專利名稱：張拉自鎖傘型錨及土質邊坡加固方法
技術領域：
本發明涉及土體邊坡加固技術領域，具體是一種張拉自鎖傘型錨及土質邊坡加固方法，主要應用于土質邊坡錨固，還可應用于深基坑、抵抗傾覆的結構、加壓裝置及各種構筑物等需要提供抗拔力來維持穩定的工程。
背景技術：
在公路、鐵路、港口碼頭、水利、建筑等工程建設中，經常需要對不穩定的土質邊坡進行加固處理，以保證工程安全。錨固技術能充分利用土體自身強度，是常用的加固手段之一。目前，常用的土體邊坡錨固方式以鉆孔灌漿為主，一般稱為灌漿錨桿，灌漿土層錨桿由錨桿(錨索)、自由段、錨固段及錨頭、墊塊等組成。其中錨固段及錨頭是抗拔力的提供者， 其性能如何關系到錨桿的作用發揮程度，錨固段多采用圓柱或擴大端部兩種類型。圓柱型依靠錨固段錨桿外側與土體的摩阻力提供抗力，而擴大端部型錨桿除此之外，還利用擴大部分對應的上部土體抗剪強度作為抗力，充分利用了土體自身的強度，抗拔力較高。擴大端部型錨固主要通過機械、爆破、水射流等方式施工，需借助特有設備，施工工藝復雜，擴孔作用也有限。錨桿采用鉆孔灌漿施工的方法也較復雜，如灌漿質量不好，則很難保證錨桿的抗拔力。
對于以上問題，部分學者也進行了研究，并提出了幾種新的方法。1996年，陳書申發明了傘式錨桿(詳見中國專利號為CN96243^1. X的文件)，其利用傘狀反力板增加錨桿抗力，是一種較好的研究思路；但由于所用反力板是通過錨桿張拉柔性拉條打開的，這樣反力板入土阻力很大，導致反向板嵌入很淺，施工困難，張拉力提高有限。1997年，張繼紅發明了傘式錨具(詳見中國專利號為CN97103512. 1的文件)，其主體設計思想是利用雨傘撐開的原理，增加錨頭與土體結合的面積，從而增大抗拔力；主要工作原理是利用上下移動的傘柄和張拉柔性網來使得錨頭與周圍土體形成整體；從設計圖來看，傘柄下壓才可使錨頭張開，再張拉柔性網才使得傘錨外邊插入土中，由于張拉柔性網和傘柄均不能一起入土(阻力很大)，影響了張開角度和入土深度，從而抗拔力提高幅度不大。
2002年，葛修潤等發明了船錨式注漿張開型土錨錨頭(詳見中國專利號為 CN02151286. 8的文件)，其利用灌漿壓力使得錨抓打開并切入土體，通過灌漿的方法來提高抗拔力，此種錨頭對于較軟土體比較有效，但當土體強度稍高時，則切入深度較小，抗拔力提高有限；同時，錨頭較復雜，需要控制灌漿壓力并借助灌漿提高抗拔力的方法，施工也較復雜。發明內容
本發明提供一種張拉自鎖傘型錨及土質邊坡加固方法，可以通過鉆進和張拉，將多根錨釘板嵌入兩側土體中，深度和角度可以任意調整，充分利用土體自身強度提供抗拔力，實現對土質邊坡的加固；本發明傘型錨抗拔力大；省卻了灌漿固結的流程，工藝簡單， 造價低，施工便捷，效率高，可滿足各類土體邊坡加固的需要。
一種張拉自鎖傘型錨，包括錨頭、連接體和張拉固定端，錨頭通過連接體與張拉固定端連接，所述錨頭包括螺旋鉆頭、與螺旋鉆頭連接的圓柱體套筒，所述圓柱體套筒的內腔安裝有活動拉板，所述圓柱體套筒遠離螺旋鉆頭的一端安裝有導向板，所述活動拉板上設有至少兩個錨釘板固定環，所述圓柱體套筒靠近導向板的側壁上對應所述至少兩個錨釘板固定環設有至少兩個自鎖環，至少兩個錨釘板的一端分別與對應的錨釘板固定環連接，另一端從對應的自鎖環和導向板之間的空間伸出圓柱體套筒外，導向板上安裝有正旋卡口， 拉桿的一端與所述活動拉板連接，另一端從導向板、正旋卡口伸出后與連接體連接。
