CN106193615B - 一种玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置及其施工方法，其特征是设置钢套管，钢套管的底部管端贯穿底板垫层深入在岩基层中，锚杆的下段锚固在岩基层中，锚杆的上段套装在钢套管中，并利用填充的环氧树脂与钢套管固结，锚杆为GFRP锚杆；在底板垫层上放置下承载板，下承载板利用通孔滑套在钢套管上，在钢套管上设置以下承载板为锁定端面锁紧螺母；在钢套管的上方设置预应力加载机构，用于通过钢套管的传力向锚杆实施预应力加载。本发明可以避免在施加预应力时对锚杆产生剪切破坏，保证锚杆与底板钢筋的有效连接，确保了抗浮锚杆的锚固支护效果。

Description

一种玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程的地下工程技术领域，具体地说涉及一种用于地下工程的玻璃纤维筋锚杆的预应力加载装置及其施工方法。

背景技术

随着科学进步和技术发展，在地下室筏板施工中越来越普遍地采用抗浮锚杆。实际工程中，通常采用降排水法、压重法、抗浮桩、抗浮锚杆等方法来达到抗浮的目的，其中，抗浮锚杆相对其它方法来说具有地层适应性强、可分散应力、便于施工、硬质岩土层中承载力高、施工工期短、造价低等优势而被广泛使用。

现有技术中的抗浮锚杆有两大类：一类是钢绞线预应力锚索；另一类是精轧螺纹钢锚杆。预应力抗浮锚杆在施工时，钢绞线施加预应力是穿过底板锚固在底板上部，由于钢绞线穿过底板，使得底板容易出现通缝从而出现底板面渗水现象；钢锚杆在地下环境中易腐蚀，受拉时易产生较大的徐变，这些不利因素都大大限制了钢锚杆在地下工程中的应用。

玻璃纤维增强塑料Glass Fiber Reinforced Polymer简称GFRP，是采用多股玻璃纤维与聚酞氨树脂、聚乙烯树脂或环氧树脂等基底材料胶合后，经模具挤压、拉拔成型工艺生产而成的复合材料，复合材料中含有70％～80％玻璃纤维和20％～30％树脂，公称直径10mm～36mm。玻璃纤维筋锚杆目前已在矿山、抗浮锚杆、边坡支护中得到一定的应用。与钢筋锚杆相比，同等条件下的玻璃纤维锚杆应用于地下工程具有抗拉强度高、耐久性强、低松弛等优点。

但是，由于纤维筋横向抗剪能力相对较差，如采用现有的钢筋锚杆预应力加载装置，其夹具产生的横向剪力极易使玻璃纤维筋锚杆受到横向的剪切破坏，导致玻璃纤维筋锚杆预应力无法加载或加载达不到设计值；不仅如此，因下承载板与底板垫层、底板垫层与岩基之间产生的错位也会使玻璃纤维筋锚杆受到剪切破坏，极大地影响了抗浮锚杆的锚固支护效果。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置及其施工方法，以避免在施加预应力时对锚杆产生剪切破坏，保证锚杆与底板钢筋的有效连接，保证抗浮锚杆的锚固支护效果。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的结构特点是：

设置一段钢套管，所述钢套管的底部管端贯穿底板垫层深入在岩基层中，锚杆的下段利用砂浆锚固在岩基层中，锚杆的上段套装在所述钢套管中，利用填充的环氧树脂在钢套管与锚杆之间进行固结，所述锚杆为GFRP锚杆；

在底板垫层上放置下承载板，下承载板利用通孔滑套在钢套管上，在钢套管上、处在下承载板的上方设置锁紧螺母，所述锁紧螺母以下承载板为锁定端面；

在所述承载板的底部、位于钢套管的外周，朝向底板垫层的上表面填充有改性沥青形成封堵防水层；

在所述钢套管的上方设置预应力加载机构，利用所述预应力加载机构对钢套管、并通过所述钢套管的传力向锚杆实施预应力加载。

本发明玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的结构特点也在于：所述预应力加载机构的结构设置为：所述钢套管的上段自下而上依次贯穿连接板、压簧和顶部压紧螺母，所述连接板利用通孔滑套在钢套管上并由压紧螺母压装，所述连接板为圆盘状板，三根锚杆及对应设置的钢套管在连接板上沿圆周分布，在所述连接板的中心固联上连杆；在所述底板垫层上、处在下承载板的外围设置下底座，上承载板通过反力架支承在下底座上，穿心千斤顶固定安装在上承载板上，并通过上连杆和连接板对锚杆进行加载。

本发明玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的结构特点也在于：所述底板垫层是预先浇筑在岩基层上的浇筑层。

本发明玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的结构特点也在于：所述钢套筒深入在岩基层中的长度不小于30cm。

