一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构及其施工方法.pdf

本发明公开了一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构及其施工方法。所述锚墩结构包括内设有钢筋的衬砌，通过锚筋锚固在围岩上的锚墩，以及预应力锚索；所述锚墩设置在衬砌与围岩之间，所述预应力锚索穿过所述锚墩并锚固在围岩上；所述锚墩的至少部分埋设于衬砌内并与衬砌固定连接而形成整体结构。本发明锚墩结构可根据需要随锚索施工时先期施工，后期又可与衬砌结构进行有效连接成一个整体。

权利要求书
1.   一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，包括
内设有钢筋的衬砌（7）；
通过锚筋（3）锚固在围岩（9）上的锚墩（4），该锚墩设置在衬砌（7）与围岩（9）之间；
预应力锚索（1），该预应力锚索（1）穿过所述锚墩（4）并锚固在在围岩（9）上；其特征在于：
所述锚墩（4）的至少部分埋设于衬砌（7）内并与衬砌（7）固定连接而形成整体结构。

2.   根据权利要求1所述的衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，其特征在于，所述锚墩（4）内设有部分伸出锚墩（4）的插筋（6），该插筋（6）伸出锚墩（4）的部分设置在衬砌（7）内。

3.   根据权利要求2所述的衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，其特征在于，所述插筋（6）与衬砌（7）内的钢筋焊接相连。

4.   根据权利要求2所述的衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，其特征在于，所述插筋（6）与锚筋（3）焊接相连。

5.   根据权利要求1至4之一所述的衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，其特征在于，所述预应力锚索（1）的一端通过锚具（2）锚固在锚墩（4）的外端面上，该锚具（2）设置在衬砌（7）与锚墩（4）之间。

6.   根据权利要求1至4之一所述的衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，其特征在于，所述衬砌（7）和锚墩（4）的内侧均设有喷涂在围岩（9）外表面的喷混凝土层（8）。

7.   根据权利要求1至4之一所述的衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，其特征在于，所述衬砌（7）和锚墩（4）均为钢筋混凝土结构。

8.    一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）在洞室开完支护后，将预制的混凝土锚墩（4）通过预应力锚索（1）锚固在围岩（9）上，该锚墩（4）内设有部分伸出锚墩（4）的插筋（6）；
2）将衬砌（7）的钢筋与所述插筋（6）焊接相连；
3）采用混凝土浇筑衬砌（7），将锚墩（4）预埋在衬砌（7）内，使所述衬砌（7）与锚墩（4）形成一体化结构。

9.   根据权利要求8所述的锚墩结构的施工方法，其特征在于，在浇筑衬砌（7）之前，对所述锚墩（4）的外表面进行凿毛处理。

10.   根据权利要求8所述的锚墩结构的施工方法，其特征在于，在洞室开完支护后，将混凝土锚墩（4）锚固在围岩（9）之前，在所述围岩（9）避免伤喷涂喷混凝土层（8）。

