水泥基预应力岩土锚杆及锚杆锚固段和自由段的分区方法技术

本发明专利技术提出的水泥基预应力岩土锚杆及锚杆锚固段和自由段的分区方法，属于岩土工程技术领域，该锚杆包括外锚头及锚杆杆体，锚杆杆体分为锚固段及自由段，自由段分为柔性自由段及刚性自由段，柔性自由段紧贴锚固段设置，分区方法是将软质发泡材料注入基坑或边坡锚杆自由段紧贴锚固段的位置，形成一段能够被压缩的区段，即柔性自由段，当锚杆施加预应力时，滑动体被压缩，由于柔性自由段的存在，自由段以及对应的滑动体能够真正达到被锚杆锁紧荷载压缩，能够在滑动体中建立有效的预压应力，滑动面产生压应力，从而提高滑动面的抗剪能力，使得基坑或边坡的稳定和安全能够得以保证。

Zoning Method of Cement-based Prestressed Geotechnical Anchor and Anchor Section and Free Section

The partition method of cement-based pre-stressed geotechnical anchor bolt and anchor bolt anchoring section and free section proposed by the invention belongs to the field of geotechnical engineering technology. The anchor bolt includes external anchor head and anchor bolt body. The anchor bolt body is divided into anchoring section and free section, the free section is divided into flexible free section and rigid free section, and the flexible free section is set up close to anchoring section. The partition method is to inject soft foaming material into the foundation. The free section of anchor bolt in pit or slope is close to the position of anchor section, forming a compressible section, i.e. flexible free section. When the anchor bolt prestresses, the sliding body is compressed. Because of the existence of flexible free section, the free section and the corresponding sliding body can truly achieve the compression of the locking load of anchor bolt, can establish effective prestressing force in the sliding body, and the sliding surface produces compression. Stress, thus improving the shear resistance of sliding surface, makes the stability and safety of foundation pit or slope can be guaranteed.

