一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统和锚杆支护体系的制作方法

1.本技术属于锚杆支护技术领域，具体涉及一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统和锚杆支护体系。


背景技术：

2.预应力锚杆支护技术是一种主动加固手段，由于预应力锚杆支护技术具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点，在基坑工程领域中被广泛应用。在基坑工程领域中，预应力锚杆支护技术主要通过锚杆的轴向作用力，将围岩中一定为岩体的应力状态有单向(或双向)受压转变为三向受压，从而提高其环向抗压强度，使压缩带既可承受其自身重量，又可承受一定的外部载荷，使其有效地控制围岩变形。
3.但是，由于岩土体、锚杆材料、施工工艺等各方面的原因，会造成预应力锚杆的拉力损失，从而威胁基坑的安全。因此，在使用过程中需进行基坑加固，现有的基坑加固措施通常为堆土反压或补打锚杆，但是，堆土反压或补打锚杆的基坑加固措施存在造价高、工期长的缺陷。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中堆土反压或补打锚杆的基坑加固措施存在造价高、工期长的缺陷，本技术提供一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统和锚杆支护体系。
5.第一方面，本技术提供一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统，包括：分体式承压板、升降装置、压力传感器和控制系统；所述分体式承压板包括上承压板和下承压板，所述上承压板和下承压板上均设有对应的预留孔，所述预留孔用于贯穿锚杆，使锚杆的头端与所述上承压板连接；所述升降装置位于所述上承压板和下承压板之间，所述升降装置用于控制所述上承压板远离或靠近所述下承压板；所述压力传感器，用于监测所述锚杆的拉力变化；所述控制系统与所述升降装置和压力传感器连接。
6.进一步地，所述升降装置包括顶托板、伸缩杆和驱动装置；所述顶托板顶端与所述上承压板连接，所述顶托板底端与所述伸缩杆的顶端连接；所述伸缩杆的底端与所述驱动装置连接；所述驱动装置与所述控制系统连接。
7.进一步地，所述升降装置为液压升降装置，所述驱动装置包括液压油泵和液压油缸，所述液压油泵和液压油缸通过油管连接，所述伸缩杆的底端位于所述液压油缸腔体内。
8.进一步地，所述控制系统包括至少一个控制器，其中，锚杆组中与每个锚杆对应的升降装置和压力传感器均与同一个控制器相连，所述锚杆组中包括至少两个锚杆，且所述锚杆组中每个锚杆的拉力值相同。
9.进一步地，同一个控制器用于控制4
‑
5根具有相同拉力值的锚杆。
10.第二方面，本技术还提供一种锚杆支护体系，包括多个护坡桩，每相邻的两个护坡桩之间设有锚孔，每个所述锚孔对应设有锚杆，多个锚杆之间安装有钢腰梁；其中，每个所述锚杆的尾端通过水泥浆浇筑于对应的锚孔内，每个所述锚杆的头端穿过上承压板和下承
压板上对应的预留孔，且所述锚杆的头端与所述上承压板连接；所述上承压板和下承压板之间设置有升降装置，所述升降装置的顶端与所述上承压板连接，所述升降装置的底端与所述下承压板连接，所述升降装置支撑所述上承压板和下承压板，使所述锚杆满足目标拉力值；所述锚杆上安装有压力传感器，所述压力传感器用于监测所述锚杆的拉力变化；所述升降装置和压力传感器均与控制系统与连接。
11.进一步地，所述升降装置包括顶托板、伸缩杆和驱动装置；所述顶托板顶端与所述上承压板连接，所述顶托板底端与所述伸缩杆的顶端连接；所述伸缩杆的底端与所述驱动装置连接；所述驱动装置与所述控制系统连接。
12.进一步地，所述升降装置为液压升降装置，所述驱动装置包括液压油泵和液压油缸，所述液压油泵和液压油缸通过油管连接，所述伸缩杆的底端位于所述液压油缸腔体内。
