一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置及施工方法

本发明涉及预应力锚索施工的，尤其涉及一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置及施工方法。

背景技术：

1、预应力锚索是一种安装在岩土体内部的受拉索体结构，通过主动施加预应力，以实现限制变形和加固岩土体，提高稳定性的目的。由于锚索具有经济、方便和加固效率较高的特点，现已被广泛应用于滑坡防治工程、边坡工程、水利工程、结构抗浮工程和市政工程等领域。

2、当前技术下的预应力锚索张拉装置,在具体施工过程中,需要专门的拉紧装置(千斤顶)和机具(油泵车),千斤顶安装完成后需等待油泵车逐一加压拉长,使施工过程冗长,增加施工操作时间,消耗大量人力和物力成本。在需要加固较深地层锚索张拉施工中,使用传统液压式千斤顶可较有效监测和控制张拉过程,保障施工安全和锚索的性能稳定；而对于浅地层加固,在确保其他安全措施完善情况下,可进行技术改进以减少人力物力花费和有效缩短工期。

技术实现思路

1、本发明专利的目的是提供一种可脱离油泵车的非液压式预应力锚索张拉装置，能够在施工现场方便、快捷地安装，并极大的减少人工操作以降低人力物力消耗。

2、本发明专利技术方案是：一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，包括下锚具、上锚具和锚垫板，锚垫板置于下锚具和上锚具之间，锚垫板设置在下锚具上，下锚具、上锚具和锚垫板置于千斤顶顶体中，预应力锚索分别穿过下锚具、上锚具以及锚垫板；其特征在于：下弹性夹片和上弹性夹片夹在预应力锚索上；下弹性夹片和上弹性夹片分别处于下锚具、上锚具之中；张拉弹簧和预张拉弹簧设置在千斤顶顶体、上锚具、锚垫板所形成的空腔内，预张拉弹簧置于张拉弹簧内侧，支撑柱置于预张拉弹簧外侧；千斤顶顶体上部设置滑道，滑块和上锚具由滑道上端进入顶体，滑块下端抵住上锚具卡块，滑道顶部两侧设置端面棘轮元件，滑块外置部分两侧齿面贴合对应端面棘轮元件，端面棘轮元件抵住滑块；上锚具设置包括外锚具、内锚具，外锚具设置上锚具卡块，内锚具上设置元件槽和卡位元件，卡位元件由柱状卡位元件定位于元件槽内，内锚具贴合外锚具，外锚具接触张拉弹簧，内锚具接触预张拉弹簧。

3、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：端面棘轮元件包括上棘轮、下棘轮、棘轮柱、棘轮弹簧、卡柱；棘轮柱穿过上棘轮、下棘轮；棘轮柱上部穿过上棘轮并在穿过上棘轮部分设有螺纹，棘轮柱设置上定位螺帽和下定位螺帽，上棘轮定位在上定位螺帽和下定位螺帽之间，上棘轮上部为齿面，齿面与滑块两侧的齿面贴合，上棘轮随滑块移动进行旋转；上棘轮下部为上棘齿，下棘轮上部为下棘齿，上棘齿、下棘齿分为直角面和倾角面，上棘齿、下棘齿延倾角面方向进行旋转，下棘轮下部有卡槽，卡槽底面为可容纳卡柱的曲面，曲面容纳卡柱一端外露，卡槽上留有的卡槽切口与外露部分相连，卡槽切口前端指向下棘轮下端；下棘轮与棘轮弹簧连接；棘轮弹簧自由张拉时，上棘轮、下棘轮的棘齿贴合；卡柱设置在下棘轮两侧，卡柱上设置柱状卡桩凸起，位于卡柱向卡槽外露部分面上，突出高于或与下棘轮外壳齐平；卡桩凸起在棘轮弹簧不进行压缩状态下低于卡槽切口位置，使卡柱限位于卡槽外露部分。

4、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：端面棘轮元件还包括棘轮槽；棘轮槽位于千斤顶顶体上，上棘轮以下部分位于棘轮槽内。