本发明玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的施工方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：在岩基层中进行钻孔，形成与地面垂直的锚杆孔，将锚杆及注浆管一起下放于锚杆孔中，灌注砂浆，锚杆的长度应使锚杆上端凸伸在底板垫层中；

步骤2：按底板垫层的厚度开挖土方，使锚杆上段外露，在锚杆上套装钢套管，并在钢套管中环氧树脂使钢套管与锚杆固结，浇筑底板垫层砼；

步骤3：待底板垫层砼强度达到70％时，切割底板垫层上表面中心区域的砼层，并填充改性沥青形成封堵防水层，在钢套管上安装下承载板和锁紧螺母，并安装预应力加载机构，利用所述预应力加载机构对钢套管、并通过所述钢套管的传力向锚杆实施预应力加载；在达到设定的加载力时，利用锁紧螺母将钢套管与下承载板锁定；

步骤4：拆除所述预应力加载机构，在钢套管顶端利用钢套管顶部内螺纹结构连接弯曲钢筋，并后续绑扎钢筋，进而完成底板混凝土的浇筑施工。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明采用GFRP锚杆，并在GFRP锚杆上设置钢套管，利用钢套管向锚杆传递轴向预应力，使锚杆所受的剪切力几乎为零，大大提高了使用可靠性。

2、本发明在施加预应力时有效克服剪切力，进而避免了在施加预应力时GFRP锚杆的受力不均匀性，能保证与底板钢筋的有效连接。

3、本发明以三根锚杆共同设置并呈圆周分布，利用下承载板和连接板中对应位置上的通确孔保了各锚杆与地面垂直，避免了在施加预应力时产生横向剪力，保证锚杆不发生剪切破坏。

4、本发明是在加载完成后，利用钢套管顶部内螺纹结构连接弯曲钢筋，保证锚杆与底板钢筋之间的连接，避免了传统预应力锚杆因底板易出现通缝从而造成底板面渗水现象。

5、本发明中除了在钢套管与锚杆之间为固结之外，其它构件之间均为螺纹连接，其拆装方便，包括上连杆、上承载板和反力杆等在内的加载机构可反复使用，有利于控制施工成本，缩短施工工期。

6、本发明将玻璃纤维筋锚杆代替传统钢绞线锚杆，解决了传统钢筋耐腐蚀性差、受力徐变较大的缺点，充分发挥了玻璃纤维筋抗拉强度高的特性，从而保证了抗浮锚杆能够提供准确的预应力，为GFRP筋大规模应用于地下工程提供了技术保障。

附图说明

图1为本发明中加载装置结构示意图；

图2为本发明中抗浮锚杆与钢筋连接结构示意图；

图3为本发明中连接器、反力杆、下底座以及钢套管等连接结构示意图；

图4为本发明中液压穿心千斤顶以及上承载板连接结构示意图；

图中标号：1砂浆，2锚杆，3下底座，4下承载板，5锁紧螺母，6连接板，7压簧，8顶部压紧螺母，9钢套管，10上连杆，11反力架，12上承载板，13穿心千斤顶，14固定螺母，15垫片，16底板垫层，17岩基层，18弯曲钢筋，19封堵防水层。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例中玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的结构形式是：

设置一段钢套管9，钢套管9的底部管端贯穿底板垫层16深入在岩基层17中，锚杆2的下段利用砂浆1锚固在岩基层17中，锚杆2的上段套装在钢套管9中，利用填充的环氧树脂在钢套管9与锚杆2之间进行固结，锚杆2为GFRP锚杆。

在底板垫层16上放置下承载板4，下承载板4利用通孔滑套在钢套管9上，在钢套管9上、处在下承载板4的上方设置锁紧螺母5，锁紧螺母5以下承载板4为锁定端面。

在承载板4的底部、位于钢套管9的外周，朝向底板垫层16的上表面填充有改性沥青形成封堵防水层19。

在钢套管9的上方设置预应力加载机构，利用预应力加载机构对钢套管9、并通过钢套管9的传力下向锚杆2实施预应力加载。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中预应力加载机构的结构设置为：

钢套管9的上段自下而上依次贯穿连接板6、压簧7和顶部压紧螺母8，连接板6利用通孔滑套在钢套管9上并由压紧螺母8压装，连接板6为圆盘状板，三根锚杆2及对应设置的钢套管9在连接板6上沿圆周分布，在连接板6的中心固联上连杆10；在底板垫层16上、处在下承载板4的外围设置下底座3，上承载板12通过反力架11支承在下底座3上，穿心千斤顶13固定安装在上承载板12上，并通过上连杆10和连接板6对锚杆2进行加载。

