本發(fā)明涉及邊坡支護(hù)領(lǐng)域中錨桿施工技術(shù)，適用于寒區(qū)凍土邊坡的工程加固。

背景技術(shù)：

我國是世界第三凍土大國，全國約有98.9%的國土面積分別被不同類型的凍土所覆蓋，主要分布在東北高緯度的大、小興安嶺和西南部高海拔的青藏高原地區(qū)，其中對(duì)工程建設(shè)影響較大的多年凍土和季節(jié)凍土區(qū)的面積占全國總面積的75%。隨著一帶一路戰(zhàn)略的實(shí)施以及西部大開發(fā)和振興東北地區(qū)老工業(yè)基地戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，凍土地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)力度不斷加大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也不斷完善，越來越多凍土邊坡不斷涌現(xiàn)。

全球溫室效應(yīng)不斷加劇，再加上凍土對(duì)溫度的敏感性，在周期性的凍融循環(huán)作用下，凍土邊坡極易發(fā)生凍融滑塌現(xiàn)象。目前，凍土邊坡熱融滑塌的工程防治思路主要包括：降低坡體地下水位和含水率，從而減輕土體凍脹融沉所帶來的危害；使用非凍脹性粗骨料來代替凍脹土以保證坡體穩(wěn)定性；利用工程構(gòu)筑物或者生態(tài)防護(hù)措施來增強(qiáng)坡體的抗滑能力。但是，降低坡體地下水位和含水率的技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，需要考慮的因素也比較多，成本高；替換凍脹土成本高，對(duì)環(huán)境影響較大，一般不作為凍土邊坡工程治理的首選方案；生態(tài)護(hù)坡養(yǎng)護(hù)管理困難，對(duì)邊坡體要求較高，對(duì)于環(huán)境復(fù)雜的工程并不適用；而工程構(gòu)筑物因其效果好，施工速度快，成本相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)成為目前治理凍土邊坡中應(yīng)用最為廣泛的方案，但其并未從根本上解決凍脹、融沉作用所造成的滑塌，屬于被動(dòng)保護(hù)凍土邊坡的治理方法。因此，從主動(dòng)保護(hù)凍土邊坡的角度出發(fā)，尋求一種更有效、簡便、實(shí)用的凍土邊坡工程結(jié)構(gòu)防護(hù)新方法，使其既能夠起到對(duì)坡體的加固作用，又能夠主動(dòng)降低坡體內(nèi)部溫度，從而降低凍融作用對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響，保證凍土邊坡的穩(wěn)定性，是非常必要而迫切的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種既能夠提供錨固能力，又能夠在無額外動(dòng)力的情況下降低凍土邊坡內(nèi)部溫度的凍土邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)，打破目前凍土邊坡被動(dòng)防護(hù)的現(xiàn)狀，為治理凍土邊坡提供一種新思路。

本發(fā)明是一種免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿及施工方法，其結(jié)構(gòu)包括錨管1、對(duì)流系統(tǒng)和抽風(fēng)系統(tǒng)；錨管1以擋板3為界分為出風(fēng)段A和錨固段B，出風(fēng)段A靠近擋板3的一側(cè)開設(shè)通風(fēng)孔2，錨固段B開設(shè)出漿孔4；對(duì)流系統(tǒng)由對(duì)流管5、進(jìn)風(fēng)管10、加速管9和連接件7構(gòu)成；抽風(fēng)系統(tǒng)包括抽風(fēng)管11和無動(dòng)力通風(fēng)器13；將連接件7上直徑較小的插環(huán)8插入對(duì)流管5無定位支架6的一端，另一側(cè)直徑較大的插環(huán)8插入進(jìn)風(fēng)管10無定位支架6的一端，組成對(duì)流系統(tǒng)；將抽風(fēng)管11一端的擴(kuò)大頭12通過卡箍15與無動(dòng)力通風(fēng)器13的風(fēng)筒14相連，構(gòu)成抽風(fēng)系統(tǒng)；向錨管1的錨固段B注漿，漿體穿過出漿孔4與周圍土體粘結(jié)；把組裝完成的對(duì)流系統(tǒng)套在錨管1的出風(fēng)段A上，并用錨具16和墊片17將錨管1錨固于坡面上；利用卡箍15將抽風(fēng)系統(tǒng)與錨管1相連。

