【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基础工程领域，具体涉及一种岩石锚索自锁锚板结构及安装方法。
技术介绍
1、目前内陆地区风场位于山区较多，风力发电机组基础多采用圆形或多边形钢筋混凝土扩展基础，其特点是技术成熟，但在岩石等承载力较高的地质条件下，不能充分利用原状土地基良好的承压特性，该基础形式由基础底面受拉出现的零应力区控制，基础混凝土用量较大，施工时土石方开挖量和对环境影响均较大，且施工时间长。山地地区另一种常用的风力发电机组基础形式为岩石锚杆基础，该基础通过在基础底面设置锚杆并灌浆，将风机基础与基岩连成整体，依靠锚孔内灌浆体与岩孔间粘结力抵抗锚杆的上拔载荷。该基础形式可以很好地承担上部塔筒传来的弯矩，充分发挥基岩的承载能力，但锚杆由于加工运输长度限制、加工周期长、无法根据钻孔实际临时调整长度等，难以广泛应用。
2、采用岩石锚索代替传统岩石锚杆可避免上述问题，岩石锚索常用材料为钢绞线，钢绞线采购周期短，采用盘带运输，总长几乎无限制，且可以现场根据钻孔实际来下料，可完美适应山地多变的地质条件。
3、目前的岩石锚索根据其与岩层的锚固方式不同分为半粘结岩石锚索和无粘结岩石锚索：
4、1、半粘结岩石锚索岩石钻孔底部一般不带扩大头，锚索定位完成后往岩石钻孔内注一定深度的混凝土浆，通过混凝土硬化后与锚索的粘结力锚固索体。
5、2、无粘结岩石锚索岩石钻孔底部带扩大头，同时索体下端带扩大锚板，锚索定位完成后往岩石钻孔内扩大头注混凝土浆，混凝土硬化完成后，通过扩大头和锚索下端锚板锚固多索体。
6、由于无粘结
7、综上，岩石地基中用岩石锚索代替锚杆，有助于适应山地多变的地质条件，承受高周疲劳荷载的基础需采用无粘结岩石锚索提高锚索系统抗疲劳性能，但如果岩层过硬，岩石钻孔内扩大头难以施工，导致无法应用岩石锚索的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种岩石锚索自锁锚板结构及安装方法，以解决现有技术中岩层过硬、岩石钻孔内扩大头难以施工而导致的岩石锚索无法应用的缺陷，实现了无需施工岩石钻孔底部扩大头且无需注浆的锚索无粘结锚固，可应用于中风化及以下岩石地基建立输电线路塔、风力发电塔等。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、本专利技术第一方面公开了一种岩石锚索自锁锚板结构，该结构包括基础承台、下锚板、环形楔块、锚索和上锚板；
4、所述的基础承台浇注于岩石钻孔顶面，基础承台上开设有与岩石钻孔对齐的开孔；
5、所述的锚索锚固于上锚板与下锚板之间；
6、所述的下锚板为圆锥台，所述的环形楔块环绕抵接于下锚板外部；
7、所述的上锚板抵接于基础承台表面，所述的环形楔块抵接于岩石钻孔内壁面；
8、下锚板与环形楔块在锚索的拉力作用下相互抵接，径向分力使环形楔块对岩石钻孔内壁面产生压力，基于环形楔块与岩石钻孔之间的静摩擦力平衡锚索的拉力形成结构自锁。
9、优选地，所述的锚索为钢绞线，锚索的上端通过上锚头与上锚板锚固，锚索的下端通过下锚头与下锚板锚固，张拉端为锚索的上端。
10、优选地，所述的环形楔块包括若干弧形块，使环形楔块在外力作用下实现自由径向扩张。
11、优选地，所述的环形楔块由四块或五块全等的弧形块构成。
12、优选地，所述的弧形块上开设有贯通的销轴孔，所述的下锚板表面设有与各弧形块相配合的销轴槽，通过销轴穿过销轴孔并插入销轴槽实现环形楔块与下锚板的限位。
13、本专利技术第二方面公开了一种安装如上任一所述的岩石锚索自锁锚板结构的方法，安装过程中还使用工装钢管，用于下锚板、环形楔块、岩石钻孔相互顶紧，完成初始接触状态定位；
14、安装方法包括如下步骤：
15、s1：在岩石钻孔顶面浇注成型基础承台；在上锚板与下锚板之间支撑工装钢管，并将锚索穿入上锚板和下锚板；
16、s2：在环形楔块环绕设置于下锚板后，整体下放至岩石钻孔中直至触底；
17、s3：工装钢管抵接上锚板与环形楔块并对锚索进行预张拉，使下锚板、环形楔块以及岩石钻孔的内壁面之间依次抵接，完成初始定位；
18、s4：释放锚索预紧力并拆除工装钢管，使上锚板接触基础承台，随后对锚索张拉并完成锚固，形成结构自锁。
19、优选地，所述的岩石钻孔的深度与锚索的锚固深度相匹配。
20、优选地，步骤s2中，整体下放前，工装钢管的下端面与环形楔块的上表面之间的间隙小于2mm。
21、优选地，所述的工装钢管为圆钢管，工装钢管的下端面抵接环形楔块，上端的标高略高于基础承台的上表面。
22、优选地，步骤s2中，环形楔块通过销轴与下锚板形成临时限位，在环形楔块部分进入基础承台后撤去临时限位。
23、本专利技术的工作原理为：
24、下锚板对环形楔块顶紧力的径向分量即环形楔块对岩石钻孔的挤压力；环形楔块与岩石钻孔的挤压力产生静摩擦抗力，该静摩擦抗力平衡锚索拉力，使锚索、下锚板、环形楔块、岩石钻孔形成自锁。
25、通过控制下锚头与环形楔块接触面斜率、下锚头与环形楔块接触面的摩擦系数、环形楔块与岩石钻孔接触面的摩擦系数，使环形楔块与岩石钻孔的静摩擦力始终大于锚索拉力，形成自锁条件，锚索无法拔出。
