专利名称：递控式锚杆的制作方法
技术领域：
本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及一种用于边坡病害治理的递控式锚杆。
技术背景锚杆是一种由锚筋(钢筋或钢绞线)和注浆体组成的柔性杆件，它是通过外锚结构物(或锚头)、锚筋和注浆体将被加固体的推力或下滑力传至稳定岩土层的结构体系。目前国内外在边坡工程中常用的锚杆主要为水泥砂浆锚杆，有预应力和非预应力之分。按锚筋材料不同，主要分钢筋锚杆和锚索(锚筋为钢绞线)。由于锚杆具有轻颖、布置灵活、施工速度较快等优点，因而在岩土工程领域特别是边坡病害治理中得到了广泛应用。
目前国内外普遍采用的锚杆具有各自的优缺点。
预应力锚杆(索)，由于对被加固边坡施加了预应力，大大限制了被加固边坡的变形，但是由于自由段锚筋外套塑料波纹管或PE套管，自由段仅起传力作用，被加固体的推力或下滑力全部作用于外锚结构物，再通过外锚结构物、锚筋和注浆体传至稳定岩土层，因而预应力锚杆(索)的反力全部由外锚结构物提供，外锚结构物设计尺寸较大；同时由于预应力锚杆(索)要等注浆体强度达到设计强度的80%后方可张拉锁定，只有张拉锁定后才对边坡具有加固与治理的效果，因此其发挥加固与治理作用的时间较慢，对需争取时间进行抢险的边坡和滑坡治理不利。
非预应力锚杆，由于不施加预应力，锚孔注浆后随着注浆体的凝固和强度的增加对被加固边坡逐渐起到加固作用，比预应力锚杆(索)发挥作用较快，同时由于被加固体内锚筋与注浆体粘结在一起而并非自由(理论意义上的自由段)，锚杆反力由外锚结构物和被加固体内孔壁地层与注浆体间粘结力共同提供，因而在同等条件下非预应力锚杆与预应力锚杆(索)相比其外锚结构物设计尺寸较小，或者说外锚结构物提供的反力较小。但是由于非预应力锚杆不施加预应力，属于被动受力结构，只有被加固边坡产生小量变形锚杆才能受力而发挥作用，因而被加固边坡的变形相对较大；同时，由于锚杆在受力时，被加固体内孔壁地层与注浆体间粘结应力不均勻，而会出现应力集中现象，随着锚杆荷载的不断增大， 被加固体内孔壁地层与注浆体间会出现粘结效应逐渐弱化或脱开的现象，因而由外锚结构物提供的反力仍然较大，在外锚结构物未施工完并达到一定强度之前，非预应力锚杆对边坡的加固效果仍有限，在需争取时间进行抢险的边坡和滑坡治理中很难发挥较大作用；特别是，在像崩塌这种具有牵引性质的边坡病害加固治理中，只有被加固治理体变形到达一定范围(一般到达被加固体或不稳定体底界)才能将推力或下滑力传至真正的锚固地层，因而其加固的边坡变形范围较大，很难达到快速治理的作用和效果
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效利用被加固体地层(滑体或潜在滑动体)的自身锚固性能反向锚固，以减小反力结构而起到快速治理边坡病害作用的递控式锚杆。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种递控式锚杆，包括锚筋和与锚筋的端头固接的外锚结构物，锚筋分为自由段和锚固段，将穿越被加固体段的锚杆自由段沿长度方向人为设计为若干个连续的粘结单元，每个粘结单元锚筋包括1 3根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，各粘结段长度根据被加固体地层孔壁与注浆体间的粘结强度、锚孔孔径和被加固体厚度确定；除粘结段外其余段为外设套管的无粘结段。所述的粘结单元，从外锚结构物一端算起，第一粘结单元锚筋包括三根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，第二粘结单元锚筋包括两根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，第三粘结单元锚筋包括一根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，其中一根锚筋在三个粘结单元中整根为不设套管的钢筋或钢绞线粘结段。