一种真空排水锚杆及其施工方法技术

本发明专利技术提供一种真空排水锚杆及其施工方法，该锚杆由锚固系统和真空排水系统构成；锚固系统的中空锚管前端有螺纹、中后部与出浆管连接，周围开设透水孔和包裹滤网，出浆管口部套有橡皮袖阀和土工袋，抱箍将土工袋夹持在中空锚管；中空锚管倾斜放置于坡体内，向中空锚管内和前端外围压力注浆，锚具将中空锚管锚固于垫板上；坡体外安装控制器和真空泵；坡体内埋设水分计并与控制器连接；吸水管穿过密封盖插入中空锚管内，通过密封接头与排水管连接，并与真空泵连接；打开控制器和真空泵，开始抽气使中空锚管内形成负压区，边坡中水分进入吸水管然后排到边坡外。本发明专利技术结构简单，能同时实现锚固与排水，并具有良好效果，施工简便，造价低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种真空排水锚杆及其施工方法
本专利技术属于岩土锚固工程
，具体涉及一种真空排水锚杆及其施工方法，主要适用于边坡、基坑工程。
技术介绍
边坡失稳滑塌容易造成人员伤亡和财产损失，是全球三大地质灾害之一。目前在建公路、铁路、基坑等工程中大量采用锚杆加固岩土边坡。降雨或地下水位上升会使岩土体中发生渗水现象，不仅降低土体的强度，而且会形成渗透力，水的作用使边坡发生滑塌灾害的概率大幅提高。如在多雨的山区、各种水库库区及沟谷灌溉区等边坡，水渗流引起的滑坡现象不计其数。因此，滑坡灾害治理中排水是一项重要的工程措施。常见的排水措施是坡面布设排水沟，布置排水孔，地下排水盲沟等，但在实际工程中，受地形条件、施工方法和泥土沉积等影响，排水通道容易发生堵塞，导致排水效果显著降低，最终造成严重的工程事故，而且坡内深部排水比地表复杂很多，建造成本高。目前，锚固和排水一体的锚杆有两类：(1)以减小锚固力为代价依靠重力排水锚杆：如申请号为201310383960.6公开了的专利一种排水锚杆，锚索外套土工袋，土工袋内和外分别为不透水和透水混凝土，达到了排水和锚固功能。然而该锚杆向上倾斜，锚杆提供的锚固力较小，另外水分沿锚杆倾向排出，产生渗透力并削弱了锚杆周围土体的强度锚固力下降，促使滑坡发生。(2)免动力自排水锚杆：如申请号为201510157530.1公开了一种边坡自排水锚杆，底部封闭的中空锚管上半圆开孔，锚管中插入吸水管，并向下倾斜放入坡内，利用虹吸原理自动将锚管中的水排出。该锚杆有利于增大抗滑力，又能实现自排水；但只能排出锚管上方周围岩土体中的水分，下方的水无法排出，而且在渗透性较差的软粘土中排水和锚固效果欠佳，长期使用容易堵塞。这几类土体锚固和排水相结合的技术均是靠水分从土体流入排水通道，当土体渗透性较低时，会大大降低排水效果，排水时间增长，导致边坡失稳的风险大大增加。因此，开发一种能快速排水，适应于低渗透土体的边坡加固锚杆是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有锚固排水一体化技术在深厚坡体、低渗透性土体中排水、锚固效果不良的问题，提供一种拥有加压排水固结和锚固功能的真空排水锚杆及施工方法。本专利技术的目的之一是提供一种真空排水锚杆，包括：锚固系统和真空排水系统；所述锚固系统包括设置在边坡上的若干排列设置的锚固单元，每个锚固单元包括：中空锚管、锚具和垫板；所述中空锚管倾斜设置在坡体内，垫板套在中空锚管的前端，锚具将中空锚管锚固于垫板上；中空锚管的中后部管壁上设置有若干钻孔，每个钻孔上密封连接有出浆管，出浆管与中空锚管垂直连接；在每个出浆管口部套有橡皮袖阀和土工袋，土工袋内的纤维绳绑扎在中空锚管上，出浆管两侧用抱箍将土工袋夹持固定在中空锚管；在中空锚管的中后部管壁沿圆周开设有透水孔，在分布有透水孔的中空锚管上包裹有滤网；在中空锚管的外壁与边坡之间填充有密封体，所述密封体分布的区域在垫板和中空锚管上设置的第一个土工袋之间构成的圆周上；所述真空排水系统包括真空泵、吸水管、排水管、密封接头、密封盖、控制器和水分计；每个中空锚管的端部通过密封盖密封，所述吸水管的一端穿过密封盖后插入中空锚管内并伸至底部，另一端通过密封接头与排水管连接，排水管后端与真空泵连接，真空泵与控制器电连接；所述水分计安装在坡体内设置的安置孔内，且水分计与安置孔内壁之间填充有密封体；安置孔设置在中空锚管之间；控制器与水分计、真空泵连接；打开控制器和真空泵，开始抽气使中空锚管内形成负压区，边坡土体中的水分通过透水孔进入中空锚管内，再通过真空泵和排水管将坡体内水排到坡外。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，中空锚管直径60～80mm；滤网为密目纱布或塑料网；透水孔直径为5～10mm；在距离出浆管0.1～0.2m的范围内不设置透水孔；出浆管在中空锚管的同一横截面上对称布置，间距为1.0～1.5m，直径为10～15mm。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，真空泵为真空射流泵，真空度为-600kpa～-300kpa，抽气速度为50L/min～150L/min，功率为0.15kw～0.5kw。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，控制器的界限含水率设置为15％～30％的某个值，具体值根据土质状况决定。