专利名称：用于岩质边坡加固的四角加筋式预应力锚索锚头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及预应力锚索结构，特别涉及用于岩质边坡加固的预应力锚索锚头 结构。
背景技术：
目前，预应力锚索技术已被广泛应用于岩质边坡的加固工程，通过对钢绞线施加 预应力张拉及锁定，将潜在的不稳定岩体固定于相对稳定的地层上，以达到加固岩质边坡 的作用。进行边坡加固的预应力锚索，由内向外主要分为三个部分。第一部分是预应力锚 索的钢绞线锚固段，位于岩质边坡潜在破裂面以里，由设置在锚索钻孔的钢绞线与填充的 水泥砂浆构成；第二部分是预应力锚索的钢绞线自由段，由未被水泥砂浆填充的锚索钻孔 中的钢绞线构成，位于锚固段与岩质边坡坡面之间；第三部分是预应力锚索的锚头，贴附于 岩质边坡坡面上，将自由段外端的钢绞线进行锁定。设置锚头是为了固定预应力锚索自由段外端的钢绞线，使潜在的不稳定岩体固定 于相对稳定的地层上。锚头一般由矩形的钢筋混凝土垫块、钢垫板、锚具和外部用于封闭钢 垫板和锚具的混凝土组成，钢垫板位于矩形的钢筋混凝土垫块与锚具之间。图1显示现有普通预应力锚索加固岩质边坡的设置状况，图中显示两条预应力锚 索加固在岩质边坡上。图2显示图1中普通锚头的正面结构，图3为图2中普通锚头的A-A 剖面结构。如图所示，预应力锚索的普通锚头1将锚索钢绞线10锁定在岩质边坡坡面4上。 进入岩质边坡的预应力锚索的钢绞线锚固段3置于岩质边坡潜在破裂面5以里，钢绞线自 由段2位于锚固段3与岩质边坡坡面4之间。普通锚头1由矩形的钢筋混凝土垫块6、钢垫板7、锚具8和外部用于封闭钢垫板 7和锚具8的混凝土封块11组成，钢垫板7置于钢筋混凝土垫块6与锚具8之间。锚具8 将锚索的钢绞线10的一端锁定在钢筋混凝土垫块6的外侧，锚索钢绞线10穿过钢筋混凝 土垫块6和钢垫板7的锚索孔道9进入岩质边坡的锚索钻孔12中。上述预应力锚索施工的一般步骤如下①按设计位置在岩质边坡上施工预应力锚索的钻孔；②将加工固定好的钢绞线推进至岩质边坡上的钻孔内；③在钢绞线的锚固段钻孔内灌注水泥砂浆；④在岩质边坡表面施工矩形的钢筋混凝土垫块，垫块的中心处预留孔道；⑤待锚固段水泥砂浆强度达到设计要求后，将钢垫板、锚具安装到钢筋混凝土垫 块上，对钢垫板及锚具外部的钢绞线进行预应力张拉，再用锚具将钢绞线锁定；⑥截除锚具外部多余的钢绞线，用混凝土将钢筋混凝土垫块上的钢垫板及锚具进 行封闭。上述现有技术的预应力锚索在岩质边坡加固工程中得到广泛应用的同时，也逐渐 暴露出一些问题。工程实践表明，采用常见的普通锚头结构形式的预应力锚索，用于表层破碎或软弱的岩质边坡加固时，效果并不理想，主要表现在如下几个方面1、矩形的钢筋混凝 土垫块易沿着岩质边坡表面发生蠕变错动现象；2、位于预应力锚索锚头附近的岩体，往往 得不到有效加固，倘若锚头附近岩体较破碎时，岩质边坡表层岩体易产生松动变形，甚至发 生坍塌现象；3、矩形钢筋混凝土垫块与岩质边坡表面的接触面积相对较小，预应力锚索施 工后，垫块在预应力荷载的长期作用下，其垂直于坡面方向的沉陷变形较明显，造成钢绞线 的预应力不断损失，严重影响了预应力锚索对边坡的加固效果。因此，改进预应力锚索的锚 头结构，以增进边坡的加固效果，成为相关工程技术人员探索研究的课题之一。
