CN105672312B - 采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置及施工方法，包括结构锚固组件、粘结套筒和可扩展舱；粘结套筒内设置有至少一根纤维增强复合材料筋、板或绞线。本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，通过高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线与可扩展舱的结合大幅度提高了土体锚杆的承载力和耐久性，采用高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线与粘结套筒或粘结套管相结合的粘结传力形式有效解决了高性能纤维增强复合材料因横向抗剪强度低而难以可靠锚固的技术难题。采用这项新技术能够在复杂地质条件下，充分调动岩土体自身承载能力，从而提高岩土抗拔构件的承载和防腐性能，并有利于工厂化生产和轻量化运输与安装。

Description

采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种应用于土木工程领域，用于建(构)筑物结构抗浮与抗倾覆、基坑支护与边坡防护等岩土锚固工程中具有防腐与高承载要求的岩土锚固构件及其实施方法。

背景技术

岩土锚固技术通过充分调动岩土体自身抗力，使其展现了安全可靠、成本低廉的优势。近20年来，岩土工程领域发明创造了许多锚固结构用以提升锚杆的承载力与耐久性。然而，目前岩土锚杆的承载能力仍然受锚筋材料强度制约，而传统的钢绞线、钢筋等材料已不能满足新型岩土锚杆对高承载力的迫切需求。

另一方面，国内外岩土工程界在工程实践中发现钢锚杆存在易腐蚀、耐久性不足等技术瓶颈，这些技术缺陷严重影响了岩土锚杆服役寿命，降低了锚固结构安全度。虽然工程技术人员曾尝试采用锚杆对中支架、浆液防腐剂或钢材杆体表面镀锌等防腐措施，但由于隐蔽工程施工质量难以控制、岩土地层和地下水的腐蚀性客观存在，钢锚杆的防腐技术难题至今没有得到解决。此外，钢锚杆在工程应用中由于钢材自重大，给运输和安装带来了困难，并增加了岩土锚固施工成本。

为了更好地解决钢锚杆在工程应用中的诸多弊病，本发明正在寻求一种在岩土锚固结构全服役期中能够提供高承载力、防腐耐久，并实现轻量化的岩土锚杆结构装置。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明提供了一种能够提高岩土锚固结构承载力与耐久性、降低施工难度与工程造价，同时能够在复杂地质条件下，充分调动岩土体自身承载能力，提升岩土抗拔构件的承载和防腐性能，并且能够工厂化生产、轻量化运输与快捷安装的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置。

本发明所提出的技术方案是：

一种采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，包括结构锚固组件、粘结套筒和可扩展舱；所述粘结套筒内至少设置有一根高性能纤维增强复合材料筋、板或纤维增强复合材料绞线，简称纤维增强复合材料筋、板或绞线。

还包括上定位组件、下定位组件和注浆导向帽，所述可扩展舱通过所述上定位组件和所述下定位组件固定在所述粘结套筒上；所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的下部锚固于所述粘结套筒中，上部固定在所述结构锚固组件中；所述结构锚固组件和所述粘结套筒由GFRP或BFRP或AFRP或CFRP等纤维增强复合材料的短切纤维注塑成型，或由钢材加工成型。

所述可扩展舱内部设置有至少一根注浆管，所述注浆管位于所述可扩展舱内的部分设有至少一个液动单向注浆阀；所述注浆导向帽设置有液动单向注浆阀。

所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的一端固定于所述结构锚固组件中，另一端分别穿过所述上定位组件和所述下定位组件，并通过固定于所述注浆导向帽上的所述液动单向注浆阀注入所述注浆导向帽和所述粘结套筒内的水泥浆、水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂粘结锚固于所述粘结套筒中，所述注浆管位于所述粘结套筒的外侧且固定于所述上定位组件上，并插入于所述可扩展舱内部；所述粘结套筒是横截面为圆形或椭圆形或矩形或多边形的柱形筒。

所述纤维增强复合材料筋、板或绞线为等直径或等截面或在所述结构锚固组件上端局部扩径或在所述粘结套筒的底端局部扩径，并且由GFRP或BFRP或AFRP或CFRP等纤维增强复合材料制成；在所述纤维增强复合材料筋、板或绞线之间按照一定间距绑扎或外穿有若干个锚筋对中支架。

所述粘结套管为仅内装1根所述的纤维增强复合材料筋、板或绞线的中空套管，粘结套管可以设置1-9根或更多根，所述粘结套管是与所述上定位板同轴的单一中空圆形管或矩形管，或是若干个与所述上锚筋穿越过孔数量相同且同轴的圆形管或矩形管，所述粘结套管为横截面为圆形或矩形的中空管，在所述下定位板上分别在所述粘结套管的位置预留有与所述粘结套管数量相同的下过流孔，在所述上定位板上在所述粘结套管的位置预留有等截面或变截面的环形上灌浆孔及封堵所述环形上灌浆孔的环形密封塞。

所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的下端分别穿过所述上定位组件和所述下定位组件，并通过固定于所述注浆导向帽上的所述液动单向注浆阀注入所述注浆导向帽和所述粘结套管内的水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂粘结锚固于所述粘结套管中，或通过所述环形上灌浆孔注入所述粘结套管内的水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂粘结锚固于所述粘结套管中。

