专利名称：拉压组合自锚型岩石锚杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种全长灌浆岩石锚杆，属于岩土工程中支护领域，适用于山地城市建设、交通、水利、矿山和国防等建设工程中岩质边坡和基坑支护、洞室围岩加固及危岩治理等。
背景技术：
岩土锚固技术的应用迄今已有百余年的历史。目前，岩土工程中边坡支护领域锚杆的应用愈来愈广泛，锚固理论和技术也在不断发展，锚杆按照灌浆体所处的应力状态可分为两类，一类是拉力型，另一类是压力型。
拉力型锚杆的荷载是依赖其锚固段杆体与灌浆体接触的界面上的摩阻力由顶端向底端传递的。锚杆工作时，锚固段的灌浆体易出现张拉裂缝，防腐性能差。拉力型锚杆锚固段砂浆体与孔壁间的摩阻力分布十分不均匀，锚固段前端存在严重的摩阻力集中现象，从而易导致浆体拉裂、有效锚固段后移，整个锚固段长度范围内的岩土抗剪能力无法充分利用，锚固工程存在安全隐患。锚杆的极限承载力主要跟锚杆钢筋强度、锚杆杆体与锚固体材料之间的锚固力以及锚固体与岩土层间的锚固力等因素有关。对于软质岩，由于锚杆杆体与锚固体材料之间的锚固力一般高于锚固体与岩层间的锚固力，锚固破坏大多发生在锚固体与岩层间，锚杆极限承载力受到岩石强度的限制。
压力型锚杆杆体采用全长自由的无粘结锚筋，再加上锚杆底端与锚筋可靠连接的承载体，使得杆体受力时，拉力直接由无粘结锚筋传至底端承载体，通过承载体对注浆体施加压应力，并使注浆体与周围岩土体产生剪切抗力，以此提供锚杆所需的承载力。这种锚杆虽然成本略高于拉力型锚杆，但由于其受荷时，锚固段的注浆体受压，不易开裂，用于永久性锚固工程具有很大的优越性。特别是岩层中压力型锚杆锚固体受压后，径向体积膨胀，受周围岩体的围压作用加大了锚固体与岩层间的摩阻力，比拉力型锚杆受力机制更加合理，因而承载能力得到了提高，锚杆位移相对有所减小。但在应用压力型锚杆时，对锚杆外锚头的保护十分重要，一旦外锚头滑丝或由于腐蚀而引发锚头失效，就会导致整根锚杆失效，从而诱发突发性或灾难性后果。而对于全长粘结拉力型锚杆，由于灌浆后浆体把锚筋与孔壁紧密胶结，因此即使外锚头失效，仍然能保持一定的拉力而不至于导致整根锚杆完全丧失作用。由此可见，单纯的压力型锚杆虽然在受力性能上优于拉力型锚杆，但若一旦锚头失效，破坏后果比拉力型锚杆要严重的多。
传统意义上的岩石锚杆由外锚头、自由段、锚固段构成，一般不考虑锚杆自由段杆体与周围岩体间的受力。而实际上锚杆采用全长灌浆以后，灌浆体把锚筋与孔壁紧密胶结，一旦岩体产生变形，锚杆自由段杆体与周围岩体间同样会存在摩阻力，产生岩层自锁锚固效应形成外锚固段。而且大多情况下锚杆自由段较长，虽然锚杆自由段岩体强度相对于深部稳定岩层强度较低，但只要设计合理，将自由段锚杆应力均匀传递至周围岩层中，可充分发挥岩体自身强度，承担锚杆所受拉力。从实测结果来看，对于非预应力全长灌浆岩石锚杆，实际传递至外锚头的力很小。另外从保护生态环境角度出发，外锚头的存在往往破坏了边坡自然景观的和谐。
发明内容
本实用新型的目的，就是针对以上所述传统意义上锚杆因外锚头失效易造成突发性或灾难性的后果，以及单一拉力型或压力型锚杆各自存在的不足，根据全长灌浆岩石锚杆具有良好的自锁锚固特征而研制的一种拉压组合自锚型岩石锚杆。
本实用新型是这样实现的一种拉压组合自锚型岩石锚杆，包括锚筋，其特征在于所述的锚杆设有外锚固段和内锚固段两部分，外锚固段和内锚固段分别采用拉力分散型和压力型，内锚固段端部设有一个承载体，无粘结锚筋穿过承载体后，用P锚将其锁定，每根锚筋另一端在不同部位去除表面的防护套管，形成位置相互错开的粘结段；沿锚杆全长每隔1.5～2.0m安放一个对中支架。
本实用新型由外锚固段和内锚固段两部分组成，外锚固段和内锚固段分别采用拉力分散型和压力型，其结构特点是灌浆体把锚筋与孔壁紧密胶结，一旦岩体产生变形，锚杆外锚固段和内锚固段分别产生方向相反的摩阻力，通过岩层产生自锁锚固效应，达到外锚固段和内锚固段受力相互平衡协调，取消传统意义上锚杆的外锚头。内锚固段由于处于深部稳定岩体，围压较大，可对锚固段砂浆体提供较大的径向压力，压力型锚杆锚固体受压后，径向体积膨胀，受周围岩体的围压作用加大了锚固体与岩层间的摩阻力，可大大提高锚杆承载力，从而缩短锚固长度，降低工程成本。外锚固段本身长度较长，采用拉力分散型锚杆，将处在外锚固段不同部位处的锚筋按一定的顺序逐步剥除其表面的防护套管，使其变成有粘结段，从而将锚杆拉力通过锚杆砂浆体逐段分散地传递给周围岩层。在荷载被分散传递的情况下，锚杆外锚固段的应力分布相对比较均匀。