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，所述密封体为水泥浆、沥青或泥浆。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，密封接头为自封式气动管接头或卡套式管接头。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，排水管通过密封接头与多根吸水管连接，吸水管内径≤15mm。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，太阳能电池板和控制器安装在埋设于坡脚的撑杆上。进一步地，如上所述的真空排水锚杆，所述排水管通过卡子固定于边坡上；控制器通过太阳能电池板供电。本专利技术的另一目的是提供一种真空排水锚杆的施工方法，包括以下步骤：(1)调查分析边坡地质、水文条件，进行地质勘探和设计，分析边坡的潜在滑动面位置，确定钻孔位置、深度和直径；(2)制作中空锚管：根据步骤确定中空锚管的长度，土工袋的个数；中空锚管的前端车削螺纹用于螺纹固定锚具，中空锚管的中后段间隔1.0～1.5m钻孔，并焊接垂直出浆管，中空锚管的中后段管壁开设孔径为5～10mm的透水孔，出浆管上先套橡皮袖阀，纤维绳绑扎在钢管上，抱箍将土工袋固定于钢管上；外表喷刷防腐漆，外围包裹2～3层滤网；(3)钻孔：根据设计深度和角度，采用风钻在边坡上分别钻中空锚管和水分计的安置孔；(4)中空锚管安装和注水泥浆：将中空锚管插入边坡钻取的安置孔内，注浆管深入中空锚管底部进行分段注浆；注浆管的端部间隔固定有两个止浆塞，止浆塞之间的注浆管管壁上设置注浆孔构成注浆花管；每段注浆长度为注浆步距，注浆步距与出浆管间距相同，即步距为1.0～1.5m，注浆压力根据不同的地层状况确定；注浆过程，每次同时进行同一横截面的两个橡皮袖阀注浆，从中空锚管底端依次向前端注浆，每完成一次注浆，向上移动注浆管一个步距，直至完成所有土工袋注浆，拔出注浆管；在中空锚管与边坡之间注入密封体，待浆体强度达到70％时，中空锚管前段套上垫板，张拉锚固，用锚具锚固于垫板上；重复此步骤，施工所有中空锚管；(5)安装真空泵：坡脚部位修筑泵基座，在基座上安装固定真空泵；(6)安装太阳能电池板和控制器：撑杆固定埋设于坡脚土层中，以安装稳固为标准，在撑杆顶端安装太阳能电池板、中部安装控制器；(7)吸水管一端插入中空锚管内并伸至底部，另一端套上密封盖，并固定于中空锚管前端；通过密封接头将吸水管与排水管的前端连接，后端与真空泵连接；排水管通过卡子固定于边坡上；(8)安装水分计：在两根中空锚管之间的安置孔内安设水分计，将与水分计连接的数据导线沿孔引出，并注入密封体；(9)连线和调试：导线将太阳能电池板、控制器和真空泵相连，水分计和控制器连接；打开控制器开关，开始抽气试验，观测泵口的真空度变化及检查各接头是否漏气或漏水，开泵0.5～2h，泵口真空度达到10～20kpa说明密封性能良好，否则停泵检修各接头密封性；待排水量明显降低持续2～4h时，水分计含水率小于设定含水率时，控制器自动断开，停止真空排水。本专利技术的有益效果是：本专利技术结合锚固和真空预压技术于一体形成真空排水锚杆，解决了支挡与排水固结同步的尖锐矛盾，提升滑坡的治理水平。主要优点为：(1)中空锚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空排水锚杆，其特征在于：包括：锚固系统和真空排水系统；所述锚固系统包括设置在边坡(29)上的若干排列设置的锚固单元，每个锚固单元包括：中空锚管(1)、锚具(24)和垫板(23)；所述中空锚管(1)倾斜设置在坡体(29)内，垫板(23)套在中空锚管(1)的前端，锚具(24)将中空锚管(1)锚固于垫板(23)上；中空锚管(1)的中后部管壁上设置有若干钻孔，每个钻孔上密封连接有出浆管(5)，出浆管(5)与中空锚管(1)垂直连接；在每个出浆管(5)口部套有橡皮袖阀(6)和土工袋(7)，土工袋(7)内的纤维绳(8)绑扎在中空锚管(1)上，出浆管(5)两侧用抱箍(9)将土工袋(7)夹持固定在中空锚管(1)；在中空锚管(1)的中后部管壁沿圆周开设有透水孔(4)，在分布有透水孔(4)的中空锚管(1)上包裹有滤网(3)；在中空锚管(1)的外壁与边坡(29)之间填充有密封体(20)，所述密封体(20)分布的区域在垫板(23)和中空锚管(1)上设置的第一个土工袋(7)之间构成的圆周上；所述真空排水系统包括真空泵(17)、吸水管(10)、排水管(11)、密封接头(12)、密封盖(13)、控制器(15)和水分计(16)；每个中空锚管(1)的端部通过密封盖(13)密封，所述吸水管(10)的一端穿过密封盖(13)后插入中空锚管(1)内并伸至底部，另一端通过密封接头(12)与排水管(11)连接，排水管(11)后端与真空泵(17)连接，真空泵(17)与控制器(15)电连接；所述水分计(16)安装在坡体(29)内设置的安置孔内，且水分计(16)与安置孔内壁之间填充有密封体(20)；安置孔设置在所述中空锚管(1)之间；控制器(15)与水分计(16)、真空泵(17)连接；打开控制器(15)和真空泵(17)，开始抽气使中空锚管(1)内形成负压区，边坡(29)土体中的水分通过透水孔(4)进入中空锚管(1)内，再通过真空泵(17)和排水管(11)将坡体内水排到坡外。...