所述的粘结单元，各粘结单元中的锚筋均包括一根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，各粘结单元的粘结段依次交错连续分布在三根不同的锚筋上。所述的外锚结构物为反力钢板锚具、锚墩、防护网或三维网。所述的无粘结段外壁涂有黄油或其它润滑防腐剂。所述的锚筋为三根，其端头均布固接在外锚结构物上。所述的套管两端分别设有套管端头封堵。所述的套管选用塑料波纹管或PE套管。本发明提供的上述递控式锚杆，通过改变锚杆自由段结构形式，以充分利用被加固体地层(滑体或潜在滑动体)的自身锚固性能反向锚固，以减小反力结构甚至取消反力结构而起到快速治理边坡病害的作用。它与现有技术预应力锚杆(索)和非预应力锚杆相比， 具有以下有益效果
㈠由于递控式锚杆充分利用了被加固体地层(滑体或潜在滑动体)的锚固性能，可以大大减小外锚结构物尺寸甚至取消外锚结构物，从而缩短了外锚结构物施工所占时间，从而达到快速治理的目的。㈡由于递控式锚杆注浆后即可随着注浆体的凝固和强度的提高而发挥作用，因而在同等条件下比预应力锚杆(索)可至少提前20天发挥作用，因预应力锚杆(索)张拉锁定后才能发挥作用；与非预应力锚杆相比，递控式锚杆受力时被加固体段地层孔壁与注浆体间的粘结应力比非预应力锚杆均勻，在同等条件下发挥的作用更大。㈢因递控式锚杆可以大大减小外锚结构物尺寸甚至取消外锚结构物，最多设小锚墩即可满足要求，也可与防护网、三维网植草结合使用，其布置灵活，施工方便，特别是对高位崩塌落石的治理效果更佳。(E)递控式锚杆与现有非预应力锚杆相比，无论是被加固体产生由前向后的牵引变形，还是产生由后向前的整体推动式滑移，推力或下滑力通过被加固体段各粘结单元和锚筋及时传至锚固段地层，因而被加固体的变形和变形范围均较小。本发明递控式锚杆适用于不稳定边坡、中小型边坡滑坡、崩塌落石等的治理，特别适用于中小型边坡病害抢险的快速治理。
图1是本发明第一种实施方式的递控式锚杆结构示意图； 图2是图1中的A-A剖面图3是图1中的B-B剖面图； 图4是图1中的C-C剖面图。
图5是本发明第二种实施方式的递控式锚杆结构示意图； 图6是图5中的A-A剖面图； 图7是图5中的B-B剖面图； 图8是图5中的C-C剖面图。
图中1-砼封盖，2 -反力钢板，3-锚筋，4-对中器，5-水泥砂浆，6-套管，7-套管端头封堵，8-自由段，9-锚固段，10-超钻段，11-螺管，12-钻孔。
具体实施方式
下面结合具体两种实施方式及其附图对本发明作进一步详细说明
如图1至图4所示，本发明提供的第一种实施方式的递控式锚杆，包括外锚结构物和锚筋3，外锚结构物由传统现浇式框架或混凝土墩改为预制的反力钢板2及螺管11、 螺母构成的锚具，外锚结构物还可以是小尺寸锚墩、防护网或三维网。锚筋3共有三根， 其端头围绕螺管11均布固接在反力钢板2上，锚筋3分为自由段8和锚固段9，锚固段9与现有锚杆结构相同。将穿越被加固体段的自由段8沿长度方向人为设计为三个连续的粘结单元，从外锚结构物一端算起，第一粘结单元锚筋包括三根均不设套管6的钢筋或钢绞线粘结段，第二粘结单元锚筋包括两根不设套管6的钢筋或钢绞线粘结段， 第三粘结单元锚筋包括一根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，其中一根锚筋在三个粘结单元中整根不设套管6，各粘结单元粘结段长度根据被加固体地层孔壁与注浆体间的粘结强度、锚孔孔径和被加固体厚度确定。根据《建筑边坡工程技术规范》，握裹力
Nai= JT d τ目1自，本发明递控式锚杆作用在外锚结构上的力ρ外描=ρ设计-Na1
