一种寒区预应力自调节抗冻拔螺纹锚杆支护体系的制作方法

1.本发明涉及一种寒区预应力自调节抗冻拔螺纹锚杆支护体系，属于寒区基坑工程技术领域。


背景技术：

2.寒区的地铁车站、城市立交桥、高程建筑等大型建筑体的基坑工程建设周期长，施工量大。且深基坑冻结时间长、冻结温度低，土体受动冻胀作用体积膨胀，此时土压力远小于冻胀力，越冬期基坑侧壁土体冻胀力占主导地位，且越冬期降雨降雪频繁，基坑土体含水量较高，在长期低温环境下，极易导致基坑冻胀事故发生，例如引发桩间土冻胀诱发支护结构破坏、坡面破坏、锚杆(索)失效等问题。
3.另一方面，寒区现有的基坑支护措施多为基坑四周铺上隔热材料，进行保温覆盖，锚杆(索)置入深度和长度加大，并未考虑土体内部温度对锚杆或锚索影响，常见的防护措施在实际工程中的保温效果较差，且工程造价较高，不能满足寒区对越冬基坑的支护需求。
4.在暖季到来后，活动层土体开始融化，支护结构所受上拔力消失，结构会停留在其上拔后位置，或产生一定的沉降、倾斜，但支护结构一侧土体摩阻力支撑、不会回到上拔前位置。因此，在一个冻融循环作用内，锚杆会产生净上拔量。随着活动层反复冻融循环，锚杆重复上述冻拔过程，冻拔量不断累积增长，最终导致支护结构整体产生过大的累积冻拔量，因此急需一种寒区预应力自调节抗冻拔螺纹锚杆支护体系或结构，提高锚杆所受的约束力，减小切向冻胀力，使上拔力小于约束力，以期可以满足支护体系抗拔和抗冻胀需求。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种寒区预应力自调节抗冻拔螺纹锚杆支护体系。
6.实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种寒区预应力自调节抗冻拔螺纹锚杆支护体系，包括台座、螺纹锚杆、锚头、灌浆、坡面防护区以及锚固头；所述坡面防护区设置在基坑侧壁上，且坡面防护区上设有多个螺纹锚杆，每个所述螺纹锚杆的外侧均套装有台座，并每个螺纹锚杆的下端均设有锚头，所述锚头的下端设有锚固头，锚头以及锚固头均设置在基坑侧壁的内端，所述台座与基坑侧壁的外端连接，每相邻两个螺纹锚杆的台座通过坡面防护区连接，每个螺纹锚杆位于基坑侧壁内端的外侧均设有灌浆。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
8.1、本发明的螺纹锚杆在置入过程中锚固片一直处于闭合状态，到达指定区域后转动螺纹锚杆带动转轴释放出锚固片，紧紧嵌固在土层中，锚固片展开角度可根据预应力大小进行调控，加之灌浆的填充，显著提高了结构、浆液、土体的接触面积，同时也提高了整体的锚固力；
9.2、本发明膨胀垫片和锚头的设置，可以减弱冻融循环对锚杆周围应力状态影响，提供持久的锚固力和负摩阻力，为支护结构提供更大上拔阻力，抑制锚杆冻拔和结构失效
破坏；
10.3、本发明膨胀垫片、锚头、锚具均采用螺纹连接，螺纹锚杆可以通过扭转接入，操作简单，安装便捷；提供了更大锚固力，抗冻胀性更强，减少了锚杆置入深度和长度，进而减少钢材和灌浆体的使用，降低工程造价，同时坡面防护采用螺纹连接件和钢材，降低了传统的挂钢筋网喷射混凝土的工程量，大大降低了水泥和钢材的使用，环保性更强，支护成本也降低。
附图说明
11.图1是本发明的结构示意图；
12.图2是图1的俯视图；
13.图3是螺纹锚杆、台座、膨胀垫片、锚头以及锚固头的连接关系示意图；
14.图4是锚头的结构示意图；