所述上定位组件包括上定位板、上筒和气动单向排气阀，其中所述上筒的顶端焊接于所述上定位板底面，所述粘结套筒的上端焊接固定于所述上定位板底面，所述气动单向排气阀在所述粘结套筒外侧及所述上筒内侧穿过并固定于所述上定位板；在所述上定位板上位于所述粘结套筒内侧位置包含至少一个上锚筋穿越过孔和至少一个排气孔，当所述粘结套筒内部注满粘结浆液后，采用密封塞以旋紧或胀压或挤压或粘结的方式封闭所述排气孔；所述上筒是横截面为圆形或椭圆形或矩形或多边形的柱形筒；所述可扩展舱的上开口采用卡箍固定于所述上筒的外侧。

所述下定位组件包括所述下定位板和下筒，所述下筒的底端焊接固定于所述下定位板的顶面，所述粘结套筒的下端焊接固定于所述下定位板的顶面；所述下定位板上位于所述粘结套筒内侧包含与所述上锚筋穿越过孔同数量且同轴的下锚筋穿越过孔和至少一个过流孔；所述下筒是横截面为圆形、椭圆形或矩形或多边形的柱形筒；所述可扩展舱的下开口采用卡箍固定于所述下筒的外侧。

所述可扩展舱的原始状态是折叠式筒状结构，所述可扩展舱通过由所述注浆管向其内部注入9MPa注浆压力以下的水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土时向周围展开；所述可扩展舱由所述注浆管灌注浆液而展开后的横截面为等截面或变截面的圆形或椭圆形或多边形，所述可扩展舱(25)由具有不渗透或弱渗透性的、弹性的复合材料构成。

所述注浆导向帽包含一个下端封闭，上端开口的导向帽，所述导向帽是横截面为等截面或变截面的圆形或椭圆形或矩形或多边形的半封闭筒盖，或是锥形或圆台形筒盖，所述导向帽的侧面或底面固定有1个向所述注浆导向帽内的液动单向注浆阀；所述注浆导向帽通过焊接或螺栓或旋接固定于所述下定位组件的底面。

所述注浆管包含一根金属或塑料长管和至少一个液动单向注浆阀；所述注浆管通过所述上定位板固定于所述上定位组件上，并且位于所述粘结套筒的外侧和所述上筒的内侧，并插入所述可扩展舱的内部，并且所述液动单向注浆阀位于所述可扩展舱的内部。

所述结构锚固组件包含1个锚固套筒、1个上承力板、1个下承力板、1个带有内螺纹的可调谐的承载螺母和与所述纤维增强复合材料筋、板或绞线数量相同的若干套夹片，其中所述锚固套筒是截面内侧为等截面或变截面的圆形或椭圆形或多边形、截面外侧为圆形并带有外螺纹的套筒；所述锚固套筒内侧靠近顶端位置设有一圈截面为圆形或椭圆形或多边形的凸台，在所述凸台上安装有带有与所述纤维增强复合材料筋、板或绞线数量相同且同轴的倒圆台形通孔的所述上承力板；所述锚固套筒的下端焊接有带有圆形通孔的所述下承力板，在所述下承力板的顶面，并位于所述锚固套筒内侧放置带有圆形通孔的橡胶垫圈，其中所述橡胶垫圈的所述圆形通孔的直径略小于所述下承力板上的所述圆形通孔，并且两者数量相同且同轴；所述纤维增强复合材料筋、板或绞线依次穿过所述下承力板、所述橡胶垫圈和所述上承力板；最终所述纤维增强复合材料筋、板或绞线通过水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂锚固于所述锚固套筒内，并利用所述夹片固定于所述上承力板上。

所述结构锚固组件包括1个承力板，与所述纤维增强复合材料筋、板或绞线数量相同的若干个锚固套管和若干套夹片；所述承力板上包括与所述纤维增强复合材料筋、板或绞线数量相同的若干个倒圆台形通孔，各所述锚固套管焊接固定于所述承力板底面，并与所述倒圆台形通孔同轴；所述承力板包括至少有1个与各所述锚固套管连通的注浆孔和与所述锚固套管数量相同且连通的排气孔；各所述锚固套管底面包含1个圆形通孔；所述纤维增强复合材料筋、板或绞线依次穿过所述圆形通孔和所述倒圆台形通孔，并通过水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂锚固于所述各锚固套管内，并采用所述夹片固定于所述承力板上。

所述结构锚固组件包含1个承力板和与所述纤维增强复合材料筋、板或绞线数量相同的若干组夹片；在所述承力板上包括与所述纤维增强复合材料筋、板或绞线数量相同的倒圆台形通孔；所述纤维增强复合材料筋、板或绞线穿过所述承力板，并采用所述夹片固定于所述承力板上。

一种纤维增强复合材料的舱式锚固装置的施工方法包括以下步骤：

1、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的一端通过所述下锚筋穿越过孔和所述上锚筋穿越过孔，穿过所述下定位组件、所述粘结套筒和所述上定位组件；

2、将所述注浆导向帽固定于所述下定位组件底面，并通过所述液动单向注浆阀向所述注浆导向帽和所述粘结套筒的内部进行压力注浆，浆液注满后采用所述密封塞将所述排气孔密封；

3、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线自所述圆形通孔和所述圆形通孔穿过所述下承力板和所述橡胶垫圈；

4、通过上开口处向所述锚固套筒内部注浆，通过所述锚固套筒的上开口采用所述上承力板安装在所述凸台上以封住所述锚固套筒的上开口，并保证所述纤维增强复合材料筋、板或绞线穿过所述上承力板的所述倒圆台形通孔，采用所述夹片在所述倒圆台形通孔内固定所述纤维增强复合材料筋、板或绞线；

