專利名稱：自錨型應(yīng)急錨桿及其安設(shè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種危巖應(yīng)急處治技術(shù)，尤其涉及一種自錨型應(yīng)急錨桿及其安設(shè)方法。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)多山的國家，山地丘陵占國土總面積的2/3以上，是世界上危巖崩塌 災(zāi)害最發(fā)育的國家之一，尤其是西藏、四川、甘肅、新疆、云南、重慶等西部地區(qū)，公路沿線、 礦山及城鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)存在上億個(gè)具有嚴(yán)重安全隱患的危巖體，其突發(fā)性失穩(wěn)崩落是我國崩塌 災(zāi)害極其嚴(yán)重的根本原因。隨著我國西部大開發(fā)的蓬勃興起，交通、礦山及城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施得 到迅猛發(fā)展，危巖應(yīng)急處治、病害土木工程結(jié)構(gòu)加固是我國西部地區(qū)公路建設(shè)及養(yǎng)護(hù)、礦山 及城鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)、病害工程結(jié)構(gòu)加固、國防戰(zhàn)備洞庫道路防災(zāi)中的重大關(guān)鍵技術(shù)問題，受到 政府、軍隊(duì)與工程技術(shù)部門的高度關(guān)注，屬于國家層面需求。目前，危巖應(yīng)急處治技術(shù)是危巖崩塌災(zāi)害防治最薄弱的環(huán)節(jié)。迄今已研發(fā)的支撐、 錨固、支撐-錨固聯(lián)合、清除、攔石網(wǎng)、攔石墻、攔石柵欄、排水等危巖防治技術(shù)均屬于永久 性處治技術(shù)，需要遵循勘察、可行性分析、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)和施工等復(fù)雜的建設(shè)程序， 處治準(zhǔn)備時(shí)間長達(dá)3個(gè)月以上，施工工期更可長達(dá)1年以上；此外，按照傳統(tǒng)的施工方法，治 理危巖需要搭建數(shù)十米至近百米高的腳手架，傳統(tǒng)的錨桿需要高強(qiáng)混凝土砂漿作為錨桿與 圍巖之間的錨固材料，存在砂漿及混凝土高空輸送困難。因此，高位危巖治理一直是一項(xiàng)技 術(shù)難度較大的工程行為，治理工程施工難度大、工期長，不滿足應(yīng)急減災(zāi)需求；在土木工程 病害結(jié)構(gòu)加固處理中，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的永久加固，應(yīng)急加固技術(shù)則十分落后。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出了一種自錨型應(yīng)急錨桿，其結(jié)構(gòu)為它 由中心桿、限位環(huán)、錨固螺帽、帶中心孔的移動(dòng)承載板、固定承載板、錨固鋼片和連接鋼片組 成；中心桿的一端與固定承載板固定連接，中心桿的另一端與錨固螺帽螺紋連接，移 動(dòng)承載板套接在錨固螺帽與固定承載板之間的中心桿桿體上；偶數(shù)塊連接鋼片的端頭依次鉸接形成一條條狀施力帶；在移動(dòng)承載板與固定承載 板之間設(shè)置有多條施力帶，多條施力帶按中心桿周向均勻設(shè)置；單條施力帶兩端的連接鋼 片的外端分別與移動(dòng)承載板、固定承載板鉸接；施力帶與移動(dòng)承載板、固定承載板的鉸接處設(shè)置有限位環(huán)，施力帶上其余位置處 每間隔兩塊連接鋼片的鉸接處設(shè)置有限位環(huán)；限位環(huán)將鉸接處包裹；所述錨固鋼片的平面中心設(shè)置有凸起，相鄰兩個(gè)限位環(huán)之間的施力帶上裸露的連 接鋼片鉸接處的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與錨固鋼片的凸起連接，錨固鋼片所在平面與中心桿的中軸線平 行，且錨固鋼片所在平面處于連接鋼片的外側(cè)。所述的移動(dòng)承載板上還設(shè)置有空心鋼管，空心鋼管上端與移動(dòng)承載板下端面固
