一种碳纤维锚索框架梁施工方法

技术领域

本发明涉及边坡加固技术，具体涉及碳纤维锚索框架梁施工技术。

背景技术

目前，对于岩体破碎，稳定性较差的边坡工程，为避免发生边坡滑坡失稳，一般采用钢绞线预应力锚索框架梁的围护结构进行加固。

碳纤维锚索具有耐腐蚀性强、抗拉强度高、质量轻及性能稳定等优点。采用碳纤维锚索框架梁加固的边坡其安全性和质量优于使用传统钢绞线锚索框架梁加固的边坡。

但由于碳纤维锚索采用特殊冷铸内锥形锚具锚固，采用夹片锚具的钢绞线锚索框架梁施工方法不再适用。

发明内容

针对现有边坡加固方案所存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维锚索框架梁施工方法，该方案采用碳纤维锚索替代钢绞线锚索提高了边坡结构的耐久性和稳定性；通过优化锚索框架梁施工工艺流程，解决了夹片式锚具施工方法不适用于碳纤维锚索的问题，提高了锚索框架梁施工的施工质量和施工效率。

为了实现上述目的，本发明提供的碳纤维锚索框架梁施工方法，所述施工方法采用碳纤维锚索对框架梁进行锚固，并且在碳纤维锚索安装完后，首先针对坡面进行开槽，绑扎钢筋后再进行锚索注浆；并待锚索注浆完成后，与坡面进行框架梁立模、浇筑混凝土。

在本发明的一些实例中，所述施工方法包括以下步骤：

(1)施工前的施工准备；

(2)按设计要求，将锚索孔位置准确测放在坡面上，并钻进成孔；

(3)待钻孔完成后，将孔内岩粉及水体全部清除出孔外；

(4)在形成的锚索孔内安装碳纤维锚索，并在碳纤维锚索安装后于锚索孔内安装注浆管；

(5)待所有锚索全部安装完成，针对坡面进行框架梁开槽，待框架梁基底浮碴清理干净，针对坡面进行钢筋绑扎；

(6)待钢筋绑扎完成后，对坡面进行锚索注浆，待浆完成后，进行锚索养护；

(7)针对坡面安装框架梁模板，并在框架梁内浇筑混凝土，待框架梁混凝土达到设计要求强度后，拆除模板；

(8)待锚索养护完成，对锚索进行张拉锁定；

(9)待完成锚索张拉锁定，对锚索锚头采用混凝土进行封锚保护。

在本发明的一些实例中，所述施工方法在步骤(2)钻进过程中如塌孔、缩孔，采用套管跟进施工。

在本发明的一些实例中，所述施工方法步骤(2)中在边坡框架梁的肋梁与横梁之间的每个相交节点处设置相应的锚索孔。

在本发明的一些实例中，所述碳纤维锚索主要包括锚固段、自由段和张拉段，碳纤维锚索的锚固段采用锚固组件锚固与岩土体中；碳纤维锚索的自由段构成碳纤维锚索索体；碳纤维锚索的张拉段具有锚固组件，并配合设置相应的锁定螺母与锚垫板。

在本发明的一些实例中，所述步骤(4)在安装碳纤维锚索时，首先将碳纤维锚索整体置于锚索孔，纤维锚索的锚固段采用锚固组件锚固与岩土体中，碳纤维锚索张拉段伸出锚索孔；

接着，将锚垫板沿螺纹拧入张拉段锚固组件并贴紧框架梁，完成预张拉定位；接着将锁定螺母沿螺纹拧入张拉段锚固组件，并紧贴锚垫板届时拧紧锁定螺母后完成张拉锁定。

在本发明的一些实例中，所述施工方法中采用张拉设备直接作用于碳纤维锚索的张拉段来对碳纤维锚索进行张拉作业。

在本发明的一些实例中，所述张拉设备包括：张拉支架，张拉头，张拉杆，液压千斤顶和张拉螺母，所述张拉头连接锚具与张拉杆，所述张拉支架套入所述张拉头与张拉杆，并与碳纤维锚索上的锚固组件抵接；所述液压千斤顶穿入张拉杆，并置于张拉支架上，所述张拉螺母沿螺纹拧入张拉杆，锁定液压千斤顶。

在本发明的一些实例中，所述施工方法中进行张拉施工时，将碳纤维锚索张拉段锚固组件、张拉支架、张拉头、张拉杆、液压千斤顶同轴分布，且与锚垫板垂直。

在本发明的一些实例中，所述施工方法在完成碳纤维锚索张拉后，首先拧紧锁定碳纤维锚索上的锁定螺母，接着拧出张拉螺母，移除液压斤顶；接着移除张拉支架，拧出张拉头，移除张拉杆。

