一种用于边坡加固的复合锚杆桩及其施工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于边坡加固的复合锚杆桩及其施工工艺，包括锚杆和注浆体，注浆体填充于锚杆周围，锚杆包括自由段和锚固段，锚杆的自由段一侧固定有注浆管，注浆管与锚杆成一体，锚杆的自由段外侧设有土工布，锚杆的锚固段的顶端横向固定有预留钢筋，预留钢筋与横梁主筋相固定，横梁主筋外侧架设有横梁。分竖向和斜向两种形式，通过在钻孔中布设3～6根锚杆，通过改变锚固段在钻孔中的位置，可有效提高张拉预应力。该发明具有整体稳定性好，抗弯抗剪强度大，可用于路基边坡坡顶、坡脚以及坡面的抗滑加固；锚杆孔径大，横向位置布置钻孔数量少，且每个钻孔能够同时放置多根钢筋，可减少路基横向之间锚索的布置，同时实现对边坡的有效加固。
【专利说明】-种用于边坡加固的复合锚杆粧及其施工工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路路基加固工程领域，具体涉及一种路基边坡抗滑加固技术，尤其 是一种用于高速公路路基边坡抗滑加固复合锚杆桩及其施工工艺。
【背景技术】
[0002] 路基边坡滑坡、侧滑、坍塌等是目前高速公路填方路基尤其是高填方路基常见的 病害，造成这些灾害的主要原因有强降雨冲刷、支挡结构强度不足、上部荷载作用过大等。 目前工程上常用的处理措施主要有在坡顶或者坡脚位置钢管桩、在边坡坡面上通过钻孔注 浆技术设置预应力锚杆等技术。钢管桩技术是指在小型钻孔中放置钢管，然后通过压力注 浆或者灌注混凝土进行封孔，形成微型钻孔灌注桩，然后在顶部设置现浇横梁形成整体排 桩，该技术具有结构整体性强、工艺简单、造价低等优势，目前成为边坡治理中常用的处置 技术，但是该技术在钻孔内部仅设置一根钢管，没有设置锚杆，因此在结构顶端不能施加预 应力，造成结构强度低，而且不能用于边坡坡面加固。预应力锚杆技术是指在坡面钻孔，植 入锚杆，灌浆之后进行预应力张拉、锚固。该技术常用于坡面加固中，由于在锚杆中施加预 应力，使路基边坡呈现受压状态，防止边坡侧滑。但是该技术钻孔直径较小，预应力锚杆长 度大，造成其抗剪、抗弯强度低，无法抵抗土体下滑引起的锚杆弯矩和剪切力。
[0003] 中国专利CN 101220597 A公开了一种岩土边坡支挡结构，通过钻孔灌浆技术，实 现对破碎岩体边坡的加固。但该专利仅适用于岩体路堑边坡的加固，对于土体边坡，该加固 技术不适用，同时该加固技术中微型桩只能倾斜布置，不能坚直布置在路肩位置，适用范围 有限。在施工过程中该支挡结构需对每一个微型桩进行钻孔施工，施工难度大，而且对于 破碎严重岩体，往往会在施工过程中由于振动造成破碎岩体的塌孔甚至边坡滑塌，同时该 支挡结构内部钢筋没有施加预应力，加固效果不明显，边坡容易产生侧向滑移。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于边坡加固的复合锚杆 桩，分斜向和坚向两种形式，通过改变锚固段在钻孔中的位置，可有效提高张拉预应力，该 复合锚杆桩具有整体稳定性好，抗弯抗剪强度大，可用于路基边坡坡顶、坡脚以及坡面的抗 滑加固。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] -种用于边坡加固的复合锚杆桩，包括锚杆和注浆体，所述注浆体填充于锚杆周 围，所述锚杆包括自由段和锚固段，所述锚杆的自由段一侧固定有注浆管，所述注浆管与锚 杆成一体，所述锚杆的自由段外侧设有土工布，其作用是包裹自由段锚杆，使锚杆在预应力 张拉时与注浆材料脱离，便于张拉，锚杆外侧土工布宜设置1?2层，并用钢丝固定。所述 锚杆的锚固段的顶端横向固定有预留钢筋。
