一种锚定筒锚固结构受拉构件安装方法及其所用的施工装置与流程

1.本发明涉及岩土锚固工程领域中的一种锚定筒锚固结构受拉构件安装方法及其所用的施工装置。


背景技术：

2.岩土锚固工程是利用岩体或土体提供抗拉承载力的工程。常用的岩土锚固结构主要包括锚索(锚杆)、抗拔桩、锚定板。其中的锚索(锚杆)与抗拔桩主要利用抗拉构件与土体之间的摩擦力提供抗拉抗力，锚定板一般需要预埋于岩土体中，适用于回填土。锚定筒锚固结构，大幅度提高了锚固结构的抗拉承载力，还可以全回收再利用，降低了锚固工程的成本，且可消除岩土锚固工程地下占用空间范围大的缺点。锚定筒锚固结构是利用施工于岩土体中的中空管状构件作为锚定筒，利用中空部位提供锚定筒连接的施工操作面，并利用中空管状构件提高抗拉承载力的结构。锚定筒锚固结构包括被锚固构件、受拉构件、锚定筒、被锚固构件连接、锚定筒连接五部分，其中的锚定筒是中空管状构件，可以是施工于岩土体中的钢管桩、顶管、竖井等，也可以是施工于岩土体中稳定的孔洞侧壁，锚定筒连接是将受拉构件与锚定筒牢固连接的构件，在锚定筒连接施工完成后，也可用混凝土或钢筋混凝土将锚定筒的中空部位填实形成锚固体。受拉构件的一端与被锚固构件连接，另一端与锚定筒连接，并承担拉力。锚定筒技术的出现是岩土锚固工程领域中的一件标志性事件，改变了岩土锚固工程领域中的提供锚固力的基础形式，应用领域广泛，工程价值卓著。