。各粘结单元锚筋除粘结段以外的其余锚筋段为外设套管6的无粘结段，套管6选用塑料波纹管或PE套管，套管6的两端分别设有套管端头封堵7，无粘结段外壁涂有黄油或其它润滑防腐剂。施工时，将递控式锚杆的锚筋3插入到钻孔12内，由对中器4定位，锚筋3的前部是超钻段10，在钻孔12内灌注水泥砂浆5，锚固段9与现有锚杆施工相同，锚筋3的自由段8上不设套管6的部位是粘接段，钻孔12注浆后随着注浆体的凝固和强度的增加，各粘结单元的锚筋粘结段通过注浆体与被加固体内孔壁地层粘结在一起。必要时，施加预应力。 最后在反力钢板2处施工砼封盖1。如图5所示，是本发明提供的第二种实施方式的递控式锚杆，图6、图7和图8分别为图5的A-A、B-B、C-C剖面图。它与第一种递控式锚杆的区别仅在于将穿越被加固体段的自由段8在长度方向人为设计为三个连续的粘结单元，各粘结单元锚筋均包括一根不设套管6的钢筋或钢绞线粘结段，各粘结单元的粘结段依次交错连续分布在三根不同的锚筋 3上。由此可见，本发明通过对被加固体地层孔壁与注浆体间的粘结强度、锚孔孔径和被加固体厚度进行计算，确定粘结段的长度；除粘结段外其余为无粘结段，无粘结段的外表涂抹黄油或其它润滑防腐剂并外套塑料波纹管或PE套管。通过锚杆自由段上设置的无粘结段，改善锚杆的受力形态，使锚杆在受力过程中多段达粘结强度峰值，从而增加了峰值的长度区间，大大地提高了锚杆的极限承载力。本发明的核心是通过改造锚杆的结构形式改变锚杆的应力分布形态，充分发挥被加固体地层的锚固作用，避免锚杆在受力过程中产生较大的应力集中。同时，由于在锚杆的自由段实现了应力分散的布置形式，传递到外锚结构物部位的外荷载较小，所以可以将现浇式的框架或混凝土墩改为预制钢板等结构，不仅节约成本，并且施工灵活，可以实现对不稳定边坡、中小型边坡滑坡、崩塌落石等的快速治理。
权利要求
1.一种递控式锚杆，包括锚筋(3)和与锚筋(3)的端头固接的外锚结构物，锚筋(3)分为自由段(8)和锚固段(9)，其特征是将穿越被加固体段的所述锚杆自由段(8)沿长度方向人为设计为若干个连续的粘结单元，每个粘结单元锚筋(3)包括1 3根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，各粘结段长度根据被加固体地层孔壁与注浆体间的粘结强度、锚孔孔径和被加固体厚度确定；除粘结段外其余段为外设套管(6)的无粘结段。
2.根据权利要求1所述的递控式锚杆，其特征是所述的粘结单元，从外锚结构物一端算起，第一粘结单元锚筋包括三根不设套管(6)的钢筋或钢绞线粘结段，第二粘结单元锚筋包括两根不设套管(6)的钢筋或钢绞线粘结段，第三粘结单元锚筋包括一根不设套管(6) 的钢筋或钢绞线粘结段，其中一根锚筋在三个粘结单元中整根为不设套管(6)的钢筋或钢绞线粘结段。
3.根据权利要求1所述的递控式锚杆，其特征是所述的粘结单元，各粘结单元中的锚筋均包括一根不设套管(6)的钢筋或钢绞线粘结段，各粘结单元的粘结段依次交错连续分布在三根不同的锚筋(3)上。
4.根据权利要求1至3任一所述的递控式锚杆，其特征是所述的外锚结构物为反力钢板锚具、锚墩、防护网或三维网。
5.根据权利要求1至3任一所述的递控式锚杆，其特征是所述的无粘结段外壁涂有黄油或其它润滑防腐剂。
6.根据权利要求1至3任一所述的递控式锚杆，其特征是所述的锚筋(3)为三根，其端头均布固接在外锚结构物上。
7.根据权利要求1至3任一所述的递控式锚杆，其特征是所述的套管(6)两端分别设有套管端头封堵(7)。
8.根据权利要求7所述的递控式锚杆，其特征是所述的套管(6)选用塑料波纹管或PE套管。
全文摘要
本发明公开了一种递控式锚杆，包括锚筋和与锚筋的端头固接的外锚结构物，锚筋分为自由段和锚固段，将穿越被加固体段的锚杆自由段沿长度方向人为设计为若干个连续的粘结单元，每个粘结单元锚筋包括1～3根不设套管的钢筋或钢绞线粘结段，各粘结段长度根据被加固体地层孔壁与注浆体间的粘结强度、锚孔孔径和被加固体厚度确定；除粘结段外其余段为外设套管的无粘结段。该递控式锚杆通过改造锚杆的结构形式改变锚杆的应力分布形态，有效利用被加固体地层(滑体或潜在滑动体)的自身锚固性能反向锚固，避免锚杆在受力过程中产生较大的应力集中，以减小反力结构而起到快速治理边坡病害作用。
文档编号E02D5/74GK102493447SQ20111038150
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月27日 优先权日2011年11月27日
发明者于贵, 吴坤, 孙书伟, 安孟康, 朱本珍, 苏俊霞, 赵燕洲, 郑静 申请人:中铁西北科学研究院有限公司