[實用新型]一種自旋式錨桿錨固土工格柵的坎兒井隧洞加固裝置

有效

• 申請號: 201320626789.2
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN203594457U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 邢義川;王俊臣;安鵬;余瑯;賈君;李勁松
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D21/00;E21F16/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本實用新型涉及一種自旋式錨桿錨固土工格柵的坎兒井隧洞加固裝置，它可直接應用于中國古代三大水利工程之一的坎兒井的保護工程，尤其適用于坎兒井隧洞和豎井的加固，可防止其凍脹、鹽脹等剝落坍塌破壞。對于坎兒井這一“活文物”的可持續發展和保護具有重要的意義。

背景技術

坎兒井輸水段多為土渠，坍塌、滲漏嚴重，根據吐魯番地區多年的工程實踐，主要采用以下三種防護方案，現將目前加固技術介紹如下。

（1）城門形漿砌石拱防護

斷面為城門形狀，采用漿砌石襯砌，高度1.6m，厚0.25m，寬0.6m。見圖1a方案一。

（2）橢圓形混凝土涵管防護

橢圓形斷面混凝土管高度1.6m，厚度0.08m，每段長0.3m，為了保證混凝土管的安全穩定，配置鋼筋網，并在混凝土管中部和底部設置凹槽和凸塊，使相鄰兩塊混凝土管之間相互交錯，便于相鄰兩個混凝土管之間相互吻合對齊，防止發生相對錯動移位。見圖1b方案二。

（3）預制混凝土板防護

防護框架采用高×寬×厚＝1.6m×0.3m×0.06m和高×寬×厚＝0.6m×0.3m×0.06m的尺寸各兩塊預制板拼接而成。見圖1c方案三。

通過三個方案的多年實踐，它們能夠有效的解決坎兒井輸水段的防護，但也存在一定的工程難點和問題，主要體現在以下幾個方面：

（1）坎兒井隧洞狹小，一般高為1.6m,寬約0.7m，工程施工難度大，主要材料運輸量大和運輸困難；

（2）坎兒井斷面不規則，需回填襯砌斷面和土層之間的空隙，人工施工難度大，且質量難以保證；

（3）工程造價較高。

發明內容

1、目的：針對上述問題施工難度較大，工程造價較高，不適宜大面積推廣的問題，本實用新型的目的是提供一種自旋式錨桿錨固土工格柵的坎兒井隧洞加固裝置，該裝置根據文物保護的原則，修舊如舊，在對坎兒井內部破壞的機理和形式分析的基礎之上，嘗試著發明便于狹小空間施工操作，易于施工節省加固成本，可以大面積推廣的新技術。

2、技術方案：為完成本實用新型的目的，本實用新型采用的技術方案是：

（1）本實用新型一種自旋式錨桿錨固土工格柵的坎兒井隧洞加固裝置，它包括自旋式錨桿、螺母、土工格柵、塑料鎖卡和U形輸水渠道。它們之間的位置連接關系是：土工格柵通過塑料鎖卡鎖扣于自旋式錨桿端部螺紋處，U形輸水渠道置于坎兒井隧洞底部，螺母擰在自旋式錨桿端部螺紋緊固，自旋式錨桿在擰緊力的作用下，不斷進入土層。

所述自旋式錨桿的形狀為螺旋狀，一端為錐形，便于深入坎兒井土層，中部設有片狀螺旋，另一端加工有螺紋，便于螺帽緊固后自旋式錨桿在擰緊力的作用下，不斷進入土層。它有兩種尺寸：一種長度為80公分，另一種長度為35公分；見圖2。

所述螺母，與自旋式錨桿端部螺紋相配，市購件；

所述土工格柵，是塑料材質帶小方格或其它形狀的雙向拉伸格柵，用于定位自旋式錨桿并與混凝土抹面層粘接，使得襯砌混凝土整體性強度增強；是市購件；見圖3或圖5b.

所述塑料鎖卡，是FB16型塑料鎖卡，用于固定土工格柵，是市購件；

所述U形輸水渠道，是預制件，根據坎兒井的流量采用預制混凝土配制成各種尺寸的U形輸水渠道，它放置在坎兒井隧洞底部位置。U形輸水渠道斷面尺寸根據規范GB/T50600-2010計算獲得。

（2）根據坎兒井破壞的機理和特點，采取隔斷坎兒井土層含水率隨季節的變化，同時增強洞壁強度的思想加固坎兒井。其具體措施是：洞頂和洞壁采用自旋式錨桿錨固土層，洞壁采用塑料土工格柵網、噴護（或人工抹面）C25混凝土襯砌，洞底采用U形預制混凝土輸水渠輸水，也即U型輸水渠道、錨桿、土工格柵和襯砌混凝土的防護方案。

一種自旋式錨桿錨固土工格柵的坎兒井隧洞加固方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：鑿除洞壁松散面，安裝預制混凝土U型輸水渠；由于長期的干濕循環和凍融循環等原因使得內壁表面形成一層松散面，為了使得錨固和襯砌順利，必須將松散層鑿除。輸水渠采用預制混凝土U型輸水渠，隧洞襯砌混凝土底腳采用混凝土基礎。

步驟二：安裝自旋式錨桿；為了將混凝土襯砌體和土工格柵固定在坎兒井隧洞內壁及頂部，必須采用自行研制的自旋式錨桿進行錨固安裝。錨桿長度0.35～0.8m，排距0.8m，隧洞內錨桿的布置如圖4所示。