专利名称：持压式土坡锚及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种持压锚固土坡的锚具及其施工方法，具体的说是一种持压式土坡锚及其施工方法。
背景技术：
目前，土坡常采用土钉墙、杆挂网喷浆、砌石等方法来护坡，由于该些方法均采用钢筋、水泥混凝土等材料形成刚性结构来支撑固定土坡，而土坡是颗粒状土粒组成为松散体，一旦受水压力、土压力、上部荷载的作用，以及雨水、冻胀等侵蚀，土坡的土仍会松动、湿陷等变形，该些刚性的护坡结构无法协同土的变形加固土坡，往往影响了土坡整体稳定的效果。
发明内容
针对现有土坡护坡方法的不足，本发明提出了一种持压式土坡锚及其施工方法，采用弹性锚杆实施预压来加固土坡，使土坡的土颗粒保持承受压力不松散，从土坡土的结构内部支撑与固定土坡，提高了土坡整体稳定性。本发明解决技术问题采用如下技术方案:
一种持压式土坡锚，包括了河堤、路堤或深基坑的土坡，在所述的土坡上布置有梅花形的锚点，每个锚点上安置有锚垫板，通过锚垫板中心孔在土坡内钻出与土坡面垂直的锚孔，每个锚垫板与锚孔内设置有一根弹性锚杆，弹性锚杆的外露段上分别配合有锚压板和螺母，拧紧螺母将锚压板抵着土坡面向外拉弹性锚杆，直至将弹性锚杆倒须锚头的倒须扎进锚孔底部的土里被锚住，压扁锚压板抵住锚垫板，弹性锚杆的弹性管发生拉长变形。所述的锚垫板为空心铆钉形状，锚垫板的垫板为圆形，边缘处向内弯曲，中心有与护管等内径的通孔，锚垫板的护管为等直径圆管。所述的锚压板为穹形的“ ”形状，锚压板中心有圆形的板座，板座的中心有圆通孔，板座侧面上等距分布有放射状的数片压板，压板呈“ ”形状，压板的宽度从根部至端部由窄变宽，压板的厚度从根部至端部由厚变薄，相邻的两片压板中间均有系杆连接。所述的弹性锚杆由弹性管与倒须锚头栓接构成，弹性管与倒须锚头的中心孔连为通孔，所述的弹性管为等直径的圆管，在土坡面外露段的管壁外侧有螺纹，管壁内侧有六角形制动孔，与倒须锚头栓接段的管壁内侧有螺纹，弹性管中间段管身上有交错间隔分布的椭圆形通孔，且椭圆形通孔的长轴线与弹性锚杆中心线垂直，每个椭圆形通孔内均填满泡沫树脂材料，所述的倒须锚头为圆柱形状，倒须锚头的外侧面上有顺弹性锚杆中心线方向等距分布的数条凹槽，每条凹槽内的两侧各有一个固定卡，由该两个固定卡共同卡住一条根部与倒须锚头底端段连接的倒须。一种持压式土坡锚的施工方法，依次按以下步骤进行:
(1)土坡上测量出所有锚点的位置后，各锚点的土坡面钻孔安置锚垫板；
(2)通过锚垫板的中心孔，在土坡内钻出与土坡面垂直的锚孔； (3)按土坡土质与设计长度的要求，选择出合适的倒须锚头和弹性管，将弹性管与倒须锚头栓接成弹性锚杆后，用工具把倒须锚头所有凹槽内的固定卡板断，让所有倒须从倒须锚头的凹槽内挑出；
(4)弹性锚杆从锚垫板中心孔插入土坡的锚孔内；
(5)把锚压板套入弹性锚杆的外露段，在弹性锚杆外露段拧上螺母，用制动扳手插入弹性管顶端的六角形制动孔内制动，用测力扳手按设计要求的力板紧螺母，把锚压板抵着土坡面向外拉弹性锚杆，直至将弹性锚杆倒须锚头的倒须扎进锚孔底部土里成为锚头，压扁锚压板抵住锚垫板，弹性锚杆的弹性管发生拉长变形；
(6)按上述(4)、(5)的步骤，在所有的锚孔内插入弹性锚杆、套上锚压板、板紧螺母、向外拉弹性锚杆、倒须锚头成为锚头、压扁锚压板、弹性管拉长变形；
(7)从下往上分层逐个向弹性锚杆的弹性管内压入泥土浆，待弹性锚杆压完泥土浆后间隔一段时间，再用制动扳手和测力扳手复核板紧弹性锚杆外露段上的螺母；