—種土質邊坡加固方法，使用上述的張拉自鎖傘型錨進行土質邊坡加固，其方法包括如下步驟
(a)對擬加固邊坡進行計算分析，確定合理的加固方案，包括單錨抗拔力、錨固深度、布置型式、間距和水平夾角；
(b)選擇相應型號的上述張拉自鎖傘型錨，并根據加固深度選擇相應的施工機械，
(c)鉆進機具就位，按設計方向預先鉆孔或直接利用帶有連接體的錨頭鉆進；按加固方案將傘型錨的錨頭鉆至預定位置，并通過反轉將鉆進裝置與錨頭脫開；
(d)將連接體與張拉固定端的張拉設備連接，通過張拉設備施加張拉力進行張拉， 拉桿拉動活動拉板上移，活動拉板帶動錨釘板上移，在導向板和錨釘板固定環的控制下，錨釘板向兩側展開并呈傘形打開嵌入兩側土體；在張拉設備工作時記錄拉力和位移，達預定拉力后，將連接體與固定件牢固連接；
(e)按照(c)、(d)兩個步驟完成整個邊坡所有傘型錨的施工。
本發明采用將傘型錨鉆至預定位置，通過張拉，使得錨釘板自動打開并嵌入土體， 當達到預定嵌入深度后自動鎖定并與兩側土體形成整體，具有極大的抵抗拔出的能力；通過多根傘型錨的錨固，使得邊坡不穩定部分與下部土體連接形成整體，從而達到了加固邊坡的目的。本發明中錨釘板的嵌入深度和張開角度可滿足各類工程的需要，抗拔力大幅度提高，可應用于各類土質邊坡的加固；該發明具有抗拔力大，造價低，工藝簡單，施工效率高，施工簡便等特點，可適于各類復雜場地，具有十分廣闊的應用前景。


圖1是本發明張拉自鎖傘型錨加固土質邊坡的原理圖，其中圖1(a)為錨頭鉆入土體的示意圖，圖1(b)為錨釘板張拉后，錨頭呈傘型打開并與土體形成整體的示意圖2是本發明張拉自鎖傘型錨的結構示意圖，其中圖2(a)為錨釘板張拉前的結構示意圖，圖2(b)為錨釘板張拉后的結構示意圖。
圖中A-錨頭；B-連接體；C-張拉固定端；1-螺旋鉆頭；2-活動拉板；3-錨釘板固定環；4-錨釘板；5-圓柱體套筒；6-自鎖環；7-導向板；8-正旋卡口 ；9-拉桿。
具體實施方式
下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。
請參考圖1和圖2，本發明張拉自鎖傘型錨包括錨頭A、連接體B和張拉固定端C， 錨頭A通過連接體B與張拉固定端C連接。其中錨頭A是本發明的關鍵組成部件，請參考圖3及圖4，所述錨頭A包括螺旋鉆頭1、傘型錨體和正旋卡口 8。
具體來說，螺旋鉆頭1可鉆入各類土體，帶動整個錨頭A到達所需錨固的部位。傘型錨體是提供抗拔力的主體部件，包括與螺旋鉆頭1連接的圓柱體套筒5，所述圓柱體套筒 5的內腔安裝有活動拉板2，所述圓柱體套筒5遠離螺旋鉆頭1的一端安裝有導向板7，所述圓柱體套筒5靠近導向板7的側壁設有自鎖環6，所述活動拉板2上間隔一定距離設有錨釘板固定環3，所述活動拉板2上設有至少兩個錨釘板固定環3，所述圓柱體套筒5靠近導向板7的側壁上對應所述至少兩個錨釘板固定環3設有至少兩個自鎖環6，至少兩個錨釘板4 的一端分別與對應的錨釘板固定環3連接，另一端從對應的自鎖環6和導向板7之間的空間伸出圓柱體套筒5外，導向板7上安裝有正旋卡口 8，拉桿9的一端與所述活動拉板2連接，另一端從導向板7、正旋卡口 8伸出后與連接體B連接。較佳的，所述錨釘板4的數量為 4 10個。
連接體B是連接錨頭A與張拉固定端C的桿、線等，為錨頭A提供張拉力，可采用具有一定拉伸強度的金屬或非金屬桿和線等，如鋼筋、鋼絲、鋼絞線、玻璃鋼絲等。