免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿的施工方法，其步驟為：

（1）制作錨管1：錨管1為直徑50~60mm的鋼管，根據(jù)工程實(shí)際確定錨管1出風(fēng)段A和錨固段B的長度，在出風(fēng)段A和錨固段B的交界處焊接外徑與對(duì)流管5相同的環(huán)形擋板3，出風(fēng)段A靠近擋板3的一側(cè)開設(shè)直徑為10~20mm，縱橫間距為60~80mm的通風(fēng)孔2，錨固段B開設(shè)直徑為3~6mm，間距為50~80mm的出漿孔4；

（2）制作對(duì)流系統(tǒng)：制作對(duì)流管5：對(duì)流管5直徑為100~120mm，長度比錨管1的出風(fēng)段A短30~40cm，外側(cè)包裹目數(shù)為90~160的密目紗布，對(duì)流管5上開設(shè)有通風(fēng)孔2，一端管口焊接定位支架6；定位支架6由四根連接筋和鋼環(huán)焊接而成，鋼環(huán)直徑和錨管1外徑相同；制作進(jìn)風(fēng)管10：用金屬材料制作長為20~30cm的進(jìn)風(fēng)管10，直徑為180~200mm，在一端焊接定位支架6；制作加速管9：每根免動(dòng)力加速錨桿需要制作6~10根直徑為20~25mm，長度在20cm~300cm之間的加速管9；制作連接件7：連接件7為厚3~5mm的圓環(huán)形鋼板，內(nèi)外徑分別與錨管1和進(jìn)風(fēng)管10的外徑相同，兩側(cè)分別焊接高為10~15cm的插環(huán)8，兩個(gè)插環(huán)8的直徑分別等于對(duì)流管5和進(jìn)風(fēng)管10的內(nèi)徑；在直徑較小的插環(huán)8內(nèi)的連接件7上沿圓周均勻開設(shè)6~10個(gè)直徑為20~25mm的圓孔，并將加速管9與圓孔對(duì)接焊接；

（3）制作抽風(fēng)系統(tǒng)：選擇無動(dòng)力通風(fēng)器13的型號(hào)：在市場上選擇CF-150型或CF-200型的無動(dòng)力通風(fēng)器13；制作抽風(fēng)管11：根據(jù)通風(fēng)需求確定抽風(fēng)管11的長度，抽風(fēng)管11加工成L型彎管，直徑與錨管1相同，另一端帶有喇叭狀擴(kuò)大頭12，擴(kuò)大頭12的末端直徑與無動(dòng)力通風(fēng)器13的風(fēng)筒14相同；

（4）制作墊片17：用金屬材料制作墊片17，其內(nèi)墊環(huán)直徑為55~65mm，外墊環(huán)直徑比進(jìn)風(fēng)管10大30~50mm，用連接筋將內(nèi)墊環(huán)和外墊環(huán)焊接組成墊片17；

（5）放線和定位：凍土邊坡開挖后，根據(jù)工程設(shè)計(jì)用測量儀器確定免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿的施設(shè)位置；

（6）施工免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿： 鉆孔：在施設(shè)位置從坡面向坡內(nèi)進(jìn)行鉆孔；安放錨管1、注漿：將錨管1放入坡體的鉆孔內(nèi)，利用注漿管向錨管1的錨固段B注漿，漿體穿過出漿孔4與周圍土體粘結(jié)，注漿完成后拔出注漿管；安裝對(duì)流系統(tǒng)：將連接件7上直徑較小的插環(huán)8插入對(duì)流管5無定位支架6的一端，另一側(cè)直徑較大的插環(huán)8插入進(jìn)風(fēng)管10無定位支架6的一端，組成對(duì)流系統(tǒng)，把組裝完成的對(duì)流系統(tǒng)套在錨管1的出風(fēng)段A上，完成對(duì)流系統(tǒng)的施工；錨固：待注漿體達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度后，在錨管1上依次套墊片17和錨具16，并進(jìn)行張拉，錨具16將錨管1錨固于坡面上；安裝抽風(fēng)系統(tǒng)：將抽風(fēng)管11一端的擴(kuò)大頭12通過卡箍15與無動(dòng)力通風(fēng)器13的風(fēng)筒14相連，組成抽風(fēng)系統(tǒng)，利用卡箍15將抽風(fēng)系統(tǒng)與錨管1相連，完成抽風(fēng)系統(tǒng)的施工；