本发明提供的方案采用碳纤维锚索代替钢绞线锚索提高了支护结构的耐腐蚀性和耐久性；通过优化传统锚索框架梁施工工序和施工工艺，提高了锚索框架梁施工质量和施工效率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明碳纤维锚索框架梁施工方法工艺流程图；

图2为本发明碳纤维锚索框架梁施工方法边坡加固图；

图3为本发明碳纤维锚索框架梁施工框架梁布置图；

图4为本发明碳纤维锚索框架梁施工方法碳纤维锚索结构示意图；

图5为本发明碳纤维锚索框架梁施工方法碳纤维锚索张拉施工示意图；

图6为本发明碳纤维锚索框架梁施工方法碳纤维锚索张拉装置图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明摒弃现有技术中采用钢绞线锚索的方案，创新的给出一种碳纤维锚索框架梁施工方法，实现采用碳纤维锚索替代钢绞线锚索来进行边坡支护加固，提高了边坡工程的稳定性，提高了锚索框架梁施工的质量和效率。下面结合附图对本发明碳纤维锚索框架梁施工方法进行说明。

参阅图1，其显示了碳纤维锚索框架梁施工方法工艺流程图。下面结合图1，对本发明碳纤维锚索框架梁施工方法进行说明。

如图1所示，本发明碳纤维锚索框架梁施工方法包括：施工准备、定位放样、搭设脚手架平台、安装钻机、钻孔、清孔、锚索安装、框架梁钢筋绑扎、锚索注浆、锚索养护、框架梁立模、框架梁浇筑混凝土、框架梁拆模、锚索张拉固定、锚头保护。

基于上述工序流程，本发明给出的碳纤维锚索框架梁施工方法具体通过如下步骤来实现(结合图1所示)：

首先，施工前，完成边坡坡面修整，施工所需锚索、钢材、水泥等材料及钻孔机、注浆机、张拉千斤顶等设备运至工作面附近；

接着，在施工准备工作完成后，按设计要求，将锚索孔位置准确测放在坡面上；

接着，在坡面铺满脚手架；这里的脚手架固定在坡面上，脚手架扣件牢固连接；

接着，于搭设的脚手架上准确安装固定锚索钻孔机，同时将钻孔机钻头中心对准孔位中心；

接着，通过钻孔机按照设计要求孔位、孔深及斜度钻进成孔；若钻进过程中如塌孔、缩孔，则采用套管跟进施工；

接着，待钻孔机钻孔完成后，使用高压空气将孔内岩粉及水体全部清除出孔外；

接着，于所形成的锚索孔内安装碳纤维锚索，为避免所述碳纤维锚索安装时弯折受损，这里的碳纤维锚索外套硬质PVC管；针对安装碳纤维锚索的锚索孔内安装注浆管；

接着，待所有锚索全部安装完成，拆除所述坡面脚手架；

接着，在坡面上根据设计要求进行框架梁人工开槽，待框架梁基底浮碴清理干净，并在坡面进行钢筋绑扎；这里对于开槽方案以及钢筋绑扎方案不加以限定，可根据实际需求而定；

接着，待钢筋绑扎完成后，针对坡面上的锚索孔采用注浆设备进行锚索注浆，待注浆完成后，进行锚索养护；

接着，在坡面安装框架梁模板，并在框架梁内浇筑混凝土，待所述框架梁混凝土达到设计要求强度后，拆除模板；

接着，待锚索养护完成，在框架梁上安装碳纤维锚索张拉设备，这里针对锚索采用千斤顶进行张拉锁定；

最后，待完成锚索张拉锁定，针对锚索锚头采用混凝土进行封锚保护。

由上可知，本发明给出的碳纤维锚索框架梁施工方案，不同于传统钢绞线预应力锚索注浆完成后进行框架梁施工；而是创新的在碳纤维锚索安装完后，针对坡面进行人工开槽，绑扎钢筋后进行锚索注浆；并待锚索注浆完成后，与坡面进行框架梁立模、浇筑混凝土；这里采用先绑扎钢筋后锚索注浆的施工流程，确保锚索张拉段锚具露出足够长度便于后续张拉施工。

以下结合相应的示例来进一步说明本发明方案。

首先，参阅图2，显示了基于本发明碳纤维锚索框架梁施工方法实现边坡加固的示例图；进一步参阅图3，显示了基于本发明碳纤维锚索框架梁施工方法的实现框架梁布置示例。

如图2所示，边坡300采用碳纤维锚索框架梁支护结构进行加固。

这里的碳纤维锚索框架梁支护结构主要由框架梁400与相应的碳纤维锚索100配合形成，其中采用对碳纤维锚索100施加预应力将滑动岩土体与稳定岩体紧密连接为一体，增加岩土体各层面的抗滑力，同时又通过坡面上框架梁400将各个锚索有效地连成一个整体，形成一个由表及里的加固体系，进而达到防止整体边坡失稳的目的。