張拉固定端C是采用鋼筋混凝土制作的表面固定件，是進行張拉、施加預應力并鎖緊的部件；張拉固定端C可與千斤頂等張拉設備連接用于施加張拉力，并配有壓力傳感器和位移計等用于測量張拉力和錨頭變形等。
在進入土體時錨釘板4處于閉合狀態，如圖2(a)所示，當到達錨固部位并受張拉作用時，拉桿9拉動活動拉板2上移，活動拉板2帶動錨釘板4上移，在導向板7和錨釘板固定環3的控制下，錨釘板4向兩側展開并呈傘形打開嵌入兩側土體，達張拉行程后受自鎖環 6限制而自動鎖定，使得兩側土體與整個傘型錨體形成一個整體，形成極大的抵抗拔出的能力；傘型錨體的直徑和高度、錨釘板4的長度和寬度可根據抗拔力的需要進行設計。正旋卡口 8是連接鉆進機具的專用接頭，在正旋方向作用下，鉆進機具可使得錨頭A鉆入土體，反旋作用下鉆進機具可與錨頭A脫開。
本發明還提供一種使用上述張拉自鎖傘型錨進行土質邊坡加固的方法，其包括如下步驟
(a)對擬加固邊坡進行計算分析，確定合理的加固方案，包括單錨抗拔力、錨固深度、布置型式、間距和水平夾角等。
(b)選擇相應型號的上述張拉自鎖傘型錨，并根據加固深度選擇相應的施工機械。 具體的，對于加固深度不大，可人工鉆入傘型錨的邊坡，選擇人工下錨的方式；對于加固深度不大，土體強度較高，可采用鉆進機具下錨的方式；當加固深度較大，鉆進困難時，可采用預先鉆孔至一定深度，然后再采用鉆進機具下錨的方式。
(c)鉆進機具就位，按設計方向預先鉆孔或直接利用帶有連接體B的錨頭A鉆進； 按加固方案將傘型錨的錨頭A鉆至預定位置，并通過反轉將鉆進裝置與錨頭A脫開；其中， 對預先鉆孔的施工方法，在錨頭A放至預定位置后進行鉆孔回填，可以防止孔內積水，并可提供一定阻力，防止傘型錨未打開而拔出。
(d)將連接體B與張拉固定端C的張拉設備連接，通過張拉設備施加張拉力進行張拉，拉桿9拉動活動拉板2上移，活動拉板2帶動錨釘板4上移，在導向板7和錨釘板固定環3的控制下，錨釘板4向兩側展開并呈傘形打開嵌入兩側土體，達張拉行程后受自鎖環 6限制而自動鎖定，使得兩側土體與整個傘型錨體形成一個整體，形成極大的抵抗拔出的能力；在張拉設備工作時記錄拉力和位移，達預定拉力后，將連接體B與固定件牢固連接。
(e)按照(c)、(d)兩個步驟完成整個邊坡所有傘型錨的施工。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種張拉自鎖傘型錨，包括錨頭(A)、連接體⑶和張拉固定端(C)，錨頭㈧通過連接體(B)與張拉固定端(C)連接，其特征在于所述錨頭(A)包括螺旋鉆頭(1)、與螺旋鉆頭( 連接的圓柱體套筒(5)，所述圓柱體套筒(5)的內腔安裝有活動拉板0)，所述圓柱體套筒( 遠離螺旋鉆頭(1)的一端安裝有導向板(7)，所述活動拉板( 上設有至少兩個錨釘板固定環(3)，所述圓柱體套筒( 靠近導向板(7)的側壁上對應所述至少兩個錨釘板固定環C3)設有至少兩個自鎖環(6)，至少兩個錨釘板的一端分別與對應的錨釘板固定環(3)連接，另一端從對應的自鎖環(6)和導向板(7)之間的空間伸出圓柱體套筒 (5)夕卜，導向板(7)上安裝有正旋卡口(8)，拉桿(9)的一端與所述活動拉板(2)連接，另一端從導向板(7)、正旋卡口(8)伸出后與連接體⑶連接。