（7）按照第（5）、（6）步的步驟施工下一位置處的免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明適用于寒區(qū)凍土邊坡工程災(zāi)害治理，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）將煙囪效應(yīng)原理與無動(dòng)力通風(fēng)技術(shù)相結(jié)合，在抽風(fēng)管頂端加裝無動(dòng)力通風(fēng)器，無論外界任何方向來風(fēng)，無動(dòng)力通風(fēng)器均可工作，在風(fēng)筒內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，與基于煙囪效應(yīng)設(shè)置的抽風(fēng)管結(jié)合，大大加快坡體內(nèi)高溫氣體的外排速度，同時(shí)促使外界冷空氣快速進(jìn)入進(jìn)風(fēng)管內(nèi)，極大增強(qiáng)了外界冷空氣與坡體對(duì)流換熱速率，顯著降低坡體溫度；（2）在對(duì)流管頂端加裝較大直徑進(jìn)風(fēng)管，擴(kuò)大了冷空氣進(jìn)風(fēng)口面積，增大冷空氣進(jìn)風(fēng)量，增強(qiáng)坡體內(nèi)的降溫效果；（3）對(duì)流管與錨管之間的連接件帶有加速管，冷空氣從直徑較大的進(jìn)風(fēng)管流入，然后經(jīng)由直徑較小的加速管流出，提高了冷空氣的流速，從而將外界冷空氣送達(dá)坡體更深處，達(dá)到更理想的降溫效果；（4）結(jié)構(gòu)對(duì)于冷空氣還有加壓作用，與無動(dòng)力通風(fēng)器在風(fēng)筒內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓形成壓差，也可加快外界與坡體的對(duì)流換熱速率；（5）本發(fā)明所有加強(qiáng)外界與坡體對(duì)流換熱速率的措施均靠自然動(dòng)力完成，無需額外動(dòng)力，節(jié)約成本；（6）本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，組裝程度高，施工方法簡便易行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明在邊坡支護(hù)中應(yīng)用的示意圖；圖2是本發(fā)明免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿的示意圖；圖3是本發(fā)明錨管1的示意圖；圖4是本發(fā)明對(duì)流管5的示意圖；圖5是本發(fā)明連接件7的示意圖；圖6是本發(fā)明進(jìn)風(fēng)管10的示意圖；圖7是本發(fā)明抽風(fēng)管11的示意圖；圖8是本發(fā)明無動(dòng)力通風(fēng)器13的示意圖；圖9是本發(fā)明墊片17的示意圖。

附圖標(biāo)記說明：錨管1、出風(fēng)段Ａ、錨固段Ｂ、通風(fēng)孔2、擋板3、出漿孔4、對(duì)流管5、定位支架6、連接件7、插環(huán)8、加速管9、進(jìn)風(fēng)管10、通風(fēng)管11、擴(kuò)大頭12、無動(dòng)力通風(fēng)器13、風(fēng)筒14、卡箍15、錨具16、墊片17。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明并非僅限于本實(shí)例。在閱讀本發(fā)明后，凡在本發(fā)明原理內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)均應(yīng)包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。

本發(fā)明的工作原理是：（1）錨固原理：當(dāng)免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿在坡體所成孔洞內(nèi)安放完畢后，利用注漿管壓力注入水泥漿體，漿體穿過錨管上的出漿孔與周圍土體粘結(jié)，錨管上擋板防止?jié){體倒灌進(jìn)入對(duì)流管，注漿完畢后，拔出注漿管，待漿體達(dá)到錨固強(qiáng)度時(shí)對(duì)錨管進(jìn)行張拉錨固；（2）加速對(duì)流通風(fēng)原理：在自然狀態(tài)下，冷空氣從進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入，經(jīng)由連接件上的加速管進(jìn)入對(duì)流管內(nèi)，穿過通風(fēng)孔與周圍土體對(duì)流換熱，帶走活動(dòng)層土體熱量，降低活動(dòng)層土體溫度，并流經(jīng)錨管上的通風(fēng)孔，在抽風(fēng)管的煙囪效應(yīng)以及無動(dòng)力通風(fēng)器所產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，加速氣體流動(dòng)速度，由無動(dòng)力通風(fēng)器排向外界。

