CN108532335A - 一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索及其制备方法 - Google Patents

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CN108532335A CN201710129280.XA CN201710129280A CN108532335A CN 108532335 A CN108532335 A CN 108532335A CN 201710129280 A CN201710129280 A CN 201710129280A CN 108532335 A CN108532335 A CN 108532335A
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喻辉
黄颖
张铭
李文献
肖开乾
苏韩
韦耀淋
王恒也
吕志成
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Abstract

本发明公开了一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索及其制备方法，拉索包括锚固夹持段、密封防腐段；锚固夹持段包括端盖、牙型锥套、锚固套、辅助夹持段；密封防腐段包括密封筒、密封圈、密封盖；辅助夹持段包括辅助锚固套。本发明通过在锚固套与密封筒之间增设辅助锚固套并填充对钢绞线有辅助作用的握裹材料，能够避免该段钢绞线出现疲劳断裂的风险；通过相邻穿心孔的开槽连通结构，使得挤压时锚固套变形握裹力传递更好，能保证对钢绞线的夹持效果。

Description

一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大型建筑工程采用的拉索，特别是一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，特别适用于重载铁路线的拱桥吊杆。
背景技术
拉索在预应力行业中已经广泛使用。目前，大多数桥梁主要采用冷铸锚、热铸锚和夹片锚拉索这三种形式，但是由于冷铸锚、热铸锚和夹片锚拉索这三种形式，锚头尺寸比较大，成本较高。因此，挤压式拉索成为拱桥吊杆普遍采用的结构，目前重载铁路线繁忙、车流密度大，列车活载对铁路线上的拱桥吊杆的冲击频繁，铁路建设要求吊杆疲劳性能要满足300MPa应力幅要求。现有技术中挤压锚固钢绞线拉索为200MPa，因此需要将现有挤压锚固钢绞线拉索的疲劳应力幅提高1.5倍，以确保铁路拱桥的安全。
在现有技术中，如中国专利CN2101210447B设计了一种钢绞线整束挤压锚索拉索，该拉索包括索体及锚固件，锚固件由锚固单元和密封单元组成，挤压锚碇套内钻有钢绞线嵌装孔，钢绞线置于孔内与锚碇套挤压为一体，密封单元主要部件包括密封筒、密封圈、防腐材料，以达到锚固及防腐作用，由于拉索结构的限制，反复加载循环过程中，钢绞线与锚固单元存在应力集中，最高只能实现250MPa应力幅；中国专利CN102587279B设计了一种钢绞线成品拉索，该拉索包括索体和锚固件，锚固件包括锚固单元和密封单元，锚固单元包含端盖、锥套、锚板、锚杯和约束圈，其锥套外侧为光滑面，对钢绞线摩擦力有限，其钢线绞在锚杯内由锥形锚孔定位，并采用环氧类填料固化，同样根数的拉索，此锚具的外形尺寸比挤压锚固拉索至少增大30％，不适用于拱桥吊杆；中国专利CN102926507B设计了一种整体挤压式钢绞线锚具拉索及其制作方法，其制备方法包括步骤A.加工各零部件及钢绞线成品索；B.装配；C.穿钢绞线、装夹片；D.挤压；E.安装防松螺塞；F.密封、灌胶；通过该方法制备的拉索产品由于拉索结构的限制，应力幅较小且其钢绞线易发生疲劳断裂。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，旨在改变锚固段钢绞线受力状况，避免锚固段与密封段之间的钢绞线出现疲劳断裂的风险，提高钢绞线的握裹、夹持防滑性，提高拉索疲劳性能。
本发明采取以下技术方案实现上述目的：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)；锚固套(3)两端分别与端盖(1)和辅助锚固套(4)的一端通过螺旋方式连接，辅助锚固套(4)另一端与密封筒(6)的一端通过螺旋方式连接，密封筒(6)的另一端与密封盖(9)通过螺旋方式连接；密封筒(6)靠近密封盖(9)一端的端口设置有密封圈(8)，密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件；密封筒(6)内侧围成的空间填充防腐材料(7)；辅助锚固套(4)内侧围成的内腔填充环氧类填料(5)；锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的穿心孔(11)，至少有一组相邻的穿心孔(11)为开槽连通结构，且所有开槽连通结构的开槽方向相互平行。
其进一步技术方案是：辅助锚固套(4)为内锥形状。
其进一步技术方案是：穿心孔(11)靠近端盖侧设置有牙型锥套(2)，穿过牙型锥套(2)的钢绞线(13)为中心丝经过墩头处理的钢绞线。
其进一步技术方案是：密封圈(8)为外锥形结构。
其进一步技术方案是：穿心孔(11)至少含有一段螺纹结构。
其进一步技术方案是：防腐材料(7)是环氧砂浆、油脂、防腐聚氨酯中的一种或几种的混合材料。
本发明还提出一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索的制备方法，在拉索制备前准备好各个零部件，具体零部件包括：钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)、端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等穿心孔(11)，且至少有一组相邻的穿心孔(11)为开槽连通结构(14)，所有开槽连通结构(14)的开槽方向相互平行；辅助锚固套(4)为内锥形状；密封圈(8)为外锥形结构；制备步骤包括：
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备对端盖(1)、锚固套(3)、辅助锚固套(4)及密封筒(6)、密封盖(9)加工相对应的内螺纹或外螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)60-200mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、挤压，采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线进行整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷10～60分钟；
h、密封，将密封筒(6)与辅助锚固套(4)旋合，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注防腐密封材料(7)，并将锚索吊装垂直状态后静放8-14小时。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过相邻穿心孔(11)的开槽连通结构，使得挤压时锚固套变形握裹力传递更好，能保证对钢绞线的夹持效果；
2、本发明通过在锚固套(3)与密封筒(6)之间增设辅助锚固套(4)并填充防腐材料(7)，提高了锚固段与密封段之间钢绞线的锚固夹持和防水防腐的性能，避免了锚固段与密封段之间的钢绞线出现疲劳断裂的风险；
3、本发明通过将钢绞线(13)的中心钢丝穿入牙型锥套(2)并进行墩头处理，进一步提高钢绞线的握裹、夹持防滑性，其外牙可以增强钢绞线的摩擦力；
4、本发明通过将密封圈(8)设置为外锥形结构，通过密封盖(9)的螺纹旋合顶压原理，实现对密封圈(8)的顶压变形密封作用，从而防止雨水从索体与密封盖的缝隙处流入；
5、本发明通过在穿心孔(11)采用攻螺纹牙结构，大大提高了锚固段握裹力；
6、本发明通过将整个锚固夹持段放置高温固化炉内进行恒温固化，形成一种楔形握裹力；
7、本发明通过预张拉阶段，使钢绞线受力均匀，消除索间间隙，使拉索弹模稳定。
附图说明
图1为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索结构图。