13.进一步地，所述控制系统包括至少一个控制器，其中，锚杆组中与每个锚杆对应的升降装置和压力传感器均与同一个控制器相连，所述锚杆组中包括至少两个锚杆，且所述锚杆组中每个锚杆的拉力值相同。
14.进一步地，同一个控制器用于控制4
‑
5根具有相同拉力值的锚杆。
15.本技术提供的一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统和锚杆支护体系，可以根据锚杆的拉力大小灵活配置，基坑开挖及使用过程中实时监测锚杆拉力的变化，并根据监测到的数值进行拉力的自动补偿。基坑使用完毕后卸载拉力即可实现不切除锚索锚具情况的便利拆除，且锚杆拉力实时监测及自动补偿系统可多次循环使用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为现有技术中一种锚杆支护体系的结构示意图；
18.图2为图1中锚杆头端的局部放大图；
19.图3为本技术实施例提供一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统的结构示意图；
20.图4为本技术实施例提供一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统的控制系统的结构示意图；
21.图5为本技术实施例提供一种锚杆支护体系的结构示意图。
22.附图标记说明
23.01
‑
工字钢，02
‑
锚头，03
‑
角度版，04
‑
承压板；
[0024]1‑
分体式承压板，11
‑
上承压板，12
‑
下承压板，13
‑
预留孔，2
‑
升降装置，21
‑
顶托板，22
‑
伸缩杆，23
‑
驱动装置，231
‑
液压油泵，232
‑
液压油缸，233
‑
油管，3
‑
压力传感器，4
‑
控制系统，5
‑
锚杆，6
‑
护坡桩，7
‑
锚孔，8
‑
钢腰梁。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]
现有技术中的锚杆支护体系中，锚杆5的尾端固定在锚孔7内，锚杆5的头端位于锚孔7外，如图1和图2所示，锚杆5的头端穿过工字钢01通过锚头02与承压板04的配合保证锚杆5达到预设的拉力，其中，工字钢01与护坡桩6之间还连接有三角板03。但是，由于岩土体、锚杆材料、施工工艺等各方面的原因，会造成预应力锚杆的拉力损失，而现有技术中的锚杆5的头端通过不可调节的承压板04和工字钢01固定，因此，在需进行基坑加固时，只能采用堆土反压或补打锚杆的方式，而堆土反压或补打锚杆的基坑加固措施存在造价高、工期长的缺陷。
[0027]
为解决现有技术中上述技术问题，本技术实施例提供一种锚杆拉力实时监测及自动补偿系统，包括：分体式承压板1、升降装置2、压力传感器3和控制系统4；所述分体式承压板1包括上承压板11和下承压板12，所述上承压板11和下承压板12上均设有对应的预留孔13，所述预留孔13用于贯穿锚杆5，使锚杆5的头端与所述上承压板11连接；所述升降装置2位于所述上承压板11和下承压板12之间，所述升降装置2用于控制所述上承压板11远离或靠近所述下承压板12；所述压力传感器3，用于监测所述锚杆5的拉力变化；所述控制系统4与所述升降装置2和压力传感器3连接。
[0028]
本技术实施例提供的锚杆拉力实时监测及自动补偿系统可以替代现有技术中不可调节的承压板04和工字钢01。如图3所示，本技术实施例提供锚杆拉力实时监测及自动补偿系统中，采用分体式承压板1，利用升降装置2将分体式承压板1中的上承压板11和下承压板12承接在一起，并且升降装置2可以带动上承压板11向远离或靠近所述下承压板12的方向运动。其中，所述上承压板11和下承压板12上均设有对应的预留孔13，在使用时，锚杆的头端穿过预留孔13，可以利用锚头将锚杆的头端与上承压板11连接，因此，在升降装置2带动上承压板11向远离下承压板12方向运动时，可同时提高与上承压板11连接的锚杆的拉力值。
[0029]