这样既发挥了压力型锚杆承载力高的特点，减少了锚固长度，又通过拉力分散型使得锚杆传递应力分布较均匀，充分利用外锚固段岩体自身的强度，使外锚固段和内锚固段锚杆受力相互平衡协调，达到岩层自锁锚固。本型式锚杆适应周围岩体变形能力强，能随岩体变形自动调整锚固力大小，始终保持锚杆内外锚固段拉力平衡。这样既自动适应了岩体的变形，又能限制岩体变形的进一步发展，改善边坡岩体应力状态。通过锚杆的锁吊作用，阻止不稳定岩体的塌滑，提高边坡的整体稳定性。同时避免了因外锚头腐蚀或端部岩体局部受压破坏而导致锚杆失效带来的突发性或灾难性后果，提高加固工程的可靠性和安全性，具有结构简单、施工方便、降低造价等优点，广泛适用于岩质边坡和基坑支护、洞室围岩加固及危岩治理等。
图1是本实用新型的总体结构示意图；图2是本实用新型的承载体示意图；图3是本实用新型的对中支架示意图；图4是本实用新型的应力分布示意图。
图中1为锚杆杆体、2为锚筋粘结段、3为对中支架、4为锚筋无粘结段、5为承载体、6为P锚、7为外锚固段[拉力分散型]、8为内锚固段[压力型]、9为不稳定岩体、10为稳定岩体、11为潜在破裂面、12为穿锚筋孔、13为注浆孔具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的具体结构和工作情况作进一步的描述。
参见图1、图2、图3、图4，本实用新型之拉压组合自锚型岩石锚杆由外锚固段7和内锚固段8两部分组成，外锚固段7和内锚固段8分别采用拉力分散型和压力型，内锚固段8端部设置一个承载体5，承载体5上钻有与所需穿过锚筋数目相等的孔12。承载体5是压力型锚杆的关键受力部位，对锚筋施加的拉力通过承载体转化为对水泥砂浆的压力，要求有很好的强度和韧性。承载体可采用30mm厚钢板制作，锚筋穿过承载体后，用P锚6将其锁定。承载体如图2所示。沿锚杆全长每隔1.5～2.0m安放一个对中支架3，对中支架3上设有与所需穿过锚筋数目相等的孔12和注浆孔13。对中支架3如图3所示。外锚固段7采用拉力分散型，其传荷机理是将处在自由段不同部位处的锚筋按一定的顺序逐步剥除其表面的防护套管，使其变成有粘结段，从而将锚杆拉力通过锚杆砂浆体逐段分散地传递给周围岩层。在荷载被分散传递的情况下，锚杆外锚固段的应力分布相对比较均匀。锚杆全长范围内的应力分布状态如图4所示。
使用时，先钻孔，然后按钻孔深度及结构图计算出每根锚杆锚筋长度。将长度不等无粘结锚筋穿过承载体后，用P锚6将其锁定，每根锚筋另一端根据设计要求在不同部位去除表面的防护套管，形成位置相互错开的粘结段。然后沿锚杆全长每隔1.5～2.0m安放一个对中支架3，最后将注浆管从中间穿过整个锚杆体，进行锚杆全长注浆。
权利要求1.一种拉压组合自锚型岩石锚杆，包括锚筋，其特征在于所述的锚杆设有外锚固段(7)和内锚固段(8)两部分，外锚固段(7)和内锚固段(8)分别采用拉力分散型和压力型，内锚固段端部设有一个承载体(5)，无粘结锚筋穿过承载体后，用P锚(6)将其锁定，每根锚筋另一端在不同部位去除表面的防护套管，形成位置相互错开的粘结段；沿锚杆全长每隔1.5～2.0m安放一个对中支架(3)。
2.根据权利要求1所述的拉压组合自锚型岩石锚杆，其特征在于所述的承载体(5)上设有与所需穿过锚筋数目相等的孔。
3.根据权利要求1或2所述的拉压组合自锚型岩石锚杆，其特征在于所述的承载体(5)采用30mm厚钢板制作。
4.根据权利要求1所述的拉压组合自锚型岩石锚杆，其特征在于所述的对中支架(3)上设有与所需穿过锚筋数目相等的孔和注浆孔。
5.根据权利要求1所述的拉压组合自锚型岩石锚杆，其特征在于处在外锚固段(7)不同部位处的锚筋带有长度不同的防护导管。
专利摘要一种拉压组合自锚型岩石锚杆，包括锚筋，其特征在于锚杆由外锚固段和内锚固段两部分组成，外锚固段和内锚固段分别采用拉力分散型和压力型，内锚固段端部设有一个承载体，无粘结锚筋穿过承载体后，用P锚将其锁定，每根锚筋另一端在不同部位去除表面的防护套管，形成位置相互错开的粘结段。沿锚杆全长每隔1.5～2.0m安放一个对中支架。本型式锚杆既发挥了压力型锚杆承载力高的特点，减少了锚固长度，又通过拉力分散型使得锚杆传递应力分布较均匀，充分利用外锚固段岩体自身的强度，使外锚固段和内锚固段锚杆受力相互平衡协调，达到岩层自锁锚固。广泛适用于岩质边坡和基坑支护、洞室围岩加固及危岩治理等。
文档编号E21D21/00GK2878511SQ20062011038
公开日2007年3月14日 申请日期2006年4月19日 优先权日2006年4月19日
发明者张永兴, 吴曙光 申请人:重庆大学