固定锚杆/锚索头部的构件及其用于边坡稳定的方法.pdf

本发明公开了一种固定锚杆/锚索头部的构件及其用于边坡稳定的方法，目的在于提供一种承载力高且不易产生裂纹又能够进行再张拉的固定构件及其用于边坡稳定的方法。它包含十字梁、垫板、锚具螺杆和锚具螺帽，特征在于，十字梁的下凹切口底面中央设有凹面，垫板面接触嵌入切口的凹面中，锚具螺帽为台阶体，锚具螺帽下部插入垫板中心孔中，锚具螺帽的台阶部位卡在垫板的中心孔上口。将其用于边坡稳定的方法是在已嵌入垫板的十字梁上将锚具螺帽插入垫板中心孔内，再将锚杆/锚索穿过锚具螺杆后将锚具螺杆拧入锚具螺帽中进行张拉固定，转动锚具螺帽调整张拉力。本发明的固定构件，承载力高并不易产生裂纹。而其使用方法既简单又节省成本同时缩短工期。

1.  一种固定锚杆/锚索头部的构件，它包含十字梁(1)、锚具螺杆(6)、垫板(4)和锚具螺帽(5)，所述十字梁(1)交叉位置中央设有下凹的切口(2)，所述切口(2)底面中央设有轴向贯通的插入孔(3)，所述切口(2)的底端有一垫板(4)，所述垫板(4)上安装有所述锚具螺帽(5)，所述锚具螺帽(5)内部螺纹连接所述锚具螺杆(6)，所述锚具螺杆(6)内部轴向开有多个孔，其特征在于，所述切口(2)底面中央设有凹面，所述垫板(4)面接触嵌入所述切口(2)的凹面中，所述垫板(4)底面边缘为圆滑曲面，所述锚具螺帽(5)为台阶形柱体，所述锚具螺帽(5)的下部插入所述垫板(4)的中心孔中，所述锚具螺帽(5)的台阶部位卡在所述垫板(4)的中心孔上口。

2.  根据权利要求1所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，所述十字梁(1)是PC混凝土预制件，所述十字梁(1)上端棱边为倒角或圆弧形曲面，所述十字梁(1)中央交叉位置边缘处为圆弧形曲面。

3.  根据权利要求1或2所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，所述十字梁(1)的底面设有凸起的齿形结构(8)。

4.  根据权利要求3所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，所述十字梁(1)底部带有底板(7)，所述底板(7)与所述十字梁(1)底部连接成一体，所述底板(7)的厚度由中央至边缘逐渐减小，所述凸起的齿形结构(8)设置在所述底板(7)的底面。

5.  根据权利要求4所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，所述底板(7)底面形状为圆形、菱形、方形或凹弧菱形中的一种。

6.  根据权利要求1或2所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，所述插入孔(3)是上下均匀的圆柱形直孔。

7.  根据权利要求1或2所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，在所述锚具螺帽(5)与所述锚具螺杆(6)的外部且位于所述垫板(4)的上端设有锚具顶部保护盖(10)，所述锚具顶部保护盖(10)内有防锈液层(12)。

8.  根据权利要求7所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，在所述锚具螺帽(5)与所述锚具螺杆(6)外部且位于所述垫板(4)的内部设有锚具底部保护盖(11)，所述锚具底部保护盖(11)内有防锈液层(12)。

9.  根据权利要求1或2所述的固定锚杆/锚索头部的构件，其特征在于，所述垫板(4)为上部横截面积大于下部横截面积的台阶体。

10.  一种将权利要求1所述的固定锚杆/锚索头部的构件用于边坡稳定的方法，其特征在于，在所述固定锚杆/锚索头部的构件的安装地点钻孔，将锚杆/锚索的张拉钢材一端放入所述孔中，向所述孔内灌水泥浆，水泥浆凝固后将所述锚杆/锚索的张拉钢材一端固定于所述孔内，再将锚杆/锚索张拉钢材的未固定的一端穿过嵌入所述垫板(4)的十字梁(1)的所述插入孔(3)，将所述锚杆/锚索的张拉钢材未固定一端的穿过所述锚具螺帽(5)后，再将所述锚具螺帽(5)的下部放入所述垫板(4)的中心孔中，再将所述锚杆/锚索的未固定的一端穿过所述锚具螺杆(6)的相应孔后，将所述锚具螺杆(6)通过螺纹连接拧入所述锚具螺帽(5)中并对所述锚杆/锚索的张拉钢材进行张拉后固定于所述锚具螺杆(6)的顶端，转动螺帽(5)调整张拉力的大小，最后进行防腐处理。

