倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁及施工方法，浆液向周围岩土体扩散，使钢花管与周围岩土体形成混合注浆体；通过在钢花管上施加附加预应力，对坡体进行主动加固，最终形成控制劈裂注浆与预应力加固的组合结构。本发明专利技术结合了预应力钢花管框格梁与劈裂控制注浆技术的优点，钢花管自身除了作为防护措施外，也是二次注浆的通道，通过二次注浆对周边岩土体强度的改善，使钢管与周边岩土体形成整体，共同抵御滑坡；另一方面，通过施加预应力，限制了围岩变形发展，调整了岩体的应力状态，提高边坡稳定性。具有技术先进、经济合理、施工快速等优势，是一种具有发展前途的新型边坡加固技术。

【技术实现步骤摘要】
倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁及施工方法
本专利技术涉及一种倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁及其施工方法，适用于公路及市政边坡加固工程中。
技术介绍
锚杆框架中锚杆为螺纹钢筋，作为传统的被动加固技术，其抗滑能力有限，多用于浅层坡面防护；锚索框架为主动加固手段，其自身不具备抗剪能力，虽对深层滑动加固较为有效，但对于变形中的滑坡不适用；注浆技术应用广泛，但控制劈裂注浆应用于滑坡较少。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁及其施工方法，以解决传统的锚杆格梁存在的抗滑能力有限及不能实现主动加固的问题。本专利技术的技术方案是：一种倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，包括框格梁、钢花管与张拉机构，该框格梁由钢筋混凝土浇筑的并紧贴坡面的横梁与竖肋组成；该钢花管由张拉段、自由段和锚固段组成，张拉段为预应力施加设备作用段，位于该钢花管的顶部；在该张拉段的下面为自由段，该自由段利用弹性伸长将拉力传递给其下面的锚固段的管体部分；在该锚固段的管壁上设有二次注浆孔，通过锚固段周围的注浆体将拉力传递到周围岩土层，其特征在于，在该张拉段设有用于对该钢花管施加并锁定预应力的张拉机构；在所述的钢花管周围进行分段劈裂控制注浆，浆液向周围岩土体扩散，使钢花管与周围岩土体形成混合注浆体；通过在钢花管上施加附加预应力，对坡体进行主动加固，最终形成控制劈裂注浆与预应力加固的组合结构。所述的张拉机构为设在该钢花管顶部的外螺纹和与其配合的螺母，用于施加预应力。在所述的自由段的管外壁涂有防腐材料，并在该自由段外装有用于防止浆液进入自由段的套管，保证预应力顺利施加与自由段的防腐功能，延长钢花管的使用寿命。在所述的钢花管上装有多个沿轴向间隔分布的对中环，用于将该钢花管定位在钻孔的轴心。所述的二次注浆孔呈螺旋分布。一种所述的倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)钢花管及附件的加工和组装：将按要求加工制成所述的钢花管，并将套管、对中环、一次注浆管与钢花管组装在一起；(2)钻孔：用钻机钻出直径大于钢花管的钻孔，将组织的钢花管及其附件置入钻孔内，并在钢花管顶部预留张拉段，使该张拉段露出张拉台不少于1.0m；(3)一次注浆：通过一次注浆管向钻孔内壁与钢花管外壁之间的空间注入浆液，形成一次注浆体；(4)二次注浆：在注浆压力作用下，浆液从钢花管的锚固段管壁上的二次注浆孔劈裂一次注浆体，向周围岩土体扩散，与一次注浆体形成复合注浆体；两次注浆时间间隔8～16小时。(5)框格梁的施工：沿坡面浇注框格梁，并使钢花管的张拉段露出框格梁上的张拉台；(6)预应力施加：通过扭力扳手拧紧张拉段的螺母，或通过千斤顶张拉钢花管后锁紧螺母，以此对钢花管施加预应力。