CN102900081A - 一种非金属抗浮锚杆及其锚固方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水域固定抗浮设备技术领域，涉及一种非金属抗浮锚杆及其锚固方法，内锚固段包括对中器和锚杆体两个结构部分，外锚固段包括应力扩散托盘和锁紧螺母，还包括锚杆孔和混凝土底板；应力扩散托盘固定连接在锚杆的外锚固段上，并与锚杆内锚固段留有20-40cm的距离，内表面光滑的应力扩散托盘与建筑物基础的混凝土底板注浇为一体；锁紧螺母固定连接在锚杆体的外锚固段上，其内端与应力扩散托盘外端卡式结构相连接；对中器的中心部位制有锚杆体贯通的圆孔，对中器分别与内锚固段和锚杆体固定相连；其结构简单，便于安装和施工，操作安全性高，使用环境友好，使用寿命长，适应范围广。

Description

一种非金属抗浮锚杆及其锚固方法

技术领域：

本发明属于水域固定抗浮设备技术领域，涉及岩土工程中采用抗浮锚杆抵抗地下水浮力，提高岩土体地基承载力的锚杆结构及其锚固方法，特别是一种非金属抗浮锚杆及其锚固方法。

背景技术：

随着城市地下空间的开发利用，建筑物的基础埋深不断增加，地下水中的抗浮问题变得越来越突出，相比于降排地下水、加载压重、抗浮桩等抗浮技术措施，抗浮锚杆具有地层适应性强，分散应力，便于施工，节约造价等优点，在硬质岩土层中承载力大，更具优势；抗浮锚杆的基本原理为在地层中埋设锚杆，利用锚杆拉力以及锚杆一体化的注浆体而将地层加固，以使地层形成整体性结构，使锚杆的摩擦力大于水压浮力，起到抗浮的作用，从而达到控制其变形的目的。根据锚杆所处环境及建（构）筑物对耐久性要求，一般锚杆可分为临时性锚杆及永久性锚杆，其中后者要求锚杆的使用寿命为几十年甚至上百年，抗浮锚杆则属于后者。抗浮锚杆的杆体大多采用金属材料，待其埋入岩体土层后，随着时间的延续，杆体材料容易腐蚀，影响锚杆体强度，进而对其锚固效果造成破坏，这种现象在沿海地区建（构）筑物基础的抗浮方面尤为突出。在地铁等城市轨道交通建设中，由直流供电系统产生的杂散电流，对金属材料产生电化学腐蚀也较为严重。因此，锚杆在地层中的防腐蚀问题十分重要。

目前，锚杆的防腐保护等级和措施，应根据锚杆的设计使用年限和所处地层有无腐蚀性确定。锚杆防腐主要采用隔离和绝缘方法，主要包括注浆固结保护、锚杆镀锌层、锚杆环氧树脂涂层和套管包裹等。采用上述方法中的两种时称为双重防腐；采用上述方法中的三种及以上时称为三重防腐。我国岩土锚杆（索）技术规程规定，对于腐蚀环境中的拉力型及拉力分散型永久性锚杆，应采用Ⅰ级双层防腐保护构造，即锚头采用过渡管，锚具用混凝土封闭或钢罩保护，自由段采用注入油脂护套，或无粘结钢绞线，或有外套保护管的无粘结钢绞线，锚固段采用注入水泥浆的波形管。现有的锚杆防腐措施主要有：采用耐合金钢材料制成锚杆、锚杆表面防腐处理及阴极保护等。但是由于耐蚀低合金材料价格昂贵且不易冶炼，因此从经济角度看不易采用；锚杆表面防腐蚀处理及阴极保护均采用隔离及绝缘的保护措施，所采用材料或对钢锚杆锚固强度及握裹力影响较大，或成本较高，防腐效果不理想，特别是对于地铁等城市交通建设中，由直流供电系统产生的杂散电流，对金属锚杆产生的电化学腐蚀更不能从根本上解决。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，在不提高建筑施工成本的前提下，提供一种抗腐蚀性能好，能够提高使用寿命的非金属抗浮锚杆及其锚固方法。

为了实现上述目的，本发明的锚杆主体结构包括内锚固段和外锚固段两个对接的组成部分，内锚固段包括对中器和锚杆体两个结构部分，外锚固段包括应力扩散托盘和锁紧螺母，还包括锚杆孔和混凝土底板；玻璃纤维增强聚合物（GFRP）质全螺纹实心结构的长杆式锚杆体具有耐腐蚀和抗拉性能，其表面粗糙；应力扩散托盘为圆盘状，用螺纹连接的方式固定连接在锚杆的外锚固段上，并与锚杆内锚固段留有20-40cm的距离，提供持续的锚固力，内表面光滑的应力扩散托盘与建（构）筑物基础的混凝土底板注浇为一体；六边形桩式结构的锁紧螺母采用螺纹连接的方式固定连接在锚杆体的外锚固段上，其内端与应力扩散托盘外端卡式结构相连接，提供锚固力；六角状结构的对中器的中心部位制有锚杆体贯通的圆孔并使锚杆体串通，对中器分别与内锚固段和锚杆体固定相连，起到锚杆安装时的对中作用。

