技术问题的必要特征，为增强其可行性、实用性和先进性，进 一步限定或增加下述特征。
[0036] 优选的，所述拉索孔还包括若干副孔，从承载板的第二端向第一端，所述主孔直径 先保持不变而后递增呈圆锥形锥孔，副孔直径不变，主孔与若干副孔均关于承载板的中轴 线呈中心对称布置。
[0037] 优选的，所述承载板为圆柱体，拉索孔呈环形排列；所述主孔的数量为两个；还包 括4个或6个副孔。
[0038] 优选的，所述压杆包括一个主压杆和若干副压杆，主压杆设置于承载板第二端侧 面中心，副压杆设置在主压杆周围并与拉索孔对齐，副压杆是内径不小于拉索孔内径的空 心管状结构。
[0039] 优选的，所述承载板的拉索孔数量为2个或3个或4个，所述承载板的外周间隔设