所述的钢花管的加工过程是：(1)张拉段的制作：张拉段选用1.0m长无缝钢管，在该无缝钢管的外周面加工螺纹，并配备相应的螺母，通过对拧紧螺母施加预应力；(2)自由段的制作：钢花管的自由段进行除锈及防腐处理后，在其外侧设置PVC材质的套管，在自由段与锚固段结合处的套管底部安装止浆塞，以防止浆液进入自由段；(3)锚固段的制作：钢花管的锚固段管壁设有呈螺旋式分布二次注浆孔，沿钢管方向的二次注浆孔间距为12～20cm；为保证钢花管两侧保护层厚度，钢花管的锚固段外部安装对中环，对中环的间距为2～3m；(4)对中环的制作：对中环采用硬塑材料加工制作而成，由对称的两个半环组成；在半环的内周面中部挖一矩形槽作为定位凹槽；在钢花管的外侧点焊一小段钢筋作为定位凸块，安装对中环时将定位凹槽对准定位凸块；(5)钢花管的连接：标准钢花管长度为6.0米，可依据工程需要对钢管加长或截短；两根钢花管间采用一个连接套管和至少三根连接钢筋焊接，连接套管为与钢花管材质相同的钢材制成，长0.1m，内径略大于钢花管外径；三根钢筋沿圆周均布，螺纹钢筋长0.1-0.3m，与两根钢花管的搭接长度均为0.05-0.15m；(6)二次注浆孔的封孔方法：用胶枪将玻璃胶打入二次注浆孔内，在玻璃胶凝固后要检查二次注浆孔的密封情况，并对孔洞进行补胶密封。所述的钢花管的预应力施加的工艺过程是：(1)11t以下预应力施加：采用SGSX-2000型扭力扳手拧紧螺母，在拧紧过程中，通过建立扭矩输出值与预应力大小之间的线性关系，控制锁定预应力值；(2)11t以上预应力施加：当预应力施加达11t以上时，所需施加扭矩过大，只通过手动扭力扳手较难实现，为实现较大预应力的施加，在螺母和钢垫板间增设千斤顶，并通过千斤顶施加预应力，预应力值按设计荷载确定，当用千斤顶拉拔至设计预应力荷载时，通过扭矩扳手拧紧配备的螺母进行预应力锁定。本专利技术结合了预应力钢花管框格梁与劈裂控制注浆技术的优点，钢花管自身除了作为防护措施外，也是二次注浆的通道，通过二次注浆对周边岩土体强度的改善，使钢管与周边岩土体形成整体，共同抵御滑坡；另一方面，通过施加预应力，限制了围岩变形发展，调整了岩体的应力状态，提高边坡稳定性。具有技术先进、经济合理、施工快速等优势，是一种具有发展前途的新型边坡加固技术。附图说明：图1是本专利技术的倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁的总体结构示意图；图2是图1的N向视图(框格梁的结构图)；图3是图1的A-A剖面图；图4是图1的B-B剖视图；图5是图1的C-C剖视图；图6是图1的D-D剖视图；图7是图6的E-E剖视图；图8是本专利技术施工方法的总工艺流程图；图9是本专利技术的钢花管自由段的加工工艺流程图；图10是本专利技术的钢花管锚固段的加工工艺流程图；图11是本专利技术11t以上预应力施加装置结构示意图。附图标记说明：1、框格梁；2、张拉台；3、钢花管(Φ50×4.5mm)；4、(自由段)套管；5、止浆塞；6、一次注浆管；7、对中环；8、二次注浆孔；9、锚头；10、钢垫板；11、螺母(M48)；12、混凝土封锚头；13、横梁；14、竖肋；15、连接钢筋；16、定位凸块；17、定位凹槽；18、固定孔；19、连接套管；20、千斤顶施加应力螺母(与螺母11相同)；21、千斤顶；22、钢支架。具体实施方式参见图1～图10，本专利技术一种倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，由框格梁1、张拉台2、钢花管3、自由段套管4、止浆塞5、一次注浆管6、对中环7、二次注浆孔8、锚头9、钢垫板10、螺母11、混凝土封锚头12、连接钢筋15、连接套管19等组成，分别说明如下。(1)框格梁1：框格梁1由网格状的由钢筋混凝土浇筑而成的横梁13和竖肋14构成，固定于坡面，主要起表层固坡及将滑坡推力传递至深层锚固体的作用。为了补偿热胀冷缩，可在横梁13上每间隔一段距离设置(间隔)2-20mm宽的伸缩缝131。(2)张拉台2：设置于框格梁表面，主要作用为在对钢花管施加预应力时作为反力装置。同时，为保证预应力能均匀的分布在钢花管体中，须保证钢花管与张拉台保持垂直状态，为此，张拉台楔形体的厚度应根据钢花管与坡体所成角度不同进行调整。