包括锚管（1)、对流管(2 )、纤维袋(5 )、接 头(6)、抽风管（19)和冻结系统，其特征在于锚管（1)为两端带有外螺纹，后半段钻有通风孔 (3)的钢管;对流管(2)为带有通风孔(3)的中空管，且两端均设有定位架(4);接头(6)为圆 筒(7)前端内设螺纹，中部和后端均设挡环(8)，注浆管(9)和U型管（10)穿过圆筒(7)，且密 封固定于圆筒(7)中部，注浆管(9)的前端套袖阀（11);冻结系统由水栗（13)、水箱（14)、导 管（15)和盐水构成;锚管（1)穿过定位架(4)嵌套于对流管(2)内，锚管（1)后端与接头(6)连 接，卡子（12)将纤维袋(5)从外侧固定于接头(6)的两个挡环(8)之间；导管（15)穿过锚管 (1)与注浆管(9)连接，通过导管（15)向纤维袋(5)内压力注浆;导管（15)依次将U型管（10)、 水栗（13)和水箱（14)连接形成回路，通过水栗（13)输送冷盐水，盐水流经U型管（10)将纤维 袋(5)内的浆体（16)冻结;浆体（16)冻结膨胀锚固于稳定地层;锚具（17)将锚管（1)锚固于 垫片（18)上，对流开关(21)穿过锚管（1)安装于对流管(2)端部，抽风管（19) 一端安装抽风 开关(20)、另一端通过卡子(12)与锚管（1)连接;抽风开关(20)和对流开关(21)分别控制抽 风管（19)和对流管(2)的管口封闭与张开。2. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的锚管（1)的直径 为50~60mm，通风孔(3)直径为10~30mm，纵横间距为80~100mm。3. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的对流管（2)直径 为100~120mm，定位架(4)内环直径略大于锚管（1)，对流管(2)外围包裹密目纱布，其目数为 90~160〇4. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的纤维袋(5)的材 质为玻璃纤维，或者碳纤维，或者芳纶纤维。5. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的抽风管（19)为z 型弯管，材质为PE管或PVC管;抽风管（19)的直径与锚管（1)相同。6. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的垫片（18)由连接 筋连接内垫环和外垫环构成，内垫环直径为60~65mm，外垫环直径为130~150mm。7. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的抽风开关(20)是 由卡环上粘贴扇形状的形状记忆聚合物片构成，抽风开关(20)的卡环直径与抽风管（19)相 同；对流开关(21)是由卡环上粘贴扇环状的形状记忆聚合物片构成，对流开关(21)的卡环 直径与对流管(2)相同，形状记忆聚合物片的相变温度为-2~C^C。8. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的浆体（16)为冻土 融化并加水稀释而成的泥浆。9. 根据权利要求1所述的加速对流通风冷却锚管，其特征在于:所述的接头(6)是在金 属圆筒(7)前端车削内螺纹，中部和后端外侧均焊接挡环(8)，注浆管(9)和U型管（10)穿过 圆筒(7)，露出圆筒(7)约10~15cm，橡胶密封固定于圆筒(7)中部，注浆管(9)的前端套有袖 阀（11)构成，圆筒(7 )的直径与锚管（1)相同，注浆管(9)和U型管（10 )的直径为8~12_，材质 为塑料。10. 