说明书一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构及其施工方法，尤其适合于对地质条件较差的地下洞室围岩的变形控制。
背景技术
目前针对地质条件较差的地下洞室往往喷锚支护和混凝土衬砌的基础上，还需布置预应力锚索来控制洞室围岩变形，但往往预应力锚索需先行施工，衬砌结构后施工。
常规的做法就是预应力锚索锚墩采取混凝土锚墩或钢锚墩。预制（现浇）的混凝土锚墩采用正四棱锥台体（或钢锚墩），直接坐落在衬砌表面，此结构虽然可达到衬砌结构与锚索结构联合受力的作用和效果，但锚墩在衬砌表面占一定空间和影响美观，且衬砌往往要求先施工，在衬砌上预留锚索孔后再施工锚索结构，无法充分发挥锚索在施工开挖后及时支护的作用和效果。为不影响空间和美观，往往又采用衬砌结构与锚索结构脱开布置的方式，锚墩结构与衬砌结构设置之间分缝布置。这样虽解决了锚墩占空间和影响美观的问题，但锚墩与衬砌脱开，起不到联合受力的作用和效果。
发明内容
本发明旨在提供一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，该锚墩结构可根据需要随锚索施工时先期施工，后期又可与衬砌结构进行有效连接成一个整体。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构，包括
内设有钢筋的衬砌；
通过锚筋锚固在围岩上的锚墩，该锚墩设置在衬砌与围岩之间；
预应力锚索，该预应力锚索穿过所述锚墩并锚固在在围岩上；其结构特点是：
所述锚墩的至少部分埋设于衬砌内并与衬砌固定连接而形成整体结构。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
作为一种优选的固定方式，所述锚墩内设有部分伸出锚墩的插筋，该插筋伸出锚墩的部分设置在衬砌内，从而形成可靠连接。
为了进一步提高衬砌与锚墩连接的可靠性，所述插筋与衬砌内的钢筋焊接相连。
为了保证锚墩、围岩和衬砌三者之间的连接可靠性，所述插筋与锚筋焊接相连。
优选地，所述预应力锚索的一端通过锚具锚固在锚墩的外端面上，该锚具设置在衬砌与锚墩之间。
进一步地，所述衬砌和锚墩的内侧均设有喷涂在围岩外表面的喷混凝土层。
根据本发明的实施例，所述衬砌和锚墩均为钢筋混凝土结构，可以保证浇筑衬砌时，衬砌与锚墩形成一体化结构。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种衬砌内埋式预应力锚索的锚墩结构的施工方法，其包括如下步骤：
1）在洞室开完支护后，将预制的混凝土锚墩通过预应力锚索锚固在围岩上，该锚墩内设有部分伸出锚墩的插筋；
2）将衬砌的钢筋与所述插筋焊接相连；
3）采用混凝土浇筑衬砌，将锚墩预埋在衬砌内，使所述衬砌与锚墩形成一体化结构。
为了保证浇筑质量和衬砌与锚墩的连接效果，在浇筑衬砌之前，对所述锚墩的外表面进行凿毛处理。
优选地，在洞室开完支护后，将混凝土锚墩锚固在围岩之前，在所述围岩避免伤喷涂喷混凝土层。
本发明的预应力锚墩采用钢筋混凝土厚板结构，四周布置插筋，预应力锚墩根据需要先行施工，后期混凝土衬砌施工时，只需对锚墩表面进行凿毛，，节约了工时。同时衬砌钢筋与锚墩插筋焊接后将衬砌与锚墩通过混凝土整体浇筑在一起，衬砌结构把锚墩结构包裹在内部，这种结构型式，对预应力锚索和衬砌的受力状态均有利，更有利于洞室围岩的稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的混凝土锚墩结构可与衬砌结构形成一个整体，不但节约了空间，而且锚墩与衬砌连成整体后，对控制围岩变形十分有利，另一方面锚墩结构浇筑在衬砌结构内部，不影响结构外观，也不会侵占洞室的内部空间。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一个实施例的纵剖面示意图；
图2是图1的右视图。
在图中
1-预应力锚索； 2-锚索锚具； 3-锚筋； 4-锚墩； 5-锚墩钢筋； 6-插筋； 7-衬砌；8-喷混凝土层；9-围岩； X-边墙开挖线。
具体实施方式
本发明的预应力锚索混凝土锚墩结构已成功用于国内某抽水蓄能电站，该电站地下厂房洞室围岩条件较差，围岩类别为Ⅲ～Ⅳ类，局部Ⅴ类，围岩比较破碎，为提高厂房边墙围岩的整体稳定性，主厂房边墙布置有预应力锚索和混凝土墙体衬砌结构，预应力锚索锚墩采用带插筋的混凝土锚墩型式，先行开挖支护后立即施工预应力锚墩，以控制边墙变形，混凝土墙体衬砌结构浇筑前，先对锚墩表面进行凿毛处理，墙体钢筋与锚墩插筋焊接后再整体浇筑在一起，采用这种衬砌内埋式预应力锚墩结构既可与衬砌结构整浇筑在一起，形成一个联合受力构件，又可减少预应力锚索锚墩及锚具外露，侵占洞室空间和影响洞室美观，从实施效果来看，效果比较理想。
具体施工方法如下：
1）首先根据锚索位置浇筑1.5m×1.5m（长×宽）、厚0.6m，混凝土强度等级为C35的钢筋混凝土板作为锚墩；锚墩内外及周边面层配置φ20@200的钢筋网；锚墩用4根直径25，长度2.5m，入岩1.5m锚筋固定在开挖墙面上；
2）锚墩内设置纵、横向各8根直径25、间距200mm的插筋，插筋外露锚墩长度1m；
3）衬砌结构混凝土浇筑时，对锚墩表面进行凿毛处理，衬砌内层钢筋须与锚墩插筋进行焊接后，锚墩及锚具全部浇筑在衬砌结构内，这样锚墩与衬砌结构形成一个整体结构，且外观上又看不到锚墩及锚具结构，不影响衬砌结构的外观质量，不占洞室空间。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。