[0007] 所述预留钢筋与横梁主筋相固定，所述横梁主筋外侧架设有横梁，所述横梁将至 少两个复合锚杆桩连接起来。
[0008] 所述锚杆数量为至少三个。
[0009] 所述锚杆通过混凝土锚墩和锚定板进行锚固。
[0010] 所述锚杆的直径为φ 2(Γφ 32mm，根据钻孔大小每孔设置3?6根。
[0011] 所述锚杆的自由段长度相同，使锚杆位于地下的深度相同。
[0012] 所述锚杆的自由段长度不同，并逐渐递增，使锚杆位于地下的深度不同。对于破坏 程度较大的边坡，应采用自由段不同的锚杆，其目的是为使锚固段在不同深度处，使锚固力 受力均匀，并增大锚固力。该结构施工较自由段相同时工艺复杂，只在破坏程度较大的边坡 使用。
[0013] 一种用于边坡加固的复合锚杆桩的施工工艺，包括以下步骤：
[0014] 步骤1 :勘测场地，确定锚杆桩深度、孔径以及坡面锚杆桩的倾斜角度，确定加固 区域复合锚杆桩的具体位置、桩间距横梁尺寸；
[0015] 步骤2 :进行钻孔，坚向形式锚杆桩钻孔应与路面垂直，倾斜角度不能超过1度；
[0016] 步骤3 :将锚杆的自由段用土工布包裹，放置锚杆至钻孔底部；
[0017] 步骤4:放置锚杆之后，对锚杆的锚固段进行灌浆，注浆管与注浆机连接，在注浆 体达到自由段时，停止注浆；
[0018] 步骤5 :对锚杆的自由段进行灌浆处理，之后进行预应力的张拉，先进行初步张拉 再进行锁定张拉，张拉完成之后进行锚固；
[0019] 步骤6:锚杆的自由段注浆体达到预设强度后，开挖横梁坑槽，架设模板，焊接主 筋和预留钢筋，浇筑混凝土，完成横梁的制作。
[0020] 本发明的有益效果为：
[0021] 1、与现有的钢管桩技术相比较，本发明通过设置锚杆，可实现对复合锚杆桩的预 应力张拉，有效提高了桩体强度，可用于坡面位置抗滑加固，扩大了该技术应用范围。同时 在桩顶位置处设置横向预留钢筋，可与横梁主筋搭接焊接，保证了桩身与横梁的连接稳定 性，增强结构的整体强度与稳定性。
[0022] 2、与现有预应力锚杆技术相比较，本发明桩体直径大，内部设置多根预应力锚杆， 强度大，可有效解决预应力锚杆技术无法抵抗土体下滑引起的锚杆弯矩和剪切力弊端，更 能有效的增强边坡的稳定性。
[0023] 3、与现有预应力锚杆技术相比较，预应力锚杆锚固段位置相互错开，能够避免张 拉时锚固段强度不足造成锚杆被拽出，提高了张拉预应力，增强了桩体刚度。本发明锚筋锚 固位置不同，可实现锚筋的有效锚固，增大整体强度。
[0024] 4、本发明锚杆孔径大，横向位置布置钻孔数量少，且每个钻孔能够同时放置多根 钢筋，可减少路基横向之间锚索的布置，同时实现对边坡的有效加固；内部钢筋施加预应 力，整体刚度大，可用于路肩位置的支挡，起到类似钢管桩的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为本发明锚固段在同一深度处的锚杆桩结构示意图；
[0026] 图2为本发明锚固段在不同深度处的锚杆桩结构示意图；
[0027] 图3为本发明锚固段在同一深度处的锚杆桩加固边坡示意图；
[0028] 图4为图3中A处的局部放大图；
[0029] 图5为图3中B处的局部放大图；
[0030] 图6为本发明锚固段在不同深度处的锚杆桩加固边坡的示意图；
[0031] 图7为本发明两复合锚杆桩之间横梁连接的示意图；
