用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件及其施工方法。所述锚固件包括连接安装部，监控标识部，使用复合材料混凝土制备。本发明专利技术生产更加简易、安装更加轻便且安装时容易调节的锚固件，减少了现场施工步骤，缩短了施工周期；通过复合材料混凝土制备锚固件，并通过锚固件的连接凸键和连接凹槽提高了锚固件自身的强度以及相邻锚固件之间的连接强度，在应急施工条件下，可以有效避免安全隐患，同时保证边坡加固和防护的强度；通过监控标识部,有效地提高了边坡监控的监控质量和测量精度。和测量精度。和测量精度。

【技术实现步骤摘要】
用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件及施工方法


[0001]本专利技术涉及边坡加固以及位移监控领域，尤其涉及一种用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件及其生产施工方法。

技术介绍

[0002]我国山地面积约占全国总面积的2/3，每年都会发生大量的滑坡、泥石流、崩塌等三大地质灾害，是地质灾害频发的国家,而边坡又是最容易发生地质灾害的区域。在土建工程中平整场地时常常遇到山体的大开挖、放坡等情况，需要对周边山体进行切削，而切削作业会破坏原有的平衡。由于地质结构的不稳定性，边坡常因地质变化引起滑坡、垮塌，严重影响人民生命财产安全。为了保证边坡环境安全，必须对边坡采取支护、加固和防护措施。边坡锚杆(索)格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点，是边坡加固中常用的一种方法。在加强地质灾害治理的同时，还需要加强地质灾害的监控，特别是对可能存在安全隐患的边坡进行监控，以便及时发现地质灾害，避免安全事故的发生。
[0003]现有技术中，采用锚杆(索)格构梁加固边坡时，通常采用现场浇筑的方式建造混凝土格构梁。例如，现有技术1：CN206503150U，公开了一种玄武岩复合筋材锚杆格构梁支挡结构，包括铺设于边坡坡面的混凝土面板、格构梁以及固定于边坡内的若干排BFB锚杆，BFB锚杆出露于边坡坡面并与格构梁锚定，混凝土面板设于由格构梁构成的网格内，混凝土面板与格构梁通过预埋件固定连接或整体浇筑形成。其施工方法包括：安放格构梁受力筋BFB筋材或钢筋骨架，支模浇筑格构梁混凝土，混凝土初凝后用锚板将BFB锚杆与格构梁锚固连接，并对BFB锚杆端头进行夹扁处理，铺设BFB材料或钢筋面板网片并与格构梁固定连接，喷射或浇筑混凝土形成混凝土面板。现有技术2：CN214573703U公开了一种洞顶土质高边坡锚索支护系统，通过在土质高边坡开挖面上进行槽挖处理，开挖等间距布置的纵向凹槽，开挖等间距布置的横向凹槽，在横梁和纵梁的相交的节点处进行预应力锚索施工，设有预应力锚索的框格梁节点处布置钢筋混凝土锚墩。现有技术3：CN113756339A公开了一种预应力锚索框架梁结构，在锚孔注浆完成后，开挖框架梁基槽，并施工框架梁，框架梁施工完成后，对锚索进行张拉锁定，锚索张拉锁定完成后，对锚头进行补浆和封锚。这些现有技术同样采用了现浇格构梁的边坡加固方法。然而，在现浇格构梁制作时，由于边坡挖槽、模板加工、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等工序较多，而施工过程整体机械化程度又低，导致所需施工周期偏长；现场浇筑工序较多，影响因素多，使得现浇混凝土格构梁的质量得不到保障；预应力锚杆(索)的张拉须等外锚结构达到设计强度后才能进行，整体施工周期常常由于外锚结构物的养护而严重拖延。因此，对于应急抢修施工的情况，现有技术无法保证施工周期的要求。
[0004]现有技术4：CN107030874A，公开了一种用于边坡加固的预制格构梁及其制作方法和施工方法，包括若干预制十字型梁体单元呈矩阵排列连接，十字型梁体单元的中心交叉处开设锚头部，每个十字型梁体单元的横梁、纵梁与相邻的十字型梁体单元的横梁、纵梁上