【技术实现步骤摘要】
水泥基预应力岩土锚杆及锚杆锚固段和自由段的分区方法
本专利技术属于岩土工程
，涉及到基坑和边坡工程，特别涉及到一种水泥基预应力岩土锚杆及锚杆锚固段和自由段的分区方法。
技术介绍
按照土力学的基本原理和基坑或边坡的设计技术标准要求，在基坑或边坡的滑动体区间内锚杆体应做成自由段，在基坑或边坡的稳定体区间内锚杆体应做成锚固段，通过锚固段锚杆体提供的摩阻力加上锚杆外端的锁紧固定作用约束滑动体，防止滑动面的产生，以期实现与设计计算模型相吻合的目的，以确保基坑或边坡工程的稳定，保证工程安全。现有基坑和边坡工程的锚杆技术，采用的是细石混凝土或砂浆或水泥净浆加钢绞线或钢丝束或高强钢筋的方案，对于锚杆体的自由段和锚固段的分区，实际工程应用过程中，虽然设计图纸中划分了自由段和锚固段，但大多并没有给出自由段和锚固段的分区方案，而是将锚杆体一灌到底，或是即便是给出了自由段和锚固段的分区方案，却并没有达到分区的效果；或是提出的技术方案质量差、效率低、成本高，难以在实际工程中推广应用。申请号为201410030080.5的中国专利，公开了一种多段锚固式树脂锚杆及其锚固方法，它包括锚杆体和孔口预紧器，锚杆上间隔设有点锚固段，其余段为自由段；所述的点锚固段是在该段的锚杆体上加工有齿状环刀，齿状环刀外套有双组份树脂锚固药卷，双组份树脂锚固药卷两端套有隔离垫圈，从而将锚杆体从孔口开始依次被分成第一自由段、第一点锚固段、第二自由段、第二点锚固段、第三自由段、第三点锚固段，要求第一自由段处在围岩的松动区，第三点锚固段处在围岩的弹性区，其余段处在围岩的塑性区。该技术方案点锚固段和自由段的数量以及各段的长度可以根据围岩压力分布特点调整，分散荷载，避免在锚杆端部发生超强的应力集中，防止杆体断裂或将锚固体拔出。该技术方案存在的问题是：操作复杂、工效低、质量保证难度大、成本高等，尤其是质量问题，由于树脂的流动性和渗透性极强，若要与周边的岩土固结且限制在一段预想的区域内，其在岩体中的局域密封毫无可能性，树脂必然从锚固段溢出，造成失效。申请号为201520526632.1的中国专利，公开了一种水电边坡锚索自由段灌浆结构，包括边坡坡面和设置于边坡坡面内的锚索钻孔，所述锚索钻孔分为锚固段和自由段，其中自由段位于锚固段和边坡坡面之间，包括套接设置于所述锚索钻孔内的锚索体，所述锚索体内设置有注浆管，锚索体位于自由段的部分的外缘套接有密封裹布。该技术方案采用土工布为锚杆体作外套，试图隔离锚杆体与岩体，以期达到减小侧摩阻力的目的，由于钻孔侧壁的粗糙性以及水泥浆可以渗透土工布的特性，实际摩阻力会更大，造成自由段功能失效。申请号为CN201410032446.2的中国专利，公开了一种多段锚固式砂浆锚杆及其锚固方法，它包括锚杆体和孔口预紧器，锚杆还间隔设有自由段，所述的自由段是在该锚杆体上套有一段塑料套管，塑料套管的两端用可缩性垫圈封堵或缩紧，套有塑料套管的锚杆体为自由段，其余段的锚杆体为点锚固段，从而将锚杆体从孔口开始依次被分成第一自由段、第一点锚固段、第二自由段、第二点锚固段、第三自由段、第三点锚固段，要求第一自由段处在围岩的松动区,第三点锚固段处在围岩的弹性区，其余段处在围岩的塑性区。该技术方案试图通过塑料套管使锚杆体在其区段内成为自由段，但是，由于锚杆体与岩体之间的摩阻力或粘结力仍然存在，通过锚杆体抗压承载力的传递，此区段锚杆体的摩阻力或粘结力仍然会经过相邻锚固段的锚杆体传递给钢筋、钢丝束或钢绞线，所述的自由段无法起到自由段的作用。申请号为201510434626.8的中国专利，公开了一种锚索分区锚固分段预紧岩层控制方法，该方法采用锚索实施分区锚固、分段预紧。分区锚固即针对破碎区、塑性区和弹性区分别设定锚固段，锚固顺序依次为弹性区、塑性区和破碎区，弹性区锚固段采用树脂锚固剂锚固，塑性区和破碎区采用注浆锚固；分段预紧即每次锚固稳定后孔口锚固段除外，均对锚固段外端至孔口的自由段进行张拉预紧。该技术方案能够有效提高锚索支护的可靠性，分区设定锚固段可有效避免锚索局部破断引起的整根锚索失效，而且注浆锚固具有锚固锚索和加固裂隙围岩的双重作用；分段预紧使锚索全长具有较高预应力，主动支护效果明显提高，能够有效改善岩层控制效果。该技术方案适合于永久性锚杆，对于用于基坑工程的临时性锚杆，这种做法操作复杂、工效低、施工周期长、成本高。要实现临时性锚杆自由段的自由变形作用，自由段必须是能够被自由压缩的，且自由段的摩阻力或粘结力不会传递给锚杆的抗拉材料。现有技术无法满足这样的要求，因此亟需一种新的技术方案来解决这些问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种水泥基预应力岩土锚杆及锚杆锚固段和自由段的分区方法，使得基坑或边坡的锚杆在滑动体区间内成为可以被锚杆锁紧荷载压缩的自由段，锚杆锁紧荷载在滑动面有效产生压应力，提高滑动面的抗剪能力，确保基坑或边坡工程的稳定，保证工程安全。具体本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术提出了一种水泥基预应力岩土锚杆，该锚杆包括外锚头及锚杆杆体，所述锚杆杆体包括设置于基坑坡面钻孔或边坡坡面钻孔内的预应力筋、锚固体、刚性自由体及柔性自由体，所述预应力筋为连续的整根钢筋，分为两部分，分别为锚固段预应力筋、自由段预应力筋，锚固段预应力筋位于基坑坡面钻孔或边坡坡面钻孔里侧，自由段预应力筋分为刚性自由段预应力筋和柔性自由段预应力筋，自由段预应力筋外部包裹有防腐隔离层和外护套；所述锚固体设置在锚固段预应力筋外部，锚固体和锚固段预应力筋构成锚杆杆体的锚固段；所述刚性自由体设置在刚性自由段预应力筋外部，刚性自由体和刚性自由段预应力筋构成锚杆杆体的刚性自由段；所述柔性自由体设置在柔性自由段预应力筋外部，柔性自由体和柔性自由段预应力筋构成锚杆杆体的柔性自由段，柔性自由段设置在锚杆杆体的锚固段和刚性自由段之间；所述锚固体和刚性自由体的材料采用水泥基胶凝混合料；所述柔性自由体的材料采用现场发泡的聚氨酯泡沫塑料。本专利技术还提出了一种水泥基预应力岩土锚杆锚固段和自由段的分区方法，其特征在于，该分区方法，包括以下步骤：步骤一、坡面钻孔：按设计要求在基坑或边坡的坡面上钻孔，孔洞深度等于锚固段和自由段的长度之和，其中自由段由刚性自由段和柔性自由段两部分组成，且柔性自由段紧贴锚固段设置；步骤二、放置预应力筋：向步骤一中钻好的孔洞中插入预应力筋；步骤三、灌注水泥基胶凝混合料：向孔洞中注入水泥基胶凝混合料，且充满全部孔洞；步骤四、灌注软质发泡材料：在步骤三之前或之后，将导管插入孔洞中，并且导管位于孔洞内部的端部置于锚固段和柔性自由段的交界处；完成灌注水泥基胶凝混合料后，通过导管向柔性自由段注入软质发泡材料，将柔性自由段区间的水泥基胶凝混合料向孔洞外侧方向挤出，位于孔洞内最外侧的水泥基胶凝混合料排出孔洞，软质发泡材料在柔性自由段形成柔性自由体，柔性自由体充满于柔性自由段所对应的孔洞区间；至此，水泥基预应力岩土锚杆锚固段和自由段的分区完成。所述水泥基预应力岩土锚杆锚固段和自由段的分区方法，还包括：在预应力筋插入孔洞之前，预先在自由段区间所对应的预应力筋外部包裹上防腐隔离层和外护套。所述水泥基预应力岩土锚杆锚固段和自由段的分区方法中所述软质发泡材料采用现场发泡的聚氨酯泡沫塑料。通过上述设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水泥基预应力岩土锚杆，该锚杆包括外锚头及锚杆杆体，其特征在于，所述锚杆杆体包括设置于基坑坡面钻孔或边坡坡面钻孔内的预应力筋、锚固体(4)、刚性自由体(5)及柔性自由体(6)，所述预应力筋为连续的整根钢筋，分为两部分，分别为锚固段预应力筋、自由段预应力筋，锚固段预应力筋位于基坑坡面钻孔或边坡坡面钻孔里侧，自由段预应力筋分为刚性自由段预应力筋和柔性自由段预应力筋，自由段预应力筋外部包裹有防腐隔离层和外护套；所述锚固体(4)设置在锚固段预应力筋外部，锚固体(4)和锚固段预应力筋构成锚杆杆体的锚固段(1)；所述刚性自由体(5)设置在刚性自由段预应力筋外部，刚性自由体(5)和刚性自由段预应力筋构成锚杆杆体的刚性自由段(2)；所述柔性自由体(6)设置在柔性自由段预应力筋外部，柔性自由体(6)和柔性自由段预应力筋构成锚杆杆体的柔性自由段(3)，柔性自由段(3)设置在锚杆杆体的锚固段(1)和刚性自由段(2)之间；所述锚固体(4)和刚性自由体(5)的材料采用水泥基胶凝混合料；所述柔性自由体(6)的材料采用现场发泡的聚氨酯泡沫塑料。