本实例所形成的碳纤维锚索框架梁体系中，将锚索锚固到框架梁400上，锚固力首先作用于框架，然后通过框架传递给岩土体，从而在岩土体中产生附加应力，调整岩土体应力环境，起到加固边坡的目的。

如图3所示，边坡框架梁400结构由肋梁401和横梁402构成，并在肋梁401与横梁402之间的每个相交节点设置相应的锚固点。

作为优选，本实例相应的锚固点设置在每个相交节点的中心位置。该锚固点403具体由锚索孔构成，该锚索孔可与碳纤维锚索100中的碳纤维锚索锚垫板134相互配合，以完成碳纤维锚索的锚固设定。

这里对于锚索孔的具体构成方案不加以限定，可根据实际需求而定。

参阅图4，显示了本发明碳纤维锚索框架梁施工方法中采用到的碳纤维锚索结构示意图。

由图可知，本碳纤维锚索100主要包括锚固段110、自由段120和张拉段130三部分。

其中，碳纤维锚索100的锚固段110作为整个碳纤维锚索100的地下固定端，采用相应的锚固组件111锚固与岩土体中。

这里对于锚固段锚固组件111的具体构成不加以限定，可根据实际需求而定。

再者，碳纤维锚索100位于坡面的张拉段130采用锚固组件131进行锚固。

这里对于张拉段锚固组件131的具体构成不加以限定，可根据实际需求而定。

碳纤维锚索100的自由段120构成碳纤维锚索索体，主要由五根碳纤维束121配合构成组成。同时锚固段碳纤维束121由支撑架122固定

作为进一步的改进设置，由此形成的碳纤维锚索索体上通过安装PVC硬套管和热缩管形成锚索地下无粘结段。

本碳纤维锚索100为配合张拉，进一步在张拉段锚固组件131上设置有相应的连接螺纹132，同时配合设置相应的锁定螺母133与锚垫板134。

据此，本碳纤维锚索100在锚索孔中安装固定时，首先将碳纤维锚索整体置于锚索孔，纤维锚索的锚固段采用锚固组件锚固与岩土体中，碳纤维锚索张拉段伸出锚索孔；接着将锚垫板12沿螺纹拧入张拉段锚固组件131并贴紧框架梁，完成预张拉定位；接着将锁定螺母133沿螺纹拧入张拉段锚固组件131，并紧贴锚垫板134届时拧紧锁定螺母133后完成张拉锁定。

参阅图5，显示了本发明碳纤维锚索框架梁施工方法进行碳纤维锚索张拉施工示意图。

参阅图6，显示了本发明碳纤维锚索框架梁施工方法中采用到的碳纤维锚索张拉装置的结构示例图。

本碳纤维锚索张拉装置200主要由张拉支架210，张拉头220，张拉杆230，液压千斤顶240和张拉螺母250配合构成。

这里张拉支架210用于与碳纤维锚索100上的锁定螺母133与锚垫板134配合形成张拉支撑座，内部构成连接空间，用于张拉头220与碳纤维锚索100的张拉段130进行连接。

该张拉支架210底部开设与锁定螺母133相配合的第一定位孔，通过该第一定位孔与锁定螺母133配合，可直接套设在碳纤维锚索100上锁定螺母133上，碳纤维锚索张拉段130上的张拉段锚固组件131以及其上的锁定螺母133将穿过张拉支架210底部的第一定位孔伸入到张拉支架210中。

与此同时，张拉支架210上的底部将透过锁定螺母133将与锚垫板134顶接，同时基于底部第一定位孔与锁定螺母133进行配合实现同轴定位。

该张拉支架210顶部作为支撑顶板，用于安置液压千斤顶240等部件，同时张拉支架210顶部开设有第二定位孔，该第二定位孔与第一定位孔同轴分布，并与张拉杆230配合，可容张拉杆230穿过。

本张拉装置200中的张拉头220用于连接张拉杆230与碳纤维锚索100的张拉段130，并保证张拉杆230与碳纤维锚索100上张拉段130之间的同轴度。

该张拉头220整体圆柱形，一端部的中心部位沿轴向开设有与张拉段130上张拉段锚固组件131相配合的第一螺纹连接孔，同时在另一端部的中心部位沿轴向开设有与张拉杆230相配合的第二螺纹连接孔。