[0032] 图中，1、锚杆，2、自由段，3、锚固段，4、注浆体，5、注浆管，6、土工布，7、混凝土锚 墩，8、锚定板，9、预留钢筋，10、横梁，11、横梁主筋。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0034] 如图1-7所示，用于边坡加固的复合锚杆桩，包括锚杆1和注浆体4,注浆体4填 充于锚杆1周围，锚杆1包括自由段2和锚固段3,锚杆1的自由段2 -侧固定有注浆管5， 注楽管5与锚杆1成一体，锚杆1的自由段2外侧设有土工布6,锚杆桩布置间距为1. 5? 2m，锚固段长度为1. 5?4m，在锚固段3顶部设置预留钢筋9,与横梁主筋11焊接。横梁主 筋11外侧架设有横梁10,横梁10将两个复合锚杆桩连接起来。锚杆1为HRB型螺纹钢 筋，强度不低于HRB335,直径为φ 2(Γφ 32ιιιιη，长度与钻孔深度相同，根据钻孔大小每孔设置 3?6根。锚杆1通过混凝土锚墩7和锚定板8进行锚固。
[0035] 钻孔直径为15?30cm，其深度应超过滑移面2?3m，钻孔完成之后应进行清孔处 理，钻孔内采用压力注浆，注浆压力控制在0. 4?I. OMPa。注浆方法宜采用单管注浆或多管 注浆。单管注浆是指在桩中心设置一根注浆管，可采用袖管注浆工艺。多管注浆是指每根 锚杆配一根相同长度的注浆管进行注浆。
[0036] 注浆管5为袖阀管注浆用钢管，直径为2?4cm，长度与锚杆1相同，并与锚杆1焊 接成一体，在锚固段3每隔10?20cm长度打孔，孔径为3?5mm。注浆管5注浆端应进行 密封处理，再与注浆机相连。
[0037] 注浆材料为水泥砂浆，砂浆采用细砂或特细砂配置，标号不低于M30,水灰比为 0. 8?1. 2,砂的质量分数不超过30%。
[0038] 土工布6为普通建筑用土工布，其作用是包裹自由段锚杆，使锚杆在预应力张拉 时与注浆材料脱离，便于张拉，锚杆外侧土工布宜设置1?2层，并用钢丝固定。
[0039] 横梁10为钢筋混凝土结构，其作用是将多个锚杆桩连接成一个整体，在锚杆锚固 完成之后，在锚固端部沿纵向开挖坑槽，架设钢筋并与预留钢筋焊接，放置模板浇筑混凝 土，混凝土强度大于C40。
[0040] 用于边坡加固的复合锚杆桩的施工工艺，包括以下步骤：
[0041] 第一步，首先应勘测场地，根据现场条件、滑坡位置、破坏区域大小确定锚杆桩深 度、孔径以及坡面锚杆桩的倾斜角度，之后进行场地测量放线，确定加固区域复合锚杆桩的 具体位置、桩间距横梁尺寸等参数。
[0042] 第二步：钻机就位，进行钻孔，坚向形式锚杆桩钻孔应与路面垂直，倾斜角度不能 超过1度，为了达到更好的锚固效果，钻孔底部应增大截面，钻孔完成以后进行清孔处理。
[0043] 第三步，放置预应力锚杆1，锚杆1应伸到钻孔底部，在放置锚杆1之前，应先将自 由段2用土工布6包扎，同孔中的锚杆1应同时安装，安装时可设置架立钢筋以保证锚杆之 间的间距。
[0044] 第四步：放置锚杆1之后，对锚固段3进行灌浆，注浆管5与注浆机连接，在注浆体 4达到自由段2时，停止注浆。
[0045] 第五步：待锚固段3注浆体4强度达到设计强度大于80%后，对自由段2进行灌 浆处理，之后进行预应力的张拉，锚杆正式张拉时，应张拉至设计荷载的105%?110%，再 按规定值进行锁定张拉完成以后进行锚固。
[0046] 第六步：自由段注浆体4达到一定强度后，开挖混凝土横梁10坑槽，架设模板，焊 接主筋和预留钢筋9,浇筑混凝土，完成横梁的制作。
[0047] 实施例1 :