本发明的锚杆体的材料为玻璃纤维增强聚合物（GFRP），具有良好的耐腐蚀及抗拉性能，全螺纹实心结构能够提供足够的锚固握裹力；应力扩散托盘的表面光滑，表面积大，能够分散和传递锚固力，底表面积大小根据锚固力确定，根据实际需要定制；锁紧螺母能够提供足够的锁紧力，其内端与应力扩散托盘的内侧卡在一起，使其与锚杆体紧密连接，安装在锚杆体的一端能够迅速形成抗浮锚固力，锁紧螺母的长度大小根据设计锚固力确定，根据实际需要定制；对中器在锚杆安装过程中起到锚杆安装时的对中作用，所需数量根据锚杆体的内锚固段的长度确定。

本发明的锚杆实现锚固的具体步骤包括：

（1）、先根据非金属抗浮锚杆的尺寸在岩土地基处进行钻孔形成锚杆孔或注浆孔，锚杆孔与地面相垂直；

（2）、再将对中器固定安装在锚杆体的外表面，对中器之间的间隔距离和个数根据锚杆体内锚固段的长度确定；

（3）、将安装有对中器的锚杆体插入钻制的锚杆孔内，直至锚杆体底端到达锚杆孔底部，安装过程中保持锚杆体的垂直；

（4）、在锚杆孔的外端固定连接好注浆管，将注浆管伸至锚杆孔底端，用注浆泵将混凝土浆液沿着注浆管注入，待混凝土浆液到达注浆孔顶端时将注浆管拔出并关闭注浆泵，完成注浆过程；

（5）、注浆完成后将注浆孔顶端人工抹平，在锚杆体的外锚固段安装应力扩散托盘，不能旋的太深也不能旋的太浅，以混凝土底板的厚度为控制标准，应力扩散托盘底面积大小由设计锚固力确定；

（6）、在应力扩散托盘的外端固定安装锁紧螺母，并用扳手将其拧紧，以使其预紧力达到手感拧紧为准；

（7）、根据混凝土底板的厚度及抗浮要求确定锚杆体的外锚固段的长度，将其余部分割掉，至此非金属抗浮锚杆安装完成并实现锚固。

本发明与现有技术相比，一是利用玻璃纤维增强聚合物（GFRP）材料本身抗腐蚀的特性制成全螺纹GFRP抗浮锚杆，可使锚杆体的使用寿命延长，为环境腐蚀严重的建（构）筑物基础地层提供可靠的抗浮措施，尤其是地铁等城市轨道交通建设中基础抗浮方面，非金属抗浮锚杆成为最佳选择；二是外锚固采用全螺旋螺母及托盘对其进行锚固，能够提供可靠的锚固力；三是结构简单，便于安装和施工，操作安全性高，使用环境友好，使用寿命长，适应范围广。

附图说明：

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明与其他部分的连接结构原理示意图。

图3为本发明的对中器结构原理示意剖面图。

图4为本发明的锁紧螺母结构原理示意剖面图。

图5为本发明的应力扩散托盘结构原理示意剖面图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例：

本实施例的非金属抗浮锚杆的主体结构包括内锚固段1和外锚固段2两个组成部分，内锚固段1包括对中器3和锚杆体4两个结构部分，外锚固段2包括应力扩散托盘5和锁紧螺母6，固定安装时包括锚杆孔7和混凝土底板8；锚杆体4为玻璃纤维增强聚合物（GFRP）全螺纹实心结构，具有良好的耐腐蚀及抗拉性能；应力扩散托盘5为圆盘状，用螺纹连接的方式固定连接在锚杆的外锚固段2上，并与锚杆内锚固段1留有20-40cm的距离，提供持续的锚固力，应力扩散托盘5的内表面光滑，与建（构）筑物基础的混凝土底板8注浇于一起；六边形桩式结构的锁紧螺母6采用螺纹连接的方式固定连接在锚杆体4的外锚固段2上，其内端与应力扩散托盘5外端卡式结构相连接，提供可靠的锚固力；六角状结构的对中器3的中心部位形成锚杆体4贯通圆孔，分别与内锚固段1和锚杆体4固定相连，起到锚杆安装时的对中作用。