由此构成的张拉头220中，其上的第一螺纹连接孔与第二螺纹连接孔之间同轴分布。该张拉头220通过其上的第一螺纹连接孔直接与碳纤维锚索100上的张拉段锚固组件131进行同轴螺接，这样既能够保证两者连接的稳固性，同时也能保证两者之间同轴分布；该张拉头220同时通过其上的第二螺纹连接孔与张拉杆230进行同轴螺接，这样既能够保证两者连接的稳固性，同时也能保证两者之间同轴分布。通过本张拉头220可实现连接张拉杆230与碳纤维锚索100上张拉段锚固组件131之间的稳定且同轴连接，从而保证周期张拉操作的稳定性。

本张拉装置200中的张拉杆230作为张拉操作的传动部件，一端通过张拉头220与碳纤维锚索100上张拉段锚固组件131同轴连接，另一端穿过张拉支架210上的第二支撑板212与液压千斤顶240进行连接。

作为优选，该张拉杆230采用相应的连接螺杆来构成，这样便于螺接操作，又能够保证连接的可靠性。

本张拉装置200中的液压千斤顶240构成整个张拉装置的张力动力组件，其安置在张拉支架210的第二支撑板212上，能够与张拉杆230进行连接，并对张拉杆230形成张力驱动。

为保证液压千斤顶240对张拉杆230施加稳定的张紧力，这里的液压千斤顶240优选为空心液压千斤顶240，该空心液压千斤顶240置于张拉支架210的第二支撑板212上，同时容张拉杆230穿设在其中，并在张拉杆230伸出端设置张拉螺母250，张拉螺母250与空心液压千斤顶240的抵接配合，实现张拉杆230与空心液压千斤顶240同心连接，并且同步实现空心液压千斤顶240与张拉支架210之间锁定。

如此设置的液压千斤顶240与张拉杆230之间形成同心分布，从而能够沿张拉杆230的中心轴方向对张拉杆230形成张拉力，对张拉杆230进行稳定可靠的张拉。

由此构成的碳纤维锚索张拉装置200，其能够实现直接作用于碳纤维锚索的张拉段来对碳纤维锚索进行张拉作业，避免与框架梁400表面直接接触，这样既能够保证对碳纤维锚索施加张拉力的稳定性，保证张力作业稳定可靠性进行；又能够避免对框架梁表面造成损伤。

基于该张拉设备对碳纤维锚索进行张拉施工时，针对嵌在滑动岩土体中的碳纤维锚索100，其上的锚固组件131从框架梁400上的锚索孔伸出，与之配合的碳纤维锚索锚垫板134沿螺纹拧入锚固组件131并贴紧框架梁400，并且锁定螺母133沿螺纹拧入锚固组件131紧贴锚垫板134。

在此基础上，首先将张拉头220沿螺纹拧入锚固组件131固定，同时将张拉杆230拧入张拉头220固定，实现张拉头220同轴连接碳纤维锚索100上张拉段锚固组件131以及与张拉杆230。

接着，套入张拉支架210，张拉支架210的底部将透过锁定螺母133顶紧锚垫板134，张拉杆230从张拉支架210的顶部穿过。

接着，套入液压千斤顶240，使得从张拉支架210顶部穿出的张拉杆230穿入液压千斤顶240中，并从液压千斤顶240伸出；同时通过张拉螺母250沿螺纹拧入张拉杆230，锁定液压千斤顶240。

据此完成碳纤维锚索张拉装置与碳纤维锚索的组装，此时张拉段锚固组件131、张拉支架210、张拉头220、张拉杆230、空心液压千斤顶240之间呈同轴分布，即轴线一致，且与锚垫板134保持垂直，保证碳纤维锚索100的张拉段不受偏压。

接着，进行张拉作业时，由液压千斤顶240抵接张拉支架210，并对张拉杆230形成同轴张拉顶压，再通过张拉杆230的同轴传动，实现对碳纤维锚索100上张拉段锚固组件131的同轴张拉，从而实现对碳纤维锚索100同轴稳定张拉，保证碳纤维锚索100的张拉段不受偏压；即使针对碳纤维锚索100采用冷铸内锥形锚具锚固的情况，也能够避免对锚具的损坏。

在完成锚索张拉后，首先对锁定螺母133使用管钳拧紧锁定，对锚垫板134的锁定使得其贴紧框架梁300，从而实现对碳纤维锚索100上张拉段锚固组件131的锁定。

接着拧出张拉螺母250，依次移除千斤顶240，移除张拉支架210，接着拧出张拉头220，移除张拉杆230，由此完成整个张拉作业

由上可见，本发明提供的碳纤维锚索框架梁施工方法能够实现采用碳纤维锚索框架梁加固边坡，提高了边坡稳定性，并保证锚索框架施工质量和施工效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。