5、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：当上棘齿、下棘齿直角面相抵时，卡柱抵住下棘轮，使下棘轮不能转动，当下压棘轮弹簧，使卡桩凸起到达卡槽切口位置，上棘轮可自由旋转。

6、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：下弹性夹片和锚垫板之间具有间隙。

7、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：支撑柱为四根；预应力锚索穿过预张拉弹簧。

8、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：滑道下端设置在张拉弹簧压缩到极限位置。

9、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：滑道上端贯穿千斤顶顶体。

10、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：内锚具可设置成上宽下窄的楔形。

11、根据如上所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：外锚具、内锚具贴合面设置粗螺纹。

12、本发明还公开了一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置的施工方法，其特征在于：采用如上所述的非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，包括以下步骤：首先施工人员对施工环境进行前期勘探明确锚索规格，对非液压式预应力锚索张拉装置进行设计压缩；然后进行钻孔及锚索制安，坡面完成开挖比并完成坡面防护后，使用全站仪测量放样锚索孔位，钻机移动至放样孔位，钻头直径不小于设计孔径，钻进中对地层变化，钻压，地下水等情况做好记录，成孔深度须大于设计深度0.5米，成孔后，使用高压空气清除孔内盐粉及积水，使注浆可与孔壁高强粘结；

13、进行锚索制安，施工现场按标记将非液压式的浅层预应力锚索张拉装置插入孔内，并进行固定，之后按施工设计进行注浆处理；

14、进行锚索张拉，预应力锚索张拉装置安装完成后，进行锚索的预张拉和张拉施工，张拉完成后取下预应力锚索张拉装置；

15、还包括回收方法，锚索张拉装置达到设计张拉值后，取下上弹性夹片后，延预应力锚索方向将非液压式的浅层预应力锚索张拉装置取下，维持张拉完成状态回收至加压场地；并将张拉弹簧和预张拉弹簧压缩到设计值；将滑块下降至设计高度后，分离特端面棘轮元件中的卡柱和卡槽，使端面棘轮元件进入单向棘轮状态。

16、本发明的有益效果是：该装置与传统张拉装置在原理与结构上有极大不同，即放弃液压式张拉改为弹簧张拉，并在此基础构架上针对实际施工需求设计数个主要元件，实现了大部分传统张拉装置功能，并提供了简便预张拉，紧急制停，按需调节设计张拉力，灵活控制张拉长度，可统一集中批量使用和回收，操作简单快速，无需油泵车以缩短工期，减少人力物力使用的的优势，同时因其主体结构简单，无外置设备，具有简易改进即可智能化的前景。且该装置考虑纯机械结构的承力能力，对各元件设计避免过度精细化，使其生产相对简易，操作简单，确保安全，张拉稳定。

