能施加预应力的变形锚索施工方法技术

本发明专利技术涉及一种一种能施加预应力的变形锚索施工方法，所述锚索包括外套管、收缩管、内套管、钢绞线、锚具、托盘，使用时，相进行钻孔，然后在钻孔内安装锚索，最后对锚索的钢绞线施加预应力，本施工方法施工方便，该锚索具有强度高、大变形的特点，可以方便的施加预应力，通过锚具挤压内套管来实现大变形，彻底克服了大变形过程中冷拔杆体的拉断问题。

【技术实现步骤摘要】
能施加预应力的变形锚索施工方法
本专利技术属于岩土工程支护装置，涉及一种一种能施加预应力的变形锚索施工方法。
技术介绍
锚索是矿山、隧道、水利水电等工程中常用的支护装备。在复杂地质条件下，围岩变形量超过锚索所能够承受的范围时将导致锚索破坏，造成地下工程失稳破坏事故。因此，在围岩发生大变形时，锚索需要具备大变形特性，才能避免自身破坏。现有的大变形锚索存在承载力不足、结构复杂、成本高、以及无法施加预应力的问题。本专利专利技术人提出的专利CN102678147B通过钢筋冷拔原理实现了锚索大变形，但是拉拔过程中冷拔杆体在出口位置容易被拉断，另外也不能通过张拉钢绞线来施加预应力，应用范围存在局限性。
技术实现思路
本专利技术提出一种一种能施加预应力的变形锚索施工方法。本专利技术解决技术问题所采用的方案是，一种能施加预应力的变形锚索施工方法，所述锚索包括外套管、收缩管、内套管、钢绞线、锚具、托盘；施工包括以下步骤：步骤1：在待支护岩体中打锚孔，锚孔直径大于钢绞线直径，达到底后退出钻杆，再换大钻头将孔口段扩孔加粗，孔口段加粗后的直径与外套管直径匹配；步骤2：将钢绞线旋转推入锚孔，并通过锚固剂将钢绞线内端固定在锚孔中；步骤3：将收缩管固定在外套管的内部靠近钻孔深处的端头，然后在外套管的内部靠近钻孔深处的端头上安装橡胶塞，随后将外套管装入锚孔的加粗段，并使钢绞线穿过其内部；步骤4：将内套管套在钢绞线上，插入外套管的内部并使其内端接触收缩端；步骤5：使钢绞线外端穿过锚具，将锚具套装入外套管内部，并抵住内套管外端；步骤6：在外套管外露部分套上托盘，托盘内端抵靠岩体，外端抵靠与外套管外端螺纹配合的螺母，拧紧螺母将托盘锁固；步骤7：通过张拉设备张拉钢绞线施加预应力达到设计要求，通过施加足够的预紧力，使内套管被挤出收缩管一段距离，从而完全堵住收缩端，防止岩体中的水分进入套管引起腐蚀。进一步的，所述内套管强度小于收缩管，收缩管包括由外至内依次连接的缩颈段、等径段，缩颈段的外径不变，内径逐渐收缩,等径段的外径和内径都保持不变。进一步的，所述内套管的外径与外套管的内径匹配，锚具与内套管外端接触，内套管内端外周设置有缩口导角段,锚索受力后，锚具挤压内套管。进一步的，所述橡胶塞包括依次连接的细段和粗段，橡胶塞的中间具有小孔以供钢绞线穿，细段塞入收缩管内孔或者外套管内孔，粗段外径等于外套管外径。进一步的，通过减小橡胶塞的粗段厚度，可以提高外套管底端和锚孔扩大部底端岩体之间的接触刚度，从而提高二者之间的接触力F1，进而减小螺母和托盘承受的拉力F2，防止螺母破坏，F1和F2之和为锚索的总承载力，也等于锚固剂承受的拉力；通过增加橡胶塞的粗段厚度，可以减小外套管底端和锚孔扩大部底端岩体之间的接触刚度，从而减小二者之间的接触力，防止锚孔扩大部底端岩体破坏，并使螺母充分发挥自身作用。进一步的，在步骤6中拧紧螺母前，先施加一定的预应力，这部分预应力直接作用在锚孔扩大部底端岩体上，从而提高外套管底端和锚孔扩大部底端岩体之间的接触力F1的承载比例。进一步的，所述橡胶塞的粗段中埋设应变或者应力传感器，传感器测得锚孔扩大部底端岩体承受的力F1，进而调整后续锚索的橡胶塞的粗段厚度，最终使F1的大小处于锚索极限承载力的20%-50%之间。进一步的，所述外套管为厚壁钢管，所述收缩管为高强钢管，内套管为钢管。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：施工方便，该锚索具有强度高、大变形的特点，可以方便的施加预应力，通过锚具挤压内套管来实现大变形，彻底克服了大变形过程中冷拔杆体的拉断问题。附图说明下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。图1为本锚索结构原理示意图。