固定锚杆/锚索头部的构件及其用于边坡稳定的方法
技术领域
本发明涉及一种用于交通、水利、建筑等土木工程中的地表承载构件，特别是涉及一种固定锚杆/锚索头部的构件。本发明还涉及这种固定锚杆/锚索头部的构件用于治理边坡稳定的使用方法。
背景技术
在高速公路、高速铁路、水利、建筑等领域的土木工程中，为防止边坡滑坡保证边坡的稳定性，必须采取有效的防护措施防止边坡滑坡。目前的防护加固方式主要有以下四种：第一种方式是直接向坡面喷射混凝土。这种方式只具有防止坡面表层的土和石块滑落的效果，但是其不具有防止山体滑坡的效果，而且使用混凝土的量极大，不仅提高了成本，而且不能绿化破坏了坡面的自然环境。第二种方式是在坡面上设置纵横连续的钢筋混凝土框架梁，并在纵横梁的交错部位设置锚杆/锚索。这样的方式开挖时的规模较大、工期较长。第三种方式是在第二种方式中锚杆/锚索的设计张拉力较大的情况下，首先在要配置框架梁纵横交错位置打设能够安全地承受锚杆/锚索设计张拉力的钢筋混凝土锚墩，然后在锚杆/锚索被张拉后，用现场浇注的钢筋混凝土梁对各个锚墩进行纵横连接的方式。这种方式的不足之处也是开挖的规模较大、工期较长。后两种方式共同的不足之处是由于释放的土应力得不到及时补偿，使得开挖坡面变形增大，造成施工危险度增大；而且所形成的混凝土框架均是超静定结构，内部有应力传播，不利于抗震。除了上述三种方式外，还有一种是使用如图1和图2所示的钢筋混凝土构件来固定锚杆/锚索头部的方法。这种固定构件包含有十字梁1，垫板4、锚具螺帽5和锚具螺杆6。十字梁1为钢筋混凝土梁。十字梁1有四个臂，四个臂的根部汇集于十字梁1的中央交叉位置，各臂的头部向远离交叉位置处延伸形成十字形梁，各臂的横截面形状均是梯形，而且沿各臂的根部至各臂的头部方向横截面梯形的各边逐渐减小。如图2所示，十字梁的中央设有下凹的切口2。切口2的底面开有能够使锚杆/锚索张拉钢材通过的插入孔3，插入孔3的下部开口较大，使得插入孔3的下部形成圆台形状，在切口2的底面放置一扁平圆形垫板4，垫板4上有可以使锚具螺杆6通过的孔，在垫板4的上端设置锚具螺帽5，锚具螺帽5内部螺纹连接一锚具螺杆6，锚具螺杆6穿过垫板4与锚具螺帽5连接，在锚具螺杆6里开有多个孔，锚杆/锚索的张拉钢材穿过插入孔3，再穿过锚具螺杆6上的相应孔后张拉固定于锚具螺杆6上。这种固定构件能够消除上述三种方法的缺点，又具有节省材料、保证质量、可以单独加工、单独安装等特点。但是，使用过程中，十字梁1的侧面和底面孔附近的混凝土容易产生裂纹，使得构件整体的承载力降低，耐久性不好。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有固定锚杆/锚索的混凝土构件的不足，提供一种不易产生裂纹、承载力高的固定锚杆/锚索头部的构件；此外，本发明提供了将这种固定锚杆/锚索头部的构件用于治理边坡稳定的方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术措施来实现的：
一种固定锚杆/锚索头部的构件，包含十字梁1、锚具螺杆6、垫板4和锚具螺帽5，所述十字梁1交叉位置中央设有下凹的切口2，所述切口2底面中央设有轴向贯通的插入孔3，所述切口2的底端有一垫板4，所述垫板4上安装有所述锚具螺帽5，所述锚具螺帽5内部螺纹连接所述锚具螺杆6，所述锚具螺杆6内部轴向开有多个孔，其特征在于，所述切口2底面中央设有凹面，所述垫板4面接触嵌入所述切口2的凹面中，所述垫板4底面边缘为圆滑曲面，所述锚具螺帽5为台阶形柱体，所述锚具螺帽5的下部插入所述垫板4地中心孔中，所述锚具螺帽5的台阶部位卡在所述垫板4的中心孔上口。
