CN105464110B - 一种玄武岩纤维筋材锚杆的施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玄武岩纤维筋材锚杆的施工工艺，包括以下步骤：(1)单根BFRP锚杆杆体的制作；(2)多根BFRP锚杆杆体的制作；(3)BFRP锚杆与锚具的粘结处理：A.无预加力锚杆锚具；B.预加力锚杆锚具；C.BFRP筋材锚杆与锚具粘结；(4)BFRP锚杆拉拔。本发明与现有技术相比的优点是：本发明的施工工艺简单，而且锚固稳定，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及非金属锚杆支护的施工工艺，尤其涉及一种玄武岩纤维筋材(简称BFRP)锚杆的施工工艺。
背景技术
锚杆是岩土工程支护的最基本的组成部分。目前，锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主体加固。
锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。
传统的锚杆施工工艺适合于金属锚杆，对于非金属锚杆，目前尚无施工方法。
发明内容
本发明是为了解决上述不足，提供了一种非金属锚杆的施工工艺。
本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种锚杆的施工工艺，包括以下步骤：
(1)单根BFRP锚杆杆体的制作：
锚杆采用φ10mm及以上BFRP筋材，单根锚杆筋材不得接长，使用前应检查有无油污、缺裂等情况，筋材可用角磨机切割，由于BFRP筋材弹性好，盘绕的筋材在解开后会自然顺直，解开时注意弹出伤人；为使锚杆置于钻孔中心，应在锚杆上每隔1500mm设置定位器一个；BFRP锚杆定位器采用丝绕式支架，支架采用φ5mm铁丝绕制，长10～15cm，丝绕直径5～7cm，绕圈数3～5个，两端各留10cm与BFRP筋材绑扎；锚杆端头预留1m，供安装锚具；
(2)多根BFRP锚杆杆体的制作：
锚杆采用φ10mm及以上BFRP筋材，筋材不得接长，使用前应检查有无油污、缺裂等情况；为使锚杆置于钻孔中心，应在锚杆上每隔1500mm设置定位器一个，根据BFRP筋材直径和单索BFRP筋材数量选用市场用于钢绞线锚索的成品对中支架；锚杆端头预留1m，供安装锚具；
杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎，与锚固体连接处用铅丝绑扎，以保证在该段自由变形；
锚头采用φ50cm钢管，长15～20cm，一端压扁；将BFRP筋材集合插入锚头，注入植筋胶固化24小时；
(3)BFRP锚杆与锚具的粘结处理：
A.无预加力锚杆锚具：
若BFRP锚杆不施加预应力，当锚杆与坡面框架梁或喷射混凝土连接时，锚具采用经过处理的无缝钢管，内径大于筋材直径3～5mm，壁厚3mm，长度为30cm，锚具内壁粗糙化处理，并且每5cm钳制一锥形结构，以增加锚具与筋材的粘结能力；锚杆外壁焊接有L形钢筋，并与混凝土面网钢筋间使用20#的钢扎丝绑扎固定；选用4根长0.6m的Φ8HRB335钢筋与每根锚杆焊接，焊接长度为0.3m；
B.预加力锚杆锚具：
预加力BFRP锚杆锚具由三部分组成：钢管粘结式套管、锁定垫板及螺母；钢管粘结式套管采用无缝钢管，钢管长度为300mm，内径18～20mm，壁厚4～6mm，尾端外螺纹长度为100mm，首端内螺纹长度为50mm，首端每5cm用压力机压制钢管内径缩径2mm；