5、根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔；

6、在所述钻孔中注入水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土；

7、将所述采用复合材料的舱式锚固装置自所述注浆导向帽开始放入所述钻孔内的设计位置；

8、通过所述注浆管向所述可扩展舱内灌注注浆压力不大于9MPa的水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土，直到达到设计灌注量为止；

9、待灌注浆液硬化后，采用千斤顶对所述纤维增强复合材料筋、板或绞线进行张拉，并旋转锁紧所述结构锚固组件外侧的所述承载螺母对所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置施加预应力。

一种纤维增强复合材料的舱式锚固装置的施工方法：

1、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的一端通过所述下锚筋穿越过孔和所述上锚筋穿越过孔，穿过所述下定位组件、所述粘结套筒和所述上定位组件；

2、将所述注浆导向帽固定于所述下定位组件底面，并通过所述液动单向注浆阀向所述注浆导向帽和所述粘结套筒的内部注浆，浆液注满后采用所述密封塞将所述排气孔密封；

3、根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔；

4、在所述钻孔中注入水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土；

5、将所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置自所述注浆导向帽底端放入所述钻孔内；

6、通过所述注浆管向所述可扩展舱内灌注压力不大于8MPa的水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土，直到灌注量达到设计值为止；

7、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线自所述结构锚固组件的所述圆形通孔和所述倒圆台形通孔穿过所述承力板，并采用所述夹片将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线固定于所述承力板上的所述倒圆台形通孔内；

8、通过所述承力板上的所述注浆孔向所述锚固套筒内注浆，当所述排气孔开始溢出浆液时结束注浆，完成锚杆安装。

一种纤维增强复合材料的舱式锚固装置的施工方法：

1、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的一端通过所述下锚筋穿越过孔和所述上锚筋穿越过孔，穿过所述下定位组件、多个所述粘结套管和所述上定位组件；

2、将所述注浆导向帽固定于所述下定位组件底面，并通过所述液动单向注浆阀向所述注浆导向帽和多个所述粘结套管的内部注浆，浆液注满后采用所述密封塞将所述排气孔密封；

3、根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔；

4、在所述钻孔中注入水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土；

5、将所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置自所述注浆导向帽底端放入所述钻孔内；

6、通过所述注浆管向所述可扩展舱内灌注压力不大于7MPa的水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土，直到达到设计灌注量为止；

7、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线自所述倒锥形通孔内穿过所述承力板，随后采用所述夹片将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线固定于所述承力板内。

本发明相对现有技术的有益效果：

本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，能够在复杂地质条件下，充分调动岩土体自身承载能力，提高岩土抗拔构件的承载和防腐性能，并能够实现工厂化生产，轻量化运输与快捷安装的高性能岩土锚固构件及其施工方法。

本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，上定位组件和下定位组件之间及可扩展舱内部设有一个粘结套筒或多个粘结套管。通过向粘结套筒或粘结套管内注入高性能灌浆料，将纤维增强复合材料筋、板或绞线以粘结的方式锚固于粘结套筒或粘结套管内，通过纤维增强复合材料筋、板或绞线与凝结硬化后的高性能灌浆料之间的粘结力、摩擦力和机械咬合力将结构物传递于所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的拉力传递给所述粘结套筒或粘结套管，进而通过上、下定位组件传递于可扩展舱，并最终以所述可扩展舱与岩土体之间的承压力和摩擦力的形式传递给岩土体，以承受外部结构荷载，最终实现建构筑物长期稳定的目的。

本发明纤维增强复合材料的舱式锚固装置，通过所述纤维增强复合材料筋、板或绞线与可扩展舱的结合显著提高了岩土锚杆的承载与防腐能力。此外，通过所述纤维增强复合材料筋、板或绞线与所述粘结套筒或粘结套管的粘结传力形式有效解决了纤维增强复合材料因横向抗剪强度低而难以可靠锚固的技术难题，并通过引进GFRP或BFRP或AFRP或CFRP等新型高性能纤维增强复合材料创新了扩体锚杆的可靠粘结锚固结构装置。