【技术特征摘要】
1.一种真空排水锚杆，其特征在于：包括：锚固系统和真空排水系统；所述锚固系统包括设置在边坡(29)上的若干排列设置的锚固单元，每个锚固单元包括：中空锚管(1)、锚具(24)和垫板(23)；所述中空锚管(1)倾斜设置在坡体(29)内，垫板(23)套在中空锚管(1)的前端，锚具(24)将中空锚管(1)锚固于垫板(23)上；中空锚管(1)的中后部管壁上设置有若干钻孔，每个钻孔上密封连接有出浆管(5)，出浆管(5)与中空锚管(1)垂直连接；在每个出浆管(5)口部套有橡皮袖阀(6)和土工袋(7)，土工袋(7)内的纤维绳(8)绑扎在中空锚管(1)上，出浆管(5)两侧用抱箍(9)将土工袋(7)夹持固定在中空锚管(1)；在中空锚管(1)的中后部管壁沿圆周开设有透水孔(4)，在分布有透水孔(4)的中空锚管(1)上包裹有滤网(3)；在中空锚管(1)的外壁与边坡(29)之间填充有密封体(20)，所述密封体(20)分布的区域在垫板(23)和中空锚管(1)上设置的第一个土工袋(7)之间构成的圆周上；所述真空排水系统包括真空泵(17)、吸水管(10)、排水管(11)、密封接头(12)、密封盖(13)、控制器(15)和水分计(16)；每个中空锚管(1)的端部通过密封盖(13)密封，所述吸水管(10)的一端穿过密封盖(13)后插入中空锚管(1)内并伸至底部，另一端通过密封接头(12)与排水管(11)连接，排水管(11)后端与真空泵(17)连接，真空泵(17)与控制器(15)电连接；所述水分计(16)安装在坡体(29)内设置的安置孔内，且水分计(16)与安置孔内壁之间填充有密封体(20)；安置孔设置在所述中空锚管(1)之间；控制器(15)与水分计(16)、真空泵(17)连接；打开控制器(15)和真空泵(17)，开始抽气使中空锚管(1)内形成负压区，边坡(29)土体中的水分通过透水孔(4)进入中空锚管(1)内，再通过真空泵(17)和排水管(11)将坡体内水排到坡外。2.根据权利要求1所述的真空排水锚杆，其特征在于：中空锚管(1)直径60～80mm；滤网(3)为密目纱布或塑料网；透水孔(4)直径为5～10mm；在距离出浆管(5)0.1～0.2m的范围内不设置透水孔(4)；出浆管(5)在中空锚管(1)的同一横截面上对称布置，间距为1.0～1.5m，直径为10～15mm。3.根据权利要求1所述的真空排水锚杆，其特征在于：真空泵(17)为真空射流泵，真空度为-600kpa～-300kpa，抽气速度为50L/min～150L/min，功率为0.15kw～0.5kw。4.根据权利要求1所述的真空排水锚杆，其特征在于：控制器(15)的界限含水率设置为15％～30％的某个值，具体值根据土质状况决定。5.根据权利要求1所述的真空排水锚杆，其特征在于：所述密封体(20)为水泥浆、沥青或泥浆。6.根据权利要求1所述的真空排水锚杆，其特征在于：密封接头(12)为自封式气动管接头或卡套式管接头。7.根据权利要求1所述的真空排水锚杆，其特征在于：排水管(11)通过密封接头(12)与多根吸水管(10)连接，吸水管(10)内径≤15mm。8.根据权利要求1所述的真空排水锚杆，其特征在于：太阳能电池板(14)和控制器(15)安装在埋设于坡脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：董旭光，王永胜，颉永斌，孙国栋，刘海涛，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64