承载体无粘结钢绞线锚索

技术领域

本发明涉及一种锚索，尤其是涉及一种承载体无粘结钢绞线锚索，属于基础工程专用地锚技术领域。

背景技术

锚索(锚杆)是基础设施建设中常用的一种锚固构件，其运用非常广泛，如大型建筑体、地铁区间、地铁车站或地下车库等。锚索(锚杆)通常埋入地下较深处，需要预先向地下钻制较深的孔眼，用于插入锚索(锚杆)，而向地下钻制孔眼的孔径一般都小于200毫米。对于现有的压力型带承载体板的无粘结钢绞线锚索来说，其承载体一般制成厚度小于直径的板状(如图1中的承载板1)。如图1所示，承载板1的承压面一般垂直于钻制孔眼2的纵向中心线，其承压面的大小接近钻制孔眼2的横截面。这样形成的缺陷是：1、受限于钻制孔眼2的孔径，承载板1的承压面1-1难以扩大，因此导致在承载板1上形成的承压应力F受限，影响锚索的钢绞线3的抗拔力；2、向钻制孔眼2灌入水泥浆时不可避免会混有泥土100等杂质，因此对于承载板1周围尤其是靠近承载板1承压面1-1的水泥浆体来说，可能会出现纯度不高的现象，而夹杂了泥土100的水泥浆本身结构不稳定就会导致对锚索的锚固力强度不够高。此外,如图2所示,当遇到复杂多变地层结构时,需要将承载板1及锁定锚具4的位置尽可能放置在粘结力大的地层处；但实际施工时难以控制承载板1及锁定锚具4的位置可以处于所需要的地层处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在不增加地下钻制孔眼的孔径情况下，提高锚索(锚杆)的锚固力(即抗拔力)；或者说在保证锚固力(即抗拔力)的情况下减少钻制孔眼的孔径。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种承载体无粘结钢绞线锚索，包括用于插入地下钻制孔眼的无粘结钢绞线、锁定锚具和承载体，所述锁定锚具贴靠在所述承载体的一端面；所述承载体沿所述钢绞线的纵向延伸形成长条套筒状，所述钢绞线穿入所述长条套筒且所述钢绞线的一端穿过所述承载体的一端面后与所述锁定锚具固接，所述承载体处于锚固段的长度远大于所述承载体的直径和所述孔眼的直径。

进一步，所述承载体处于锚固段的长度是所述承载体的直径和所述孔眼直径的3-10倍。

进一步，所述承载体是多个并沿所述钢绞线的纵向依次套接在所述钢绞线上。

进一步，所述承载体另一端覆盖有封堵板，所述封堵板上设置用于夹紧所述钢绞线的夹片。

进一步，所述承载体的另一端面形成开口，施工中向所述钻制孔眼灌入水泥浆后，所述水泥浆体从所述承载体的另一端面开口流入并填满所述套筒内与所述钢绞线的间隙。

进一步，所述承载体的外表面形成有凹凸面。

进一步，所述承载体的横截面呈圆形、多边形或齿轮形。

进一步，所述锚索是多个并沿所述钻制孔眼以平行并排或上下错开平行设置。

进一步，所述承载体是由玻璃纤维制成的长条管筒状。

本发明的有益效果是：由于承载体沿钢绞线的纵向延伸形成长条套筒状，施工中该承载体的套筒外壁就与周围水泥粘结固定，因此承载体与周围水泥即形成摩擦阻力，从而在拉动钢绞线时增加抗拔力。如此，就可以在不增加地下钻制孔眼的孔径情况下，提高锚索的锚固力；或者在保证锚索的锚固力的情况下，可以减少钻制孔眼的孔径。而增加锚固段长度则是很容易的，可以充分利用锚索地下的长度来将原来锚固段仅有单一承压力转换成承压力加摩擦阻力，以长度换直径，突破现有锚索及其锚固段直径不能无限扩大的瓶颈。此外，由于承载体的长条套筒可以延伸很长，因此可以提供与多个复杂多变地层的粘结力来形成更好的抗拔力；并且可以使得锚索的锚固段应力更加分散，施工质量更容易把握。