[0048] 如图1所示，为坚向形式锚杆桩，根据现场确定加固设计方案参数，锚固段在同一 深度处复合锚杆桩，首先在坡顶测距放线，确定钻孔位置，按照设计方案参数钻孔，清孔完 成以后放置锚杆，通过袖阀管灌浆技术灌浆封孔，自由锻注浆体达到一定强度后，开挖横梁 坑槽，架设模板，焊接主筋和预留钢筋，浇筑混凝土，完成横梁的制作。
[0049] 实施例2 :
[0050] 如图3所示，坚向形式锚杆桩和斜向形式预应力锚杆桩，根据现场确定加固设计 方案参数，锚固段在同一深度处复合锚杆桩，首先在坡面测距放线，确定钻孔位置，按照设 计方案参数钻孔，清孔完成以后放置锚杆，通过袖阀管灌浆技术在锚固段灌浆，待注浆体达 到设计强度80%后，对自由段进行灌浆处理，之后对锚杆进行预应力张拉和锚固。自由锻注 浆体达到一定强度后，开挖横梁坑槽，架设模板，焊接主筋和预留钢筋，浇筑混凝土，完成横 梁的制作。
[0051] 实施例3:
[0052] 如图6所示，为斜向形式预应力锚杆桩，根据现场确定加固设计方案参数，锚固段 在不同深度处复合锚杆桩，首先在坡面测距放线，确定钻孔位置，按照设计方案参数钻孔， 清孔完成以后放置锚杆，通过袖阀管灌浆技术在锚固段和自由段灌浆，待注浆体达到设计 强度80%后，对锚杆进行预应力张拉和锚固，开挖横梁坑槽，架设模板，焊接主筋和预留钢 筋，浇筑混凝土，完成横梁的制作。
[0053] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1. 一种用于边坡加固的复合锚杆桩，其特征是，包括锚杆和注浆体，所述注浆体填充于 锚杆周围，所述锚杆包括自由段和锚固段，所述锚杆的自由段一侧固定有注浆管，所述注浆 管与锚杆成一体，所述锚杆的自由段外侧设有土工布，所述锚杆的锚固段的顶端横向固定 有预留钢筋。
2. 如权利要求1所述的复合锚杆桩，其特征是，所述预留钢筋与横梁主筋相固定，所述 横梁主筋外侧架设有横梁。
3. 如权利要求2所述的复合锚杆桩，其特征是，所述横梁将至少两个复合锚杆桩连接 起来。
4. 如权利要求1所述的复合锚杆桩，其特征是，所述锚杆数量为至少三个。
5. 如权利要求1所述的复合锚杆桩，其特征是，所述锚杆通过混凝土锚墩和锚定板进 行锚固。
6. 如权利要求1所述的复合锚杆桩，其特征是，所述锚杆的直径为φ2()> 32mm。
7. 如权利要求1所述的复合锚杆桩，其特征是，所述锚杆的自由段长度相同。
8. 如权利要求1所述的复合锚杆桩，其特征是，所述锚杆的自由段长度不同，并逐渐递 增。
9. 一种用于边坡加固的复合锚杆桩的施工工艺，其特征是，包括以下步骤： 步骤1 :勘测场地，确定锚杆桩深度、孔径以及坡面锚杆桩的倾斜角度，确定加固区域 复合锚杆桩的具体位置、桩间距横梁尺寸； 步骤2 :进行钻孔，坚向形式锚杆桩钻孔应与路面垂直，倾斜角度不能超过1度； 步骤3 :将锚杆的自由段用土工布包裹，放置锚杆至钻孔底部； 步骤4 :放置锚杆之后，对锚杆的锚固段进行灌浆，注浆管与注浆机连接，在注浆体达 到自由段时，停止注浆； 步骤5 :对锚杆的自由段进行灌浆处理，之后进行预应力的张拉，先进行初步张拉再进 行锁定张拉，张拉完成之后进行锚固； 步骤6 :锚杆的自由段注浆体达到预设强度后，开挖横梁坑槽，架设模板，焊接主筋和 预留钢筋，浇筑混凝土，完成横梁的制作。
【文档编号】E02D17/20GK104452784SQ201410772933
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】宋修广, 张宏博, 岳红亚, 吴建清, 孙仁娟, 王丽娜, 孟庆宇, 解全一 申请人:山东大学