專利名稱：張拉自鎖傘型錨及土質(zhì)邊坡加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土體邊坡加固技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種張拉自鎖傘型錨及土質(zhì)邊坡加固方法，主要應(yīng)用于土質(zhì)邊坡錨固，還可應(yīng)用于深基坑、抵抗傾覆的結(jié)構(gòu)、加壓裝置及各種構(gòu)筑物等需要提供抗拔力來(lái)維持穩(wěn)定的工程。
背景技術(shù)：
在公路、鐵路、港口碼頭、水利、建筑等工程建設(shè)中，經(jīng)常需要對(duì)不穩(wěn)定的土質(zhì)邊坡進(jìn)行加固處理，以保證工程安全。錨固技術(shù)能充分利用土體自身強(qiáng)度，是常用的加固手段之一。目前，常用的土體邊坡錨固方式以鉆孔灌漿為主，一般稱為灌漿錨桿，灌漿土層錨桿由錨桿(錨索)、自由段、錨固段及錨頭、墊塊等組成。其中錨固段及錨頭是抗拔力的提供者， 其性能如何關(guān)系到錨桿的作用發(fā)揮程度，錨固段多采用圓柱或擴(kuò)大端部?jī)煞N類型。圓柱型依靠錨固段錨桿外側(cè)與土體的摩阻力提供抗力，而擴(kuò)大端部型錨桿除此之外，還利用擴(kuò)大部分對(duì)應(yīng)的上部土體抗剪強(qiáng)度作為抗力，充分利用了土體自身的強(qiáng)度，抗拔力較高。擴(kuò)大端部型錨固主要通過(guò)機(jī)械、爆破、水射流等方式施工，需借助特有設(shè)備，施工工藝復(fù)雜，擴(kuò)孔作用也有限。錨桿采用鉆孔灌漿施工的方法也較復(fù)雜，如灌漿質(zhì)量不好，則很難保證錨桿的抗拔力。
對(duì)于以上問(wèn)題，部分學(xué)者也進(jìn)行了研究，并提出了幾種新的方法。1996年，陳書申發(fā)明了傘式錨桿(詳見(jiàn)中國(guó)專利號(hào)為CN96243^1. X的文件)，其利用傘狀反力板增加錨桿抗力，是一種較好的研究思路；但由于所用反力板是通過(guò)錨桿張拉柔性拉條打開(kāi)的，這樣反力板入土阻力很大，導(dǎo)致反向板嵌入很淺，施工困難，張拉力提高有限。1997年，張繼紅發(fā)明了傘式錨具(詳見(jiàn)中國(guó)專利號(hào)為CN97103512. 1的文件)，其主體設(shè)計(jì)思想是利用雨傘撐開(kāi)的原理，增加錨頭與土體結(jié)合的面積，從而增大抗拔力；主要工作原理是利用上下移動(dòng)的傘柄和張拉柔性網(wǎng)來(lái)使得錨頭與周圍土體形成整體；從設(shè)計(jì)圖來(lái)看，傘柄下壓才可使錨頭張開(kāi)，再?gòu)埨嵝跃W(wǎng)才使得傘錨外邊插入土中，由于張拉柔性網(wǎng)和傘柄均不能一起入土(阻力很大)，影響了張開(kāi)角度和入土深度，從而抗拔力提高幅度不大。
2002年，葛修潤(rùn)等發(fā)明了船錨式注漿張開(kāi)型土錨錨頭(詳見(jiàn)中國(guó)專利號(hào)為 CN02151286. 8的文件)，其利用灌漿壓力使得錨抓打開(kāi)并切入土體，通過(guò)灌漿的方法來(lái)提高抗拔力，此種錨頭對(duì)于較軟土體比較有效，但當(dāng)土體強(qiáng)度稍高時(shí)，則切入深度較小，抗拔力提高有限；同時(shí)，錨頭較復(fù)雜，需要控制灌漿壓力并借助灌漿提高抗拔力的方法，施工也較復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種張拉自鎖傘型錨及土質(zhì)邊坡加固方法，可以通過(guò)鉆進(jìn)和張拉，將多根錨釘板嵌入兩側(cè)土體中，深度和角度可以任意調(diào)整，充分利用土體自身強(qiáng)度提供抗拔力，實(shí)現(xiàn)對(duì)土質(zhì)邊坡的加固；本發(fā)明傘型錨抗拔力大；省卻了灌漿固結(jié)的流程，工藝簡(jiǎn)單， 造價(jià)低，施工便捷，效率高，可滿足各類土體邊坡加固的需要。