为了实现实时监测锚杆的拉力及对锚杆的拉力补偿，本技术实施例提供的锚杆拉力实时监测及自动补偿系统还包括压力传感器3和控制系统4。其中，压力传感器3安装于锚杆5上，用于监测锚杆5的拉力变化，进一步的，压力传感器3还可以连接一个压力显示装置，压力显示装置可以固定安装在与其所监测的锚杆的对应位置，以便于现场施工人员随时监测到对应锚杆的拉力值。压力传感器3和升降装置2均与控制系统4连接。压力传感器3可以实时将采集到的锚杆5的拉力值传输给控制系统4，控制系统4判断压力传感器3采集到的当前压力值是否满足要求，如果压力传感器3采集到的当前压力值不满足要求，则控制系统4指示启动与该锚杆对应的升降装置2，升降装置2使上承压板11向远离下承压板12运动，从而进一步张紧锚杆5，直至锚杆5的压力值满足要求。
[0030]
需要说明的是，本技术实施例对每个上承压板11和下承压板12上预留孔13的数量不进行限定，如果应用的场景中，每个锚孔中需要放置多个锚杆，则对应的上承压板11和下承压板12上预留孔13的数量要大于或等于每个锚孔中需要放置的锚杆数量。
[0031]
本技术实施例中对升降装置2不进行限定，只要能够带动上承压板11向远离或靠近所述下承压板12的方向运动即可。在一具体实施例中，所述升降装置2包括顶托板21、伸缩杆22和驱动装置23；所述顶托板21顶端与所述上承压板11连接，所述顶托板21底端与所
述伸缩杆22的顶端连接；所述伸缩杆22的底端与所述驱动装置23连接；所述驱动装置23与所述控制系统4连接。
[0032]
在使用时，如果需要调整上承压板11和下承压板12之间的距离，则控制系统4会指示启动驱动装置23，驱动装置23启动后，带动与之连接的伸缩杆22伸缩，伸缩杆22的顶端通过顶托板21与上承压板11连接，从而伸缩杆22可以带动上承压板11向远离下承压板12的方向运动，使锚杆进一步张紧，提高锚杆的拉力值。其中，本技术对伸缩杆22的数量与排布不进行限定，为了使上承压板11的结构更加稳定，可以在上承压板11和下承压板12之间均匀分布4个伸缩杆22。
[0033]
进一步地，本技术对驱动装置23不进行限定，例如可以是液压驱动、气压驱动或其他任意可实现的驱动方式。
[0034]
在一具体例子中，所述升降装置2为液压升降装置，所述驱动装置23包括液压油泵231和液压油缸232，所述液压油泵231和液压油缸232通过油管233连接，所述伸缩杆22的底端位于所述液压油缸232腔体内。
[0035]
如果升降装置2为液压升降装置，则伸缩杆22相当于活塞杆，控制系统控制液压油泵231开启，液压油缸232内的液压油在液压油泵231的作用下，形成一定的压力，从而推动伸缩杆22向上承压板11方向运动。
[0036]
在另一具体实施例中，所述控制系统4包括至少一个控制器，其中，锚杆组中与每个锚杆5对应的升降装置2和压力传感器3均与同一个控制器相连，所述锚杆组中包括至少两个锚杆5，且所述锚杆组中每个锚杆5的拉力值相同。
[0037]
首先需要说明的是，本技术实施例中，可以每个锚杆5配置一个控制器，也可以多个锚杆5配置一个控制器，本技术对此不进行限定。
[0038]
在基坑工程中，采用预应力锚杆支护一般都需要采用大量的锚杆进行支护，因此，本技术实施例中，如果将多个锚杆5配置一个控制器，可以大大降低施工成本。
[0039]
如果将多个锚杆5配置一个控制器，如图4所示，本技术实施例将安装后的所有的锚杆5进行分组，本技术对每个锚杆组中锚杆的数量不进行限定，例如，第一锚杆组中包括4个锚杆，第二锚杆组中包括5个锚杆，第三锚杆组中包括8个锚杆等，此处不进行一一列举。但是需要说明的是，为了实现同一个控制器可以同时控制同一锚杆组中每个锚杆的拉力，因此，同一锚杆组中每个锚杆的拉力值应该是相同的。还需要说明的是，同一锚杆组中每个锚杆都单独配置有升降装置2和压力传感器3，同一锚杆组中每个锚杆的升降装置2和压力传感器3都与同一个控制器连接。由于同一锚杆组中每个锚杆的拉力值相同，因此，该锚杆组连接的控制器只需监测一个压力变化区间即可。
[0040]