如圖1~9所示，本發(fā)明是一種免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿及施工方法，其結(jié)構(gòu)包括錨管1、對(duì)流系統(tǒng)和抽風(fēng)系統(tǒng)；錨管1以擋板3為界分為出風(fēng)段A和錨固段B，出風(fēng)段A靠近擋板3的一側(cè)開設(shè)通風(fēng)孔2，錨固段B開設(shè)出漿孔4；對(duì)流系統(tǒng)由對(duì)流管5、進(jìn)風(fēng)管10、加速管9和連接件7構(gòu)成；抽風(fēng)系統(tǒng)包括抽風(fēng)管11和無動(dòng)力通風(fēng)器13；將連接件7上直徑較小的插環(huán)8插入對(duì)流管5無定位支架6的一端，另一側(cè)直徑較大的插環(huán)8插入進(jìn)風(fēng)管10無定位支架6的一端，組成對(duì)流系統(tǒng)；將抽風(fēng)管11一端的擴(kuò)大頭12通過卡箍15與無動(dòng)力通風(fēng)器13的風(fēng)筒14相連，構(gòu)成抽風(fēng)系統(tǒng)；向錨管1的錨固段B注漿，漿體穿過出漿孔4與周圍土體粘結(jié)；把組裝完成的對(duì)流系統(tǒng)套在錨管1的出風(fēng)段A上，并用錨具16和墊片17將錨管1錨固于坡面上；利用卡箍15將抽風(fēng)系統(tǒng)與錨管1相連。

如圖1、2、3所示，錨管1直徑為50~60mm，以擋板3為界分為出風(fēng)段A和錨固段B，出風(fēng)段A靠近擋板3的一側(cè)帶有直徑為10~20mm，縱橫間距為60~80mm的通風(fēng)孔2，錨固段B開設(shè)直徑為3~6mm，間距為50~80mm的出漿孔4；擋板3為焊接在錨管1上的環(huán)形板，外徑與對(duì)流管5外徑相同，防止注漿時(shí)漿體倒灌進(jìn)入對(duì)流管5。

如圖1、2、4所示，對(duì)流管5比錨管1的出風(fēng)段A短30~40cm，直徑為100~120mm，其上開設(shè)通風(fēng)孔2，一端管口焊接定位支架6，定位支架6由四根連接筋和鋼環(huán)焊接而成，鋼環(huán)直徑和錨管1外徑相同，對(duì)流管5外包裹目數(shù)為90~160的密目紗布，防止周圍土體堵塞通風(fēng)孔2。

如圖1、2、5所示，連接件7為厚3~5mm的圓環(huán)形鋼板，內(nèi)外徑分別與錨管1和進(jìn)風(fēng)管10的外徑相同，兩側(cè)分別設(shè)有高為10~15cm的插環(huán)8，兩個(gè)插環(huán)8的直徑分別等于對(duì)流管5和進(jìn)風(fēng)管10的內(nèi)徑；在直徑較小的插環(huán)8內(nèi)的連接件7上沿圓周均勻開設(shè)6~10個(gè)直徑為20~25mm的圓孔，并將加速管9與圓孔對(duì)接焊接；加速管9直徑為20~25mm，長度分布在20cm~300cm之間，以便將冷空氣送達(dá)活動(dòng)土層的不同深度。

如圖1、2、6所示，進(jìn)風(fēng)管10為長20~30cm的鋼管，直徑為180~200mm，一端焊接定位支架6，進(jìn)風(fēng)管10的直徑較大，能夠保證冷空氣的進(jìn)風(fēng)量。

如圖1、2、7所示，抽風(fēng)管11為加工成L型的塑料彎管，直徑與錨管1相同，另一端帶有喇叭狀擴(kuò)大頭12，擴(kuò)大頭12末端直徑與無動(dòng)力通風(fēng)器13的風(fēng)筒14相同，抽風(fēng)管11利用煙囪效應(yīng)，加速對(duì)流。

圖1、2、8所示，無動(dòng)力通風(fēng)器13的型號(hào)為市場常見的CF-150型或CF-200型，風(fēng)筒14直徑對(duì)應(yīng)為150mm或200mm，通過卡箍15與抽風(fēng)管11的擴(kuò)大頭12相連。

如圖1、9所示，墊片17的內(nèi)墊環(huán)直徑為55~65mm，外墊環(huán)直徑比進(jìn)風(fēng)管10大30~50mm，用連接筋將內(nèi)墊環(huán)和外墊環(huán)焊接組成墊片17。