技术特征：

1.一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，包括下锚具、上锚具和锚垫板，锚垫板置于下锚具和上锚具之间，锚垫板设置在下锚具上，下锚具、上锚具和锚垫板置于千斤顶顶体中，预应力锚索分别穿过下锚具、上锚具以及锚垫板；其特征在于：下弹性夹片和上弹性夹片夹在预应力锚索上；下弹性夹片和上弹性夹片分别处于下锚具、上锚具之中；张拉弹簧和预张拉弹簧设置在千斤顶顶体、上锚具、锚垫板所形成的空腔内，预张拉弹簧置于张拉弹簧内侧，支撑柱置于预张拉弹簧外侧；千斤顶顶体上部设置滑道，滑块和上锚具由滑道上端进入顶体，滑块下端抵住上锚具卡块，滑道顶部两侧设置端面棘轮元件，滑块外置部分两侧齿面贴合对应端面棘轮元件，端面棘轮元件抵住滑块；上锚具设置包括外锚具、内锚具，外锚具设置上锚具卡块，内锚具上设置元件槽和卡位元件，卡位元件由柱状卡位元件定位于元件槽内，内锚具贴合外锚具，外锚具接触张拉弹簧，内锚具接触预张拉弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：端面棘轮元件包括上棘轮、下棘轮、棘轮柱、棘轮弹簧、卡柱；棘轮柱穿过上棘轮、下棘轮；棘轮柱上部穿过上棘轮并在穿过上棘轮部分设有螺纹，棘轮柱设置上定位螺帽和下定位螺帽，上棘轮定位在上定位螺帽和下定位螺帽之间，上棘轮上部为齿面，齿面与滑块两侧的齿面贴合，上棘轮随滑块移动进行旋转；上棘轮下部为上棘齿，下棘轮上部为下棘齿，上棘齿、下棘齿分为直角面和倾角面，上棘齿、下棘齿延倾角面方向进行旋转，下棘轮下部有卡槽，卡槽底面为可容纳卡柱的曲面，曲面容纳卡柱一端外露，卡槽上留有的卡槽切口与外露部分相连，卡槽切口前端指向下棘轮下端；下棘轮与棘轮弹簧连接；棘轮弹簧自由张拉时，上棘轮、下棘轮的棘齿贴合；卡柱设置在下棘轮两侧，卡柱上设置柱状卡桩凸起，位于卡柱向卡槽外露部分面上，突出高于或与下棘轮外壳齐平；卡桩凸起在棘轮弹簧不进行压缩状态下低于卡槽切口位置，使卡柱限位于卡槽外露部分。

3.根据权利要求2所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：端面棘轮元件还包括棘轮槽；棘轮槽位于千斤顶顶体上，上棘轮以下部分位于棘轮槽内；当上棘齿、下棘齿直角面相抵时，卡柱抵住下棘轮，使下棘轮不能转动，当下压棘轮弹簧，使卡桩凸起到达卡槽切口位置，上棘轮可自由旋转。

4.根据权利要求1或2所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：下弹性夹片和锚垫板之间具有间隙。

5.根据权利要求1或2所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：支撑柱为四根；预应力锚索穿过预张拉弹簧。

6.根据权利要求1或2所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：滑道下端设置在张拉弹簧压缩到极限位置。

7.根据权利要求1或2所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：滑道上端贯穿千斤顶顶体。

8.根据权利要求1或2所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：内锚具可设置成上宽下窄的楔形。

9.根据权利要求1或2所述的一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，其特征在于：外锚具、内锚具贴合面设置粗螺纹。

10.一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置的施工方法，其特征在于：采用如上所述的非液压式的浅层预应力锚索张拉装置，包括以下步骤：首先施工人员对施工环境进行前期勘探明确锚索规格，对非液压式预应力锚索张拉装置进行设计压缩；然后进行钻孔及锚索制安，坡面完成开挖比并完成坡面防护后，使用全站仪测量放样锚索孔位，钻机移动至放样孔位，钻头直径不小于设计孔径，钻进中对地层变化，钻压，地下水等情况做好记录，成孔深度须大于设计深度0.5米，成孔后，使用高压空气清除孔内盐粉及积水，使注浆可与孔壁高强粘结；

技术总结
本发明涉及预应力锚索施工的技术领域，尤其涉及一种非液压式的浅层预应力锚索张拉装置及施工方法。本发明的下弹性夹片和上弹性夹片夹在预应力锚索上；下弹性夹片和上弹性夹片分别处于下锚具、上锚具之中；张拉弹簧和预张拉弹簧设置在千斤顶顶体、上锚具、锚垫板所形成的空腔内，预张拉弹簧置于张拉弹簧内侧，支撑柱置于预张拉弹簧外侧；千斤顶顶体上部设置滑道，滑块和上锚具由滑道上端进入顶体，滑块下端抵住上锚具卡块。本发明操作简便，无需使用油泵车，安装打开后即可张拉且可多次回收，减少人力物力花费和有效缩短工期。

技术研发人员：季煜然,温韬,易伟杰,史雪晴,黄婉滢,胡明毅
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19