锁定垫板分为单孔垫板，多孔垫板和U形垫板；单孔垫板用于单根锚杆拉拔锁定，多孔垫板用于多根锚索单根锁定，U形垫板用于现场拉拔时锚具螺纹不足以锁定时辅助增加垫板厚度；单孔垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为8mm，中间孔直径为Φ32mm；4孔活动垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为20mm，对称布置4个长64mm宽32mm，两端为Φ32mm半圆孔；6孔垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为20mm，中间孔直径为Φ32mm，在半径为56mm的圆上均匀布置Φ32mm圆孔；U形垫板设计为100mm*52mm，中间缺口尺寸为32mm*50mm，缺口处为Φ32mm半圆；锁定六角螺母型号为GB/T41-2000；
C.BFRP筋材锚杆与锚具粘结：
BFRP筋材锚杆与锚具采用A级结构胶粘结，先将锚具的钢管粘结式套管一端端口封住，并将套管外螺纹段保护，以免结构胶粘结过程中进入螺纹段(可采用不干胶缠绕封堵)，然后用植筋胶注胶枪插入套管底部，注入结构胶，注满管体的2/3即可，再将BFRP缓慢插入，插入时可缓慢旋转，排尽空气；要求结构胶与BFRP筋材间不能有气泡，并注胶饱满；注胶结束后，对管口采用不干胶缠绕封闭，以免粘结胶溢出；将处理好的锚具静置24小时以上固化，固化期间锚具不得进水；
(4)BFRP锚杆拉拔：
对于预加力锚杆的拉张锁定，应采用符合技术要求的拉拔装置，达到预加力设计值后，拧紧螺母锁定；拉拔装置特制有拉拔支架，拉拔支架的目的是留出螺母的操作空间；支架设计为上部为长200mm，宽200mm厚度为25mm的带孔钢垫板，孔直径为Φ32mm，供延长拉拔杆穿过，延长拉拔杆为外螺纹钢筋，通过带内螺纹锁具导筒与锚具连接；下为长200mm，宽200mm，厚度为25mm的带孔钢垫板，孔直径为Φ80mm，为螺母锁定提供紧固扳手操作空间；拉拔支架丝杆为直径为Φ22mm外螺纹钢筋，上部钢垫板高度可调节；延长拉拔杆穿过置于支架顶部的垫板的空心千斤顶，千斤顶采用配套垫板及螺母固定拉拔杆；当拉拔结束后，用螺母锁定；
BFRP锚杆插入锚孔后，进行注浆养护，并施工坡面框架梁或锚墩；待框架梁或锚墩养护达至设计强度后，方可进行预加力拉拔施工；拉拔操作步骤如下：
A.安放锚具垫板并旋入螺母，垫板低于锚具管口3cm即可(拉拔过程中，锚杆会产生3～5cm位移，若垫板太低，可能出现锁定螺纹不够的情况)。
B.安放拉拔支架，并根据延长拉拔杆长度调整拉拔支架上板高度，合适高度是延长拉拔杆穿过空心千斤顶后出露5～10cm。
C.用延长拉拔杆套筒拧紧锚具，穿过空心千斤顶(注意选择合适吨位的千斤顶)，顶端加千斤顶垫板并用螺母固定。
D.逐级加载至设计值，锁定螺母。若锚杆位移较大，锁定螺纹不足时，可采用U型垫板垫高。
对于BFRP锚杆承载力拉拔试验，拉拔方法与此类似，拉拔过程中不需要锚具垫板和螺母。其它试验工作与普通钢筋锚杆拉拔试验相同。
本发明与现有技术相比的优点是：本发明的施工工艺简单，而且锚固稳定，操作方便，解决了玄武岩纤维筋材锚杆的施工。
附图说明
图1是本发明中单根BFRP锚杆杆体的结构示意图。
图2是本发明中多根BFRP锚杆杆体的结构示意图一。
图3是本发明中多根BFRP锚杆杆体的结构示意图二。
图4是本发明中无预加力锚杆锚具的结构示意图。
图5是本发明中预加力锚杆锚具的结构示意图一。
图6是本发明中预加力锚杆锚具的结构示意图二。