4定，空心鋼管套接在中心桿外，空心鋼管下端與施力帶上端的連接鋼片的端頭鉸接，限位環(huán) 將鉸接處包裹。所述施力帶數(shù)量為3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)。所述錨固鋼片外表面具有突起波紋，突出高度0.5cm。所述中心桿長度為330cm或430cm。所述中心桿與錨固螺帽螺紋連接，從中心桿端頭起算，沿中心桿軸向30cm范圍內(nèi) 的中心桿桿體上設(shè)置螺紋。本發(fā)明還提出了一種前述自錨型應(yīng)急錨桿的安設(shè)方法，其安設(shè)步驟為1)按要求預(yù)制自錨型應(yīng)急錨桿；2)確定治理對(duì)象所需錨桿數(shù)量η
Γ , ‘Ρ~η = \+ —-
L^o _式中，[…]為取整符號(hào)，η為自錨型應(yīng)急錨桿數(shù)量；P為治理對(duì)象應(yīng)急加固處治所 需錨固力(kN) ；N。為單根自錨型應(yīng)急錨桿的設(shè)計(jì)承載力；3)按照梅花樁布設(shè)自錨型應(yīng)急錨桿；4)在自錨型應(yīng)急錨桿設(shè)置位置鉆孔，鉆孔深度比中心桿長度短30cm ；5)在鉆孔內(nèi)設(shè)置自錨型應(yīng)急錨桿，旋進(jìn)錨固螺帽，使錨固鋼片與錨孔壁緊密、高壓 接觸，治理完成。所述的自錨型應(yīng)急錨桿參數(shù)為單根330cm型自錨型應(yīng)急錨桿承載力為80kN，單 根430cm型自錨型應(yīng)急錨桿承載力100kN。步驟3)中，按照梅花樁布設(shè)自錨型應(yīng)急錨桿時(shí)，自錨型應(yīng)急錨桿間距從 0. 5mX0. 5m、08mX0. 8m或ImX Im三種規(guī)格中選用。步驟4)中，鉆孔深度為300cm或400cm，分別對(duì)應(yīng)長度為330cm和430cm的自錨型
應(yīng)急錨桿。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于本發(fā)明能夠使錨桿與錨孔壁緊密、高壓接 觸，發(fā)揮自錨型應(yīng)急錨桿與錨孔壁之間的抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)治理對(duì)象的應(yīng)急加固和快 速處理。


圖1、自錨型應(yīng)急錨桿結(jié)構(gòu)圖；圖2、圖1的A-A剖面圖；圖3、自錨型應(yīng)急錨桿的錨固鋼片豎剖面圖；圖4、自錨型應(yīng)急錨桿工作狀態(tài)示意圖。其中中心桿1、錨固螺帽2、移動(dòng)承載板3、空心鋼管4、錨孔壁5、限位環(huán)6、鎖銷孔 7、連接鋼片8、錨固鋼片9、固定承載板10。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖1，該自錨型應(yīng)急錨桿由中心桿1、限位環(huán)6、錨固螺帽2、帶中心孔的移動(dòng)承載板3、固定承載板10、錨固鋼片9和連接鋼片8組成；其具體連接為中心桿1的一端與固定承載板10固定連接，中心桿1的另一端與錨固螺帽2螺紋 連接，移動(dòng)承載板3套接在錨固螺帽2與固定承載板10之間的中心桿1桿體上；偶數(shù)塊連 接鋼片8的端頭依次鉸接形成一條條狀施力帶；在移動(dòng)承載板3與固定承載板10之間設(shè)置 有多條施力帶，多條施力帶按中心桿1周向均勻設(shè)置；單條施力帶兩端的連接鋼片8的外端 分別與移動(dòng)承載板3、固定承載板10鉸接；施力帶與移動(dòng)承載板3、固定承載板10的鉸接處 設(shè)置有限位環(huán)6，施力帶上其余位置處每間隔兩塊連接鋼片8的鉸接處設(shè)置有限位環(huán)6 ；限 位環(huán)6將鉸接處包裹；所述錨固鋼片9的平面中心設(shè)置有凸起，相鄰兩個(gè)限位環(huán)6之間的施 力帶上裸露的連接鋼片8鉸接處的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與錨固鋼片9的凸起連接，錨固鋼片9所在平面 與中心桿1的中軸線平行，且錨固鋼片9所在平面處于連接鋼片8的外側(cè)。參見圖4，該結(jié)構(gòu)的工作原理為將自錨型應(yīng)急錨桿放入錨孔中，向孔底方向旋進(jìn) 錨固螺帽2，錨固螺帽2推動(dòng)移動(dòng)承載板3，移動(dòng)承載板3擠壓施力帶，由于限位環(huán)6的限制 作用，限位環(huán)6所在處的連接鋼片8鉸接處無法向外凸起，無限位環(huán)6的連接鋼片8的鉸接 處向外凸起，鉸接處向外凸起的同時(shí)將錨固鋼片9頂起，錨固鋼片9與錨孔壁5緊密、高壓 接觸，增大錨固鋼片9與錨孔壁5之間的法向荷載，發(fā)揮自錨型應(yīng)急錨桿與錨孔壁5之間的 抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)治理對(duì)象的應(yīng)急加固處理。