一種張拉自鎖傘型錨，包括錨頭、連接體和張拉固定端，錨頭通過(guò)連接體與張拉固定端連接，所述錨頭包括螺旋鉆頭、與螺旋鉆頭連接的圓柱體套筒，所述圓柱體套筒的內(nèi)腔安裝有活動(dòng)拉板，所述圓柱體套筒遠(yuǎn)離螺旋鉆頭的一端安裝有導(dǎo)向板，所述活動(dòng)拉板上設(shè)有至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)，所述圓柱體套筒靠近導(dǎo)向板的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)所述至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)設(shè)有至少兩個(gè)自鎖環(huán)，至少兩個(gè)錨釘板的一端分別與對(duì)應(yīng)的錨釘板固定環(huán)連接，另一端從對(duì)應(yīng)的自鎖環(huán)和導(dǎo)向板之間的空間伸出圓柱體套筒外，導(dǎo)向板上安裝有正旋卡口， 拉桿的一端與所述活動(dòng)拉板連接，另一端從導(dǎo)向板、正旋卡口伸出后與連接體連接。
—種土質(zhì)邊坡加固方法，使用上述的張拉自鎖傘型錨進(jìn)行土質(zhì)邊坡加固，其方法包括如下步驟
(a)對(duì)擬加固邊坡進(jìn)行計(jì)算分析，確定合理的加固方案，包括單錨抗拔力、錨固深度、布置型式、間距和水平夾角；
(b)選擇相應(yīng)型號(hào)的上述張拉自鎖傘型錨，并根據(jù)加固深度選擇相應(yīng)的施工機(jī)械，
(c)鉆進(jìn)機(jī)具就位，按設(shè)計(jì)方向預(yù)先鉆孔或直接利用帶有連接體的錨頭鉆進(jìn)；按加固方案將傘型錨的錨頭鉆至預(yù)定位置，并通過(guò)反轉(zhuǎn)將鉆進(jìn)裝置與錨頭脫開(kāi)；
(d)將連接體與張拉固定端的張拉設(shè)備連接，通過(guò)張拉設(shè)備施加張拉力進(jìn)行張拉， 拉桿拉動(dòng)活動(dòng)拉板上移，活動(dòng)拉板帶動(dòng)錨釘板上移，在導(dǎo)向板和錨釘板固定環(huán)的控制下，錨釘板向兩側(cè)展開(kāi)并呈傘形打開(kāi)嵌入兩側(cè)土體；在張拉設(shè)備工作時(shí)記錄拉力和位移，達(dá)預(yù)定拉力后，將連接體與固定件牢固連接；
(e)按照(c)、(d)兩個(gè)步驟完成整個(gè)邊坡所有傘型錨的施工。
本發(fā)明采用將傘型錨鉆至預(yù)定位置，通過(guò)張拉，使得錨釘板自動(dòng)打開(kāi)并嵌入土體， 當(dāng)達(dá)到預(yù)定嵌入深度后自動(dòng)鎖定并與兩側(cè)土體形成整體，具有極大的抵抗拔出的能力；通過(guò)多根傘型錨的錨固，使得邊坡不穩(wěn)定部分與下部土體連接形成整體，從而達(dá)到了加固邊坡的目的。本發(fā)明中錨釘板的嵌入深度和張開(kāi)角度可滿足各類工程的需要，抗拔力大幅度提高，可應(yīng)用于各類土質(zhì)邊坡的加固；該發(fā)明具有抗拔力大，造價(jià)低，工藝簡(jiǎn)單，施工效率高，施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可適于各類復(fù)雜場(chǎng)地，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明張拉自鎖傘型錨加固土質(zhì)邊坡的原理圖，其中圖1(a)為錨頭鉆入土體的示意圖，圖1(b)為錨釘板張拉后，錨頭呈傘型打開(kāi)并與土體形成整體的示意圖2是本發(fā)明張拉自鎖傘型錨的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2(a)為錨釘板張拉前的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2(b)為錨釘板張拉后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中A-錨頭；B-連接體；C-張拉固定端；1-螺旋鉆頭；2-活動(dòng)拉板；3-錨釘板固定環(huán)；4-錨釘板；5-圓柱體套筒；6-自鎖環(huán)；7-導(dǎo)向板；8-正旋卡口 ；9-拉桿。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