将上述公开的固定锚杆/锚索头部的构件用于治理边坡稳定的方法，是在所述固定锚杆/锚索头部的构件的安装地点钻孔，将锚杆/锚索的张拉钢材一端放入所述孔中，向所述孔内灌水泥浆，水泥浆凝固后将所述锚杆/锚索的张拉钢材一端固定于所述孔内，再将锚杆/锚索张拉钢材的未固定的一端穿过嵌入所述垫板4的十字梁1的所述插入孔3，将所述锚杆/锚索的张拉钢材未固定一端穿过所述锚具螺帽5后，再将所述锚具螺帽5的下部放入所述垫板4的中心孔中，再将所述锚杆/锚索的未固定的一端穿过所述锚具螺杆6的相应孔后，将所述锚具螺杆6通过螺纹连接拧入所述锚具螺帽5中，并对所述锚杆/锚索的张拉钢材进行张拉后固定于所述锚具螺杆6的顶端，转动螺帽5调整张拉力的大小，最后进行防腐处理。
本发明的有益效果是：由于采用了面接触嵌入式垫板和台阶式柱体的锚具螺帽，使得固定锚杆/锚索头部的构件本身的承载能力提高、不易产生裂纹、不易破坏、更加耐久。同时，使用这种固定锚杆/锚索头部的构件的边坡稳定方法，具有缩短工期、节省成本、有效防止山体滑坡、安装比较方便等特点。由于转动锚具螺帽可以进行二次张拉或再次张拉，完全满足了能够对锚杆/锚索的施工及日后维护的质量管理及监控的要求，能够避免目前经常出现的缩锚及断丝现象。
附图说明
图1现有地表固定件的俯视图
图2现有地表固定件的截面图
图3本发明固定锚杆/锚索头部的构件的俯视图
图4本发明切口附近使用状态截面图
图5本发明具体实施例六和具体实施例七示意图
图6本发明具体实施例二示意图
图7本发明具体实施例四菱形底板示意图
图8本发明具体实施例四方形底板示意图
图9本发明使用状态示意图一
图10本发明使用状态示意图二
图11本发明使用状态立体图
图号说明
1......十字梁                        2......切口
3......插入孔                        4......垫板
5......锚具螺帽                      6......锚具螺杆
7......底板                                8......齿形结构
9......锚杆/锚索                           10......锚具顶部保护盖
11......锚具底部保护盖                     12......防锈液层
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步详细描述：
具体实施例一
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图3、图4和图5，它包含有十字梁1、垫板4、锚具螺帽5和锚具螺杆6。锚杆/锚索的头部是指锚杆/锚索的张拉钢材固定于地面上的一端，十字梁1有四个臂，各臂的根部汇集于十字梁1的交叉位置，各臂的头部向外延伸形成十字形梁，四个臂的横截面为梯形，并且沿着各臂的根部向各臂的头部方向横截面梯形的各边逐渐减小。十字梁1是在工厂及施工现场的简易工厂制造的PC混凝土预制构件，其中PC是指在预制构件中使用了预应力钢材，钢材包括钢绞线和钢筋。在十字梁1交叉位置中央设有下凹的切口2，切口2底面中央设有凹面，凹面中央设有插入孔3。在图3、图4和图5中，距离图的顶端距离最近的为各部件的上端、顶端和上面，距离图的顶端距离最远的为各部件的下端、底端和下面。如图4所示，垫板4面接触嵌入切口2底面的凹面中。垫板4可以是通过整体浇注的方式嵌入十字梁1的内部，在切口2的底面形成凹面并与十字梁1成为一体。垫板4还可以是通过施加压力后嵌入切口2底面的凹面中并与十字梁1成为一体。只要是可以将垫板4嵌入切口2底面的凹面中即可。