具体实施中，底板垫层16是预先浇筑在岩基层17上的浇筑层；保钢套9深入在岩基层17中的长度不小于30cm。

本实施例中玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的施工方法按如下步骤进行：

步骤1：在岩基层17中进行钻孔，形成与地面垂直的锚杆孔，将锚杆及注浆管一起下放于锚杆孔中，灌注砂浆，锚杆2的长度应使锚杆2的上端凸伸在底板垫层16中。

步骤2：按底板垫层16的厚度开挖土方，使锚杆2的上段外露，在锚杆2上套装钢套管9，并在钢套管9中填充环氧树脂使钢套管9利用环氧树脂与锚杆2固结，浇筑底板垫层砼。

步骤3：待底板垫层砼强度达到70％时，切割底板垫层上表面中心区域的砼层，并填充改性沥青形成封堵防水层19，在钢套管9上安装下承载板4和锁紧螺母5，并安装预应力加载机构，利用预应力加载机构对钢套管9、并通过钢套管9的传力向锚杆2实施预应力加载；在达到设定的加载力时，利用锁紧螺母5将钢套管9与下承载板4锁定；在预应力加载机构中，上连杆10穿过穿心千斤顶13后，在上连杆10顶部利用固定螺母14和垫片15进行固定，穿心千斤顶13通过连接杆10、连接板6、弹簧7以及钢套管9向锚杆2施加预应力。

步骤4：拆除预应力加载机构，在钢套管9的顶端利用钢套管顶部内螺纹结构连接弯曲钢筋18，以弯曲钢筋18为底板钢筋，后续进行底板钢筋的绑扎，并完成底板混凝土的浇筑施工。

Claims (4)

1.一种玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置，其特征是：

设置一段钢套管(9)，所述钢套管(9)的底部管端贯穿底板垫层(16)深入在岩基层(17)中，锚杆(2)的下段利用砂浆(1)锚固在岩基层(17)中，锚杆(2)的上段套装在所述钢套管(9)中，利用填充的环氧树脂在钢套管(9)与锚杆(2)之间进行固结，所述锚杆(2)为GFRP锚杆；在底板垫层(16)上放置下承载板(4)，下承载板(4)利用通孔滑套在钢套管(9)上，在钢套管(9)上、处在下承载板(4)的上方设置锁紧螺母(5)，所述锁紧螺母(5)以下承载板(4)为锁定端面；在所述下承载板(4)的底部、位于钢套管(9)的外周，朝向底板垫层(16)的上表面填充有改性沥青形成封堵防水层(19)；在所述钢套管(9)的上方设置预应力加载机构，利用所述预应力加载机构对钢套管(9)、并通过所述钢套管(9)的传力向锚杆(2)实施预应力加载；

所述预应力加载机构的结构设置为：所述钢套管(9)的上段自下而上依次贯穿连接板(6)、压簧(7)和顶部压紧螺母(8)，所述连接板(6)利用通孔滑套在钢套管(9)上并由压紧螺母(8)压装，所述连接板(6)为圆盘状板，三根锚杆(2)及对应设置的钢套管(9)在连接板(6)上沿圆周分布，在所述连接板(6)的中心固联上连杆(10)；在所述底板垫层(16)上、处在下承载板(4)的外围设置下底座(3)，上承载板(12)通过反力架(11)支承在下底座(3)上，穿心千斤顶(13)固定安装在上承载板(12)上，并通过上连杆(10)和连接板(6)对锚杆(2)进行加载。

2.根据权利要求1所述的玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置，其特征是：所述底板垫层(16)是预先浇筑在岩基层(17)上的浇筑层。

3.根据权利要求1所述的玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置，其特征是：所述钢套筒(9)深入在岩基层(17)中的长度不小于30cm。

4.一种权利要求1所述的玻璃纤维筋预应力抗浮锚杆加载装置的施工方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：在岩基层中进行钻孔，形成与地面垂直的锚杆孔，将锚杆及注浆管一起下放于锚杆孔中，灌注砂浆，锚杆的长度应使锚杆上端凸伸在底板垫层中；

步骤2：按底板垫层的厚度开挖土方，使锚杆上段外露，在锚杆上套装钢套管，并在钢套管中填充环氧树脂使钢套管与锚杆固结，浇筑底板垫层砼；

步骤3：待底板垫层砼强度达到70％时，切割底板垫层上表面中心区域的砼层，并填充改性沥青形成封堵防水层(19)，在钢套管上安装下承载板和锁紧螺母，并安装预应力加载机构，利用所述预应力加载机构对钢套管(9)、并通过所述钢套管(9)的传力向锚杆(2)实施预应力加载；在达到设定的加载力时，利用锁紧螺母将钢套管与下承载板锁定；

步骤4：拆除所述预应力加载机构，在钢套管顶端利用钢套管顶部内螺纹结构连接弯曲钢筋，并后续绑扎钢筋，进而完成底板混凝土的浇筑施工。