附图说明

图1为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的结构示意图的主视剖面图；

图2为图1的2A的局部放大结构示意图；

图3为图1的2A的分解结构示意图；

图4为图1的2B的局部放大结构示意图；

图5为图1的2B的分解结构示意图；

图6为图1的2C的局部放大结构示意图；

图7为图1的2C的分解结构示意图；

图8为图1的21-21剖视结构示意图；

图9为图1的22-22剖视结构示意图；

图10为图7的23-23剖视结构示意图；

图11为图7的24-24剖视结构示意图；

图12为锚筋对中支架结构示意图；

图13为图1的21的局部放大结构示意图；

图14为图1的21的局部放大结构示意图；

图15为图1的21的局部放大结构示意图；

图16为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的组装过程第一步示意图；

图17为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的组装过程第二步示意图；

图18为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的组装过程第三步示意图；

图19为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的组装过程第四步示意图；

图20为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的组装过程第五步示意图；

图21为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的组装过程第六步示意图；

图22为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的组装过程第七步示意图；

图23为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的另一种结构示意图的主视剖面图；

图24为本发明的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的又一种结构示意图的主视剖面图；

图25为图23的42-42剖视结构示意图；

图26为图24的422-422剖视结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细说明：

如图1-12所示，本发明实施例一，一种采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置包含结构锚固组件21、上定位组件23、粘结套筒24、注浆管26、下定位组件27和注浆导向帽28。4根等截面的BFRP玄武岩纤维增强复合材料筋22的一端固定于所述结构锚固组件21上，另一端分别穿过所述上定位组件23和所述下定位组件27，并通过固定于所述注浆导向帽28上的液动单向注浆阀2802注入所述注浆导向帽28和所述粘结套筒24中的水泥浆、水泥砂浆或合成树脂粘结固定于所述粘结套筒24内。1根所述注浆管26在所述粘结套筒24外侧穿过并固定于所述上定位组件23，插入于所述可扩展舱25内部。所述上定位组件23包括上定位板2301、上筒2302和气动单向排气阀2304，其中所述上筒2302的顶端焊接于所述上定位板2301底面，所述粘结套筒24的上端焊接固定于所述上定位板2301底面，所述气动单向排气阀2304在所述粘结套筒24外侧及所述上筒2302内侧穿过并固定于所述上定位板2301。所述上定位板2301上位于所述粘结套筒24内侧位置包含4个上锚筋穿越过孔2307和1个排气孔2306，当所述粘结套筒24内部注满浆液后采用密封塞2305以旋紧的方式封闭所述排气孔2306。所述上筒2302为圆环形横截面的筒。所述可扩展舱25的上开口采用卡箍2303固定于所述上筒2302的外侧。

所述下定位组件27包括下定位板2701和下筒2702，所述下筒2702的底端焊接固定于所述下定位板2701的顶面，所述粘结套筒24的下端焊接固定于所述下定位板2701的顶面。所述下定位板2701上位于所述粘结套筒24内侧包含4个与所述上锚筋穿越过孔2307同数量且同轴的下锚筋穿越过孔2705和1个过流孔2704；所述下筒2702是横截面为圆环形的筒。所述可扩展舱25的下开口采用卡箍2703固定于所述下筒2702的外侧。

所述粘结套筒24是横截面为圆形的套筒。

所述可扩展舱25的原始状态是折叠式筒状结构，所述可扩展舱25通过所述注浆管26向其内部注入9MPa注浆压力以下的水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土时向外展开；所述可扩展舱25经压力注浆展开后的横截面呈变截面的圆形；所述可扩展舱25由具有不渗透或弱渗透性的、弹性的复合材料构成。

4根所述纤维增强复合材料筋22为等直径的承力杆件，其由BFRP玄武岩纤维增强复合材料制成，在4根所述纤维增强复合材料筋22之间按照一定间距外穿有若干个锚筋对中支架2201。

所述注浆导向帽28包含一个下端封闭，上端开口的导向帽2801，所述导向帽2801为圆形横截面的半封闭筒盖，所述导向帽2801的底面固定有1个向所述注浆导向帽28内的液动单向注浆阀2802，所述注浆导向帽28通过螺栓固定于所述下定位组件27的底面。

所述注浆管26包含1根金属管2601和3个液动单向注浆阀2602，所述注浆管26通过所述上定位板2301固定于所述上定位组件23上，并且位于所述粘结套筒24的外侧和所述上筒2302的内侧，插入于所述可扩展舱25的内部，并且所述液动单向注浆阀2602位于所述可扩展舱25的内部。

所述粘结套筒24的顶端和低端分别焊接于上定位组件23和下定位组件27上。结合图2和图7，一个所述可扩展舱25的上下两端分别用一对位于上定位组件23上的卡箍2303和位于下定位组件27上的卡箍2703固定于所述上定位组件23的上筒2302和下定位组件27的下筒2702上。1根注浆管26穿过上定位组件23，并伸入到可扩展舱25中，结合图4和图5，注浆管26包括3个并列的液动单向注浆阀2602。

如图6和图7，下定位组件27所包含的下筒2702的底端焊接固定于下定位板2701的顶面，下定位板2701位于粘结套筒24内侧的位置包含4个下锚筋穿越过孔2705和1个过流孔2704。

如图2和图3，上定位组件23所包含的上筒2302焊接固定于上定位板2301的底面，1根气动单向排气阀2304穿过并固定于上定位板2301上，并位于粘结套筒24的外侧和上筒的内侧。上定位板2301上位于粘结套筒24内侧位置包含与4个下锚筋穿越过孔2705同数量且同轴的上锚筋穿越过孔2307和1个排气孔2306，排气孔2306可以采用密封塞2305封闭堵塞。

如图13所示，本发明第二实施例，是在第一实施例基础上的进一步改进，本发明所述结构锚固组件21包含1个所述锚固套筒2101A、1个上承力板2102A、1个所述下承力板2106A、1个所述承载螺母2107A和与所述4根CFRP碳纤维增强复合材料绞线22数量相同的4套所述夹片2103A。其中所述锚固套筒2101A是截面内侧为等截面圆形，截面外侧为圆形并带有外螺纹的套筒。所述锚固套筒2101A内侧靠近顶端位置设有一圈截面为圆形的所述凸台2105A，在所述凸台上安装有带有与4根所述CFRP碳纤维增强复合材料绞线22数量相同且同轴的所述倒圆台形通孔2104A的所述上承力板2102A。所述锚固套筒2101A的下端焊接有带有所述圆形通孔2109A的所述下承力板2106A，在所述下承力板2106A的顶面，并位于所述锚固套筒2101A内侧设置有带有所述圆形通孔2110A的所述橡胶垫圈2108A，其中所述橡胶垫圈2108A的所述圆形通孔2110A的直径略小于所述下承力板2106A上的所述圆形通孔2109A，并且两者数量相同且同轴。4根所述CFRP碳纤维增强复合材料绞线22依次穿过所述下承力板2106A、所述橡胶垫圈2108A和所述上承力板2102A。最终4根所述CFRP碳纤维增强复合材料绞线22通过特种混凝土固定于所述锚固套筒2101A内，并通过所述夹片2103A固定于所述上承力板2102A上。