加速对流通风冷却锚管的施工方法，其特征在于，其步骤为： (1)制作锚管（1)、对流管(2)和抽风管（19):根据工程中多年冻土冻融活动层的最大厚 度确定锚管（1)和对流管(2)的长度，且锚管（1)比对流管(2)长30~40cm;锚管（1)是直径为 50~60mm钢管，两端车削外螺纹，后半段管壁上开设通风孔（3);对流管（2)是直径为100~ 120mm的中空管，管壁上均匀开设通风孔(3)，外围包裹目数为90~160的密目纱布，两端分别 设置定位架(4)，定位架(4)内环直径略大于锚管（1)，通风孔3直径为10~30mm，纵横间距为 80~100mm;根据通风需求确定抽风管（19)的长度，抽风管（19)加工为z型弯管，直径与锚管 (1)相同； (2) 制作接头（6)和纤维袋（5):根据工程所需锚固段的长度确定U型管（10)和纤维袋 (5)的长度;金属圆筒(7)前端车削内螺纹，中部和后端从外侧焊接挡环(8)，圆筒(7)的直径 与锚管（1)相同，长度为15cm~20cm，采用直径为8~12mm的塑料管加工注浆管（9)和U型管 (10)，注浆管(9)和U型管（10)穿过圆筒(7)，前端露出圆筒(7)约10~15cm，橡胶密封固定于 圆筒(7)中部，注浆管(9)的前端套有袖阀（11)组成接头(6);采用纤维材料加工细长纤维袋 (5)； (3) 制作垫片（18):用金属材料制作内垫环和外垫环，内垫环的直径为60~65mm，外垫环 的直径为130~150_，连接筋将内垫环和外垫环焊接组成垫片（18); (4) 制作抽风开关（20)和对流开关(21):将相变温度为-2 的形状记忆聚合物加 工成片状，抽风开关20的聚合物片形状为扇形，对流开关21的聚合物片形状为扇环;用金属 材料制作卡环，将形状记忆聚合物片黏结于卡环上，数量为4~6片;加工训练形状记忆聚合 物片，使其温度低于相变温度时，形状记忆聚合物片处于紧贴卡环壁状态，温度高于相变温 度时，则从紧贴管壁的状态恢复到垂直于卡环壁状态； (5) 放线和定位:边坡开挖后，根据工程设计用测量仪器确定通风冷却锚管的施设位 置； (6) 施工通风冷却锚管：?钻孔:在施设位置从坡面向坡内进行钻孔;_组装和安放： 将锚管（1)穿过定位架(4)嵌套于对流管(2)内，锚管（1)后端与接头(6)通过螺纹连接，且定 位架(4)紧靠中部的档环(8)，采用卡子(12)将纤维袋(5)从外侧固定于接头(6)的两个挡环 (8) 之间形成一体，然后放入坡体的钻孔内；_注浆：导管（15)穿过锚管（1)，并与注浆管 (9) 连接，通过导管（15)向纤维袋(5)内压力注浆，注浆完成后卸下导管（15);?冻结:采用 导管（15)依次将U型管（10)、水栗（13)和水箱（14)连接形成回路，通过水栗（13)输送冷盐 水、盐水流经U型管（10)将纤维袋（5)内的浆体（16 )冷却，经热交换的高温盐水送回水箱 (14)再进行冷却降温，循环往复，直至浆体（16)冻结完成，卸下冷却系统;⑤锚固：在锚管 (1)上依次套垫片（18)和锚具（17)，并进行张拉，锚具（17)和垫片（18)将锚管（1)固定于坡 面上;?安放抽风开关(20)、对流开关(21)和抽风管（19):在锚管（1)上套对流开关(21)，将 对流开关(21)安装于对流管(2)上，在抽风管（19)的一端安装抽风开关(20)，另一端通过卡 子(12)与锚管（1)连接； (7) 按照第(5)、（6)步的步骤施工下一根通风冷却锚管。
【专利摘要】一种加速对流通风冷却锚管及施工方法，适用于多年冻土边坡，属寒区边坡支护领域。通风冷却锚管包括锚管、对流管、纤维袋、接头、抽风管和冻结系统；冻结系统由水泵、水箱、导管和盐水构成；锚管穿过定位架嵌套于对流管内，锚管后端与接头连接，卡子将纤维袋从外侧固定于接头的两个挡环之间；浆体冻结膨胀锚固于稳定地层；锚具将锚管锚固于垫片上，对流开关穿过锚管安装于对流管端部，抽风管一端安装抽风开关、另一端通过卡子与锚管连接，抽风开关和对流开关分别控制抽风管和对流管的管口封闭与张开。
【IPC分类】E02D17/20, E02D27/35, E02D5/76
【公开号】CN105672313
【申请号】CN201610044592
【发明人】董建华, 马巍, 董旭光, 孙国栋
【申请人】兰州理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月25日