的L型钩部分别相互挂接，形成拼合而成的预制格构梁。现有技术5：CN215052956U，公开了一种装配式带均荷垫超轻锚板，其上层超轻锚板为混凝土材料预制十字锚板，端部设置凹槽，通过剪力键置于凹槽中，实现锚板间连接，进而形成框架梁整体。上述现有技术通过预制格构梁，减少了现场施工步骤、缩短了施工周期。然而，上述现有技术4、5中的混凝土格构梁为井字网格结构，与边坡接触面积较小，对于应急抢修施工的情况，可能发生二次地址灾害，或者，在锚索锚固力较大的情况下，格构梁的跨中位置会被拉裂而导致预制构件刚度下降，影响整体稳固性。即使在现有技术4、5中使用现有技术1：CN206503150U所公开的喷射或浇筑混凝土形成混凝土面板的方式，将混凝土面板设于由格构梁构成的网格内，由于混凝土面板与格构梁通过预埋件固定连接或整体浇筑形成一个整体结构，在发生二次地址灾害或锚索锚固力较大的情况下，同样可能发生跨中位置被拉裂的隐患。现有技术6：CN110055979A，公开了用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩及制作和施工方法，包括具有相交成十字形的横梁和纵梁的预应力混凝土锚墩单元、位于该预应力混凝土锚墩单元四周的混凝土肋以及位于横梁和纵梁交叉处的锚头部，该横梁和纵梁中设置有预应力钢筋，解决了传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降的缺陷，同时简化了制作工艺，缩短了施工周期。但是，该现有技术的混凝土锚墩彼此之间无法稳定连接，仅仅依靠每个预应力混凝土锚墩自身的混凝土肋与边坡接触实现锚杆的固定，对于应急抢修施工的情况，在发生二次地址灾害时，无法有效对边坡进行加固，而且横梁和纵梁中设置预应力钢筋无法改善混凝土锚墩本身的强度，该现有技术也无法有效地配合边坡监控系统。
[0005]现有技术中，对边坡进行安全监控，主要包括应力和位移监控。基于应力的监控，主要通过在边坡内部相关检测点位埋设压力、张力、剪切力等检测传感器，动态检测其内部应力变化状况。现有技术7：CN113622420A公开了一种库岸边坡玄武岩纤维筋一体化锚固结构及其监控系统，其中每一玄武岩纤维筋内部粘合有光栅阵列温度、应力、振动传感光缆，监控系统可对锚固结构进行长期自动化监控。这种监控方法的传感器埋设，需要在了解边坡内部结构基础上进行专业设计，专业要求高，工作难度大，而且传感器埋设及维护繁琐，工程量大，实施难度和成本高，数据的使用对专业知识要求高，往往需配合具体的边坡安全力学判别模型方可使用，不便于一般安全监管人员使用。基于位移的检测方法，主要包括人工观测法、GPS检测法以及激光三维成像法等，监控质量取决于监控者或监控设备的能力和监控强度，恶劣气候或边坡上的树、草等附着物会极大影响测量精度。
[0006]如何克服上述现有技术方案的不足,在减少现场施工步骤、缩短施工周期的前提下，对于发生二次地址灾害或锚索锚固力较大的情况，避免安全隐患，同时保证边坡加固和防护的强度，提高边坡监控的监控质量和测量精度，成为本
亟待解决的课题。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件及其生产施工方法，具体采用如下技术方案：
[0008]一种用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件，所述锚固件由复合材料混凝土制成，包括锚固件主体、格构梁、锚固部，所述锚固件主体、格构梁、锚固部一体成型构成，所述格构梁位于锚固件主体上方，包括垂直相交成十字形的横梁和纵梁，所述横梁和纵梁的
高度从中间到两端逐渐变小；所述锚固部于所述横梁和纵梁的交叉处；所述锚固部包括安装凹槽和圆形的锚孔；所述安装凹槽设置于所述横梁和纵梁的交叉处，所述安装凹槽中心设置有所述锚孔，所述锚孔用于插入锚杆。
[0009]所述锚固件包括：