本发明所述结构锚固组件包含1个外表面带有螺纹的所述锚固套筒2101A、1个带有与4个上锚筋穿越过孔2307数量相同所述倒圆台形通孔2104A的所述上承力板2102A和所述圆形通孔2109A的所述下承力板2106A、1个所述承载螺母2107A和与4个倒圆台形通孔2104A数量相同的4套所述夹片2103A。所述下承力板2106A的顶面焊接于所述锚固套筒2101A底面并粘结有带有所述圆形通孔2110A的所述橡胶垫圈2108A，其中所述橡胶垫圈2108A的所述圆形通孔2110A的直径略小于所述下承力板2106A上的所述圆形通孔2109A，并且两者数量相同且同轴。

本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的岩土工程构件施工方法，具体施工步骤如下：

1)将4根CFRP碳纤维增强复合材料绞线22的一端通过所述下锚筋穿越过孔2705和所述上锚筋穿越过孔2307穿过所述下定位组件27、所述粘结套筒24和所述上定位组件23。

2)将所述注浆导向帽28固定于所述下定位组件27底面，并通过所述液动单向注浆阀2802向所述注浆导向帽28和所述粘结套筒24的内部灌注特种水泥浆，浆液注满后采用所述密封塞2305将所述排气孔2306密封。

3)将4根CFRP碳纤维增强复合材料绞线22自所述圆形通孔2109A和所述圆形通孔2110A穿过所述下承力板2106A和所述橡胶垫圈2108A。

4)通过上开口处向所述锚固套筒2101A内部注浆，通过所述锚固套筒2101A的上开口采用所述上承力板2102A安装在所述凸台2105A上以封住所述锚固套筒2101A的上开口，并保证4根CFRP碳纤维增强复合材料绞线22穿过所述上承力板2102A的所述倒圆台形通孔2104A。采用所述夹片2103A在所述倒圆台形通孔2104A内固定4根CFRP碳纤维增强复合材料绞线22。

5)根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔。

6)在所述钻孔211中注入水泥砂浆212。

7)将所述采用复合材料筋的舱式锚固装置自所述注浆导向帽28底端放入所述钻孔211内。

8)通过所述注浆管26向所述可扩展舱25内灌注压力不大于8MPa的水泥浆，直到达到设计灌注量为止。

9)待所灌注浆液养护硬化后，旋转所述结构锚固组件上的所述承载螺母2107A对所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置施加预应力。

如图14所示，本发明第三实施例，是在第一实施例基础上的进一步改进，本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，所述结构锚固组件21包括1个所述承力板2101B，与4根AFRP芳纶纤维增强复合材料筋22数量相同的4个锚固套管2102B和4套所述夹片2106B。所述承力板2101B上包括与4根所述AFRP芳纶纤维增强复合材料筋22数量相同的4个所述倒圆台形通孔2105B，各所述锚固套管2102B焊接固定于所述承力板2101B底面，并与所述倒圆台形通孔2105B同轴。4根所述AFRP芳纶纤维增强复合材料筋22依次穿过所述圆形通孔2107B和所述倒圆台形通孔2105B，并通过合成树脂固定于各所述锚固套管2102B内，并通过所述夹片2106B固定于所述承力板2101B上。

本发明所述结构锚固组件包括1个所述承力板2101B，与4个所述上锚筋穿越过孔2307数量相同的4根所述锚固套管2102B和4套所述夹片2106B。在所述承力板2101B上包括与所述锚固套管2102B数量相同的所述倒圆台形通孔2105B，各所述锚固套管2102B焊接固定于所述承力板2101B底面，并与所述倒圆台形通孔2105B同轴。在所述承力板2101B上有1个与各所述锚固套管2102B连通的所述注浆孔2103B和与所述锚固套管2102B数量相同且连通的所述排气孔2104B。各所述锚固套管2102B底面包含1个所述圆形通孔2107B。

采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的岩土工程构件施工方法，具体施工步骤如下：

1)将4根AFRP芳纶纤维增强复合材料筋22的一端通过所述下锚筋穿越过孔2705和所述上锚筋穿越过孔2307穿过所述下定位组件27、所述粘结套筒24和所述上定位组件23。

2)将所述注浆导向帽28固定于所述下定位组件27底面，并通过所述液动单向注浆阀2802向所述注浆导向帽28和所述粘结套筒24的内部灌注特种水泥浆，注满浆液后采用所述密封塞2305将所述排气孔2306密封。

3)根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔。

4)在所述钻孔211中注入水泥砂浆212。

5)将所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置自所述注浆导向帽28底端放入所述钻孔211内。

6)通过所述注浆管26向所述可扩展舱25内灌注压力不大于8MPa的水泥浆，直到达到设计灌注量为止。

7)将4根AFRP芳纶纤维增强复合材料筋22自所述结构锚固组件的所述圆形通孔2107B和所述倒圆台形通孔2105B穿过所述承力板2101B，并采用所述夹片2106B将4根AFRP芳纶纤维增强复合材料筋22固定于所述承力板2101B上的所述倒圆台形通孔2105B内。

8)通过所述承力板2101B上的所述注浆孔2103B向所述锚固套管2102B内灌注合成树脂，所述排气孔2104B开始溢出浆液时结束注浆，待所注浆液养护硬化后完成锚杆施工。