图7是本发明中BFRP锚杆拉拔的结构示意图。
图8是本发明中BFRP锚杆插入锚孔后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详述。
一种玄武岩纤维筋材锚杆的施工工艺，包括以下步骤：
(1)单根BFRP锚杆杆体的制作：
如图1所示，锚杆1采用φ10mm及以上BFRP筋材，单根锚杆筋材不得接长，使用前应检查有无油污、缺裂等情况，筋材可用角磨机切割，由于BFRP筋材弹性好，盘绕的筋材在解开后会自然顺直，解开时注意弹出伤人；为使锚杆置于钻孔中心，应在锚杆上每隔1500mm设置定位器2一个；BFRP锚杆定位器2采用丝绕式支架，支架采用φ5mm铁丝绕制，长10～15cm，丝绕直径5～7cm，绕圈数3～5个，两端各留10cm与BFRP筋材绑扎；锚杆端头预留1m，供安装锚具；
(2)多根BFRP锚杆杆体的制作：
如图2、图3所示，锚杆3采用φ10mm及以上BFRP筋材，筋材不得接长，使用前应检查有无油污、缺裂等情况；为使锚杆3置于钻孔中心，应在锚杆3上每隔1500mm设置定位器4一个，根据BFRP筋材直径和单索BFRP筋材数量选用市场用于钢绞线锚索的成品对中支架；锚杆3端头预留1m，供安装锚具；
杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎，与锚固体5连接处用铅丝绑扎，以保证在该段自由变形；
锚固体5采用φ50cm钢管，长15～20cm，一端压扁；将BFRP筋材3集合插入锚头，注入植筋胶固化24小时；
(3)BFRP锚杆与锚具的粘结处理：
A.无预加力锚杆锚具：
如图4所示，若BFRP锚杆不施加预应力，当锚杆与坡面框架梁或喷射混凝土连接时，锚具采用经过处理的无缝钢管，内径大于筋材直径3～5mm，壁厚3mm，长度为30cm，锚具内壁粗糙化处理，并且每5cm钳制一锥形结构，以增加锚具与锚杆6的粘结能力；锚杆6外壁焊接有L形钢筋7，并与混凝土面网钢筋间使用20#的钢扎丝绑扎固定；选用4根长0.6m的Φ8HRB335钢筋7与每根锚杆6焊接，焊接长度为0.3m；
B.预加力锚杆锚具：
如图5、图6所示，预加力BFRP锚杆锚具由三部分组成：钢管粘结式套管8、锁定垫板9及螺母10；钢管粘结式套管8采用无缝钢管，钢管长度为300mm，内径18～20mm，壁厚4～6mm，尾端外螺纹长度为100mm，首端内螺纹长度为50mm，首端每5cm用压力机压制钢管内径缩径2mm；
锁定垫板9分为单孔垫板，多孔垫板和U形垫板；单孔垫板用于单根锚杆拉拔锁定，多孔垫板用于多根锚索单根锁定，U形垫板用于现场拉拔时锚具螺纹不足以锁定时辅助增加垫板厚度；单孔垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为8mm，中间孔直径为Φ32mm；4孔活动垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为20mm，对称布置4个长64mm宽32mm，两端为Φ32mm半圆孔；6孔垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为20mm，中间孔直径为Φ32mm，在半径为56mm的圆上均匀布置Φ32mm圆孔；U形垫板设计为100mm*52mm，中间缺口尺寸为32mm*50mm，缺口处为Φ32mm半圆；锁定六角螺母型号为GB/T41-2000；
C.BFRP筋材锚杆与锚具粘结：