发明内容针对上述问题，本实用新型推出一种四角加筋式预应力锚索锚头，将截面为矩形 的钢筋混凝土垫块扩展为截面为十字形的四爪形垫块，在垫块延伸的四个爪角上分别安装 可以施加预应力的锚杆，从而增加垫块与岩质边坡坡面之间的摩擦力，提高预应力锚索锚 头附近岩体的整体性。本实用新型所涉及的四角加筋式预应力锚索锚头包括钢筋混凝土垫块、钢垫板、 锚具，其特征在于所述的钢筋混凝土垫块为四爪形状的垫块，伸出的四个爪角相对垫块中 心轴对称，垫块中心以及垫块伸出的四个爪角上各有一个孔道。垫块中心的孔道连接岩质 边坡内的锚索钻孔，锚索钻孔内的锚索钢绞线穿过垫块中心的孔道，锚索钢绞线的一端由 锚具锁定在钢筋混凝土垫块的外侧，钢垫板置于钢筋混凝土垫块和锚具之间。垫块伸出的 四个爪角上的孔道连接岩质边坡内的锚杆钻孔，锚杆钻孔内的钢筋锚杆穿过爪角上的孔道 伸出，锚杆带螺纹的外端由螺母固定，使垫块的四个爪角与岩质边坡坡面紧密接触。采用具有本实用新型锚头的预应力锚索加固岩质边坡的主要施工步骤如下①在岩质边坡坡面上钻取预应力锚索钻孔，锚索钻孔按设计要求施工至岩质边坡 潜在破裂面以下一定深度，将加工固定好的钢绞线布置于预应力锚索钻孔内，灌注水泥砂 浆形成预应力锚索钢绞线锚固段。②在施工场地内绑扎本实用新型锚头中垫块的钢筋，完成垫块钢筋笼的施工。在 绑扎好的钢筋笼中心处安装一个内径为110mm的PVC管，作为垫块中锚索孔道的内模板。同 时，在垫块钢筋笼的四个爪角附近安装一个内径为50mm的PVC管，作为垫块中钢筋锚杆孔 道的内模板。当垫块的钢筋笼和PVC管的安装工作完成后，整平预应力锚索钻孔孔口附近 的岩质边坡，安装并固定垫块的钢筋笼及外侧模板，浇注混凝土，完成钢筋混凝土垫块的施 工。③待预应力锚索钢绞线锚固段的水泥砂浆和垫块混凝土的强度均达到设计要求 后，在垫块表面安装预应力锚索的钢垫板及锚具，将预应力锚索钢绞线自由段外端的钢绞 线用千斤顶等设备进行张拉，张拉工作完成后，用锚具将钢绞线的外端锁定。④在垫块各个爪角的钢筋锚杆孔道处，垂直于边坡坡面分别施工四个锚杆钻孔， 锚杆钻孔须进入边坡一定深度，在垫块四个爪角的孔道内分别安装一个外端设有螺纹的钢 筋锚杆，再灌注水泥砂浆，完成钢筋锚杆锚固段的施工。⑤待钢筋锚杆钻孔内的砂浆强度达到设计要求时，通过钢垫片与螺母将锚杆的外 端分别锁定在钢筋混凝土垫块的各个爪角处，再用扳手等工具对锚杆施加预紧力，确保垫 块的四个爪角紧贴在岩质边坡坡面上。截断多余的钢绞线，采用混凝土将钢筋混凝土垫块上的钢垫板与锚具的外表面进行封闭，同时用混凝土封闭四个爪角附近的钢垫片、螺母与 锚杆的外端头。与普通预应力锚索锚头相比，本实用新型的优点是①具有四个爪角的垫块增加了垫块与岩质边坡表面的接触面积，降低了垫块与岩 质边坡坡面之间的接触压应力，有利于减小垫块在长期预应力荷载作用下发生垂直于边坡 坡面的沉陷变形量。同时，具有四个爪角的垫块与岩质边坡表面可产生更高的极限摩擦力， 在一定程度上可以减小垫块沿边坡坡面的滑移量。②垫块四个爪角上的锚杆一方面可以通过施加预紧力，调节垫块结构本身的挠曲 变形，进一步增加垫块与岩质边坡表面的摩擦力；另一方面锚杆锚入岩体内一定深度，起到 加固锚头附近破碎岩体的作用，提高锚头周边岩体的稳定性。
图1为普通预应力锚索加固岩质边坡的设置示意图；图2为图1中锚头的正面示意图；图3为图2中A-A截面示意图；图4为采用本实用新型锚头的预应力锚索加固岩质边坡的设置示意图；图5为图4中锚头的正面示意图；图6为图5中B-B截面示意图。图中标记说明1、普通锚头3、钢绞线锚固段5、破裂面7、钢垫板9、锚索孔道11、混凝土封块13、锚索锚头15、钢筋混凝土垫块17、锚杆孔道19、螺母21、锚杆锚固段
具体实施方式
结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。图4显示采用本实用新型锚头的预应力锚索加固岩质边坡的设置状况，图5显示 图4中锚头的正面结构，图6为图5中锚头的B-B剖面结构。如图4、图5和图6中所示，本实用新型所涉及的适用于岩质边坡加固的四角加筋 式预应力锚索锚头13包括钢筋混凝土垫块15、钢垫板7、锚具8，钢筋混凝土垫块15为四爪 形状的垫块，伸出的四个爪角16相对垫块中心轴对称，垫块中心以及垫块伸出的四个爪角 16上各有一个孔道。