15.图5是螺纹连接件的结构示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.一种寒区预应力自调节抗冻拔螺纹锚杆支护体系，包括台座1、螺纹锚杆8、锚头12、灌浆13、坡面防护区以及锚固头；所述坡面防护区设置在基坑侧壁7上，且坡面防护区上设有多个螺纹锚杆8，每个所述螺纹锚杆8的外侧均套装有台座1，并每个螺纹锚杆8的下端均设有锚头12，所述锚头12的下端设有锚固头，锚头12以及锚固头均设置在基坑侧壁7的内端，即设置在土体内部；所述台座1与基坑侧壁7的外端连接，即设置在土体外部；所述锚固头在清孔完毕后将螺纹锚杆8通过扭转卡接安装在锚具12上，每相邻两个螺纹锚杆8的台座1通过坡面防护区连接，每个螺纹锚杆8位于基坑侧壁7内端的外侧均设有灌浆13。
18.每个所述螺纹锚杆8外侧的中部均螺纹套装有膨胀垫片11，所述螺纹锚杆8为整段钢筋或多段钢筋，当螺纹锚杆8为多段钢筋时，膨胀垫片11设置在两段钢筋的连接处，具体为，膨胀垫片11两端设计为螺纹孔，便于两段钢筋穿过连接，膨胀垫片11加大了支护结构、灌浆体和土体的接触面积。
19.所述锚头12的下端与锚固头通过转轴连接，所述转轴与卷簧14的一端连接，所述卷簧14的另一端与锚固片15的一端连接，所述锚固片15的另一端与锚固头连接。
20.掘进过程中锚固片15一直处于闭合状态，螺纹锚杆8安装到达指定位置后，逆时针旋转螺纹锚杆8，通过锚具12带动转轴将卷簧14弹出，使得锚固片15展开，展开角度可根据预应力大小进行调控，紧紧嵌插在土层，随后进行灌浆，完成孔内结构支护。
21.所述坡面防护区包括螺纹连接件2、水泥砂浆抹面3以及连接钢筋4；所述基坑侧壁7的外端设有水泥砂浆抹面3，所述水泥砂浆抹面3上设有多个台座1，每个所述台座1均与多个连接钢筋4的一端固定连接，每相邻两个台座1的连接钢筋4之间分别通过对应的螺纹连接件2连接，连接钢筋4为hrb335/6mm螺纹钢筋，螺纹连接件2如图5所示为现有技术，故此不
再赘述。
22.所述坡面防护区在台座1安装完成后，将直径6mm的连接钢筋4的一端穿过台座1并固定，另一端通过扭转与螺纹连接件2连接，同样的流程将连接钢筋4与另外一个台座1相连，最终构成一个完整支护网络，喷射混凝土，浇注水泥砂浆抹面3完后坡面防护。
23.所述台座1包括保护帽5以及固定板10；所述固定板10套装在螺纹锚杆8的外侧，并固定板10设置在水泥砂浆抹面3上，所述保护帽5罩设在螺纹锚杆8的上端，并保护帽5的下端通过螺栓6与固定板10以及水泥砂浆抹面3连接。
24.所述螺纹锚杆8的外侧套装有锚具9，所述锚具9设置在保护帽5的内部，并设置在固定板10的上端。
25.所述台座1安装顺序依次为：在基坑侧壁7安装固定板10，将螺纹锚杆8穿过固定板10后，套上锚具9，随后转动锚具9对螺纹锚杆8进行上锁，盖上保护帽5，安装四个角的连接钢筋4，与其他连接钢筋4相连，构成侧壁防护网，坡面浇筑砂浆，完成支护。
26.本发明的试验原理：
27.本发明根据寒区城市基坑工程施工需求，研发相关一种寒区预应力自调节抗冻拔螺纹锚杆支护体系。
28.本发明将螺纹锚杆紧锁在锚具上，锚具与固定板整体固定在基坑侧壁，螺纹锚杆中部装配膨胀垫片，增大砂浆接触面积，提供摩负阻力，而锚头贯入指定位置后旋转螺纹锚杆打开卷簧，放下锚固片，紧固土体内部，提供持续锚固力，锚固片展开角度可根据预应力大小进行调控。
29.螺纹锚杆中部设置膨胀垫片，加大了支护结构、灌浆体和土体的接触面积。锚头、灌浆体、膨胀垫片三者共同作用，提供持久的锚固力和摩负阻力，进而提高支护体系整体抗拔力、抗冻胀性。加之整体结构采用拼装式，操作快捷，锚固力高，一定程度上可以减少锚固段长度和深度，从而降低整体支护成本，给周围待建基坑支护预留更多空间。总体上，该支护体系工程造价更低，降低了水泥和钢材的使用量，环保性更强。
30.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
31.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。