CN103306283B - 一种提高非金属抗浮锚杆抗剪强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工抗浮锚杆技术领域，涉及一种提高非金属抗浮锚杆内外锚固段交界面处抗剪强度的方法；本发明在非金属抗浮锚杆内、外锚固段处的锚杆体上加装刚臂，加装的刚臂采用无缝钢管，在外锚固段与锚杆和建（构）筑物底板紧密连接，在内锚固段与锚杆和砂浆紧密连接，刚臂紧密粘结在GFRP锚杆外侧，由于无缝钢管自身刚度较大，克服了GFRP锚杆横向抗剪能力较低的特点，在水平荷载作用下，刚臂能够提供足够的横向抗剪强度，从而达到限制GFRP锚杆横向剪切变形的目的，本方法操作简单，所需装置简单易得，安装施工方便，成本低，可靠性高，经济效益好，具有突出的实质性特点和显著的进步。

Description

一种提高非金属抗浮锚杆抗剪强度的方法

技术领域:

本发明属于建筑施工抗浮锚杆技术领域，涉及一种提高非金属抗浮锚杆内外锚固段交界面处抗剪强度的方法。

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，抗浮问题变得越来越突出，相比于降排地下水、压重法、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，尤其在硬质岩土层中承载力大，更具优势。其基本原理为在地层中埋设锚杆，利用锚杆自身的抗拉强度所产生的抗拉力、锚杆与岩土层之间的摩擦力所产生的抗拔力，对基础地板上浮的趋势进行约束，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，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一百年，抗浮锚杆则属于后者。抗浮锚杆体大多采用金属材料，待其埋入稳定的岩体土层后，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。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、套管包裹等。我国岩土锚杆（索）技术规程（CECS22：2005）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；目前常用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的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。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；采用非金属材料可以有效避免抗浮锚杆的腐蚀问题，非金属抗浮锚杆多采用玻璃纤维增强聚合物（GFRP）作为筋材，此种非金属材料虽然可以有效避免抗浮锚杆遭受腐蚀，但是，由于GFRP材料为各向异性材料，其横向抗剪强度远远低于其抗拉强度，在非金属抗浮锚杆内锚固段与外锚固段的交界面处，由于施工技术等原因不可避免的会产生水平剪力，致使锚杆在内、外锚固段交界面处被剪坏，不能充分发挥其抗拉强度，从而达不到其抗浮的目的。

发明内容:

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，在不提高成本的前提下，寻求设计一种可以有效解决非金属抗浮锚杆水平剪力的方法。

为了实现上述目的，本发明方法为在非金属抗浮锚杆内、外锚固段处的锚杆体上加装刚臂，具体过程是：

（1）先根据非金属抗浮锚杆的尺寸要求在岩土地基上进行钻孔，以形成锚杆孔，锚杆孔与地面相垂直；

（2）间隔对应距离将对中器安装在锚杆体外表面，其间隔距离根据锚杆体长度决定；

（3）将刚臂套入锚杆体，刚臂通过环氧树脂与锚杆体紧密粘结，使刚臂固定于锚杆体内锚固段和外锚固段的交界面处，刚臂在内外锚固段的尺寸相同；

（4）将安装有对中器和刚臂的锚杆插入在锚杆孔内，人工送入，直至锚杆底端到达锚杆孔底部，安装过程中保持锚杆体与地面垂直；

（5）锚杆孔的外端连接注浆管，将注浆管伸至锚杆孔底端，用注浆泵将浆液注入锚杆孔，待浆液到达锚杆孔顶端时将注浆管拔出并关闭注浆泵，至此完成注浆过程；

（6）注浆完成后将锚杆孔顶端人工抹平，在锚杆体外锚固段套入安装钢套筒，钢套筒通过环氧树脂与锚杆体紧密粘结，钢套筒的长度由设计锚固力决定；

（7）在钢套筒外侧以焊接方式安装应力扩散托盘，应力扩散托盘的安装位 置依据混凝土基础底板厚度决定，应力扩散托盘底面积大小由设计锚固力决定，预留孔洞的直径大于锚杆体直径；