請(qǐng)參考圖1和圖2，本發(fā)明張拉自鎖傘型錨包括錨頭A、連接體B和張拉固定端C， 錨頭A通過(guò)連接體B與張拉固定端C連接。其中錨頭A是本發(fā)明的關(guān)鍵組成部件，請(qǐng)參考圖3及圖4，所述錨頭A包括螺旋鉆頭1、傘型錨體和正旋卡口 8。
具體來(lái)說(shuō)，螺旋鉆頭1可鉆入各類土體，帶動(dòng)整個(gè)錨頭A到達(dá)所需錨固的部位。傘型錨體是提供抗拔力的主體部件，包括與螺旋鉆頭1連接的圓柱體套筒5，所述圓柱體套筒 5的內(nèi)腔安裝有活動(dòng)拉板2，所述圓柱體套筒5遠(yuǎn)離螺旋鉆頭1的一端安裝有導(dǎo)向板7，所述圓柱體套筒5靠近導(dǎo)向板7的側(cè)壁設(shè)有自鎖環(huán)6，所述活動(dòng)拉板2上間隔一定距離設(shè)有錨釘板固定環(huán)3，所述活動(dòng)拉板2上設(shè)有至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)3，所述圓柱體套筒5靠近導(dǎo)向板7的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)所述至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)3設(shè)有至少兩個(gè)自鎖環(huán)6，至少兩個(gè)錨釘板4 的一端分別與對(duì)應(yīng)的錨釘板固定環(huán)3連接，另一端從對(duì)應(yīng)的自鎖環(huán)6和導(dǎo)向板7之間的空間伸出圓柱體套筒5外，導(dǎo)向板7上安裝有正旋卡口 8，拉桿9的一端與所述活動(dòng)拉板2連接，另一端從導(dǎo)向板7、正旋卡口 8伸出后與連接體B連接。較佳的，所述錨釘板4的數(shù)量為 4 10個(gè)。
連接體B是連接錨頭A與張拉固定端C的桿、線等，為錨頭A提供張拉力，可采用具有一定拉伸強(qiáng)度的金屬或非金屬桿和線等，如鋼筋、鋼絲、鋼絞線、玻璃鋼絲等。
張拉固定端C是采用鋼筋混凝土制作的表面固定件，是進(jìn)行張拉、施加預(yù)應(yīng)力并鎖緊的部件；張拉固定端C可與千斤頂?shù)葟埨O(shè)備連接用于施加張拉力，并配有壓力傳感器和位移計(jì)等用于測(cè)量張拉力和錨頭變形等。
在進(jìn)入土體時(shí)錨釘板4處于閉合狀態(tài)，如圖2(a)所示，當(dāng)?shù)竭_(dá)錨固部位并受張拉作用時(shí)，拉桿9拉動(dòng)活動(dòng)拉板2上移，活動(dòng)拉板2帶動(dòng)錨釘板4上移，在導(dǎo)向板7和錨釘板固定環(huán)3的控制下，錨釘板4向兩側(cè)展開(kāi)并呈傘形打開(kāi)嵌入兩側(cè)土體，達(dá)張拉行程后受自鎖環(huán) 6限制而自動(dòng)鎖定，使得兩側(cè)土體與整個(gè)傘型錨體形成一個(gè)整體，形成極大的抵抗拔出的能力；傘型錨體的直徑和高度、錨釘板4的長(zhǎng)度和寬度可根據(jù)抗拔力的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。正旋卡口 8是連接鉆進(jìn)機(jī)具的專用接頭，在正旋方向作用下，鉆進(jìn)機(jī)具可使得錨頭A鉆入土體，反旋作用下鉆進(jìn)機(jī)具可與錨頭A脫開(kāi)。
本發(fā)明還提供一種使用上述張拉自鎖傘型錨進(jìn)行土質(zhì)邊坡加固的方法，其包括如下步驟
(a)對(duì)擬加固邊坡進(jìn)行計(jì)算分析，確定合理的加固方案，包括單錨抗拔力、錨固深度、布置型式、間距和水平夾角等。
