一种用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备及施工方法与流程

本发明涉及基础工程中锚固结构构件、钻孔内水泥基浆液灌注及锚索施工，具体是指一种用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备及施工方法。

背景技术：

1、预应力锚索通常通过成孔、下放索体和孔内注浆形成锚固段。其中，预应力锚索是基础工程中用于形成锚固结构构件的装置，孔内注浆属于在钻孔内对水泥基材料进行灌注并固结的施工过程。在富水填石地层中，块石粒径、形状及排列具有明显随机性，锚孔周围同时存在可承压石面、松散颗粒和相互连通的大孔隙，地下水还会沿石间空腔持续运移。采用开放式注浆时，浆液容易沿低阻力通道窜流或被地下水冲散，致使锚固段产生局部缺浆、空洞及强度离散。与此同时，多束钢绞线和注浆管在下放过程中若缺少可靠的径向支撑，容易发生聚束、偏心或扭转，不仅影响浆液对钢绞线的均匀握裹，还可能使柔性袋体局部受挤、折叠或被块石棱角刮伤。

2、为限制浆液无效流失，现有技术中存在在锚固段外设置密封囊袋并向囊内注浆的方式，也存在在袋壁开孔或设置按囊内压力开启的出浆结构的方式。前一种方式虽可约束浆液形成芯体，但袋体外侧与填石之间的界面空隙及近场孔隙难以获得稳定补浆；后一种方式通常使成形注浆与外渗注浆共用同一压力空间，既会使袋体反复承受不同阶段的压力，又难以在贯通空腔与有效承压接触面之间分配浆液。尤其当同一锚孔截面的一侧为凸起石面、另一侧为连通空腔时，固定出浆孔或单纯按压力开启的出浆口容易优先向空腔泄浆。因此，现有技术仍有必要解决索体及注浆管稳定定位、锚固芯体约束成形以及袋体外侧可控补浆难以兼顾的问题。

技术实现思路

1、根据本发明的实施例，提供了一种用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备及施工方法，用于解决上述背景技术所提出的问题。

2、在本发明的第一方面，提供了一种用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备。

3、该用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备包括钢绞线、支撑框架、第一注浆管和承载袋体；

4、所述支撑框架为沿所述钢绞线轴向间隔设置的多个，并分别对所述钢绞线和所述第一注浆管进行定位支撑，以构成锚索结构；

5、所述锚索结构沿轴向划分为锚固段和自由段，所述承载袋体套设于所述锚固段；所述承载袋体包括密封内胆以及包覆于所述密封内胆外侧的外织层，所述密封内胆与所述外织层之间形成夹层，所述夹层用于注入浆液，所述外织层具有供夹层内浆液向外渗出的渗透路径。

6、优选的，所述支撑框架的中部开设有供所述第一注浆管穿过的通孔，所述第一注浆管沿所述锚索结构的轴线依次穿设于各所述支撑框架的通孔中；所述支撑框架上设有沿周向呈环形阵列布置的支撑部，所述支撑部为弧形承托结构，所述钢绞线分别容置于对应的所述支撑部内并沿轴向被多个所述支撑框架共同约束。

7、优选的，还包括导向帽和第一卡箍；所述导向帽的一端与所述钢绞线的孔底端连接，另一端呈圆柱形；所述承载袋体的孔底端套设于所述导向帽的圆柱形端部外周，并由所述第一卡箍箍紧固定，以使所述密封内胆的孔底端封闭于所述导向帽上。

8、优选的，还包括套管，所述套管套设于所述钢绞线的外周，以形成自由段；所述承载袋体的孔口端套设于所述套管的外周，并由第二卡箍固定。

9、优选的，还包括两个第二注浆管，两个所述第二注浆管分别伸入所述密封内胆与所述外织层之间的夹层，用于向所述夹层注入浆液，且不与所述密封内胆的内腔连通。

10、优选的，所述第一注浆管的侧壁上开设有多个注浆孔。

11、优选的，所述外织层的外周设置有多个压触渗浆结构，所述压触渗浆结构沿周向呈环形排列并与所述夹层连通；所述压触渗浆结构配置为在与孔壁凸起石抵接时开启、以使夹层内浆液向外渗出，并在未与凸起石抵接时保持关闭。

12、优选的，所述压触渗浆结构包括壳体、阻挡块和两个弹性片；所述壳体固定于所述外织层上，并与所述外织层内侧的夹层连通；所述壳体上开设有缺口，所述阻挡块滑动安装于所述壳体内，且至少部分经所述缺口伸出至所述壳体之外；两个所述弹性片设置于所述壳体的内壁，并分别抵接所述阻挡块，用于向所述阻挡块施加使其保持由所述缺口外伸的弹力。