技术实现要素：

3.本发明的第一个目的是提供一种锚定筒锚固结构受拉构件安装方法，该安装方法可顺利完成锚定筒锚固结构受拉构件安装，施工安全度高，成本低，且可全回收再利用，环保价值与社会效益显著。
4.该锚定筒锚固结构受拉构件安装方法包括以下步骤：
5.a)在土体中施工竖向大直径钢管作为锚定筒，并作为锚定筒锚固结构的承载力提供构件；
6.b)在被锚固构件与步骤a)中施工的锚定筒之间的土体中，斜向或水平向施工中空的侧向钢管，使得侧向钢管与锚定筒在土体中相交，当锚定筒内施工操作面以上存在土体时，在本步骤中清除锚定筒施工操作面以上的土体；
7.c)利用放置于侧向钢管中的温度改变装置，升高或降低相交点附近温度，改变相交点附近温度场；
8.d)在锚定筒中测定相交点附近锚定筒侧壁的温度或观测温度改变引起的锚定筒侧壁的变化；
9.e)通过确定锚定筒侧壁温度最高点或温度最低点的位置，确定上述步骤b)中的相交点具体位置；
10.f)在步骤e)中确定的相交点具体位置处，切割锚定筒侧壁，使得侧向钢管与锚定
筒连通；
11.g)利用步骤f)中施工的侧向钢管，将锚索穿越锚定筒作为受拉构件或利用侧向钢管作为受拉构件，将受拉构件的两端分别与锚定筒、被锚固构件连接，进入锚定筒锚固结构使用阶段。
12.在上述的锚定筒锚固结构受拉构件安装方法中，在上述的步骤g)中，在侧向钢管中放置锚索作为受拉构件，在锚索放置完成后，拔出侧向钢管，在锚定筒锚固结构使用结束后，解除被锚固构件与受拉构件之间的连接，将锚定筒连同受拉构件一起拔出岩土体，回收再利用。
13.在上述的锚定筒锚固结构受拉构件安装方法中，在上述的步骤f)中，在锚定筒外侧土体中降水。
14.本发明的第二个目的是提供一种锚定筒锚固结构受拉构件安装方法所用的受拉构件施工装置，该施工装置可顺利实现锚定筒锚固结构受拉构件的安装施工，并能准确测定侧向钢管与锚定筒的交点位置，施工速度快，质量可靠，安全度高。
15.该受拉构件施工装置包括机架、侧向钢管、侧向钢管夹具、插拔动力装置、温度改变装置五部分，其中的机架是固定侧向钢管夹具与插拔动力装置的装置，且机架是提供侧向钢管插拔施工反力的装置，侧向钢管为水平或倾斜放置的钢管，侧向钢管夹具是具备将侧向钢管固定与解除固定功能的装置，插拔动力装置是具备将侧向钢管插入、拔出岩土体功能的装置，插拔动力装置一端与机架连接，另一端与侧向钢管夹具连接，温度改变装置是加热或降温装置中的一种或两种组合，温度改变装置放置在侧向钢管内。
16.在上述的受拉构件施工装置中，上述的侧向钢管是前端封闭的钢管，且温度改变装置位于侧向钢管的前端。
17.在上述的受拉构件施工装置中，上述的机架前端设置螺栓连接。
18.在上述的受拉构件施工装置中，上述的插拔动力装置是千斤顶与振动锤中的一种或两组组合。
19.在上述的受拉构件施工装置中，在上述的侧向钢管前端设置滤水板与抽水管，滤水板包括透水膜与疏水槽两部分，透水膜是具备阻挡土粒且透水功能的多孔薄膜，疏水槽是带有沟槽的构件，透水膜包裹在疏水槽的外围，抽水管一端与滤水板连接，抽水管的另一端与抽水真空泵连接。
20.在上述的受拉构件施工装置中，在上述的抽水管外侧设置储水管，储水管是有一定长度的埋设在岩土体中的管状构件，储水管内安装增压管，增压管是中空管状构件，增压管的上端与施工操作面连通，并使得抽水管的下端低于增压管的下端。
21.本发明的锚定筒锚固结构受拉构件安装方法及其所用的施工装置，适用于各种地层，可以无损方式准确确定侧向钢管与锚定筒交点位置，施工速度快、造价低、质量可靠。
附图说明
22.图1为本发明的一个实施例所用的锚定筒锚固结构受拉构件施工装置剖面示意图；
23.图2为本发明的一个实施例所用的锚定筒锚固结构受拉构件施工装置中具备降水功能的侧向钢管结构构造剖面示意图；
24.图3为本发明的一个实施例所用的滤水板横截面构造示意图。
具体实施方式
25.作为本发明的一个实施例，下面结合图1～图3，介绍本发明的锚定筒锚固结构受拉构件安装方法及其所用的施工装置构造与工作原理。首先，结合图1～图3，介绍本发明的锚定筒锚固结构受拉构件施工装置的构造与工作原理。该受拉构件施工装置包括机架(1)、侧向钢管(2)、侧向钢管夹具(3)、插拔动力装置(4)、温度改变装置(5)五部分，其中的机架(1)是固定侧向钢管夹具(3)、插拔动力装置(4)并具备提供侧向钢管(2)插拔施工反力的装置，侧向钢管(2)为水平或倾斜放置的钢管，侧向钢管夹具(3)是具备将侧向钢管(2)固定与解除固定功能的装置，插拔动力装置(4)是具备将侧向钢管(2)插入、拔出岩体或土体功能的装置，插拔动力装置(4)一端与机架(1)连接，另一端与侧向钢管夹具(3)连接，温度改变装置(5)是加热或降温装置中的一种或两种组合，温度改变装置(5)放置在侧向钢管(2)内。本实施例中的锚定筒锚固结构受拉构件安装所用的施工装置，通过侧向钢管(2)的施工，为锚定筒受拉构件安装提供穿越孔，利用放置于侧向钢管(2)前端的温度改变装置(5)，以升高或降低温度的方式，改变侧向钢管(2)附近的温度场，再通过在锚定筒内测定锚定筒侧壁的温度变化，可以准确确定侧向钢管(2)与锚定筒侧壁在土体中的交点位置，从而可实现在锚定筒内小范围开孔，使得锚定筒与侧向钢管(2)连通，为受拉构件的安装提供安全稳定的施工孔。