(b)選擇相應(yīng)型號(hào)的上述張拉自鎖傘型錨，并根據(jù)加固深度選擇相應(yīng)的施工機(jī)械。 具體的，對(duì)于加固深度不大，可人工鉆入傘型錨的邊坡，選擇人工下錨的方式；對(duì)于加固深度不大，土體強(qiáng)度較高，可采用鉆進(jìn)機(jī)具下錨的方式；當(dāng)加固深度較大，鉆進(jìn)困難時(shí)，可采用預(yù)先鉆孔至一定深度，然后再采用鉆進(jìn)機(jī)具下錨的方式。
(c)鉆進(jìn)機(jī)具就位，按設(shè)計(jì)方向預(yù)先鉆孔或直接利用帶有連接體B的錨頭A鉆進(jìn)； 按加固方案將傘型錨的錨頭A鉆至預(yù)定位置，并通過(guò)反轉(zhuǎn)將鉆進(jìn)裝置與錨頭A脫開(kāi)；其中， 對(duì)預(yù)先鉆孔的施工方法，在錨頭A放至預(yù)定位置后進(jìn)行鉆孔回填，可以防止孔內(nèi)積水，并可提供一定阻力，防止傘型錨未打開(kāi)而拔出。
(d)將連接體B與張拉固定端C的張拉設(shè)備連接，通過(guò)張拉設(shè)備施加張拉力進(jìn)行張拉，拉桿9拉動(dòng)活動(dòng)拉板2上移，活動(dòng)拉板2帶動(dòng)錨釘板4上移，在導(dǎo)向板7和錨釘板固定環(huán)3的控制下，錨釘板4向兩側(cè)展開(kāi)并呈傘形打開(kāi)嵌入兩側(cè)土體，達(dá)張拉行程后受自鎖環(huán) 6限制而自動(dòng)鎖定，使得兩側(cè)土體與整個(gè)傘型錨體形成一個(gè)整體，形成極大的抵抗拔出的能力；在張拉設(shè)備工作時(shí)記錄拉力和位移，達(dá)預(yù)定拉力后，將連接體B與固定件牢固連接。
(e)按照(c)、(d)兩個(gè)步驟完成整個(gè)邊坡所有傘型錨的施工。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種張拉自鎖傘型錨，包括錨頭(A)、連接體⑶和張拉固定端(C)，錨頭㈧通過(guò)連接體(B)與張拉固定端(C)連接，其特征在于所述錨頭(A)包括螺旋鉆頭(1)、與螺旋鉆頭( 連接的圓柱體套筒(5)，所述圓柱體套筒(5)的內(nèi)腔安裝有活動(dòng)拉板0)，所述圓柱體套筒( 遠(yuǎn)離螺旋鉆頭(1)的一端安裝有導(dǎo)向板(7)，所述活動(dòng)拉板( 上設(shè)有至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)(3)，所述圓柱體套筒( 靠近導(dǎo)向板(7)的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)所述至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)C3)設(shè)有至少兩個(gè)自鎖環(huán)(6)，至少兩個(gè)錨釘板的一端分別與對(duì)應(yīng)的錨釘板固定環(huán)(3)連接，另一端從對(duì)應(yīng)的自鎖環(huán)(6)和導(dǎo)向板(7)之間的空間伸出圓柱體套筒 (5)夕卜，導(dǎo)向板(7)上安裝有正旋卡口(8)，拉桿(9)的一端與所述活動(dòng)拉板(2)連接，另一端從導(dǎo)向板(7)、正旋卡口(8)伸出后與連接體⑶連接。
2.如權(quán)利要求1所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述錨釘板的數(shù)量為4 10個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述連接體(B)是連接錨頭(A) 與張拉固定端(C)的桿或線。
4.如權(quán)利要求3所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述連接體(B)為鋼筋、鋼絲、 鋼絞線或玻璃鋼絲。
5.如權(quán)利要求1所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述張拉固定端(C)是采用鋼筋混凝土制作的表面固定件，是進(jìn)行傘型錨張拉、施加預(yù)應(yīng)力并鎖緊的部件，可與千斤頂連接用于施加張拉力。