2、钢绞线自由段 4、坡面
6、钢筋混凝土垫块 8、锚具 10、钢绞线 12、锚索钻孔 14、钢筋锚杆 16、垫块爪角 18、锚杆钻孔 20、混凝土封块[0047]垫块15中心的锚索孔道9连接岩质边坡内的锚索钻孔12，锚索钻孔12内的锚索 钢绞线10穿过垫块中心的锚索孔道9，锚索钢绞线10的一端由锚具8锁定在钢筋混凝土垫 块15的外侧，钢垫板7置于钢筋混凝土垫块15和锚具8之间。钢筋混凝土垫块15伸出的 四个爪角16上的锚杆孔道17连接岩质边坡内的锚杆钻孔18，锚杆钻孔18内的钢筋锚杆 14穿过爪角上的锚杆孔道17伸出，钢筋锚杆14的外端设有螺纹，钢筋锚杆14带螺纹的外 端穿越钢垫片后与螺母19连接，使钢筋混凝土垫块15的四个爪角16与岩质边坡坡面4紧 密接触。锚杆钻孔18内的钢筋锚杆14的里段部位灌注水泥砂浆形成钢筋锚杆锚固段21。钢筋混凝土垫块15的钢垫板7、锚具8由混凝土封块11封闭，钢筋混凝土垫块15 伸出的四个爪角16上的钢筋锚杆14的外端以及固定在外端上的螺母19由混凝土封块20 封闭。
权利要求一种用于岩质边坡加固的四角加筋式预应力锚索锚头，包括钢筋混凝土垫块、钢垫板和锚具，其特征在于钢筋混凝土垫块(15)为四爪形状的垫块，垫块中心以及垫块伸出的四个爪角(16)上各有一个孔道；垫块中心的锚索孔道(9)连接岩质边坡内的锚索钻孔(12)，锚索钻孔(12)内的锚索钢绞线(10)穿过垫块中心的锚索孔道(9)后由锚具(8)锁定在钢筋混凝土垫块(15)的外侧；锚具(8)与钢筋混凝土垫块(15)外侧之间设置钢垫板(7)；钢筋混凝土垫块(15)伸出的四个爪角(16)上的锚杆孔道(17)连接岩质边坡内的锚杆钻孔(18)，锚杆钻孔(18)内的钢筋锚杆(14)穿过爪角(16)上的锚杆孔道(17)伸出，并与螺母(19)连接。
2.根据权利要求1所述的用于岩质边坡加固的四角加筋式预应力锚索锚头，其特征在 于，所述钢筋混凝土垫块(15)伸出的四个爪角(16)相对垫块中心轴对称。
3.根据权利要求1所述的用于岩质边坡加固的四角加筋式预应力锚索锚头，其特征在 于，钢筋混凝土垫块(15)外侧的钢垫板(7)、锚具(8)由混凝土封块(11)封闭，
4.根据权利要求1所述的用于岩质边坡加固的四角加筋式预应力锚索锚头，其特征在 于，所述钢筋锚杆(14)的外端设有螺纹，钢筋锚杆(14)带螺纹的外端穿越钢垫片后，由螺 母(19)固定连接。
5.根据权利要求4所述的用于岩质边坡加固的四角加筋式预应力锚索锚头，其特征在 于，钢筋锚杆(14)的外端以及固定在外端上的螺母(19)由混凝土封块(20)封闭。
专利摘要本实用新型所涉及的四角加筋式预应力锚索锚头包括钢筋混凝土垫块、钢垫板、锚具，钢筋混凝土垫块为四爪形状的垫块，伸出的四个爪角相对垫块中心轴对称，垫块中心以及垫块伸出的四个爪角上各有一个孔道。垫块中心的孔道连接岩质边坡内的锚索钻孔，锚索钻孔内的锚索钢绞线穿过垫块中心的孔道，锚索钢绞线的一端由锚具锁定在钢筋混凝土垫块上钢垫板的外侧。垫块伸出的四个爪角上的孔道连接岩质边坡内的锚杆钻孔，锚杆钻孔内的钢筋锚杆穿过爪角上的孔道伸出，锚杆带螺纹的外端由螺母固定，使垫块的四个爪角与岩质边坡坡面紧密接触。钢筋混凝土垫块安装可以施加预应力的锚索和锚杆，增加垫块与岩质边坡坡面之间的摩擦力，提高预应力锚索锚头附近岩体的整体性。
文档编号E02D17/20GK201704689SQ20102022649
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者宋绪国, 李国和, 董捷, 许再良, 隋孝民 申请人:铁道第三勘察设计院集团有限公司