2.如權利要求1所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述錨釘板的數量為4 10個。
3.如權利要求1所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述連接體(B)是連接錨頭(A) 與張拉固定端(C)的桿或線。
4.如權利要求3所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述連接體(B)為鋼筋、鋼絲、 鋼絞線或玻璃鋼絲。
5.如權利要求1所述的張拉自鎖傘型錨，其特征在于所述張拉固定端(C)是采用鋼筋混凝土制作的表面固定件，是進行傘型錨張拉、施加預應力并鎖緊的部件，可與千斤頂連接用于施加張拉力。
6.一種土質邊坡加固方法，其特征在于使用權利要求1-5中任一項所述的張拉自鎖傘型錨進行土質邊坡加固，其方法包括如下步驟(a)對擬加固邊坡進行計算分析，確定合理的加固方案，包括單錨抗拔力、錨固深度、布置型式、間距和水平夾角；(b)選擇相應型號的上述張拉自鎖傘型錨，并根據加固深度選擇相應的施工機械，(c)鉆進機具就位，按設計方向預先鉆孔或直接利用帶有連接體(B)的錨頭(A)鉆進； 按加固方案將傘型錨的錨頭(A)鉆至預定位置，并通過反轉將鉆進裝置與錨頭(A)脫開；(d)將連接體(B)與張拉固定端(C)的張拉設備連接，通過張拉設備施加張拉力進行張拉，拉桿(9)拉動活動拉板(2)上移，活動拉板(2)帶動錨釘板⑷上移，在導向板(7)和錨釘板固定環( 的控制下，錨釘板(4)向兩側展開并呈傘形打開嵌入兩側土體；在張拉設備工作時記錄拉力和位移，達預定拉力后，將連接體(B)與固定件牢固連接；(e)按照(c)、(d)兩個步驟完成整個邊坡所有傘型錨的施工。
7.如權利要求6所述的土質邊坡加固方法，其特征在于其中步驟(b)中根據加固深度選擇相應的施工機械具體為對于加固深度不大，可人工鉆入傘型錨的邊坡，選擇人工下錨的方式；對于加固深度不大，土體強度較高，采用鉆進機具下錨的方式；當加固深度較大，鉆進困難時，采用預先鉆孔至一定深度，然后再采用鉆進機具下錨的方式。
8.如權利要求6所述的土質邊坡加固方法，其特征在于步驟(c)中對預先鉆孔的施工方法，在錨頭(A)放至預定位置后進行鉆孔回填。
全文摘要
本發明提供一種張拉自鎖傘型錨，包括錨頭、連接體和張拉固定端，所述錨頭包括螺旋鉆頭、與螺旋鉆頭連接的圓柱體套筒，圓柱體套筒的內腔安裝有活動拉板，圓柱體套筒遠離螺旋鉆頭的一端安裝有導向板，活動拉板上設有至少兩個錨釘板固定環，圓柱體套筒靠近導向板的側壁上對應所述至少兩個錨釘板固定環設有至少兩個自鎖環，至少兩個錨釘板的一端分別與對應的錨釘板固定環連接，另一端從對應的自鎖環和導向板之間的空間伸出圓柱體套筒外，導向板上安裝有正旋卡口，拉桿的一端與活動拉板連接，另一端從導向板、正旋卡口伸出后與連接體連接。本發明中錨釘板的嵌入深度可滿足各類工程的需要，抗拔力大幅度提高，可應用于各類土質邊坡的加固。
文檔編號E02D5/76GK102518132SQ20121000639
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者劉軍, 劉鳴, 周武華, 宋建平, 李靜希, 程展林, 程永輝, 胡漢兵, 胡波, 鐘敬全, 饒錫保, 龔壁衛 申請人:長江水利委員會長江科學院