本發(fā)明涉及巖土工程加固領(lǐng)域用的錨桿，具體涉及一種用于加固軟弱圍巖的鋼絲束錨桿及其施工方法。

背景技術(shù)：

在隧道工程、基坑工程、水利水電工程等工程技術(shù)領(lǐng)域中，采用錨桿加固圍巖是經(jīng)常采用的方法。隨著地下工程開(kāi)挖深度的增大，錨桿加固面臨的地質(zhì)條件也越來(lái)越復(fù)雜，如深部圍巖巷道易發(fā)生軟弱圍巖大變形的現(xiàn)象，引起錨桿的拉出或拉斷破壞，造成圍巖加固失效。軟弱圍巖一般是指強(qiáng)度低、孔隙度大、膠結(jié)程度差、受構(gòu)造面切割及風(fēng)化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層。這類巖層在高地應(yīng)力作用下易發(fā)生圍巖大變形，遇水易軟化，造成圍巖沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑塌。因此，在該地質(zhì)條件下采用錨桿加固需考慮圍巖大變形的問(wèn)題，也即錨桿在加固圍巖的同時(shí)還應(yīng)具備較好的變形性能，以適應(yīng)圍巖應(yīng)力釋放的要求。

目前，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者和工程技術(shù)人員對(duì)加固軟巖的大變形錨桿進(jìn)行了研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，如專利cn201210139092.2提供了一種恒阻大變形錨桿，該方法采用錐形桿與套筒的相對(duì)滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)桿體長(zhǎng)度的增加，專利cn201210021633.1提供了一種增阻讓壓大變形錨桿，該方法通過(guò)套筒與滑移鍵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)桿體長(zhǎng)度的增加。上述大變形錨桿在一定程度上滿足了圍巖大變形的要求，但也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、阻力不足、安裝和使用成本高等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于加固軟弱圍巖的鋼絲束錨桿及其施工方法，能夠滿足軟巖大變形的要求。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：一種用于加固軟弱圍巖的鋼絲束錨桿，該錨桿包括錨頭和桿體，桿體的前端伸入圍巖的鉆孔內(nèi)，桿體的尾端與錨頭連接，所述的桿體由錨固段和自由段組成，錨固段包括若干個(gè)依次連接的錨固節(jié)，每個(gè)錨固節(jié)均包括剛性撐絲器、束節(jié)和多束鋼絲，多束鋼絲穿過(guò)剛性撐絲器后，鋼絲的兩端通過(guò)束節(jié)進(jìn)行綁扎；自由段包括若干個(gè)依次連接的自由節(jié)，每個(gè)自由節(jié)均包括彈性撐絲器、束節(jié)和多束鋼絲，多束鋼絲穿過(guò)彈性撐絲器后，鋼絲的兩端通過(guò)束節(jié)進(jìn)行綁扎；其中，錨固節(jié)的尾端與自由節(jié)的前端連接，自由節(jié)的尾端與錨頭連接。

其中，所述的錨固節(jié)至少為兩個(gè)，相鄰兩個(gè)錨固節(jié)的連接端共用一個(gè)束節(jié)，且各錨固節(jié)的鋼絲為延續(xù)的整體結(jié)構(gòu)。

其中，所述的自由節(jié)至少為三個(gè)，相鄰兩個(gè)自由節(jié)的連接端共用一個(gè)束節(jié)，且各自由節(jié)的鋼絲為延續(xù)的整體結(jié)構(gòu)。

其中，所述的桿體上涂覆有潤(rùn)滑油脂，所述的自由段套設(shè)有pvc套管，pvc套管的前端與錨固段前端的束節(jié)密封連接，pvc套管的末端滑動(dòng)套設(shè)在錨頭上。

其中，所述的剛性撐絲器包括若干同心設(shè)置的撐絲環(huán)，各撐絲環(huán)通過(guò)交叉設(shè)置的肋板連接為一體，撐絲環(huán)的外緣均布有用于穿設(shè)鋼絲用的通孔，同一撐絲環(huán)上的各通孔的中心位于與該撐絲環(huán)同心設(shè)置的圓周上。

優(yōu)選的，所述的撐絲環(huán)至少為三個(gè)，相鄰兩個(gè)撐絲環(huán)之間的徑向間隔相同。

其中，所述的彈性撐絲器包括橡膠圈，橡膠圈的外緣均布有用于卡設(shè)鋼絲的定向槽，橡膠圈的中心設(shè)有伸縮腔ⅰ。

優(yōu)選的，伸縮腔ⅰ的外緣均布有多個(gè)鋸齒，且位于伸縮腔ⅰ外的橡膠圈上均布有整體呈環(huán)形設(shè)置的多個(gè)伸縮腔ⅱ，伸縮腔ⅱ在橡膠圈的縱切斷面上呈v型結(jié)構(gòu)，且各伸縮腔ⅱ互不連通。