[0010]连接安装部，所述连接安装部包括安装连接凹槽和连接凸键，用于连接相邻的两个所述锚固件；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件，所述锚固件(1)由复合材料混凝土制成，包括锚固件主体(2)、格构梁、锚固部(4)，所述锚固件主体(2)、格构梁、锚固部(4)一体成型构成，所述格构梁位于锚固件主体(2)上方，包括垂直相交成十字形的横梁(31)和纵梁(32)，所述横梁(31)和纵梁(32)的高度从中间到两端逐渐变小；所述锚固部(4)位于所述横梁(31)和纵梁(32)的交叉处；所述锚固部(4)包括安装凹槽(41)和圆形的锚孔(42)；所述安装凹槽(41)设置于所述横梁(31)和纵梁(32)的交叉处，所述安装凹槽(41)中心设置有所述锚孔(42)，所述锚孔(42)用于插入锚杆；其特征在于，所述锚固件(1)包括：连接安装部，所述连接安装部包括安装连接凹槽(51)和连接凸键(52)，用于连接相邻的两个所述锚固件(1)；监控标识部，所述监控标识部用于向边坡监控系统提供图像识别的目标对象；所述锚固件(1)使用包含硅酸盐水泥、木质素磺酸盐、石灰岩骨料、河砂、二氧化硅、粉煤灰、UEA膨胀剂、水、增强纤维的复合材料混凝土制备；锚固件主体(2)的水平截面为正方形或圆形，所述正方形的边长或所述圆形的直径为1000
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2000mm，所述凹槽(51)的深度为100
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200mm，所述连接凸键(52)的长度为100
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200mm，所述凹槽(51)的深度大于或等于所述连接凸键(52)的长度。2.根据权利要求1所述的用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件，其特征在于，所述安装凹槽(41)的底部(43)设置有钢制垫板；所述钢制垫板中心设置有圆孔，所述圆孔直径与所述锚孔(42)直径相同。3.根据权利要求1所述的用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件，其特征在于，所述安装连接凹槽(51)和连接凸键(52)，设置于所述锚固件主体(2)的侧面，并且分别位于所述横梁(31)和/或所述纵梁(32)的两端；所述锚固件主体(2)的侧面向内凹陷，形成所述安装连接凹槽(51)；所述锚固件主体(2)的侧面向外凸出，形成所述连接凸键(52)。4.根据权利要求1所述的用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件，其特征在于，所述监控标识部外型为水平截面为圆形的圆柱体，设置在所述锚固件主体(2)上表面，与所述横梁(31)和纵梁(32)等距设置，监控标识部的圆柱体高度与所述横梁(31)和纵梁(32)中间位置交叉处的高度相等。5.根据权利要求4所述的用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件，其特征在于，所述监控标识部包括第一监控标识部(61)和第二监控标识部(62)，每个所述锚固件(1)的锚固件主体(2)上设置一个第一监控标识部(61)和一个第二监控标识部(62)，两者分别设置在所述横梁(31)和纵梁(32)交叉处的两侧；所述第一监控标识部(61)的圆柱体直径显著小于第二监控标识部(62)的圆柱体直径。6.根据权利要求1所述的用于应急施工和位移监控的复合材料锚固件，其特征在于，每份所述复合材料混凝土中包含：硅酸盐水泥5.9
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7kg、木质素磺酸盐105
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115g、石灰岩骨料5.5
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5.7kg、河砂8
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8.5kg、二氧化硅0.8
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【专利技术属性】
技术研发人员：魏少伟，蔡德钩，叶阳升，姚建平，楼梁伟，石越峰，吕宋，孙宣，曹渊东，刘瑞，耿琳，安再展，毕宗琦，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：