附图说明

下面结合附图对本发明的承载体无粘结钢绞线锚索作进一步说明。

图1是现有承载体无粘结钢绞线锚索在地下钻制孔眼内的局部结构示意图。

图2是现有承载体无粘结钢绞线锚索在复杂地层钻制孔眼内的局部结构示意图。

图3是实施例1的承载体无粘结钢绞线锚索在地下钻制孔眼内的局部结构示意图。

图4是图3中的承载体结构示意图。

图5是图4的左视图。

图6是实施例1的承载体无粘结钢绞线锚索在复杂地层钻制孔眼内的局部结构示意图。

图7是实施例2的第一种承载体结构示意图。

图8是实施例2的第二种承载体结构示意图。

图9是实施例2的第三种承载体结构示意图。

图10是实施例2的第四种承载体结构示意图。

图11是图10中A-A向剖视图。

图12是实施例3的承载体无粘结钢绞线锚索在地下钻制孔眼内的局部结构示意图。

图13是实施例4的承载体无粘结钢绞线锚索在地下钻制孔眼内的第一种局部结构示意图。

图14是实施例4的承载体无粘结钢绞线锚索在地下钻制孔眼内的第二种局部结构示意图。

图15是实施例4的承载体无粘结钢绞线锚索在地下钻制孔眼内的第三种局部结构示意图。

图16是实施例4的承载体无粘结钢绞线锚索在地下钻制孔眼内的第四种局部结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的承载体无粘结钢绞线锚索，如图3所示，包括用于插入地下钻制孔眼2的无粘结钢绞线3、锁定锚具4和承载体11。本实施例中，承载体11是由玻璃纤维制成的长条管筒状，承载体11沿钢绞线3的纵向延伸成长条套筒，当然除了玻璃纤维以外，也可以采用塑料、钢材、铝材或其他材料。如图4和图5所示，承载体11的玻纤管筒一端面与套筒是一体制成并开设有供钢绞线3穿过的通孔5，钢绞线3穿入承载体11的玻纤管筒且钢绞线3的一端穿过钢绞线3的一端面的通孔5后与锁定锚具4固接，锁定锚具4贴靠在承载体11的一端面。本实施例中，承载体11的长度L取为600mm，孔眼2直径d是150mm，60÷150＝4，L＝4d，即承载体11长度是孔眼2直径的4倍，可见承载体11的长度远大于承载体11孔眼2的直径。如图4所示，承载体11另一端可以用封堵板6覆盖，在封堵板6上设置夹片7，可以对钢绞线3起到一定的夹紧作用。如图5所示，承载体11的横截面呈圆形。

本实施例的承载体无粘结钢绞线锚索在具体施工时，如图3所示，当向钻制孔眼2灌入水泥浆后，水泥浆体包裹承载体1，通过钢绞线3施加的预应力既有水泥浆体在承载体11端面(封堵板6)上形成压应力F，也有承载体11纵向表面与水泥浆体之间形成的摩擦阻应力f。因此，承载体11与水泥浆体之间就形成两种应力的叠加。

将图1所示的现有锚索与图3所示的本实施例锚索的各自承载体的受力分析如下。

1.现有锚索

设钻制孔眼2的孔径是150mm，承压板1的直径取100mm，根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015第4.6.15条规定，则锚索局部抗压强度下能承受的最大压力满足下式：

其中

Nd：锚索局部抗压强度下能承受的最大压力

Ap：锚杆承载体与锚固段注浆体横截面净接触面积；

Am：锚固段注浆体横截面积；

η：有侧限锚固段注浆体强度增大系数，本处取1；

fc:水泥锚固段灌浆体轴心抗压强度标准值(N/mm2)，取25MPa。

计算结果是：

2.本实施例锚索

设钻制孔眼2的孔径是150mm，承载体11的直径取60mm，

2.1承载体11的压力

根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015第4.6.15条规定，则锚索局部抗压强度下能承受的最大压力的计算结果是：

2.2承载体11的摩阻力

根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015第4.6.12条规定，则锚杆锚固段灌浆体与杆体间粘结强度为