如图15所示，本发明第四实施例，是在第一实施例基础上的进一步改进，本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，所述结构锚固组件21包含1个所述承力板2101C和与4根1＊7 12.5ФCFCC碳纤维增强复合材料绞线22数量相同的4组夹片2103C。在所述承力板2101C上包括与4根1＊7 12.5ФCFCC碳纤维增强复合材料绞线22数量相同的所述倒圆台形通孔2102C。所述CFCC碳纤维增强复合材料绞线22穿过所述承力板2101C，并通过所述夹片2103C锚固于所述承力板2101C上。

本发明所述结构锚固组件包含1个所述承力板2101C和与4个所述上锚筋穿越过孔2307数量相同的所述夹片2103C。在所述承力板2101C上包括与4个所述上锚筋穿越过孔2307数量相同的所述倒圆台形通孔2102C。

如图23、24为本发明第五实施例和第六实施例，本发明第五实施例是在第四实施例基础上的进一步改进，本发明第六实施例是在第四实施例基础上的进一步改进。本发明粘结套管24-G为仅内装1根所述CFCC碳纤维增强复合材料绞线22的中空套管，所述粘结套管24-G共设置了4根，4根所述粘结套管24-G与所述上定位板2301主轴平行，所述粘结套管24-G为横截面是圆形的中空套管。

在图23第五实施例中，所述上定位板2301上在所述粘结套管24-G的位置预留有等截面或变截面的环形上灌浆孔2311及封堵所述环形上灌浆孔2311的环形密封塞2312。

在图24第六实施例中，所述下定位板2701上分别在所述粘结套管24-G的位置预留有与所述粘结套管24-G数量相同的下过流孔2711。

4根CFCC碳纤维增强复合材料绞线22的下端分别穿过所述上定位组件23和所述下定位组件27。

在图23、25第五实施例中，通过所述环形上灌浆孔2311注入所述粘结套管24-G内的合成树脂粘结锚固于所述粘结套管24-G中。

在图24、26第六实施例中，通过固定于所述注浆导向帽28上的所述液动单向注浆阀2802注入所述注浆导向帽28和所述粘结套管24-G内的合成树脂粘结锚固于所述粘结套管24-G中。

本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的岩土工程构件施工方法，具体施工步骤如下：

1)将4根1＊7 12.5ФCFCC碳纤维增强复合材料绞线22的一端通过4个所述下锚筋穿越过孔2705和所述上锚筋穿越过孔2307，穿过所述下定位组件27、4根粘结套管24-G和所述上定位组件23；

2)将所述注浆导向帽28固定于所述下定位组件27底面，并通过所述液动单向注浆阀2802向所述注浆导向帽28和所述粘结套管24-G的内部灌注合成树脂，注满合成树脂后采用所述密封塞2305将所述排气孔2306密封；

3)根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔；

4)在所述钻孔211中注入水泥浆212；

5)将所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置自所述注浆导向帽28底端放入所述钻孔211内；

6)通过所述注浆管26向所述可扩展舱25内灌注压力不大于6MPa的水泥浆，直到达到设计灌注量为止；

7)将所述CFCC碳纤维增强复合材料绞线22自所述倒圆台形通孔2102C内穿过所述承力板2101C，随后采用4套夹片2103C将4根所述CFCC碳纤维增强复合材料绞线22固定于所述承力板2101C内。

本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置可用于带有深层地下空间的建筑物或工业厂房的结构抗浮工程。

如图16-22所示，本发明用于结构抗浮工程的具体实施方式是：首先将直径为20mm的注浆管26焊接固定于最大直径为140mm的所述上定位组件23上，再将所述上定位组件23、直径为120mm的所述粘结套筒24和直径最大为140mm所述下定位组件27通过焊接组装固定在一起，通过所述上定位组件23上的所述卡箍2303和所述下定位组件27上的所述卡箍2703将所述可扩展舱25固定于所述上定位组件23、所述粘结套筒24和所述下定位组件27上。

如图16和图17，将绑扎有所述锚筋对中支架2201的4根直径为18mm的压纹CFRP碳纤维增强复合材料筋22分别穿过所述上定位组件23中的孔径为18.5mm的所述上锚筋穿越过孔2307和所述下定位组件27的孔径为18.5mm的所述下锚筋穿越过孔2705，并将所述CFRP碳纤维增强复合材料筋22拉直，之后将直径为135mm的所述注浆导向帽28通过螺栓连接同轴固定于所述下定位组件27的下端。

如图18，通过所述注浆导向帽28上的所述液动单向注浆阀2802向所述注浆导向帽28和所述粘结套筒24内灌注高性能灌浆料，待灌浆料充满粘结套筒24后，用直径为10mm的所述密封塞2305将所述上定位组件23上的孔径为10mm的所述排气孔2306封闭。

如图19-图21，将4根CFRP碳纤维增强复合材料筋22的另一端分别穿过所述结构锚固组件上的4个通孔直径为18.5mm的2109A和通孔直径为17.8mm的2110A，通过所述结构锚固组件的上开口向结构锚固组件内注入高性能灌浆料，并将所述上承力板2102A通过所述倒圆台形通孔2104A穿过4根CFRP碳纤维增强复合材料筋22，并固定于所述结构锚固组件上的所述凸台2105A，采用所述夹片2103A将所述CFRP碳纤维增强复合材料筋22固定于所述上承力板2102A上，待所述粘结套筒24和所述结构锚固组件内的高性能灌浆料凝结硬化。