在對(duì)危巖進(jìn)行永久加固處理后，反向旋轉(zhuǎn) 錨固螺帽2，即可使錨固鋼片9與錨孔壁5脫離，取出自錨型應(yīng)急錨桿，從而實(shí)現(xiàn)了自錨型應(yīng) 急錨桿的可重復(fù)使用。為了保證在旋進(jìn)錨固螺帽2時(shí)，各條施力帶的受力均勻以及避免移動(dòng)承載板3受 力不均，發(fā)明人還提出了如下改進(jìn)所述的移動(dòng)承載板3上還設(shè)置有空心鋼管4，空心鋼管 4上端與移動(dòng)承載板3下端面固定，空心鋼管4套接在中心桿1外，空心鋼管4下端與施力 帶上端的連接鋼片8的端頭鉸接，限位環(huán)6將鉸接處包裹。所述施力帶數(shù)量的優(yōu)選數(shù)量為3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)。為了增加自錨型應(yīng)急錨桿與錨孔壁5之間的錨固強(qiáng)度，在錨固鋼片9外表面設(shè)置 有突起波紋，突出高度0. 5cm。錨固鋼片9選用泊松比不大于0. 1，楊氏模量30 40GPa的 材料制作。所述中心桿1設(shè)計(jì)有330cm和430cm兩種長度規(guī)格，分別可提供80kN和IOOkN的 承載力。連接鋼片8可為瓦片型，也可為直板型；沿中心桿1軸向，同一橫截面處的施力帶 上的連接鋼片8，所圍的內(nèi)切圓的直徑為“中心桿1直徑+0. 5cm”。所述中心桿1與錨固螺帽2螺紋連接，從中心桿1端頭起算，沿中心桿1軸向30cm 范圍內(nèi)的中心桿1桿體上設(shè)置螺紋，30cm的螺紋范圍已經(jīng)可以滿足需求了。本發(fā)明還提出了一種基于前述自錨型應(yīng)急錨桿的自錨型應(yīng)急錨桿安設(shè)方法，具體 步驟為1)按要求預(yù)制自錨型應(yīng)急錨桿；2)確定治理對(duì)象所需錨桿數(shù)量η = 1+ 4
L^0.式中，[…]為取整符號(hào)，η為自錨型應(yīng)急錨桿數(shù)量；P為治理對(duì)象應(yīng)急加固處治所需錨固力(kN) ；N。為單根自錨型應(yīng)急錨桿的設(shè)計(jì)承載力；3)按照梅花樁布設(shè)自錨型應(yīng)急錨桿；4)在自錨型應(yīng)急錨桿設(shè)置位置鉆孔，鉆孔深度比中心桿1長度短30cm ；5)在鉆孔內(nèi)設(shè)置自錨型應(yīng)急錨桿，旋進(jìn)錨固螺帽2，使錨固鋼片9與錨孔壁5緊 密、高壓接觸，治理完成。所述的自錨型應(yīng)急錨桿參數(shù)為單根330cm型自錨型應(yīng)急錨桿承載力為80kN，單 根430cm型自錨型應(yīng)急錨桿承載力100kN。步驟3)中，按照梅花樁布設(shè)自錨型應(yīng)急錨桿時(shí)，自錨型應(yīng)急錨桿間距從 0. 5mX0. 5m、08mX08m或ImX Im三種規(guī)格中選用。 步驟4)中，鉆孔深度為300cm或400cm，分別對(duì)應(yīng)長度為330cm和430cm的自錨型
應(yīng)急錨桿。
權(quán)利要求
一種自錨型應(yīng)急錨桿，其特征在于它由中心桿(1)、限位環(huán)(6)、錨固螺帽(2)、帶中心孔的移動(dòng)承載板(3)、固定承載板(10)、錨固鋼片(9)和連接鋼片(8)組成；中心桿(1)的一端與固定承載板(10)固定連接，中心桿(1)的另一端與錨固螺帽(2)螺紋連接，移動(dòng)承載板(3)套接在錨固螺帽(2)與固定承載板(10)之間的中心桿(1)桿體上；偶數(shù)塊連接鋼片(8)的端頭依次鉸接形成一條條狀施力帶；在移動(dòng)承載板(3)與固定承載板(10)之間設(shè)置有多條施力帶，多條施力帶按中心桿(1)周向均勻設(shè)置；單條施力帶兩端的連接鋼片(8)的外端分別與移動(dòng)承載板(3)、固定承載板(10)鉸接；施力帶與移動(dòng)承載板(3)、固定承載板(10)的鉸接處設(shè)置有限位環(huán)(6)，施力帶上其余位置處每間隔兩塊連接鋼片(8)的鉸接處設(shè)置有限位環(huán)(6)；限位環(huán)(6)將鉸接處包裹；所述錨固鋼片(9)的平面中心設(shè)置有凸起，相鄰兩個(gè)限位環(huán)(6)之間的施力帶上裸露的連接鋼片(8)鉸接處的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與錨固鋼片(9)的凸起連接，錨固鋼片(9)所在平面與中心桿(1)的中軸線平行，且錨固鋼片(9)所在平面處于連接鋼片(8)的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自錨型應(yīng)急錨桿，其特征在于所述的移動(dòng)承載板(3)上還 