BFRP筋材锚杆与锚具采用A级结构胶粘结，先将锚具的钢管粘结式套管一端端口封住，并将套管外螺纹段保护，以免结构胶粘结过程中进入螺纹段(可采用不干胶缠绕封堵)，然后用植筋胶注胶枪插入套管底部，注入结构胶，注满管体的2/3即可，再将BFRP缓慢插入，插入时可缓慢旋转，排尽空气；要求结构胶与BFRP筋材间不能有气泡，并注胶饱满；注胶结束后，对管口采用不干胶缠绕封闭，以免粘结胶溢出；将处理好的锚具静置24小时以上固化，固化期间锚具不得进水；
(4)BFRP锚杆拉拔：
如图7所示，对于预加力锚杆的拉张锁定，应采用符合技术要求的拉拔装置，达到预加力设计值后，拧紧螺母锁定；拉拔装置特制有拉拔支架，拉拔支架的目的是留出螺母11的操作空间；支架设计为上部为长200mm，宽200mm厚度为25mm的带孔钢垫板，孔直径为Φ32mm，供延长拉拔杆穿过，延长拉拔杆为外螺纹钢筋，通过带内螺纹锁具导筒与锚具连接；下为长200mm，宽200mm，厚度为25mm的带孔钢垫板，孔直径为Φ80mm，为螺母锁定提供紧固扳手操作空间；拉拔支架丝杆12为直径为Φ22mm外螺纹钢筋，上部钢垫板高度可调节；延长拉拔杆穿过置于支架顶部的垫板的空心千斤顶，千斤顶采用配套垫板13及螺母固定拉拔杆；当拉拔结束后，用螺母11锁定。
如图8所示，BFRP锚杆14插入锚孔后，进行注浆养护，并施工坡面框架梁或锚墩；待框架梁或锚墩养护达至设计强度后，方可进行预加力拉拔施工；拉拔操作步骤如下：
A.安放锚具垫板15并旋入螺母16，垫板15低于锚具管口3cm即可(拉拔过程中，锚杆会产生3～5cm位移，若垫板太低，可能出现锁定螺纹不够的情况)。
B.安放拉拔支架17，并根据延长拉拔杆长度调整拉拔支架上板高度，合适高度是延长拉拔杆穿过空心千斤顶18后出露5～10cm。
C.用延长拉拔杆套筒19拧紧锚具，穿过空心千斤顶18(注意选择合适吨位的千斤顶)，顶端加千斤顶垫板20并用螺母21固定。
D.逐级加载至设计值，锁定螺母；若锚杆14位移较大，锁定螺纹不足时，可采用U型垫板垫高。
对于BFRP锚杆承载力拉拔试验，拉拔方法与此类似，拉拔过程中不需要锚具垫板和螺母；其它试验工作与普通钢筋锚杆拉拔试验相同。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (1)
1.一种玄武岩纤维筋材锚杆的施工工艺，包括以下步骤：
(1)单根BFRP锚杆杆体的制作：
锚杆采用φ10mm及以上BFRP筋材，单根锚杆筋材不得接长，使用前应检查有无油污、缺裂情况，筋材用角磨机切割，由于BFRP筋材弹性好，盘绕的筋材在解开后会自然顺直，解开时注意弹出伤人；为使锚杆置于钻孔中心，应在锚杆上每隔1500mm设置定位器一个；BFRP锚杆定位器采用丝绕式支架，支架采用φ5mm铁丝绕制，长10～15cm，丝绕直径5～7cm，绕圈数3～5个，两端各留10cm与BFRP筋材绑扎；锚杆端头预留1m，供安装锚具；
(2)多根BFRP锚杆杆体的制作：
锚杆采用φ10mm及以上BFRP筋材，筋材不得接长，使用前应检查有无油污、缺裂情况；为使锚杆置于钻孔中心，应在锚杆上每隔1500mm设置定位器一个，根据BFRP筋材直径和单索BFRP筋材数量选用市场用于钢绞线锚索的成品对中支架；锚杆端头预留1m，供安装锚具；
杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎，与锚固体连接处用铅丝绑扎，以保证在该段自由变形；
锚头采用φ50cm钢管，长15～20cm，一端压扁；将BFRP筋材集合插入锚头，注入植筋胶固化24小时；
(3)BFRP锚杆与锚具的粘结处理：
A.无预加力锚杆锚具：