如图20，在工程场地设计锚杆位置钻直径为170mm的钻孔并于钻孔底部扩径至500mm、长度为1.4m的钻扩孔，在钻孔211内部注入水泥砂浆212，并将组装好的本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置从所述注浆导向帽28底端安装插入钻孔211内，如图21。

如图22，通过所述注浆管26向所述可扩展舱25内以3MPa的注浆压力注入水泥浆，直到注入水泥浆达到设计注浆量0.24m³为止，所述可扩展舱扩展至直径为500mm。待建筑物结构底板施工结束后，通过旋拧所述结构锚固组件上的所述承载螺母2107A对本发明采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置施加预应力，全部扩体锚杆施做后进行结构底板施工，完成结构抗浮锚固工程。

以上所述的实施案例仅仅是对本发明众多适用领域中的个别案例进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明的设计精神的前提下，本领域一般工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，包括结构锚固组件(21)、粘结套筒(24)和可扩展舱(25)；所述粘结套筒(24)内至少设置有一根高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)；舱式锚固装置还包括上定位组件(23)、下定位组件(27)和注浆导向帽(28)，所述可扩展舱(25)通过所述上定位组件(23)和所述下定位组件(27)固定在所述粘结套筒(24)上；所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)的下部锚固于所述粘结套筒(24)中，上部固定在所述结构锚固组件(21)中；所述结构锚固组件(21)和所述粘结套筒(24)由GFRP或BFRP或AFRP或CFRP纤维增强复合材料的短切纤维注塑成型，或由钢材加工成型；

所述上定位组件(23)包括上定位板(2301)、上筒(2302)和气动单向排气阀(2304)，其中所述上筒(2302)的顶端焊接于所述上定位板(2301)底面，所述粘结套筒(24)的上端焊接固定于所述上定位板(2301)底面，所述气动单向排气阀(2304)在所述粘结套筒(24)外侧及所述上筒(2302)内侧穿过并固定于所述上定位板(2301)；在所述上定位板(2301)上位于所述粘结套筒(24)内侧位置包含至少一个上锚筋穿越过孔(2307)和至少一个排气孔(2306)，当所述粘结套筒(24)内部注满粘结浆液后，采用密封塞(2305)以旋紧或胀压或挤压或粘结的方式封闭所述排气孔(2306)；所述上筒(2302)是横截面为圆形或椭圆形或多边形的柱形筒；所述可扩展舱(25)的上开口采用卡箍(2303)固定于所述上筒(2302)的外侧；

所述下定位组件(27)包括下定位板(2701)和下筒(2702)，所述下筒(2702)的底端焊接固定于所述下定位板(2701)的顶面，所述粘结套筒(24)的下端焊接固定于所述下定位板(2701)的顶面；所述下定位板(2701)上位于所述粘结套筒(24)内侧包含与所述上锚筋穿越过孔(2307)同数量且同轴的下锚筋穿越过孔(2705)和至少一个过流孔(2704)；所述下筒(2702)是横截面为圆形、椭圆形或多边形的柱形筒；所述可扩展舱(25)的下开口采用卡箍(2703)固定于所述下筒(2702)的外侧；

粘结套筒(24)设置1-9根，所述粘结套筒(24)是与上定位板(2301)同轴的单一中空圆形管或矩形管，或是若干个与上锚筋穿越过孔(2307)数量相同且同轴的圆形管或矩形管，在下定位板(2701)上分别在所述粘结套筒(24)的位置预留有与所述粘结套筒(24)数量相同的下过流孔(2711)，在所述上定位板(2301)上在所述粘结套筒(24)的位置预留有等截面或变截面的环形上灌浆孔(2311)及封堵所述环形上灌浆孔(2311)的环形密封塞(2312)；

在所述上定位组件(23)上，位于所述可扩展舱(25)内部设置有至少一根注浆管(26)，所述注浆管(26)位于所述可扩展舱(25)内的部分设有至少一个液动单向注浆阀(2602)；所述注浆导向帽(28)设置有液动单向注浆阀(2802)。

2.根据权利要求1所述的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，其特征在于，所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)的一端固定于所述结构锚固组件(21)中，另一端分别穿过所述上定位组件(23)和所述下定位组件(27)，并通过固定于所述注浆导向帽(28)上的液动单向注浆阀(2802)注入所述注浆导向帽(28)和所述粘结套筒(24)内的水泥浆、水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂粘结锚固于所述粘结套筒(24)中，注浆管(26)位于所述粘结套筒(24)的外侧且固定于所述上定位组件(23)上，并插入于所述可扩展舱(25)内部；所述粘结套筒(24)是横截面为圆形或矩形的柱形筒；

所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)等截面或在所述结构锚固组件(21)上端局部扩径或在所述粘结套筒(24)的底端局部扩径，并且由GFRP或BFRP或AFRP或CFRP高性能纤维增强复合材料制成；在所述纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)之间按照一定间距绑扎或外穿有若干个锚筋对中支架(2201)。