(3)钢花管3：钢花管是主要受力构件，依靠自身抗拉强度抵御滑坡推力。一般采用6m长、Φ50×4.5mm无缝钢管，工程中可依据需要加长或截短。预应力注浆钢花管应在钢花管外端进行车丝加工，车丝范围应根据框格梁及张拉台厚度进行调整，一般情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，包括框格梁、钢花管与张拉机构，该框格梁由钢筋混凝土浇筑的并紧贴坡面的横梁与竖肋组成；该钢花管由张拉段、自由段和锚固段组成，张拉段为预应力施加设备作用段，位于该钢花管的顶部；在该张拉段的下面为自由段，该自由段利用弹性伸长将拉力传递给其下面的锚固段的管体部分；在该锚固段的管壁上设有二次注浆孔，通过锚固段周围的注浆体将拉力传递到周围岩土层，其特征在于，在该张拉段设有用于对该钢花管施加并锁定预应力的张拉机构；在所述的钢花管周围进行分段劈裂控制注浆，浆液向周围岩土体扩散，使钢花管与周围岩土体形成混合注浆体；通过在钢花管上施加附加预应力，对坡体进行主动加固，最终形成控制劈裂注浆与预应力加固的组合结构。

【技术特征摘要】
1.一种倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，包括框格梁、钢花管与张拉机构，该框格梁由钢筋混凝土浇筑的并紧贴坡面的横梁与竖肋组成；该钢花管由张拉段、自由段和锚固段组成，张拉段为预应力施加设备作用段，位于该钢花管的顶部；在该张拉段的下面为自由段，该自由段利用弹性伸长将拉力传递给其下面的锚固段的管体部分；在该锚固段的管壁上设有二次注浆孔，通过锚固段周围的注浆体将拉力传递到周围岩土层，其特征在于，在该张拉段设有用于对该钢花管施加并锁定预应力的张拉机构；在所述的钢花管周围进行分段劈裂控制注浆，浆液向周围岩土体扩散，使钢花管与周围岩土体形成混合注浆体；通过在钢花管上施加附加预应力，对坡体进行主动加固，最终形成控制劈裂注浆与预应力加固的组合结构。2.根据权利要求1所述的倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，其特征在于，所述的张拉机构为设在该钢花管顶部的外螺纹和与其配合的螺母，用于施加预应力。3.根据权利要求1所述的倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，其特征在于，在所述的自由段的管外壁涂有防腐材料，并在该自由段外装有用于防止浆液进入自由段的套管，保证预应力顺利施加与自由段的防腐功能，延长钢花管的使用寿命。4.根据权利要求1所述的倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，其特征在于，在所述的钢花管上装有多个沿轴向间隔分布的对中环，用于将该钢花管定位在钻孔的轴心。5.根据权利要求1所述的倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁，其特征在于，所述的二次注浆孔呈螺旋分布。6.一种权利要求1所述的倾斜式分段劈裂控制注浆预应力钢花管框格梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)钢花管及附件的加工和组装：将按要求加工制成所述的钢花管，并将套管、对中环、一次注浆管与钢花管组装在一起；(2)钻孔：用钻机钻出直径大于钢花管的钻孔，将组织的钢花管及其附件置入钻孔内，并在钢花管顶部预留张拉段，使该张拉段露出张拉台不少于1.0m；(3)一次注浆：通过一次注浆管向钻孔内壁与钢花管外壁之间的空间注入浆液，形成一次注浆体；(4)二次注浆：在注浆压力作用下，浆液从钢花管的锚固段管壁上的二次注浆孔劈裂一次注浆体，向周围岩土体扩散，与一次注浆体形成复合注浆体；两次注浆时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉芳，陈记，孟雪俊，徐一鸣，魏少伟，颜志雄，
申请(专利权)人：张玉芳，
类型：发明
国别省市：北京,11