如圖1~9所示，免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿的施工方法，其步驟為：

（1）制作錨管1：錨管1為直徑50~60mm的鋼管，根據(jù)工程實(shí)際確定錨管1出風(fēng)段A和錨固段B的長度，在出風(fēng)段A和錨固段B的交界處焊接外徑與對(duì)流管5相同的環(huán)形擋板3，出風(fēng)段A靠近擋板3的一側(cè)開設(shè)直徑為10~20mm，縱橫間距為60~80mm的通風(fēng)孔2，錨固段B開設(shè)直徑為3~6mm，間距為50~80mm的出漿孔4；

（2）制作對(duì)流系統(tǒng)：制作對(duì)流管5：對(duì)流管5直徑為100~120mm，長度比錨管1的出風(fēng)段A短30~40cm，外側(cè)包裹目數(shù)為90~160的密目紗布，對(duì)流管5上開設(shè)有通風(fēng)孔2，一端管口焊接定位支架6；定位支架6由四根連接筋和鋼環(huán)焊接而成，鋼環(huán)直徑和錨管1外徑相同；制作進(jìn)風(fēng)管10：用金屬材料制作長為20~30cm的進(jìn)風(fēng)管10，直徑為180~200mm，在一端焊接定位支架6；制作加速管9：每根免動(dòng)力加速錨桿需要制作6~10根直徑為20~25mm，長度在20cm~300cm之間的加速管9；制作連接件7：連接件7為厚3~5mm的圓環(huán)形鋼板，內(nèi)外徑分別與錨管1和進(jìn)風(fēng)管10的外徑相同，兩側(cè)分別焊接高為10~15cm的插環(huán)8，兩個(gè)插環(huán)8的直徑分別等于對(duì)流管5和進(jìn)風(fēng)管10的內(nèi)徑；在直徑較小的插環(huán)8內(nèi)的連接件7上沿圓周均勻開設(shè)6~10個(gè)直徑為20~25mm的圓孔，并將加速管9與圓孔對(duì)接焊接；

（3）制作抽風(fēng)系統(tǒng)：選擇無動(dòng)力通風(fēng)器13的型號(hào)：在市場上選擇CF-150型或CF-200型的無動(dòng)力通風(fēng)器13；制作抽風(fēng)管11：根據(jù)通風(fēng)需求確定抽風(fēng)管11的長度，抽風(fēng)管11加工成L型彎管，直徑與錨管1相同，另一端帶有喇叭狀擴(kuò)大頭12，擴(kuò)大頭12的末端直徑與無動(dòng)力通風(fēng)器13的風(fēng)筒14相同；

（4）制作墊片17：用金屬材料制作墊片17，其內(nèi)墊環(huán)直徑為55~65mm，外墊環(huán)直徑比進(jìn)風(fēng)管10大30~50mm，用連接筋將內(nèi)墊環(huán)和外墊環(huán)焊接組成墊片17；

（5）放線和定位：凍土邊坡開挖后，根據(jù)工程設(shè)計(jì)用測量儀器確定免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿的施設(shè)位置；

（6）施工免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿： 鉆孔：在施設(shè)位置從坡面向坡內(nèi)進(jìn)行鉆孔；安放錨管1、注漿：將錨管1放入坡體的鉆孔內(nèi)，利用注漿管向錨管1的錨固段B注漿，漿體穿過出漿孔4與周圍土體粘結(jié)，注漿完成后拔出注漿管；安裝對(duì)流系統(tǒng)：將連接件7上直徑較小的插環(huán)8插入對(duì)流管5無定位支架6的一端，另一側(cè)直徑較大的插環(huán)8插入進(jìn)風(fēng)管10無定位支架6的一端，組成對(duì)流系統(tǒng)，把組裝完成的對(duì)流系統(tǒng)套在錨管1的出風(fēng)段A上，完成對(duì)流系統(tǒng)的施工；錨固：待注漿體達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度后，在錨管1上依次套墊片17和錨具16，并進(jìn)行張拉，錨具16將錨管1錨固于坡面上；安裝抽風(fēng)系統(tǒng)：將抽風(fēng)管11一端的擴(kuò)大頭12通過卡箍15與無動(dòng)力通風(fēng)器13的風(fēng)筒14相連，組成抽風(fēng)系統(tǒng)，利用卡箍15將抽風(fēng)系統(tǒng)與錨管1相連，完成抽風(fēng)系統(tǒng)的施工；

（7）按照第（5）、（6）步的步驟施工下一位置處的免動(dòng)力加速對(duì)流錨桿。