13、在本发明的第二方面，提供一种上述设备的施工方法。该方法依次包括锚索结构组装，成孔、清孔及验孔，锚索下放定位，密封内胆的一次注浆及保形，密封内胆与外织层之间夹层的二次注浆，养护，以及张拉锁定和封孔；当采用压触渗浆结构时，利用承载袋体膨胀后与凸起石形成的机械接触选择性开启外渗位置，使二次浆液优先进入有效接触界面及其邻近孔隙。通过上述结构，锚索设备在富水填石地层中形成基础工程用锚固结构构件，并完成钻孔内浆液的分阶段灌注与固结。

14、本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

15、1. 通过支撑框架对钢绞线和第一注浆管进行径向定位，并由承载袋体限定锚固段，可降低索体聚束、注浆管偏心及袋体局部折叠的风险；

16、2. 通过密封内胆与外织层形成相互区分的成形空间和外渗空间，使一次注浆的约束成芯与二次注浆的界面补浆在空间和时序上分离，减少浆液被地下水冲散或沿大孔隙无效流失；

17、3. 压触渗浆结构依据袋面与凸起石的实际接触状态开启，使二次浆液优先作用于承压接触界面及近场孔隙，从而提高锚固段成形完整性和受力稳定性。由此，本方案兼顾锚固结构构件的受力形成与钻孔内水泥基浆液灌注的可控性。

18、应当理解， 技术实现要素： 部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

1.一种用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，包括：钢绞线（1）、支撑框架（2）、第一注浆管（3）和承载袋体（4）；

2.根据权利要求1所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，所述支撑框架（2）的中部开设有供所述第一注浆管（3）穿过的通孔，所述第一注浆管（3）沿所述锚索结构的轴线依次穿设于各所述支撑框架（2）的通孔中；所述支撑框架（2）上设有沿周向呈环形阵列布置的支撑部（21），所述支撑部（21）为弧形承托结构，所述钢绞线（1）分别容置于对应的所述支撑部（21）内并沿轴向被多个所述支撑框架（2）共同约束。

3.根据权利要求2所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，还包括导向帽（5）和第一卡箍（6）；所述导向帽（5）的一端与所述钢绞线（1）的孔底端连接，另一端呈圆柱形；所述承载袋体（4）的孔底端套设于所述导向帽（5）的圆柱形端部外周，并由所述第一卡箍（6）箍紧固定，以使所述密封内胆（41）的孔底端封闭于所述导向帽（5）上。

4.根据权利要求1所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，还包括套管（9），所述套管（9）套设于所述钢绞线（1）的外周，以形成自由段；所述承载袋体（4）的孔口端套设于所述套管（9）的外周，并由第二卡箍（7）固定。

5.根据权利要求1所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，还包括两个第二注浆管（8），两个所述第二注浆管（8）分别伸入所述密封内胆（41）与所述外织层（42）之间的夹层，用于向所述夹层注入浆液，且不与所述密封内胆（41）的内腔连通。

6.根据权利要求1所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，所述第一注浆管的侧壁上开设有多个注浆孔（31）。

7.根据权利要求1所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，所述外织层（42）的外周设置有多个压触渗浆结构（43），所述压触渗浆结构（43）沿周向呈环形排列并与所述夹层连通；所述压触渗浆结构（43）配置为在与孔壁凸起石抵接时开启、以使夹层内浆液向外渗出，并在未与凸起石抵接时保持关闭。

8.根据权利要求7所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，其特征在于，所述压触渗浆结构（43）包括壳体（431）、阻挡块（432）和两个弹性片（433）；所述壳体（431）固定于所述外织层（42）上，并与所述外织层（42）内侧的夹层连通；所述壳体（431）上开设有缺口（434），所述阻挡块（432）滑动安装于所述壳体（431）内，且至少部分经所述缺口（434）伸出至所述壳体（431）之外；两个所述弹性片（433）设置于所述壳体（431）的内壁，并分别抵接所述阻挡块（432），用于向所述阻挡块（432）施加使其保持由所述缺口（434）外伸的弹力。

9.一种用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备的施工方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备，并包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所采用的设备为权利要求7或8所述的用于富水填石地层的可控渗浆袋式预应力锚索设备；在步骤s104中，所述承载袋体（4）膨胀并带动所述压触渗浆结构（43）靠近锚孔内壁，受到凸起石顶压的所述压触渗浆结构（43）开启，未受到顶压的所述压触渗浆结构（43）保持关闭；在步骤s106中，所述二次浆液经已开启的所述压触渗浆结构（43）向外渗出。