(8)完成整个土坡持压式土坡锚的施工。本发明中的持压式土坡锚基于以下工作原理:受水压力、土压力、车辆等荷载等的作用，以及雨雪、冰冻的侵蚀，河堤、路堤、基坑等的土坡会发生滑移等失稳状况，本发明根据土的团粒结构、颗粒间粘结力小、易松散等特性，在土坡上设置梅花形布置且有一定长度的弹性锚杆，利用弹性锚杆及锚压板的弹性回缩力，使整个土坡始终处于受压状态而不能松动，提高了土坡的整体稳定性。所述的弹性锚杆弹性管管身上设置交错间隔分布的椭圆通孔，具有较好的弹性、刚度与强度，又弹性锚杆的倒须锚头上设置有倒须，张开的倒须在弹性管的拉动下，能自动扎进锚孔底部的土里成为锚头。当拧动螺帽向外拉动弹性锚杆时，将弹性锚杆弹性管发生拉长变形，靠弹性锚杆弹性管的椭圆通孔产生的回缩力，使得锚住的土坡的土保持承受压力。由弹性锚杆的受力分析，弹性锚杆弹性管的刚度系数为K，弹性管的拉长为λ，则弹性管的回缩力为P=KA ;弹性管与锚孔边界土的摩阻力为F，锚压板被压扁的反弹力为W，作用于土坡土的压力为N，土坡土受压缩的平均面积为S。根据力系平衡:P=F+W+NS，则:土坡土承受的压力 N:N= (P-F-W) /S= (K Δ -F-W) /S。由于 P > F+W，所以土坡土保持承受的压力。与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
本发明提出了一种持压式土坡锚及其施工方法，根据土为松散物质的特性，利用锚压板、锚垫板和弹性锚杆组成能回缩的结构，对土坡的土施加预压力，使土坡的土颗粒保持承受压力而不松散，从土坡土的结构内部支撑与固定土坡，提高了土坡的整体稳定性。具有适应不同土质的土坡、施工简便、造价低、重复使用、寿命长等特点，是一种新式的土坡加固锚具及施工方法。
图1为本发明持压式土坡锚工作的正视图。图2为本发明持压式土坡锚工作的侧剖视图。图3为本发明持压式土坡锚锚垫板的正剖视结构示意图。图4为本发明持压式土坡锚锚垫板的仰视结构示意图。图5为本发明持压式土坡锚锚压板的正剖视结构示意图。
图6为本发明持压式土坡锚锚压板的俯视结构示意图。图7为本发明持压式土坡锚弹性锚杆的正剖视结构示意图。图8为本发明持压式土坡锚弹性锚杆的俯剖视结构示意图。图中标号:1 土坡、2坡脚线；3锚垫板、4垫板、5护管；6锚压板、7板座、8压板、9系杆；10弹性锚杆、11弹性管、12倒须锚头、13倒须、14固定卡、15泡沫树脂材料、16螺母。
具体实施例方式参见图1和图2，为本发明的持压式土坡锚，在河堤、路堤或深基坑的土坡I上布置有梅花形的锚点，每个锚点上安置有锚垫板3，通过锚垫板3中心孔在土坡I内钻出与土坡I面垂直的锚孔，每个锚垫板3与锚孔内设置有一根弹性锚杆10，弹性锚杆10的外露段上安置有锚压板6和螺母16，拧紧螺母16，把锚压板6抵着土坡I面向外拉弹性锚杆10，直至将弹性锚杆10倒须锚头12的倒须13扎进锚孔底部的土里被锚住，压扁锚压板6抵住锚垫板3，弹性锚杆10的弹性管11发生拉长变形。靠弹性锚杆10弹性管11的回缩力，使得土坡I的土颗粒保持承受压力不松散。 参见图3和图4，为本发明的锚垫板3为空心铆钉形状，锚垫板3的垫板4为圆形，边缘处向内弯曲，中心有与护管5等内径的通孔，锚垫板3的护管5为等直径圆管。参见图5和图6，为本发明的锚压板6为穹形的“ ”形状，锚压板6中心有圆形的板座7，板座7的中心有圆通孔，板座7侧面上等距分布有放射状的数片压板8，压板8呈“ ”形状，压板8的宽度从根部至端部由窄变宽，压板8的厚度从根部至端部由厚变薄，相邻的两片压板8中间均有系杆连接。参见图7和图8，为本发明的弹性锚杆10由弹性管11与倒须锚头12栓接构成，弹性管11与倒须锚头12的中心孔连为通孔。