在本实施中，侧向钢管(2)可以设置为前端封闭的钢管，并将温度改变装置(5)置于侧向钢管(2)的前端，以提高侧向钢管(2)与锚定筒侧壁交叉点的定位精度。在本实施例中，可以在机架(1)的前端设置螺栓连接(6)，通过螺栓连接(6)将机架(1)与被锚固构件牢固连接，提供插拔侧向钢管(2)的施工反力。在本实施例中，插拔动力装置(4)可以是千斤顶或振动锤及其组合。当插拔动力装置(4)是振动锤时，机架(1)应与振动锤连接，侧向钢管夹具(3)与振动锤连接，侧向钢管夹具(3)可设置在侧向钢管(2)的后端。在本实施例中，可在侧向钢管(2)的前端安装滤水板(7)与抽水管(8)，如图2所示，滤水板(7)包括透水膜(10)与疏水槽(11)两部分，透水膜(10)是具备阻挡土粒且透水功能的多孔薄膜，疏水槽(11)是带有沟槽的构件，透水膜(10)包裹在疏水槽(11)的外围，抽水管(8)一端与滤水板(7)连接，抽水管(8)的另一端与抽水真空泵连接。这样设置，即可通过真空泵对侧向钢管(2)的前端进行局部降水，特别适用于侧向钢管(2)与锚定筒侧壁交叉点位于流砂地层且处在地下水位以下情况，可避免锚定筒侧壁开孔引发的流砂或管涌灾害。在本实施例中，可在抽水管(8)外侧安装储水管(12)，储水管(12)是有一定长度的埋设在岩土体中的管状构件，在储水管(12)内安装增压管(13)，增压管(13)是中空管状构件，使得抽水管(8)的前端低于增压管(13)的前端，这样做的目的可通过调节增压管(13)输入气体的速度与抽水速度，使得抽水管(8)的前端始终处于水面以下，调节抽水管(8)出水口与储水管(12)处的气体压力差，可充分利用大气压力与重力，提高抽水效率，实现局部疏干目的。
26.本实施例的以下部分，结合图1，介绍锚定筒锚固结构受拉构件安装方法的具体实施方式与步骤。第一步，在土体中施工竖向大直径钢管作为锚定筒，并作为锚定筒锚固结构的承载力提供构件。在本步骤中，对于较软弱的土层，可以通过振动或静压的方式施打锚定筒，对于较硬的土层或岩体，可以先钻孔，再将钢管放置于岩体或土体中，从而完成锚定筒的安装施工。完成第一步，进入第二步。本步骤中，在被锚固构件与第一步中施工的锚定筒
之间的土体中，斜向或水平向施工中空的侧向钢管(2)，使得侧向钢管(2)与锚定筒在土体中相交，当锚定筒内施工操作面以上存在土体时，在本步骤中清除锚定筒施工操作面以上的土体，利用锚定筒内的空间，提供后续施工操作面。完成第二步，进入第三步。本步骤中，利用放置于侧向钢管(2)中的温度改变装置(5)，升高或降低相交点附近温度，改变相交点附近温度场。在本步骤中，温度改变装置(5)可以是加热器或冷凝器，通过导电线(9)通电，即可实现加热或降温目的。完成第三步，进入第四步。在锚定筒中测定相交点附近锚定筒侧壁的温度或观察温度改变引起的锚定筒侧壁的变化。在本步骤中所述的温度改变引起的锚定筒侧壁的变化，是指因温度改变装置(5)工作开启前后，引起的锚定筒侧壁的颜色、干燥度等变化，包括但不限于锚定筒侧壁变得干燥、颜色改变、冒热气或结冰霜等。完成第四步，进入第五步。本步骤中，通过确定锚定筒侧壁温度最高点或温度最低点的位置，确定上述步骤b)中的相交点具体位置。当侧向向钢管(2)在插入土体施工过程中，与锚定筒侧壁相交时，插入施工阻力会明显增加，但由于施工误差的存在，难以通过侧向钢管(2)准确测算交点位置，当侧向钢管(2)与锚定筒侧壁相交时，在相交点位置，侧向钢管(2)的前端与锚定筒侧壁接触，因而，在侧向钢管(2)前端内侧加热时，交点附近，锚定筒侧壁温度最高，当在侧向钢管(2)前端内侧降低温度时，交点附近锚定筒侧壁温度最低，因而可确定侧向钢管(2)与锚定筒侧壁交点位置。完成第五步，进入第六步。本步骤是在第五步中确定的相交点具体位置处，切割锚定筒侧壁，使得侧向钢管(2)与锚定筒连通。在本步骤中，可在锚定筒侧壁切割后，将侧向钢管(2)插入锚定筒内，并将锚定筒侧壁的开孔与侧向钢管(2)的外侧之间的空隙用双快水泥封堵，通过去除侧向钢管(2)前端的密封板，实现侧向钢管(2)与锚定筒连通。在本步骤中，当锚定筒侧壁切割孔位于地下水位以下，且处在流砂地层中时，可在锚定筒外侧土体中降水，避免锚定筒侧壁开孔引发流砂或管涌灾害。完成第六步，进入第七步。本步骤利用第六步中施工的侧向钢管(2)，将锚索穿越锚定筒作为受拉构件或利用侧向钢管(2)作为受拉构件，将受拉构件的两端分别与锚定筒、被锚固构件连接，进入锚定筒锚固结构使用阶段。在本步骤中，可在侧向钢管(2)中放置锚索作为受拉构件，在锚索放置完成后，拔出侧向钢管(2)，在锚定筒锚固结构使用阶段完成后，可解除被锚固构件与受拉构件之间的连接，将锚定筒连同受拉构件一起拔出土体，回收再利用。从而完成本发明的锚定筒锚固结构受拉构件安装方法。
27.本专利包括但不限于本领域内专业人士可替代使用的其他类似装置与方法。