在使用时，如果控制器监测到同一锚杆组中的某个锚杆的拉力值不满足要求，即当前拉力值小于该控制器监测的压力变化区间的拉力最小值，则启动与该锚杆对应的升降装置2，进一步张紧该锚杆，使该锚杆的拉力值重新满足要求。
[0041]
综上，本技术实施例提供的锚杆拉力实时监测及自动补偿系统，可以根据锚杆的拉力大小灵活配置，基坑开挖及使用过程中实时监测锚杆拉力的变化，并根据监测到的数值进行拉力的自动补偿。
[0042]
本技术还提供一种将上述实施例中的锚杆拉力实时监测及自动补偿系统应用于锚杆支护体系的实施例，应用锚杆拉力实时监测及自动补偿系统的锚杆支护体系，如图5所
示，包括多个护坡桩6，每相邻的两个护坡桩6之间设有锚孔7，每个所述锚孔7对应设有锚杆5，多个锚杆5之间安装有钢腰梁8；其中，每个所述锚杆5的尾端通过水泥浆浇筑于对应的锚孔7内，每个所述锚杆5的头端穿过上承压板11和下承压板12上对应的预留孔13，且所述锚杆5的头端与所述上承压板11连接；所述上承压板11和下承压板12之间设置有升降装置2，所述升降装置2的顶端与所述上承压板11连接，所述升降装置2的底端与所述下承压板12连接，所述升降装置2支撑所述上承压板11和下承压板12，使所述锚杆5满足目标拉力值；所述锚杆5上安装有压力传感器3，所述压力传感器3用于监测所述锚杆5的拉力变化；所述升降装置2和压力传感器3均与控制系统4与连接。
[0043]
其中，安装于锚杆上的锚杆拉力实时监测及自动补偿系统具体参见上述提供的锚杆拉力实时监测及自动补偿系统实施例中的描述，此处不再赘述。
[0044]
在上述实施例中的锚杆支护体系可以按照如下步骤施工：
[0045]
s1、根据基坑支护设计图纸分配控制器，4
‑
5根相同具有拉力值的锚杆为一组，并在中控电脑中设置相应的拉力变化区间。
[0046]
s2、测放锚杆孔位，固定钻机，调整角度，钻孔至设计要求深度。
[0047]
s3、将提前制作好的锚杆与注浆管一同人工置入孔内，并使锚杆处于钻孔的中心。
[0048]
s4、根据设计要求注入水泥浆，边注浆边拔注浆管采用湿作业时外套管也需拔出。
[0049]
s5、安装钢腰梁或将冠梁作为腰梁。
[0050]
s6、安装带有升降装置的分体式承压板及压力传感器，并升降装置和压力传感器连接到其对应的控制器上。
[0051]
s7、根据设计图纸要求，按常规施工工艺对锚杆进行张拉并锁定。
[0052]
s8、中控电脑可以控制每个控制器，启动中控电脑系统，可实时读取锚杆拉力值，若锚杆拉力值处于设置的拉力变化区间内，则说明锚杆正常工作，无需处理。
[0053]
s9、如果锚杆拉力值小于设置的拉力变化区间最小值，则将启动与该锚杆对应的升降装置，升降装置顶起上承压板，从而实现锚杆拉力的自动补偿。
[0054]
s10、当基坑使用完毕，卸载，即可拆除本系统，后续可循环使用。
[0055]
综上，本技术实施例提供的锚杆支护体系，可以根据锚杆的拉力大小灵活配置，基坑开挖及使用过程中实时监测锚杆拉力的变化，并根据监测到的数值进行拉力的自动补偿。基坑使用完毕后卸载拉力即可实现不切除锚索锚具情况的便利拆除，且锚杆拉力实时监测及自动补偿系统可多次循环使用。
[0056]
此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
[0057]
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
[0058]
以上结合具体实施方式和范例性实例对本技术进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本技术的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本技术精神和范围的情况下，可以对本技术技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本技术的范围内。本技术的保护范围以所附权利要求为准。