本發(fā)明中，所述的束節(jié)為鋼筋環(huán)向綁扎節(jié)。

一種用于加固軟弱圍巖的鋼絲束錨桿的施工方法，所述施工方法包括以下步驟：

步驟一、將多束鋼絲捋直、對(duì)齊、設(shè)置為等長(zhǎng)，在鋼絲一端用束節(jié)環(huán)向綁扎，形成鋼絲束；

步驟二、使鋼絲束均勻穿過(guò)剛性撐絲器，在穿絲一側(cè)設(shè)置另一組束節(jié)，形成錨固節(jié)；

步驟三、重復(fù)步驟一和步驟二的操作，設(shè)置不少于兩個(gè)錨固節(jié)；

步驟四、將鋼絲束均勻穿過(guò)彈性撐絲器，并在鋼絲束兩側(cè)用束節(jié)環(huán)向綁扎，重復(fù)該步驟，設(shè)置不少于三個(gè)自由節(jié)；

步驟五、將自由段尾端的鋼絲束綁扎成桿，形成錨頭，在桿體上涂抹潤(rùn)滑油脂，并在自由段上套設(shè)pvc套管，pvc套管的兩端通過(guò)鉛絲綁扎在自由段前端和末端的束節(jié)上，形成錨桿；

步驟六、將制作完整的錨桿放入預(yù)先打設(shè)的圍巖的鉆孔內(nèi)，通過(guò)注漿管注漿錨固，在鉆孔外設(shè)置用于固定錨頭的錨墩和螺母，進(jìn)行錨桿拉拔錨固。

有益效果：1、本發(fā)明利用多束鋼絲穿過(guò)剛性或彈性撐絲器后，通過(guò)束節(jié)進(jìn)行端部的綁扎，使鋼絲束形成類似“梭型”的中間粗兩端細(xì)的結(jié)構(gòu)，增大了桿體和水泥砂漿的接觸面積，增強(qiáng)了錨桿的錨固力。

2、在錨桿工作過(guò)程中，軟巖大變形使錨桿的桿體擠壓彈性撐絲器，彈性撐絲器被壓緊收縮變形后，桿體的自由段的長(zhǎng)度增長(zhǎng)，增大了錨桿的長(zhǎng)度，釋放圍巖應(yīng)力，完成軟弱圍巖的加固，滿足了軟巖大變形的要求。

3、錨固節(jié)至少為兩個(gè)，自由節(jié)至少為三個(gè)，保證桿體的錨固強(qiáng)度；且桿體的自由段外套設(shè)有pvc套管，使自由段與鉆孔內(nèi)注入的漿體相隔離，避免漿體造成自由段的粘結(jié)，進(jìn)而引起自由段彈性伸縮失效的情況。

4、多束鋼絲穿過(guò)撐絲環(huán)，使錨固段具有多層鋼絲形成的錨固節(jié)，在注漿后，“梭型”結(jié)構(gòu)內(nèi)散開(kāi)的鋼絲束增大了錨固節(jié)與水泥砂漿的作用面積，增強(qiáng)了錨桿錨固力，避免錨桿在工作過(guò)程中被拉出。

5、橡膠圈的內(nèi)部設(shè)有伸縮腔ⅰ，伸縮腔ⅰ的外緣均布有呈鋸齒狀的伸縮腔ⅱ，錨桿拉力隨軟弱圍巖變形逐步增大，伸縮腔ⅰ和伸縮腔ⅱ依次收縮壓緊，增大了桿體長(zhǎng)度，同時(shí)使圍巖應(yīng)力得到釋放。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明錨桿施工示意圖；

圖2為圖1中沿a-a線的示意圖；

圖3為圖1中沿b-b線的縱切剖面圖。

附圖標(biāo)記：1、錨頭，2、錨固段，20、錨固節(jié)，3、自由段，30、自由節(jié)，4、剛性撐絲器，40、撐絲環(huán)，41、肋板，5、彈性撐絲器，50、橡膠圈，51、定向槽，52、伸縮腔ⅰ，53、伸縮腔ⅱ，6、束節(jié)，7、鋼絲，8、pvc套管，9、錨墩，10、螺母，11、鉆孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征以及達(dá)成的目的便于理解，下面結(jié)合示意圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不局限于具體實(shí)施方式中所描述的范圍。

一種用于加固軟弱圍巖的鋼絲束錨桿，該錨桿包括錨頭1和桿體，桿體上涂覆有潤(rùn)滑油脂，桿體的前端伸入圍巖的鉆孔11內(nèi)，桿體的尾端與錨頭1連接，如圖1所示，所述的桿體由錨固段2和自由段3組成，自由段2套設(shè)有pvc套管8。

如圖1所示，其中的錨固段2包括若干個(gè)依次連接的錨固節(jié)20，每個(gè)錨固節(jié)20均包括剛性撐絲器4、束節(jié)和多束鋼絲，多束鋼絲穿過(guò)剛性撐絲器4后，鋼絲的兩端通過(guò)束節(jié)進(jìn)行綁扎；如圖2所示，剛性撐絲器4包括若干同心設(shè)置的撐絲環(huán)40，各撐絲環(huán)40通過(guò)交叉設(shè)置的肋板41連接為一體，撐絲環(huán)40的外緣均布有用于穿設(shè)鋼絲用的通孔，同一撐絲環(huán)40上的各通孔的中心位于與該撐絲環(huán)同心設(shè)置的圓周上。優(yōu)選的，撐絲環(huán)40至少為三個(gè)，相鄰兩個(gè)撐絲環(huán)40之間的徑向間隔相同。