若BFRP锚杆不施加预应力，当锚杆与坡面框架梁或喷射混凝土连接时，锚具采用经过处理的无缝钢管，内径大于筋材直径3～5mm，壁厚3mm，长度为30cm，锚具内壁粗糙化处理，并且每5cm钳制一锥形结构，以增加锚具与筋材的粘结能力；锚杆外壁焊接有L形钢筋，并与混凝土面网钢筋间使用20#的钢扎丝绑扎固定；选用4根长0.6m的Φ8HRB335钢筋与每根锚杆焊接，焊接长度为0.3m；
B.预加力锚杆锚具：
预加力BFRP锚杆锚具由三部分组成：钢管粘结式套管、锁定垫板及螺母；钢管粘结式套管采用无缝钢管，钢管长度为300mm，内径18～20mm，壁厚4～6mm，尾端外螺纹长度为100mm，首端内螺纹长度为50mm，首端每5cm用压力机压制钢管内径缩径2mm；
锁定垫板分为单孔垫板，多孔垫板和U形垫板；单孔垫板用于单根锚杆拉拔锁定，多孔垫板用于多根锚索单根锁定，U形垫板用于现场拉拔时锚具螺纹不足以锁定时辅助增加垫板厚度；单孔垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为8mm，中间孔直径为Φ32mm；4孔活动垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为20mm，均匀布置4个直径为Φ32mm的圆孔；6孔垫板为200mm*200mm的方形钢板，厚度为20mm，中间孔直径为Φ32mm，在半径为56mm的圆上均匀布置Φ32mm圆孔；U形垫板设计为100mm*52mm，中间缺口尺寸为32mm*50mm，缺口处为Φ32mm半圆；锁定六角螺母型号为GB/T41-2000；
C.BFRP筋材锚杆与锚具粘结：
BFRP筋材锚杆与锚具采用A级结构胶粘结，先将锚具的钢管粘结式套管一端端口封住，并将套管外螺纹段保护，以免结构胶粘结过程中进入螺纹段，然后用植筋胶注胶枪插入套管底部，注入结构胶，注满管体的2/3即可，再将BFRP缓慢插入，插入时缓慢旋转，排尽空气；要求结构胶与BFRP筋材间不能有气泡，并注胶饱满；注胶结束后，对管口采用不干胶缠绕封闭，以免粘结胶溢出；将处理好的锚具静置24小时以上固化，固化期间锚具不得进水；
(4)BFRP锚杆拉拔：
对于预加力锚杆的拉张锁定，应采用符合技术要求的拉拔装置，达到预加力设计值后，拧紧螺母锁定；拉拔装置特制有拉拔支架，拉拔支架的目的是留出螺母的操作空间；支架设计为上部为长200mm，宽200mm厚度为25mm的带孔钢垫板，孔直径为Φ32mm，供延长拉拔杆穿过，延长拉拔杆为外螺纹钢筋，通过带内螺纹锁具导筒与锚具连接；下为长200mm，宽200mm，厚度为25mm的带孔钢垫板，孔直径为Φ80mm，为螺母锁定提供紧固扳手操作空间；拉拔支架丝杆为直径为Φ22mm外螺纹钢筋；延长拉拔杆穿过置于支架顶部的垫板的空心千斤顶，千斤顶采用配套垫板及螺母固定拉拔杆；当拉拔结束后，用螺母锁定；
BFRP锚杆插入锚孔后，进行注浆养护，并施工坡面框架梁或锚墩；待框架梁或锚墩养护达至设计强度后，进行预加力拉拔施工；拉拔操作步骤如下：
A.安放锚具垫板并旋入螺母，垫板低于锚具管口3cm即可；
B.安放拉拔支架，并根据延长拉拔杆长度调整拉拔支架上板高度，合适高度是延长拉拔杆穿过空心千斤顶后出露5～10cm；
C.用延长拉拔杆套筒拧紧锚具，穿过空心千斤顶，顶端加千斤顶垫板并用螺母固定；
D.逐级加载至设计值，锁定螺母；若锚杆位移较大，锁定螺纹不足时，采用U型垫板垫高。
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