【技术特征摘要】
1.水泥基预应力岩土锚杆，该锚杆包括外锚头及锚杆杆体，其特征在于，所述锚杆杆体包括设置于基坑坡面钻孔或边坡坡面钻孔内的预应力筋、锚固体(4)、刚性自由体(5)及柔性自由体(6)，所述预应力筋为连续的整根钢筋，分为两部分，分别为锚固段预应力筋、自由段预应力筋，锚固段预应力筋位于基坑坡面钻孔或边坡坡面钻孔里侧，自由段预应力筋分为刚性自由段预应力筋和柔性自由段预应力筋，自由段预应力筋外部包裹有防腐隔离层和外护套；所述锚固体(4)设置在锚固段预应力筋外部，锚固体(4)和锚固段预应力筋构成锚杆杆体的锚固段(1)；所述刚性自由体(5)设置在刚性自由段预应力筋外部，刚性自由体(5)和刚性自由段预应力筋构成锚杆杆体的刚性自由段(2)；所述柔性自由体(6)设置在柔性自由段预应力筋外部，柔性自由体(6)和柔性自由段预应力筋构成锚杆杆体的柔性自由段(3)，柔性自由段(3)设置在锚杆杆体的锚固段(1)和刚性自由段(2)之间；所述锚固体(4)和刚性自由体(5)的材料采用水泥基胶凝混合料；所述柔性自由体(6)的材料采用现场发泡的聚氨酯泡沫塑料。2.水泥基预应力岩土锚杆锚固段和自由段的分区方法，其特征在于，该分区方法，包括以下步骤：步骤一、坡面钻孔：按设计要求在基坑或边坡的坡面上钻孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡林，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22