Nd≤f＇ms·n·Π·d·La·ξ

f＇ms:锚固段灌浆体与筋体间粘结强度设计值，此处取1.2MPa；

d:筋体的直径；此处取传力构件承载体11的直径60mm

La:锚固段长度，此处取接触长度0.8米

ξ:采用2根或2根以上钢筋或钢绞线时，界面强度降低系数；

设承载体11与水泥浆体之间的粘结强度1.2MPa，则摩阻力f＝(1200×3.14×0.06)×0.8≈181kN

2.3承载体11的总受力F总＝238+181＝419kN＞397kN。

可见在本实施例锚索的承载体11直径(60mm)比现有锚索的承压板1直径(112mm)还要细的情况下，整个锚索的受力(抗拔力)仍然要比现有锚索大。也就是说，在不增加地下钻制孔眼2孔径且同时减少了承载体11直径和钻制孔眼2孔径的情况下，提高锚索(锚杆)的锚固力(即抗拔力)。还可以说，既通过减小承载体11直径及相应钻制孔眼2孔径，来大大减少施工成本；又可以提高锚索的锚固力，可谓一举两得。而增加锚固段长度则是很容易的，可以充分利用锚索地下的长度来将原来锚固段仅有单一承压力转换成承压力加摩擦阻力，以长度换直径，突破现有锚索及其锚固段直径不能无限扩大的瓶颈。

此外，如图6所示，由于承载体11的长度远超钻制孔眼2孔径，即使锁定锚具4所处的地层粘结力不好，但承载体11可以跨越多个复杂多变地层结构，因此可以提供与多个复杂多变地层的粘结力来形成更好的抗拔力，从而使本实施例锚索可以适应复杂多变的地层情况；并且可以使得锚索的锚固段应力更加分散，施工质量更容易把握。

实施例2

本实施例的承载体无粘结钢绞线锚索是在实施例基础上的变化，与实施例1所不同的是:承载体11的形状变化。本实施例非穷举地列出四种变化如下：

第一种变化，如图7所示，承载体11的横截面呈六边形。

第二种变化，如图8所示，承载体11的横截面呈齿轮形。

第三种变化，如图9所示，承载体11的外表面呈螺旋齿形。

第四种变化，如图10和图11所示，在承载体11的长条套筒壁上开设多孔8，多孔8不仅沿该长条套筒的圆周间隔布置，而且沿该长条套筒的长度上间隔布置。

当然，除了以上四种承载体11的形状变化外，还可以有其他的变化。总结以上是：承载体11的外表面形成有凹凸面。

实施例3

本实施例的承载体无粘结钢绞线锚索是在实施例基础上的变化，与实施例1所不同的是:多个承载体11沿钢绞线3的纵向依次接套在钢绞线3上。如图12所示，有3个承载体11形成的玻纤套筒依次接套在钢绞线3上。当然，承载体11也可以是2个或其他数目的多个。

实施例4

本实施例的承载体无粘结钢绞线锚索是在实施例基础上的变化，与实施例1所不同的是:在钻制孔眼2内设置二个或多个锚索，有：

1、如图13所示，在钻制孔眼2平行并排设置二个锚索，而且承载体11的另一端面不覆盖封堵板6和夹片7形成开口。具体施工时，当向钻制孔眼2灌入水泥浆后，水泥浆体从承载体11的另一端面开口流入并填满承载体11的套筒内与钢绞线3的间隙。

2、如图14所示，在钻制孔眼2平行上下错开设置二个锚索，同样承载体11的另一端面不覆盖封堵板6和夹片7。

3、如图15所示，在钻制孔眼2平行并排设置三个锚索，同样承载体11的另一端面不覆盖封堵板6和夹片7。

4、如图16所示，在钻制孔眼2平行上下错开设置三个锚索，同样承载体11的另一端面不覆盖封堵板6和夹片7。

可以想见，在钻制孔眼2设置的锚索也可以是其他数目。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，但本发明并不局限于此，比如，。所有根据本发明的构思及其技术方案加以等同替换或等同改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。