[发明专利]拉压互补型外锚固锁定锚索结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构及其施工方法，包括锚索孔和锚固体系，锚固体系由锚索体、外锚头和内锚头组成，锚索体包括拉力型钢绞线、压力型钢绞线、套管、波纹管、扩张环、箍环、第一次注浆管、第二次注浆管和排气管，位于锚索束中部的锚索套有套管通过第一次注浆构成自由段，波纹管套于锚索束上部，锚索张拉后向波纹管内第二次注浆，波纹管和锚索孔孔壁间充填碎石通过第一次注浆形成水泥碎石胶结体构成外锚固段；位于锚索束下部的压力型钢绞线套有套管和拉力型钢绞线通过第一次注浆形成内锚固段。本发明内锚固段和外锚固段共同发挥作用，降低了框架梁反力，外锚头和外锚固段共同发挥作用，降低了外锚头失效或预应力损失风险。

技术领域

本发明属于岩土工程的边坡加固技术，特别涉及一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构，还涉及该拉压互补型外锚固锁定锚索结构的施工方法，尤其适用于工程地质条件较差的不良地质边坡或特殊性岩土边坡。

背景技术

不良地质边坡或特殊性岩土体边坡，尤其是构造改造过的岩体，普遍会发生变质、蚀变作用，形成大量水稳性较差的矿物。节理充填物、岩体本身的风化产物或特殊性岩土遇水极易软化，降雨过程会使岩体的抗剪强度锐减，边坡极易形成滑坡。这些边坡的岩土体为锚索系统提供的摩阻力和为框架梁提供的承载力均较小，锚索系统的有效性及提供的抗滑力有待进一步研究。

目前大量使用的锚索系统是拉力型锚索和压力型锚索，这些锚索系统普遍采用的锚固长度为10m左右，一旦边坡发生变形，锚固段均为单向受力，锚固段某一端围岩最先出现拉裂或压裂的现象，然后渐进破坏直至整根锚索的锚固段失效。

另外，常规的锚索系统张拉后均采用外锚头锁定，但是，由于坡面岩土体遇水后承载力降低，导致框架梁的反力难以保证，易造成外锚头锁定的失效或预应力损失。

研究表明常规的锚索系统无论是拉力型锚索，还是压力型锚索，失效的机理主要集中体现在预应力的损失、锚固段或外锚头的失效。

因此，锚索系统的预应力损失、锚固段或外锚头的失效是本技术领域一直关注并亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种可有效降低预应力损失、并降低锚固段或外锚头失效风险的拉压互补型外锚固锁定锚索结构。

本发明的第二个目的在于提供一种上述拉压互补型外锚固锁定锚索结构的施工方法。

本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种拉压互补型外锚固锁定锚索结构，包括在边坡上开设的锚索孔和锚固体系，其特征在于：所述锚固体系主要由锚索体、外锚头和内锚头组成，其中，所述锚索体和内锚头置于所述锚索孔中，所述锚索体包括拉力型钢绞线、压力型钢绞线、套管、波纹管、扩张环、箍环、第一次注浆管、第二次注浆管和排气管，所述拉力型钢绞线、第一次注浆管和压力型钢绞线组合并间隔套设有扩张环和箍环从而构成锚索束，第一次注浆管的下端与锚索孔的孔底之间具有间隙，所述锚索束的上端穿过锚索框架梁后通过外锚头固定，位于所述锚索束中部的拉力型钢绞线和压力型钢绞线上分别套有套管并通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后构成自由段，所述波纹管套于锚索束的上部，所述第二次注浆管和排气管设于波纹管内且其下端与波纹管的底端之间具有间隙，而其上端则伸至外界，波纹管的底端封闭于自由段的套管顶端，拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后通过第二次注浆管于波纹管内部进行第二次注浆，所述波纹管和锚索孔的孔壁之间充填碎石并由第一次注浆管灌注水泥浆液形成水泥碎石胶结体从而构成外锚固段；位于所述锚索束下部的压力型钢绞线上套有套管和位于所述锚索束下部的未套设套管的拉力型钢绞线通过第一次注浆管向锚索孔中灌注浆液后形成内锚固段，位于内锚固段的拉力型钢绞线和压力型钢绞线张拉后使得张拉后的拉力型钢绞线在内锚固段的上端产生拉应力，所述压力型钢绞线的下端设有内锚头，张拉后的压力型钢绞线在内锚固段的下端产生压应力，拉应力和压应力共同发挥内锚固段的内锚固作用。