6.一種土質(zhì)邊坡加固方法，其特征在于使用權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的張拉自鎖傘型錨進(jìn)行土質(zhì)邊坡加固，其方法包括如下步驟(a)對(duì)擬加固邊坡進(jìn)行計(jì)算分析，確定合理的加固方案，包括單錨抗拔力、錨固深度、布置型式、間距和水平夾角；(b)選擇相應(yīng)型號(hào)的上述張拉自鎖傘型錨，并根據(jù)加固深度選擇相應(yīng)的施工機(jī)械，(c)鉆進(jìn)機(jī)具就位，按設(shè)計(jì)方向預(yù)先鉆孔或直接利用帶有連接體(B)的錨頭(A)鉆進(jìn)； 按加固方案將傘型錨的錨頭(A)鉆至預(yù)定位置，并通過(guò)反轉(zhuǎn)將鉆進(jìn)裝置與錨頭(A)脫開(kāi)；(d)將連接體(B)與張拉固定端(C)的張拉設(shè)備連接，通過(guò)張拉設(shè)備施加張拉力進(jìn)行張拉，拉桿(9)拉動(dòng)活動(dòng)拉板(2)上移，活動(dòng)拉板(2)帶動(dòng)錨釘板⑷上移，在導(dǎo)向板(7)和錨釘板固定環(huán)( 的控制下，錨釘板(4)向兩側(cè)展開(kāi)并呈傘形打開(kāi)嵌入兩側(cè)土體；在張拉設(shè)備工作時(shí)記錄拉力和位移，達(dá)預(yù)定拉力后，將連接體(B)與固定件牢固連接；(e)按照(c)、(d)兩個(gè)步驟完成整個(gè)邊坡所有傘型錨的施工。
7.如權(quán)利要求6所述的土質(zhì)邊坡加固方法，其特征在于其中步驟(b)中根據(jù)加固深度選擇相應(yīng)的施工機(jī)械具體為對(duì)于加固深度不大，可人工鉆入傘型錨的邊坡，選擇人工下錨的方式；對(duì)于加固深度不大，土體強(qiáng)度較高，采用鉆進(jìn)機(jī)具下錨的方式；當(dāng)加固深度較大，鉆進(jìn)困難時(shí)，采用預(yù)先鉆孔至一定深度，然后再采用鉆進(jìn)機(jī)具下錨的方式。
8.如權(quán)利要求6所述的土質(zhì)邊坡加固方法，其特征在于步驟(c)中對(duì)預(yù)先鉆孔的施工方法，在錨頭(A)放至預(yù)定位置后進(jìn)行鉆孔回填。
全文摘要
本發(fā)明提供一種張拉自鎖傘型錨，包括錨頭、連接體和張拉固定端，所述錨頭包括螺旋鉆頭、與螺旋鉆頭連接的圓柱體套筒，圓柱體套筒的內(nèi)腔安裝有活動(dòng)拉板，圓柱體套筒遠(yuǎn)離螺旋鉆頭的一端安裝有導(dǎo)向板，活動(dòng)拉板上設(shè)有至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)，圓柱體套筒靠近導(dǎo)向板的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)所述至少兩個(gè)錨釘板固定環(huán)設(shè)有至少兩個(gè)自鎖環(huán)，至少兩個(gè)錨釘板的一端分別與對(duì)應(yīng)的錨釘板固定環(huán)連接，另一端從對(duì)應(yīng)的自鎖環(huán)和導(dǎo)向板之間的空間伸出圓柱體套筒外，導(dǎo)向板上安裝有正旋卡口，拉桿的一端與活動(dòng)拉板連接，另一端從導(dǎo)向板、正旋卡口伸出后與連接體連接。本發(fā)明中錨釘板的嵌入深度可滿足各類工程的需要，抗拔力大幅度提高，可應(yīng)用于各類土質(zhì)邊坡的加固。
文檔編號(hào)E02D5/76GK102518132SQ20121000639
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者劉軍, 劉鳴, 周武華, 宋建平, 李靜希, 程展林, 程永輝, 胡漢兵, 胡波, 鐘敬全, 饒錫保, 龔壁衛(wèi) 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院