26、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
27、(1)本专利技术无需对岩石钻孔底部进行扩孔，极大降低无粘结岩石锚索在坚硬岩层中的施工难度，适应性强；
28、(2)本专利技术无需注浆，减少了需要在现场控制质量隐蔽工序，安装简单，降低质量控制难度；
29、(3)本专利技术通过控制下锚头与环形楔块接触面斜率、下锚头与环形楔块接触面斜率摩擦系数、环形楔块与岩石钻孔接触面斜率摩擦系数，使环形楔块与岩石钻孔的静摩擦力始终大于钢绞线拉力，传力明确；
30、(4)本专利技术避免粘结锚固，通过机械自锁锚固索体下端，锚固可靠且抗疲劳性能高；
31、(5)本专利技术耗材较少，结构效率高，经济性高；
32、(6)本专利技术可用于输电线路塔、风力发电塔等基础，具有较好的抗拔性能和抗疲劳性能，在岩石地基中代替锚杆，有助于适应山地多变的地质条件。
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1.一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，该结构包括基础承台(2)、下锚板(3)、环形楔块(4)、锚索(6)和上锚板(7)；
2.根据权利要求1所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的锚索(6)为钢绞线，锚索(6)的上端通过上锚头(8)与上锚板(7)锚固，锚索(6)的下端通过下锚头(5)与下锚板(3)锚固。
3.根据权利要求1所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的环形楔块(4)包括若干弧形块，使环形楔块(4)在外力作用下实现径向扩张。
4.根据权利要求3所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的环形楔块(4)由四块或五块全等的弧形块构成。
5.根据权利要求3所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的弧形块上开设有贯通的销轴孔(10)，所述的下锚板(3)表面设有与各弧形块相配合的销轴槽，通过销轴(12)穿过销轴孔(10)并插入销轴槽实现环形楔块(4)与下锚板(3)的限位。
6.一种安装如权利要求1-5任一所述的岩石锚索自锁锚板结构的方法，其特征在于，安装过程中还使用工装钢管(9)；p>
7.根据权利要求6所述的一种岩石锚索自锁锚板结构的安装方法，其特征在于，所述的岩石钻孔(1)的深度与锚索(6)的锚固深度相匹配。
8.根据权利要求6所述的一种岩石锚索自锁锚板结构的安装方法，其特征在于，步骤S2中，整体下放前，工装钢管(9)的下端面与环形楔块(4)的上表面之间的间隙小于2mm。
9.根据权利要求8所述的一种岩石锚索自锁锚板结构的安装方法，其特征在于，所述的工装钢管(9)为圆钢管，工装钢管(9)的下端面抵接环形楔块(4)，上端的标高高于基础承台(2)的上表面。
10.根据权利要求6所述的一种岩石锚索自锁锚板结构的安装方法，其特征在于，步骤S2中，环形楔块(4)通过销轴(12)与下锚板(3)形成临时限位，在环形楔块(4)部分进入基础承台(2)后撤去临时限位。
...【技术特征摘要】
1.一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，该结构包括基础承台(2)、下锚板(3)、环形楔块(4)、锚索(6)和上锚板(7)；
2.根据权利要求1所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的锚索(6)为钢绞线，锚索(6)的上端通过上锚头(8)与上锚板(7)锚固，锚索(6)的下端通过下锚头(5)与下锚板(3)锚固。
3.根据权利要求1所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的环形楔块(4)包括若干弧形块，使环形楔块(4)在外力作用下实现径向扩张。
4.根据权利要求3所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的环形楔块(4)由四块或五块全等的弧形块构成。
5.根据权利要求3所述的一种岩石锚索自锁锚板结构，其特征在于，所述的弧形块上开设有贯通的销轴孔(10)，所述的下锚板(3)表面设有与各弧形块相配合的销轴槽，通过销轴(12)穿过销轴孔(10)并插入销轴槽实现环形楔块(4)与下锚板(3)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭文兵，裘科一，
申请(专利权)人：同济大学建筑设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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