設(shè)置有空心鋼管(4)，空心鋼管(4)上端與移動(dòng)承載板(3)下端面固定，空心鋼管(4)套接 在中心桿(1)外，空心鋼管(4)下端與施力帶上端的連接鋼片(8)的端頭鉸接，限位環(huán)(6) 將鉸接處包裹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自錨型應(yīng)急錨桿，其特征在于所述施力帶數(shù)量為3個(gè)、 4個(gè)或5個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自錨型應(yīng)急錨桿，其特征在于所述錨固鋼片(9)外表面具 有突起波紋，突出高度0. 5cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自錨型應(yīng)急錨桿，其特征在于所述中心桿(1)長度為330cm 或 430cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自錨型應(yīng)急錨桿，其特征在于所述中心桿(1)與錨固螺帽 (2)螺紋連接，從中心桿(1)端頭起算，沿中心桿(1)軸向30cm范圍內(nèi)的中心桿(1)桿體上設(shè)置螺紋。
7.一種自錨型應(yīng)急錨桿的安設(shè)方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行安設(shè)1)按要求預(yù)制自錨型應(yīng)急錨桿；2)確定治理對(duì)象所需錨桿數(shù)量η ,^ P ‘η = 1+ ——L^o.式中，[…]為取整符號(hào)，η為自錨型應(yīng)急錨桿數(shù)量；P為治理對(duì)象應(yīng)急加固處治所需錨 固力(kN) ；N。為單根自錨型應(yīng)急錨桿的設(shè)計(jì)承載力；3)按照梅花樁布設(shè)自錨型應(yīng)急錨桿；4)在自錨型應(yīng)急錨桿設(shè)置位置鉆孔，鉆孔深度比中心桿(1)長度短30cm;5)在鉆孔內(nèi)設(shè)置自錨型應(yīng)急錨桿，旋進(jìn)錨固螺帽(2)，使錨固鋼片(9)與錨孔壁(5)緊 密、高壓接觸，治理完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自錨型應(yīng)急錨桿的安設(shè)方法，其特征在于所述的自錨型應(yīng) 急錨桿參數(shù)為單根330cm型自錨型應(yīng)急錨桿承載力為80kN，單根430cm型自錨型應(yīng)急錨桿承載力100kN。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自錨型應(yīng)急錨桿的安設(shè)方法，其特征在于步驟3)中，按照 梅花樁布設(shè)自錨型應(yīng)急錨桿時(shí)，自錨型應(yīng)急錨桿間距從0. 5mX0. 5m、0. 8mX0. 8m或ImX Im 三種規(guī)格中選用。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自錨型應(yīng)急錨桿的安設(shè)方法，其特征在于步驟4)中，鉆孔 深度為300cm或400cm，分別對(duì)應(yīng)長度為330cm和430cm的自錨型應(yīng)急錨桿。
全文摘要
本發(fā)明公開一種自錨型應(yīng)急錨桿，該錨桿由中心桿、限位環(huán)、錨固螺帽、帶中心孔的移動(dòng)承載板、固定承載板、錨固鋼片和連接鋼片組成；通過旋進(jìn)錨固螺帽，使連接鋼片將錨固鋼片頂起，并使錨固鋼片與錨孔壁緊密接觸。本發(fā)明還公開了前述自錨型應(yīng)急錨桿的安設(shè)方法。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是能夠使錨桿與錨孔壁緊密、高壓接觸，發(fā)揮自錨型應(yīng)急錨桿與錨孔壁之間的抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)治理對(duì)象的應(yīng)急加固和快速處理。
文檔編號(hào)E02D5/74GK101892852SQ20101024214
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者唐紅梅, 程華, 陳洪凱 申請人:陳洪凱;唐紅梅