（8）根据混凝土底板厚度及抗浮要求确定锚杆体外锚固段长度，将多余部分剪掉，至此非金属抗浮锚杆安装完成；

本发明加装的刚臂采用无缝钢管，在外锚固段与锚杆和建（构）筑物底板紧密连接，在内锚固段与锚杆和砂浆紧密连接，刚臂紧密粘结在GFRP锚杆外侧，由于刚臂采用的无缝钢管自身刚度较大，克服了GFRP锚杆横向抗剪能力较低的特点，在水平荷载作用下，刚臂能够提供足够的横向抗剪强度，从而达到限制GFRP锚杆横向剪切变形的目的，避免抗浮锚杆的抗拉强度还未充分发挥的情况下产生横向剪切破坏；其安装完成后的非金属抗浮锚杆包括内锚固段、外锚固段、锚杆体、对中器、刚臂、钢套筒、应力扩散托盘、锚杆孔和混凝土底板；其中锚杆体为玻璃纤维增强聚合物（GFRP）全螺纹实心结构，以增强锚杆体与锚固体之间的握裹力，能够提供足够的锚固摩擦力，整个抗浮锚杆由内锚固段及外锚固段两部分组成；在锚杆体的内锚固段上安装有对中器，分别与锚杆体、围岩相连，起到锚杆安设对中的作用，并能防止锚固材料外流，起到封堵的作用；在锚杆内锚固段与外锚固段交界面处将刚臂套装在锚杆体上，刚臂与锚杆体用环氧树脂粘结；锚杆体外锚固段安装钢套筒，锚杆体与钢套筒之间以填充环氧树脂的方式紧密连接；在钢套筒上套入安装应力扩散拖盘，应力扩散拖盘与钢套筒以焊接的方式相连接；锚杆体、钢套筒、应力扩散托盘及刚臂在外锚固段形成一整体，建（构）筑物底板浇筑时，将其浇筑于混凝土底板内，能够提供持续的锚固力，起到分散和传递锚固力的作用。

本发明与现有技术相比，由于在抗浮锚杆的内外锚固段交界面处加装了刚臂，可以有效提高玻璃纤维增强聚合物（GFRP）横向的抗剪强度，避免了采用非金属材料玻璃纤维增强聚合物带来的不利影响，又可以利用非金属材料玻璃纤维增强聚合物抗腐蚀的有益效果，且本方法操作简单，所需装置简单易得，安装施工方便，成本低，可靠性高，经济效益好，具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明:

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明外锚固段与其他部分的连接结构原理示意图。

图3是沿图1中A-A线的剖视图。

图4是沿图2中B-B线的剖视图。

图5是沿图2中C-C线的剖视图。

具体实施方式:

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步阐述。

实施例：

本实施例首先根据非金属抗浮锚杆的尺寸要求在岩土地基上进行钻孔，以形成锚杆孔8，锚杆孔8尽量与地面相垂直；间隔一定距离将对中器4安装在锚杆体3外表面，其间隔距离应根据锚杆体3内锚固段的长度决定；将刚臂7套入锚杆体3，刚臂7通过环氧树脂与锚杆体3紧密粘结，使刚臂7固定于锚杆体3内锚固段和外锚固段的交界面处，刚臂7在内外锚固段的尺寸相同；将安装有对中器4和刚臂7的锚杆插入锚杆孔8内，人工送入，直至锚杆底端到达锚杆孔8底部，安装过程中尽量保持锚杆与地面垂直；锚杆孔8的外端连接好注浆管，将注浆管伸至锚杆孔8底端，用注浆泵将浆液注入锚杆孔8，待浆液到达锚杆孔8顶端时将注浆管拔出并关闭注浆泵，至此完成注浆过程；注浆完成后将锚杆孔8顶端人工抹平，在锚杆体3外锚固段上套入安装钢套筒5，钢套筒5通过环氧树脂与锚杆体3紧密粘结，钢套筒5的长度由设计锚固力决定；在钢套筒5外侧以焊接方式安装应力扩散托盘6，应力扩散托盘6的安装位置依据混凝土基础底板9厚度来决定，应力扩散托盘6底面积大小由设计锚固力决定，预留孔洞的直径略大于锚杆体3直径；根据混凝土底板9厚度及抗浮要求确定锚杆体3外锚固段长度，将多余部分剪掉，至此非金属抗浮锚杆安装完成；其安装完成后的非金属抗浮锚杆包括内锚固段1、外锚固段2、锚杆体3、对中器4、刚臂7、钢套筒5、应力扩散托盘6、锚杆孔8和混凝土底板9；其中锚杆体3为玻璃纤维增强聚合物（GFRP）全螺纹实心结构，以增强锚杆体3与锚固体之间的握裹力，能够提供足够的锚固摩擦力，整个抗浮锚杆由内锚固段1及外锚固段2两部分组成；在锚杆体3的内锚固段1上安装有对中器4，分别与锚杆体3、围岩相连，起到锚杆安设对中的作用，并能防止锚固材料外流，起到封堵的作用；在锚杆内锚固段1与外锚固段2交界面处将刚臂7套装在锚杆体3上， 刚臂7与锚杆体3用环氧树脂粘结；锚杆体3外锚固段安装钢套筒5，锚杆体3与钢套筒5之间以填充环氧树脂的方式紧密连接；在钢套筒5上套入安装应力扩散 托盘6，应力扩散 托盘6与钢套筒5以焊接的方式相连接；锚杆体3、钢套筒5、应力扩散托盘6及刚臂7在外锚固段形成一整体，建（构）筑物底板浇筑时，将其浇筑于混凝土底板9内，能够提供持续的锚固力，起到分散和传递锚固力的作用。

