[发明专利]加固软岩类层状岩体的拉力型预应力锚杆及方法

说明书

本发明公开了一种加固软岩类层状岩体的拉力型预应力锚杆和施工方法，包括锚杆孔、预应力筋，预应力筋位于孔内部分从里到外分为带内锚具的内锚固段和自由段，所述预应力筋的内锚固段所在的锚杆孔为上大下小的倒圆锥形孔，预应力筋和内锚具与倒圆锥形孔的孔壁之间充满灌浆料；内锚固段的倒圆锥形孔的高度为350～500mm；自由段预应力筋的高度为1～4m；所述预应力筋的自由段所在的孔径为55～65mm；所述隔离接头上有一能在倒圆锥形孔内径向张开从而将隔离接头定位的装置。本发明内锚固段预应力筋与凝固后的灌浆料及孔壁之间的粘结锚固强度高、其结构简单、省料、施工方便、施工过程对岩体层理振动性小且适用于防止岩体岩石沿层状产生崩塌地质灾害的环境。

技术领域

本发明涉及岩土防护工程技术领域，具体讲是一种加固软岩类层状岩体的拉力型预应力锚杆及方法。

背景技术

在软岩类层状岩体特别是层状较薄至中厚如层厚为8～30cm厚的岩体中，局部层理间很多夹有岩屑泥质混砂夹层和存有裂隙，这类岩体裂隙发育，将可能出现崩塌和滑坡等地质灾害。

为了防止滑坡地质灾害发生，需进行加固处理，最常用也较简便的结构及方法是采用拉力型预应力锚杆加固装置。其处理方法一般是，先在岩体加固区域按设计要求的间距、深度钻孔，清孔，安放预应力筋如钢绞线，安装套管、张拉锚固端件、灌浆管等，其中灌浆管也称注浆管，然后灌浆并养护，最后张拉预应力筋并锚固。参见图1，现有技术的拉力型预应力锚杆加固装置一般由设置在被加固岩体的直筒状锚杆孔102、带内锚具103的预应力筋104、承压板105、张拉段及外锚具106、内锚固段的波纹管107和隔离接头108及自由段的套管109、以及灌浆管110和灌浆料101凝固后构成，其中灌浆料也称注浆料或注浆液。预应力筋及内锚具通过凝固后的灌浆料与孔壁之间粘结锚固作用传递给被加固岩体。为了保证有足够的承载力，内锚固段必须有足够的长度，如一般不少于5米。锚固段以下是自由段，所述自由段是指预应力筋如钢绞线与孔壁之间无灌浆料即无粘结作用。预应力筋的自由段长度要穿过潜在滑裂层以后，其伸出的长度不能少于1.5米，即，自由段长度一般不少于5米，孔内预应力筋总长度一般为10米或接近10米，内锚固段与自由段的预应力筋的长度比一般为1:1。实践表明，以上现有技术的锚杆在防止边坡或支护开挖后侧向岩土潜在的滑裂面产生的滑坡造成的岩土体整体失稳方面具有较好的技术效果。但在水平状岩层为薄至中厚如每层岩石厚为8～30cm的岩体中，特别是当石窟洞顶软岩类层状岩体表面风化较严重且容易出现岩石沿层状产生崩塌的地质灾害时，采用以上现有技术的拉力型预应力锚杆加固装置及方法来处理，却存在以下技术问题：1、以上现有技术的锚固段的结构和孔的直筒形状使预应力筋与凝固后的灌浆料及孔壁之间粘结性能不理想，锚固强度不高。2、出于锚固段粘结力和锚固强度的需要，以上现有技术的锚固段长度较长，灌浆过程对层理渗透也是必然的，所以，当灌浆料在层理间凝固收缩就会对层理产生新的松动，对崩塌型地质灾害的加固尤为不利。3、由于上述的锚固段长度较长，使岩体层理间压力相对而讲较集中，对局部加固效果产生了负面影响。4、出于锚固段粘结力和锚固强度的需要，以上现有技术的钻孔直径一般在110～150mm之间，施工实践表明，钻孔作业时的震动会对层理产生松动趋势，钻孔直径越大，这种震动影响就越大，作业过程中层理松动的可能性就越大，对加固乃至施工作业的安全的负面影响也会越大。5、以上现有技术的拉力型预应力锚杆还有一个一直未能解决的技术问题：内锚固段与自由段的隔离接头依赖硬塑料灌浆管如PVC灌浆管定位，隔离接头边缘与孔壁的定位与密封效果始终不理想，同时，若想抽出硬塑料灌浆管只能在灌浆料未凝固前抽，其隔离接头的边缘与孔壁的定位与密封以及硬塑料灌浆管抽出后留在隔板上的孔洞的封堵问题就无法解决，但如果硬塑料灌浆管不抽出而留在锚杆孔内，施工实践却表明，该硬塑料灌浆管很难避免对自由段的预应力筋及自由段套管产生干涉，从而影响了预应力筋自由段的张拉效果和预应力筋自由段的力学性能。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种内锚固段预应力筋与凝固后的灌浆料及孔壁之间的粘结锚固强度高、其结构简单、省料、施工方便且适用于防止岩体岩石沿层状产生崩塌地质灾害的加固软岩类层状岩体的拉力型预应力锚杆。