切口2的底部凹面形状可为柱形、圆台形、或立方体形，本发明的切口2底部凹面为上端直径大、下端直径小的台阶式柱面，垫板4也对应为上部直径大于下部直径的台阶式柱体，而且垫板4的底面边缘均为圆滑曲面，这样使混凝土不易产生应力集中，而且使垫板4可以更好地嵌入切口2的底端的凹面中。垫板4轴向贯通有中心孔。锚具螺帽5是台阶式柱体，锚具螺帽5的下部插入垫板4轴向中心孔中，锚具螺帽5的台阶部位的上端横截面可为多边形或圆形，锚具螺帽5的台阶部位卡在垫板4轴向中心孔的上口。锚具螺帽5轴向有内螺纹，锚具螺杆6轴向穿过锚具螺帽5并与锚具螺帽5通过螺纹连接在一起。锚具螺杆6上轴向还通有多个可以使锚杆/锚索张拉钢材穿过的孔。使用时，将锚杆/锚索张拉钢材的一端固定，并使锚杆/锚索张拉钢材的另一端即锚杆/锚索的头部依次穿过嵌有垫板4的十字梁1的插入孔3和锚具螺帽5，将锚具螺帽5的下部放入垫板4的中心孔中，再将锚杆/锚索的头部穿过锚具螺杆6的相应孔，转动锚具螺帽5使锚具螺杆6拧入锚具螺帽5中，最后将锚杆/锚索的张拉钢材张拉后固定于锚具螺杆6的顶端位置处。这样，在承载外力时，由于垫板4是通过整体浇注的方式嵌入十字梁1的切口2底面中央的凹面内，所以锚杆/锚索张拉钢材给锚具螺杆6拉力时，锚具螺杆6带动锚具螺帽5对垫板4中间有压力，通过垫板4的底面将受力传递给十字梁1的内部。由于垫板4底面边缘为圆滑曲面，所以垫板4底面边缘不易产生应力集中，同时由于垫板4边缘不会发生翘曲变形，所以对混凝土不产生水平分力，从而不产生横向拉应力，因此使得十字梁1的底面不易产生裂纹，进而增加了整体十字梁1的的承载能力。由于每一个固定锚杆/锚索头部的构件是一个独立的构件，可以按照设计好的锚杆/锚索的根数间隔一定距离设置其它的固定锚杆/锚索头部的构件，形成如图9和图11所示的结构，这样可以有效地防止山体滑坡。
具体实施例二
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图6，还可以是具体实施例一中的其他不改变，只是在十字梁1的上端棱边为倒角或为圆弧曲面；在十字梁1的中央交叉位置各臂连接的边缘处也为圆弧曲面。这样的结构增加了十字梁1的抗弯截面矩，从而使十字梁1交叉位置底面的弯曲拉应力减小，十字梁交叉位置处不易产生裂纹。而且这样的结构很美观，并在有雨水的情况下，雨水沿着倒角和圆弧曲面滑落，避免了积水，更是一种能够防止积水腐蚀的固定锚杆/锚索头部的构件。
具体实施例三
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图5，还可以是具体实施例一或二中的十字梁1的底面设有凸起的齿形结构8。齿形结构8的作用是提高十字梁1底面与坡面的紧密接触性，增大十字梁1与坡面的摩擦力，使得固定锚杆/锚索头部的构件不易移动，提高其稳定性。凸起的齿形结构8可以是规则的凸起，也可以是不规则的凸起，只要能够增大十字梁1底面与坡面的紧密性及摩擦力就可。
具体实施例四
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图3、图4、图7和图8，还可以是具体实施例三中十字梁1带底板7，底板7与十字梁1底部合为一体，底板7的厚度是沿十字梁1的交叉位置中央向边缘方向逐渐减小。而凸起的齿形结构8设置于底板7的底面上。齿形结构8的作用是提高底板7的与坡面的紧密接触性，增大底板7与坡面的摩擦力，使得固定锚杆/锚索头部的构件不易移动，提高其稳定性。凸起的齿形结构8可以是规则的凸起，也可以是不规则的凸起，只要能够增大底板7与坡面的紧密性及摩擦力就可。请参考图7和图8，所述底板7的形状可以是圆形，方形、菱形、凹弧菱形或其他形状。只要底板7的底面积大于十字梁1的底面积即可。这样底板7与地基坡面接触的面积增大，使得固定锚杆/锚索头部构件的承载能力提高，同时又使得锚杆/锚索的地表固定构件不易移动，更加稳固。请参考图10，多个固定锚杆/锚索头部的构件在施工地点安装后，由于底板7与坡面的接触面积增大，使得固定锚杆/锚索头部的构件承载力增大，使得边坡也更加稳定。