所述的弹性管11为等直径的圆管，在土坡I面外露段的管壁外侧有螺纹，管壁内侧有六角形制动孔，与倒须锚头12栓接段的管壁内侧有螺纹，弹性管11中间段管身上有交错间隔分布的椭圆形通孔，且椭圆形通孔的长轴线与弹性锚杆10中心线垂直，每个椭圆形通孔内均填满泡沫树脂材料15。所述的倒须锚头12为圆柱形状，倒须锚头12的外侧面上有顺弹性锚杆10中心线方向等距分布的数条凹槽，每条凹槽内的两侧各有一个固定卡14,由该两个固定卡14共同卡住一条根部与倒须锚头12底端段连接的倒须13。若板断固定卡14，从凹槽内挑出倒须13，倒须13靠自有的弹性将恢复到与弹性锚杆10中心线呈锐角的角度。本发明的一种持压式土坡锚的施工方法，依次按以下步骤进行:
(1)土坡I上测量出所有锚点的位置后，各锚点的土坡I面钻孔安置锚垫板3 ；
(2)通过锚垫板3的中心孔，在土坡I内钻出与土坡I面垂直的锚孔；
(3)按土坡I土质与设计长度的要求，选择出合适的倒须锚头12和弹性管11，将弹性管11与倒须锚头12栓接成弹性锚杆10后，用工具把倒须锚头12所有凹槽内的固定卡14板断，让所有倒须13从倒须锚头12的凹槽内挑出；
(4)弹性锚杆10从锚垫板3中心孔插入土坡I的锚孔内；
(5)把锚压板6套入弹性锚杆10的外露段，在弹性锚杆10外露段拧上螺母16，用制动扳手插入弹性管11顶端的六角形制动孔内制动，用测力扳手按设计要求的力板紧螺母16，把锚压板6抵着土坡I面向外拉弹性锚杆10，直至将弹性锚杆10倒须锚头12的倒须13扎进锚孔底部土里成为锚头，压扁锚压板6抵住锚垫板3，弹性锚杆10的弹性管11发生拉长变形；
(6)按上述(4)、(5)的步骤，在所有的锚孔内插入弹性锚杆10、套上锚压板6、板紧螺母16、向外拉弹性锚杆10、倒须锚头12成为锚头、压扁锚压板6、弹性管11拉长变形；
(7)从下往上分层逐个向弹性锚杆10的弹性管11内压入泥土浆，待弹性锚杆10压完泥土浆后间隔一段时间，再用制动扳手和测力扳手复核板紧弹性锚杆10外露段上的螺母16 ；
(8)完成整个土坡持压式土坡锚的施工。土坡I是被锚固的对象；坡脚线2是土坡与地面的交线；锚垫板3的作用是加固土坡I面处锚孔的土，防止钻取锚孔时发生塌孔；垫板4的作用是分散弹性管11的回缩压力，以及保护土坡I面处锚孔的土 ；护管5的作用是保护土坡I面处锚孔的土 ；锚压板6的作用是产生弹性变形，对土坡I面施加压力，保护土坡I面不遭受雨水等冲刷，使土坡I面稳定；板座7的作用是固定压板8，安置于弹性锚杆10 ;压板8弹性压紧土坡I面的土 ；系杆9的作用是增加压板8的整体性；弹性锚杆10的作用是靠弹性锚杆3倒须锚头12的锚固及弹性管11的回缩力，使得土坡I的土颗粒保持承受压力不松散，提高了土坡I的整体稳定性；弹性管11的作用是产生弹性变形，对土坡I施加持衡的压力，同时作为倒须锚头12与锚压板6的连接件；倒须锚头12的作用是在锚孔的底部锚住弹性锚杆10 ;倒须13的作用是在锚孔底部扎进土里，使倒须锚头12成为锚头；固定卡14的作用是在凹槽内临时固定住倒须13，以便储存与运输；泡沫树脂材料15的作用是填塞满弹性管11椭圆形的通孔，不让土的颗粒进入该椭圆孔阻碍椭圆孔的变形；螺母16的作用是弹性锚杆10的紧固件。
权利要求
1.一种持压式土坡锚，其特征在于:包括了河堤、路堤或深基坑的土坡，在所述的土坡上布置有梅花形的锚点，每个锚点上安置有锚垫板，通过锚垫板中心孔在土坡内钻出与土坡面垂直的锚孔，每个锚垫板与锚孔内设置有一根弹性锚杆，弹性锚杆的外露段上分别配合有锚压板和螺母，拧紧螺母将锚压板抵着土坡面向外拉弹性锚杆，直至将弹性锚杆倒须锚头的倒须扎进锚孔底部的土里被锚住，压扁锚压板抵住锚垫板，弹性锚杆的弹性管发生拉长变形。