图2为本锚索在施加预应力使内套管封闭收缩端后示意图。图3为橡胶塞的安装结构示意图。图4为围岩大变形后本锚索产生大变形后的示意图。图中：1-外套管、2-收缩管、3-内套管、4-钢绞线、5-锚具、6-托盘、7-螺母、8-锚固剂；9-橡胶塞；A-锚孔细段、B-锚孔扩孔段。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1-4所示，一种能施加预应力的变形锚索施工方法，所述锚索包括外套管1、收缩管2、内套管3、钢绞线4、锚具5、托盘6；施工包括以下步骤：步骤1：在待支护岩体中打锚孔，锚孔直径大于钢绞线直径，达到底后退出钻杆，再换大钻头将孔口段扩孔加粗，孔口段加粗后的直径与外套管直径匹配；步骤2：将钢绞线旋转推入锚孔，并通过锚固剂8将钢绞线内端固定在锚孔中；步骤3：将收缩管固定在外套管的内部靠近钻孔深处的端头，然后在外套管的内部靠近钻孔深处的端头上安装橡胶塞9，随后将外套管装入锚孔的加粗段，并使钢绞线穿过其内部；步骤4：将内套管套在钢绞线上，插入外套管的内部并使其内端接触收缩端；步骤5：使钢绞线外端穿过锚具，将锚具套装入外套管内部，并抵住内套管外端；步骤6：在外套管外露部分套上托盘，托盘内端抵靠岩体，外端抵靠与外套管外端螺纹配合的螺母7，拧紧螺母将托盘锁固；步骤7：通过张拉设备张拉钢绞线施加预应力达到设计要求，通过施加足够的预紧力，使内套管被挤出收缩管一段距离，从而完全堵住收缩端，防止岩体中的水分进入套管引起腐蚀。在本实施例中，橡胶塞的封堵作用可以防止钻孔中的水进入外套管引发腐蚀，橡胶塞粗段的厚度可以调节围岩不同位置承载比例。在本实施例中，所述内套管强度小于收缩管，收缩管包括由外至内依次连接的缩颈段、等径段，缩颈段的外径不变，内径逐渐收缩,等径段的外径和内径都保持不变。在本实施例中，所述内套管的外径与外套管的内径匹配，锚具与内套管外端接触，内套管内端外周设置有缩口导角段,锚索受力后，锚具挤压内套管，缩口导角段与缩颈段接触后有利于内套管启动塑性变形，防止卡死。在本实施例中，所述橡胶塞包括依次连接的细段和粗段，橡胶塞的中间具有小孔以供钢绞线穿，细段塞入收缩管内孔或者外套管内孔，粗段外径等于外套管外径。在本实施例中，通过减小橡胶塞的粗段厚度，可以提高外套管底端和锚孔扩大部底端岩体之间的接触刚度，从而提高二者之间的接触力F1，进而减小螺母和托盘承受的拉力F2，防止螺母破坏，F1和F2之和为锚索的总承载力，也等于锚固剂承受的拉力；通过增加橡胶塞的粗段厚度，可以减小外套管底端和锚孔扩大部底端岩体之间的接触刚度，从而减小二者之间的接触力，防止锚孔扩大部底端岩体破坏，并使螺母充分发挥自身作用。在本实施例中，在步骤6中拧紧螺母前，先施加一定的预应力，这部分预应力直接作用在锚孔扩大部底端岩体上，从而提高外套管底端和锚孔扩大部底端岩体之间的接触力F1的承载比例。在本实施例中，所述橡胶塞的粗段中埋设应变或者应力传感器，传感器测得锚孔扩大部底端岩体承受的力F1，进而调整后续锚索的橡胶塞的粗段厚度，最终使F1的大小处于锚索极限承载力的2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能施加预应力的变形锚索施工方法，其特征在于，所述锚索包括外套管、收缩管、内套管、钢绞线、锚具、托盘；/n施工包括以下步骤：/n步骤1：在待支护岩体中打锚孔，锚孔直径大于钢绞线直径，达到底后退出钻杆，再换大钻头将孔口段扩孔加粗，孔口段加粗后的直径与外套管直径匹配；/n步骤2：将钢绞线旋转推入锚孔，并通过锚固剂将钢绞线内端固定在锚孔中；/n步骤3：将收缩管固定在外套管的内部靠近钻孔深处的端头，然后在外套管的内部靠近钻孔深处的端头上安装橡胶塞，随后将外套管装入锚孔的加粗段，并使钢绞线穿过其内部；/n步骤4：将内套管套在钢绞线上，插入外套管的内部并使其内端接触收缩端；/n步骤5：使钢绞线外端穿过锚具，将锚具套装入外套管内部，并抵住内套管外端；/n步骤6：在外套管外露部分套上托盘，托盘内端抵靠岩体，外端抵靠与外套管外端螺纹配合的螺母，拧紧螺母将托盘锁固；/n步骤7：通过张拉设备张拉钢绞线施加预应力达到设计要求，通过施加足够的预紧力，使内套管被挤出收缩管一段距离，从而完全堵住收缩端，防止岩体中的水分进入套管引起腐蚀。/n