具体实施例五
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图4和图5，还可以是具体实施例一或具体实施例二的其他不改变，只是插入孔3是圆柱形直孔。由于直孔的存在，即可以使锚杆/锚索的张拉钢材通过；还由于孔为直孔，十字梁1的底部不易产生应力集中，从而不易产生裂纹，提高了固定锚杆/锚索头部的构件的承载能力和耐久性。
具体实施例六
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图5，还可以是具体实施例一或具体实施例二中的其他不改变，只是在垫板4的上方，并且位于锚具螺帽5和锚具螺杆6的外部设有锚具顶部保护盖10，锚具顶部保护盖10内部设有防锈液层12。这样，能够防止锚杆/锚索的头部被腐蚀，使得锚具螺帽5、锚具螺杆6和锚杆/锚索的张拉钢材不生锈。
具体实施例七
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图5，可以是具体实施例六中的其他不改变，只是还在垫板4的内部、锚具螺帽5与锚具螺杆6的外部设有锚具底部保护盖11，锚具底部保护盖11内有防锈液层12。这样，插入孔3中锚杆/锚索张拉钢材在失去外层保护皮的保护的情况下也不会生锈。
具体实施例八
本发明的固定锚杆/锚索头部的构件，请参考图4和图5，还可以是在其他不改变的情况下，只是垫板4为台阶体，且垫板4的上部的横截面积大于下部的横截面积。这样的台阶体既可以防止十字梁1裂纹产生又可以节省垫板4的用料，进而节省了成本。
具体实施例九
将上述公开的固定锚杆/锚索头部的构件用于治理边坡稳定的方法，是首先在制造工厂或者施工现场的简易工厂里制造十字梁1，在十字梁1交叉位置设有切口2，切口2的底面的凹面处通过整体浇注方式面接触嵌入一垫板4，垫板4在整体浇注后与十字梁1成为一体。在所述固定锚杆/锚索头部的构件的安装地点钻孔，将锚杆/锚索的张拉钢材一端放入所述孔中，向所述孔内灌水泥浆，水泥浆凝固后将所述锚杆/锚索张拉钢材的一端固定于所述孔内，将锚杆/锚索张拉钢材的未固定的一端穿过嵌入所述垫板4的十字梁的所述插入孔3，及带有锚具底部保护盖11的锚具螺帽5，将锚具螺帽5下部放入所述垫板4的中心孔中，再将所述锚杆/锚索张拉钢材未固定的一端穿过所述锚具螺杆6的相应孔，将所述锚具螺杆6通过螺纹连接拧入所述锚具螺帽5中，对所述锚杆/锚索张拉钢材未固定的一端即锚杆/锚索的头部进行张拉后用楔子固定于所述锚具螺杆6的顶端，转动螺帽5调整张拉力的大小。最后进行防腐处理，就是在垫板4的外部套上锚具顶部保护盖10并向内部注入防锈液层12，向垫板4的下部套上的锚具底部保护盖11内部注入防锈液层12。如果需要对锚杆/锚索的张拉钢材进行进一步张拉，则抽出防锈液层12、打开锚具顶部保护盖10，张拉锚具螺杆6后，拧动锚具螺帽5进行拉紧或放松锚杆/锚索的长度，使张拉力达到设计值后再盖上锚具顶部保护盖10及充填防锈液层12。这样就可以多次进行张拉，便于日后的维持管理从而提高使用效率。
由于固定锚杆/锚索头部的构件是独立的构件，根据设计要求在隔一定距离处依上述方法设置多个固定锚杆/锚索头部的构件来稳定坡体，这样在整个边坡施工完了后，坡面上将形成如图9、图10、图11所示状态。其空白处可以进行绿化，从而保护了坡面的自然环境。