本实施例的锚杆体4的材料为玻璃纤维增强聚合物（GFRP），具有良好的耐腐蚀及抗拉性能，全螺纹实心结构能够提供足够的锚固握裹力；应力扩散托盘5的表面光滑，表面积大，能够分散和传递锚固力，底表面积大小应根据锚固力确定，可根据实际需要定制；锁紧螺母6能够提供足够的锁紧力，其内端与应力扩散托盘5的内侧卡在一起，使其与锚杆体4紧密连接，安装在锚杆体4的一端能够迅速形成抗浮锚固力，锁紧螺母6的长度大小根据设计锚固力确定，根据实际需要定制；对中器3在锚杆安装过程中起到锚杆安装时的对中作用，所需数量应根据锚杆体4的内锚固段1的长度确定。

本实施例实现锚固的具体步骤包括：

（1）、先根据非金属抗浮锚杆的尺寸在岩土地基处进行钻孔形成锚杆孔（或注浆孔）7，锚杆孔7与地面相垂直；

（2）、将对中器3固定安装在锚杆体4的外表面，其间隔距离应根据锚杆杆体长度而定；

（3）、将安装有对中器3的锚杆体4插入在锚杆孔7内，直至锚杆体4底端到达锚杆孔7底部，安装过程中保持锚杆体4的垂直；

（4）、在锚杆孔7的外端固定连接注浆管，将注浆管伸至锚杆孔7底端，用注浆泵将混凝土浆液沿着注浆管注入，待混凝土浆液到达注浆孔7顶端时将注浆管拔出并关闭注浆泵，完成整个注浆过程；

（5）、注浆完成后将注浆孔7顶端人工抹平，在锚杆体4的外锚固段2安装应力扩散托盘5，不能旋的太深也不能旋的太浅，以混凝土底板8的厚度为控制标准，应力扩散托盘5底面积大小由设计锚固力控制；

（6）、在应力扩散托盘5的外端固定安装锁紧螺母6，并用扳手将其预紧，以使其预紧力达到手感拧紧为准；

（7）、根据混凝土底板8的厚度及抗浮要求确定锚杆体4的外锚固段2的长度，将其余部分割掉，至此非金属抗浮锚杆安装完成。

Claims (2)

1.一种非金属抗浮锚杆，其特征在于主体结构包括内锚固段和外锚固段两个对接的组成部分，内锚固段包括对中器和锚杆体两个结构部分，外锚固段包括应力扩散托盘和锁紧螺母，还包括锚杆孔和混凝土底板；玻璃纤维增强聚合物质全螺纹实心结构的长杆式锚杆体具有耐腐蚀和抗拉性能，其表面粗糙；应力扩散托盘为圆盘状，用螺纹连接的方式固定连接在锚杆的外锚固段上，并与锚杆内锚固段留有20-40cm的距离，提供持续的锚固力，内表面光滑的应力扩散托盘与建筑物基础的混凝土底板注浇为一体；六边形桩式结构的锁紧螺母采用螺纹连接的方式固定连接在锚杆体的外锚固段上，其内端与应力扩散托盘外端卡式结构相连接，提供锚固力；六角状结构的对中器的中心部位制有锚杆体贯通的圆孔并使锚杆体串通，对中器分别与内锚固段和锚杆体固定相连，起到锚杆安装时的对中作用。

2.如权利要求1所述的非金属抗浮锚杆的锚固方法，其特征在于锚杆实现锚固的具体步骤包括：

（1）、先根据非金属抗浮锚杆的尺寸在岩土地基处进行钻孔形成锚杆孔或注浆孔，锚杆孔与地面相垂直；

（2）、再将对中器固定安装在锚杆体的外表面，对中器之间的间隔距离和个数根据锚杆体内锚固段的长度确定；

（3）、将安装有对中器的锚杆体插入钻制的锚杆孔内，直至锚杆体底端到达锚杆孔底部，安装过程中保持锚杆体的垂直；

（4）、在锚杆孔的外端固定连接好注浆管，将注浆管伸至锚杆孔底端，用注浆泵将混凝土浆液沿着注浆管注入，待混凝土浆液到达注浆孔顶端时将注浆管拔出并关闭注浆泵，完成注浆过程；

（5）、注浆完成后将注浆孔顶端人工抹平，在锚杆体的外锚固段安装应力扩散托盘，不能旋的太深也不能旋的太浅，以混凝土底板的厚度为控制标准，应力扩散托盘底面积大小由设计锚固力确定；

（6）、在应力扩散托盘的外端固定安装锁紧螺母，并用扳手将其拧紧，以使其预紧力达到手感拧紧为准；

（7）、根据混凝土底板的厚度及抗浮要求确定锚杆体的外锚固段的长度，将其余部分割掉，至此非金属抗浮锚杆安装完成并实现锚固。

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