【技术特征摘要】
1.一种能施加预应力的变形锚索施工方法，其特征在于，所述锚索包括外套管、收缩管、内套管、钢绞线、锚具、托盘；
施工包括以下步骤：
步骤1：在待支护岩体中打锚孔，锚孔直径大于钢绞线直径，达到底后退出钻杆，再换大钻头将孔口段扩孔加粗，孔口段加粗后的直径与外套管直径匹配；
步骤2：将钢绞线旋转推入锚孔，并通过锚固剂将钢绞线内端固定在锚孔中；
步骤3：将收缩管固定在外套管的内部靠近钻孔深处的端头，然后在外套管的内部靠近钻孔深处的端头上安装橡胶塞，随后将外套管装入锚孔的加粗段，并使钢绞线穿过其内部；
步骤4：将内套管套在钢绞线上，插入外套管的内部并使其内端接触收缩端；
步骤5：使钢绞线外端穿过锚具，将锚具套装入外套管内部，并抵住内套管外端；
步骤6：在外套管外露部分套上托盘，托盘内端抵靠岩体，外端抵靠与外套管外端螺纹配合的螺母，拧紧螺母将托盘锁固；
步骤7：通过张拉设备张拉钢绞线施加预应力达到设计要求，通过施加足够的预紧力，使内套管被挤出收缩管一段距离，从而完全堵住收缩端，防止岩体中的水分进入套管引起腐蚀。


2.根据权利要求1所述的一种能施加预应力的变形锚索施工方法，其特征在于：所述内套管强度小于收缩管，收缩管包括由外至内依次连接的缩颈段、等径段，缩颈段的外径不变，内径逐渐收缩,等径段的外径和内径都保持不变。


3.根据权利要求2所述的一种能施加预应力的变形锚索施工方法，其特征在于：所述内套管的外径与外套管的内径匹配，锚具与内套管外端接触，内套管内端外周设置有缩口导角段,锚索受力后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学震，蒋宇静，邓涛，王刚，关振长，叶青，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35