如圖1所示，其中的自由段3包括若干個(gè)依次連接的自由節(jié)30，每個(gè)自由節(jié)30均包括彈性撐絲器5、束節(jié)和多束鋼絲，多束鋼絲穿過(guò)彈性撐絲器5后，鋼絲的兩端通過(guò)束節(jié)進(jìn)行綁扎；如圖3所示，彈性撐絲器5包括橡膠圈50，橡膠圈50的外緣均布有用于卡設(shè)鋼絲的定向槽51，橡膠圈50的中心設(shè)有伸縮腔ⅰ52。優(yōu)選的，伸縮腔ⅰ52的外緣均布有多個(gè)鋸齒，且位于伸縮腔ⅰ52外的橡膠圈50上均布有呈整體環(huán)形設(shè)置的多個(gè)伸縮腔ⅱ53，伸縮腔ⅱ53在橡膠圈50的縱切斷面上呈v型結(jié)構(gòu)，且各伸縮腔ⅱ50互不連通。在具體實(shí)施過(guò)程中，伸縮腔ⅱ亦可采用其他的結(jié)構(gòu)形式，如波紋形、鋸齒形等結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)橡膠圈的伸縮變形力度即可。

其中，錨固節(jié)20的尾端與自由節(jié)30的前端連接，自由節(jié)30的尾端與錨頭1連接。pvc套管8的前端與錨固段2前端的束節(jié)密封連接，pvc套管8的末端滑動(dòng)套設(shè)在錨頭1上。本發(fā)明中的束節(jié)6為高強(qiáng)度鋼筋環(huán)向綁扎節(jié)。

優(yōu)選的，錨固節(jié)20至少為兩個(gè)，自由節(jié)30至少為三個(gè)。圖1中列舉了兩個(gè)錨固節(jié)20和至少四個(gè)自由節(jié)30。其中，相鄰兩個(gè)錨固節(jié)20的連接端共用一個(gè)束節(jié)，且各錨固節(jié)20的鋼絲為延續(xù)的整體結(jié)構(gòu)，即錨固段2的鋼絲為連續(xù)無(wú)斷開(kāi)的整體結(jié)構(gòu)；相鄰兩個(gè)自由節(jié)30的連接端共用一個(gè)束節(jié)，且各自由節(jié)30的鋼絲為延續(xù)無(wú)斷開(kāi)的整體結(jié)構(gòu)，即自由段3的鋼絲為連續(xù)無(wú)斷開(kāi)的整體。優(yōu)選的，自由段3的鋼絲與錨固段2最外層的鋼絲為連續(xù)無(wú)斷開(kāi)的整體結(jié)構(gòu)。

一種用于加固軟弱圍巖的鋼絲束錨桿的施工方法，包括以下步驟：步驟一、將多束鋼絲捋直、對(duì)齊、設(shè)置為等長(zhǎng)，在鋼絲一端用束節(jié)環(huán)向綁扎，形成鋼絲束；

步驟二、使鋼絲束均勻穿過(guò)剛性撐絲器4中的撐絲環(huán)40上設(shè)置的通孔，形成的端面結(jié)構(gòu)如圖2所示，然后在穿絲一側(cè)設(shè)置另一組束節(jié)，形成如圖1中的錨固節(jié)20；

步驟三、重復(fù)步驟一和步驟二的操作，設(shè)置不少于兩個(gè)錨固節(jié)20；

步驟四、將鋼絲束均勻穿過(guò)彈性撐絲器5的橡膠圈50外緣上的定向槽51，然后在鋼絲束兩側(cè)用束節(jié)環(huán)向綁扎，重復(fù)該步驟，設(shè)置不少于三個(gè)自由節(jié)30；

步驟五、將多個(gè)自由節(jié)30連接形成的自由段3尾端的鋼絲束綁扎成桿，形成錨頭1，在桿體上涂抹潤(rùn)滑油脂，并在自由段3上套設(shè)pvc套管8，pvc套管8的兩端通過(guò)鉛絲綁扎在自由段3前端和末端的束節(jié)上，形成錨桿；

步驟六、將制作完整的錨桿放入預(yù)先打設(shè)的圍巖的鉆孔11內(nèi)，通過(guò)注漿管注漿錨固，在鉆孔11外設(shè)置用于固定錨頭1的錨墩9和螺母10，進(jìn)行錨桿拉拔錨固，在錨桿工作過(guò)程中，軟巖大變形促使錨桿桿體擠壓橡膠圈50，增大錨桿長(zhǎng)度，釋放圍巖應(yīng)力，完成軟弱圍巖的加固任務(wù)。