3.根据权利要求2所述的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，其特征在于，所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)的下端分别穿过所述上定位组件(23)和所述下定位组件(27)，并通过固定于所述注浆导向帽(28)上的液动单向注浆阀(2802)注入所述注浆导向帽(28)和所述粘结套筒(24)内的水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂粘结锚固于所述粘结套筒(24)中，或通过所述环形上灌浆孔(2311)注入所述粘结套筒(24)内的水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂粘结锚固于所述粘结套筒(24)中。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，其特征在于，所述结构锚固组件(21)包含1个锚固套筒(2101A)、1个上承力板(2102A)、1个下承力板(2106A)、1个带有内螺纹的可调谐的承载螺母(2107A)和与所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)数量相同的若干套夹片(2103A)；其中所述锚固套筒(2101A)是截面内侧为等截面或变截面的圆形或椭圆形或多边形，截面外侧为圆形并带有外螺纹的套筒；所述锚固套筒(2101A)内侧靠近顶端位置设有一圈截面为圆形或椭圆形或多边形的凸台(2105A)，在所述凸台(2105A)上安装有带有与所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)数量相同且同轴的倒圆台形通孔(2104A)的所述上承力板(2102A)；所述锚固套筒(2101A)的下端焊接有带有圆形通孔(2109A)的所述下承力板(2106A)，在所述下承力板(2106A)的顶面，并位于所述锚固套筒(2101A)内侧放置带有圆形通孔(2110A)的橡胶垫圈(2108A)，其中所述橡胶垫圈(2108A)的所述圆形通孔(2110A)的直径略小于所述下承力板(2106A)上的所述圆形通孔(2109A)的直径，并且两者数量相同且同轴；所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)依次穿过所述下承力板(2106A)、所述橡胶垫圈(2108A)和所述上承力板(2102A)；最终所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)通过水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂锚固于所述锚固套筒(2101A)内，并利用所述夹片(2103A)固定于所述上承力板(2102A)上。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，其特征在于，所述结构锚固组件(21)包括1个承力板(2101B)，与所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)数量相同的若干个锚固套管(2102B)和若干套夹片(2106B)；所述承力板(2101B)上包括与所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)数量相同的若干个倒圆台形通孔(2105B)，各所述锚固套管(2102B)焊接固定于所述承力板(2101B)底面，并与所述倒圆台形通孔(2105B)同轴；所述承力板(2101B)包括至少1个与各所述锚固套管(2102B)连通的注浆孔(2103B)和与所述锚固套管(2102B)数量相同且连通的排气孔(2104B)；各所述锚固套管(2102B)底面包含1个圆形通孔(2107B)；所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)依次穿过所述圆形通孔(2107B)和所述倒圆台形通孔(2105B)，并通过水泥浆或水泥砂浆或特种混凝土或合成树脂固定于所述各锚固套管(2102B)内，并采用所述夹片(2106B)固定于所述承力板(2101B)上。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置，其特征在于，所述结构锚固组件(21)包含1个承力板(2101C)和与所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)数量相同的若干组夹片(2103C)；在所述承力板(2101C)上包括与所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)数量相同的倒圆台形通孔(2102C)；所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)穿过所述承力板(2101C)，并采用所述夹片(2103C)固定于所述承力板(2101C)上。

7.根据权利要求4所述的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、将所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)的一端通过所述下锚筋穿越过孔(2705)和所述上锚筋穿越过孔(2307)，穿过所述下定位组件(27)、所述粘结套筒(24)和所述上定位组件(23)；

2)、将所述注浆导向帽(28)固定于所述下定位组件(27)底面，并通过所述液动单向注浆阀(2802)向所述注浆导向帽(28)和所述粘结套筒(24)的内部进行压力注浆，浆液注满后采用所述密封塞(2305)将所述排气孔(2306)密封；

3)、将所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)自所述下承力板的圆形通孔(2109A)和所述橡胶垫圈的圆形通孔(2110A)穿过所述下承力板(2106A)和所述橡胶垫圈(2108A)；

4)、通过上开口处向所述锚固套筒(2101A)内部注浆，通过所述锚固套筒(2101A)的上开口采用所述上承力板(2102A)安装在所述凸台(2105A)上以封住所述锚固套筒(2101A)的上开口，并保证所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)穿过所述上承力板(2102A)的所述倒圆台形通孔(2104A)；采用所述夹片(2103A)在所述倒圆台形通孔(2104A)内锚固所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)；

5)、根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔；

6)、在所述钻孔(211)中注入水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土；

7)、将所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置自所述注浆导向帽(28)底端放入所述钻孔(211)内的设计位置；

8)、通过所述注浆管(26)向所述可扩展舱(25)内灌注注浆压力不大于9MPa的水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土，直到达到设计灌注量为止；

9)、待灌注浆液硬化后，采用千斤顶对所述高性能纤维增强复合材料筋、板或绞线(22)进行张拉，并旋转锁紧所述锚固套筒外侧的所述承载螺母(2107A)对所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置施加预应力。

8.根据权利要求6所述的采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线的一端通过所述下锚筋穿越过孔和所述上锚筋穿越过孔，穿过所述下定位组件、多个所述粘结套筒和所述上定位组件；

2)、将所述注浆导向帽固定于所述下定位组件底面，并通过所述液动单向注浆阀向所述注浆导向帽和多个所述粘结套筒的内部注浆，浆液注满后采用所述密封塞将所述排气孔密封；

3)、根据设计要求在目标场地的岩土体中钻孔并底部扩孔；

4)、在所述钻孔中注入水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土；

5)、将所述采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置自所述注浆导向帽底端放入所述钻孔内；

6)、通过所述注浆管向所述可扩展舱内灌注压力不大于7MPa的水泥浆或水泥砂浆或细石混凝土，直到达到设计灌注量为止；

7)、将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线自所述倒圆台形通孔内穿过所述承力板，随后采用所述夹片将所述纤维增强复合材料筋、板或绞线固定于所述承力板内。