Claims (1)

1.一种提高非金属抗浮锚杆抗剪强度的方法，具体工艺过程是：

(1)先根据非金属抗浮锚杆的尺寸要求在岩土地基上进行钻孔，以形成锚杆孔，锚杆孔与地面相垂直；

(2)间隔对应距离将对中器安装在锚杆体外表面，其间隔距离根据锚杆体长度决定；

(3)将刚臂套入锚杆体，刚臂通过环氧树脂与锚杆体紧密粘结，使刚臂固定于锚杆体内锚固段和外锚固段的交界面处，刚臂在内外锚固段的尺寸相同；

(4)将安装有对中器和刚臂的锚杆插入锚杆孔内，直至锚杆底端到达锚杆孔底部，安装过程中保持锚杆体与地面垂直；

(5)锚杆孔的外端连接注浆管，将注浆管伸至锚杆孔底端，用注浆泵将浆液注入锚杆孔，待浆液到达锚杆孔顶端时将注浆管拔出并关闭注浆泵，至此完成注浆过程；

(6)注浆完成后将锚杆孔顶端人工抹平，在锚杆体外锚固段套入安装钢套筒，钢套筒通过环氧树脂与锚杆体紧密粘结，钢套筒的长度由设计锚固力决定；

(7)在钢套筒外侧以焊接方式安装应力扩散托盘，应力扩散托盘的安装位置依据混凝土基础底板厚度决定，应力扩散托盘底面积大小由设计锚固力决定，预留孔洞的直径大于锚杆体直径；

(8)根据混凝土基础底板厚度及抗浮要求确定锚杆体外锚固段长度，将多余部分剪掉，完成加装刚臂的非金属抗浮锚杆安装，实现锚杆抗剪强度的提高；

其特征在于加装的刚臂采用无缝钢管，在外锚固段与锚杆和建筑物底板紧密连接，在内锚固段与锚杆和砂浆紧密连接，刚臂紧密粘结在GFRP锚杆外侧，刚臂能够克服GFRP锚杆横向抗剪能力低的特点，在水平荷载作用下，刚臂能够提供足够的横向抗剪强度，从而达到限制GFRP锚杆横向剪切变形的目的，避免抗浮锚杆的抗拉强度还未充分发挥的情况下产生横向剪切破坏；其安装完成后的非金属抗浮锚杆包括内锚固段、外锚固段、锚杆体、对中器、刚臂、钢套筒、应力扩散托盘、锚杆孔和混凝土底板；其中锚杆体为玻璃纤维增强聚合物全螺纹实心结构，以增强锚杆体与锚固体之间的握裹力，能够提供足够的锚固摩擦力，整个抗浮锚杆由内锚固段及外锚固段两部分组成；在锚杆体的内锚固段上安装有对中器，分别与锚杆体、围岩相连，起到锚杆安设对中的作用，并能防止锚固材料外流，起到封堵的作用；在锚杆内锚固段与外锚固段交界面处将刚臂套装在锚杆体上，刚臂与锚杆体用环氧树脂粘结；锚杆体外锚固段安装钢套筒，锚杆体与钢套筒之间以填充环氧树脂的方式紧密连接；在钢套筒上套入安装应力扩散拖盘，应力扩散拖盘与钢套筒以焊接的方式相连接；锚杆体、钢套筒、应力扩散托盘及刚臂在外锚固段形成一整体，建筑物底板浇筑时，将其浇筑于混凝土底板内，能够提供持续的锚固力，起到分散和传递锚固力的作用。