[发明专利]张拉自锁伞型锚及土质边坡加固方法

说明书

技术领域

本发明涉及土体边坡加固技术领域，具体是一种张拉自锁伞型锚及土质边坡加固方法，主要应用于土质边坡锚固，还可应用于深基坑、抵抗倾覆的结构、加压装置及各种构筑物等需要提供抗拔力来维持稳定的工程。

背景技术

在公路、铁路、港口码头、水利、建筑等工程建设中，经常需要对不稳定的土质边坡进行加固处理，以保证工程安全。锚固技术能充分利用土体自身强度，是常用的加固手段之一。目前，常用的土体边坡锚固方式以钻孔灌浆为主，一般称为灌浆锚杆，灌浆土层锚杆由锚杆(锚索)、自由段、锚固段及锚头、垫块等组成。其中锚固段及锚头是抗拔力的提供者，其性能如何关系到锚杆的作用发挥程度，锚固段多采用圆柱或扩大端部两种类型。圆柱型依靠锚固段锚杆外侧与土体的摩阻力提供抗力，而扩大端部型锚杆除此之外，还利用扩大部分对应的上部土体抗剪强度作为抗力，充分利用了土体自身的强度，抗拔力较高。扩大端部型锚固主要通过机械、爆破、水射流等方式施工，需借助特有设备，施工工艺复杂，扩孔作用也有限。锚杆采用钻孔灌浆施工的方法也较复杂，如灌浆质量不好，则很难保证锚杆的抗拔力。

对于以上问题，部分学者也进行了研究，并提出了几种新的方法。1996年，陈书申发明了伞式锚杆(详见中国专利号为CN96243261.X的文件)，其利用伞状反力板增加锚杆抗力，是一种较好的研究思路；但由于所用反力板是通过锚杆张拉柔性拉条打开的，这样反力板入土阻力很大，导致反向板嵌入很浅，施工困难，张拉力提高有限。1997年，张继红发明了伞式锚具(详见中国专利号为CN97103512.1的文件)，其主体设计思想是利用雨伞撑开的原理，增加锚头与土体结合的面积，从而增大抗拔力；主要工作原理是利用上下移动的伞柄和张拉柔性网来使得锚头与周围土体形成整体；从设计图来看，伞柄下压才可使锚头张开，再张拉柔性网才使得伞锚外边插入土中，由于张拉柔性网和伞柄均不能一起入土(阻力很大)，影响了张开角度和入土深度，从而抗拔力提高幅度不大。

2002年，葛修润等发明了船锚式注浆张开型土锚锚头(详见中国专利号为CN02151286.8的文件)，其利用灌浆压力使得锚抓打开并切入土体，通过灌浆的方法来提高抗拔力，此种锚头对于较软土体比较有效，但当土体强度稍高时，则切入深度较小，抗拔力提高有限；同时，锚头较复杂，需要控制灌浆压力并借助灌浆提高抗拔力的方法，施工也较复杂。

发明内容

本发明提供一种张拉自锁伞型锚及土质边坡加固方法，可以通过钻进和张拉，将多根锚钉板嵌入两侧土体中，深度和角度可以任意调整，充分利用土体自身强度提供抗拔力，实现对土质边坡的加固；本发明伞型锚抗拔力大；省却了灌浆固结的流程，工艺简单，造价低，施工便捷，效率高，可满足各类土体边坡加固的需要。

一种张拉自锁伞型锚，包括锚头、连接体和张拉固定端，锚头通过连接体与张拉固定端连接，所述锚头包括螺旋钻头、与螺旋钻头连接的圆柱体套筒，所述圆柱体套筒的内腔安装有活动拉板，所述圆柱体套筒远离螺旋钻头的一端安装有导向板，所述活动拉板上设有至少两个锚钉板固定环，所述圆柱体套筒靠近导向板的侧壁上对应所述至少两个锚钉板固定环设有至少两个自锁环，至少两个锚钉板的一端分别与对应的锚钉板固定环连接，另一端从对应的自锁环和导向板之间的空间伸出圆柱体套筒外，导向板上安装有正旋卡口，拉杆的一端与所述活动拉板连接，另一端从导向板、正旋卡口伸出后与连接体连接。

一种土质边坡加固方法，使用上述的张拉自锁伞型锚进行土质边坡加固，其方法包括如下步骤：

(a)对拟加固边坡进行计算分析，确定合理的加固方案，包括单锚抗拔力、锚固深度、布置型式、间距和水平夹角；

(b)选择相应型号的上述张拉自锁伞型锚，并根据加固深度选择相应的施工机械，

(c)钻进机具就位，按设计方向预先钻孔或直接利用带有连接体的锚头钻进；按加固方案将伞型锚的锚头钻至预定位置，并通过反转将钻进装置与锚头脱开；

(d)将连接体与张拉固定端的张拉设备连接，通过张拉设备施加张拉力进行张拉，拉杆拉动活动拉板上移，活动拉板带动锚钉板上移，在导向板和锚钉板固定环的控制下，锚钉板向两侧展开并呈伞形打开嵌入两侧土体；在张拉设备工作时记录拉力和位移，达预定拉力后，将连接体与固定件牢固连接；

(e)按照(c)、(d)两个步骤完成整个边坡所有伞型锚的施工。