2.根据权利要求1所述的持压式土坡锚，其特征是:所述的锚垫板为空心铆钉形状，锚垫板的垫板为圆形，边缘处向内弯曲，中心有与护管等内径的通孔，锚垫板的护管为等直径圆管。
3.根据权利要求1所述的持压式土坡锚，其特征是:所述的锚压板为穹形的“”形状，锚压板中心有圆形的板座，板座的中心有圆通孔，板座侧面上等距分布有放射状的数片压板，压板呈“ ”形状，压板的宽度从根部至端部由窄变宽，压板的厚度从根部至端部由厚变薄，相邻的两片压板中间均有系杆连接。
4.根据权利要求1所述的持压式土坡锚，其特征是:所述的弹性锚杆由弹性管与倒须锚头栓接构成，弹性管与倒须锚头的中心孔连为通孔，所述的弹性管为等直径的圆管，在土坡面外露段的管壁外侧有螺纹，管壁内侧有六角形制动孔，与倒须锚头栓接段的管壁内侧有螺纹，弹性管中间段管身上有交错间隔分布的椭圆形通孔，且椭圆形通孔的长轴线与弹性锚杆中心线垂直，每个椭圆形通孔内均填满泡沫树脂材料，所述的倒须锚头为圆柱形状，倒须锚头的外侧面上有顺弹性锚杆中心线方向等距分布的数条凹槽，每条凹槽内的两侧各有一个固定卡，由该两个固定卡共同卡住一条根部与倒须锚头底端段连接的倒须。
5.一种权利要求1所述持压式土坡锚的施工方法，其特征在于:依次按以下步骤进行: (1)土坡上测量出所有锚点的位置后，各锚点的土坡面钻孔安置锚垫板； (2)通过锚垫板的中心孔，在土坡内钻出与土坡面垂直的锚孔； (3)按土坡土质与设计长度的要求，选择出合适的倒须锚头和弹性管，将弹性管与倒须锚头栓接成弹性锚杆后，用工具把倒须锚头所有凹槽内的固定卡板断，让所有倒须从倒须锚头的凹槽内挑出； (4)弹性锚杆从锚垫板中心孔插入土坡的锚孔内； (5)把锚压板套入弹性锚杆的外露段，在弹性锚杆外露段拧上螺母，用制动扳手插入弹性管顶端的六角形制动孔内制动，用测力扳手按设计要求的力板紧螺母，把锚压板抵着土坡面向外拉弹性锚杆，直至将弹性锚杆倒须锚头的倒须扎进锚孔底部土里成为锚头，压扁锚压板抵住锚垫板，弹性锚杆的弹性管发生拉长变形； (6)按上述(4)、(5)的步骤，在所有的锚孔内插入弹性锚杆、套上锚压板、板紧螺母、向外拉弹性锚杆、倒须锚头成为锚头、压扁锚压板、弹性管拉长变形； (7)从下往上分层逐个向弹性锚杆的弹性管内压入泥土浆，待弹性锚杆压完泥土浆后间隔一段时间，再用制动扳手和测力扳手复核板紧弹性锚杆外露段上的螺母； (8)完成整个土坡持压式土坡锚的施工。
全文摘要
本发明公开了一种持压式土坡锚及其施工方法，包括了河堤、路堤或深基坑的土坡，在该些土坡上布置有梅花形的锚点，每个锚点上安置有锚垫板，通过锚垫板中心孔在土坡内钻出与土坡面垂直的锚孔，每个锚垫板与锚孔内设置有一根弹性锚杆，弹性锚杆的外露段上安置有锚压板和螺母。拧紧螺母，把锚压板抵着土坡面向外拉弹性锚杆，直至将弹性锚杆倒须锚头的倒须扎进锚孔底部的土里被锚住，压扁锚压板抵住锚垫板，弹性锚杆的弹性管发生拉长变形。靠弹性锚杆弹性管的回缩力，使得土坡的土颗粒保持承受压力不松散，起到支撑与固定土坡的作用，提高了土坡的整体稳定性。具有适应不同土质的土坡、施工简便、造价低、重复使用、寿命长等特点，是一种新式土坡加固的锚具及施工方法。
文档编号E02D5/74GK103114586SQ20131003267
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者汪哲荪, 朱林 申请人:合肥工业大学