图2为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锚固夹持段结构图。
图3为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索密封防腐段结构图。
图4为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锥套示意图。
图5为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锚固套剖面图。
图6为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索锚固套切面图。
图7为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索辅助锚固套结构图。
图8为：本发明所述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索密封圈示意图。
图中：1、端盖，2、锥套，3、锚固套，4、辅助锚固套，5、环氧类填料，6、密封筒，7防腐材料，8、密封圈，9、密封盖，10、钢绞线PE索体，101、锚固夹持段，102辅助夹持段，103、密封防腐段，11、穿心孔，12、螺纹结构，13、钢绞线，14、开槽连通结构。
具体实施方式
下面结合附图1至8和实施例1至3对本发明进行说明：
实施例1：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、辅助夹持段(102)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)。锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的7个穿心孔(11)，穿心孔(11)均进行加工螺纹牙，在每个穿心孔(11)的一端形成一段螺纹结构(12)，且位于同一竖直方向上的相邻穿心孔(11)为开槽连通结构，制索时将每根钢绞线穿入相应的孔内，通过挤压工装对锚固套进行挤压，从而实现对钢绞线束的整体挤压握裹；辅助锚固套(4)为内锥形状，通过填充环氧铁砂实现对锚固套(3)与密封筒(6)之间钢绞线束的楔形握裹及防水防腐作用；密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件，其结构设计为外锥形结构，采用橡胶材料通过挤压变形原理来实现密封。
其制备步骤如下：准备上述零部件；
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备分别对锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)的一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，端盖(1)、密封盖(9)分别加工内螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)上对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)120mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷60分钟；
h、密封，将密封筒(6)旋上锚杯B(4)，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注防腐聚氨酯，并将锚索吊装垂直状态后静放12小时。制得本发明高应力幅挤压锚固钢绞线拉索。
实施例2：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、辅助夹持段(102)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)。锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的7个穿心孔(11)，穿心孔(11)均进行加工螺纹牙，在每个穿心孔(11)的两端形成一段螺纹结构(12)，且位于中心竖直方向上的相邻穿心孔(11)为开槽连通结构，制索时将每根钢绞线穿入相应的孔内，通过挤压工装对锚固套进行挤压，从而实现对钢绞线束的整体挤压握裹；辅助锚固套(4)为内锥形状，通过填充环氧铁砂实现对锚固套(3)与密封筒(6)之间钢绞线束的楔形握裹及防水防腐作用；密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件，其结构设计为外锥形结构，采用橡胶材料通过挤压变形原理来实现密封。
其制备步骤如下：准备上述零部件；
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备分别对锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)的一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，端盖(1)、密封盖(9)分别加工内螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)上对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)60mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷30分钟；
h、密封，将密封筒(6)旋上锚杯B(4)，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注油脂，并将锚索吊装垂直状态后静放8小时。制得本发明高应力幅挤压锚固钢绞线拉索。
实施例3：
一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；锚固件包括：锚固夹持段(101)、辅助夹持段(102)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；密封防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)。锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的7个穿心孔(11)，穿心孔(11)均进行加工螺纹牙，在每个穿心孔(11)的中间段形成一段螺纹结构(12)，且位于左侧竖直方向上的相邻穿心孔(11)为开槽连通结构，制索时将每根钢绞线穿入相应的孔内，通过挤压工装对锚固套进行挤压，从而实现对钢绞线束的整体挤压握裹；辅助锚固套(4)为内锥形状，通过填充环氧铁砂实现对锚固套(3)与密封筒(6)之间钢绞线束的楔形握裹及防水防腐作用；密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件，其结构设计为外锥形结构，采用橡胶材料通过挤压变形原理来实现密封。
其制备步骤如下：准备上述零部件；
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备分别对锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)的一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，端盖(1)、密封盖(9)分别加工内螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)上对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)120mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷10分钟；
h、密封，将密封筒(6)旋上锚杯B(4)，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注环氧砂浆，并将锚索吊装垂直状态后静放14小时。制得本发明高应力幅挤压锚固钢绞线拉索。
上述高应力幅挤压锚固钢绞线拉索通过在锚固套(3)与密封筒(6)之间增设辅助锚固套(4)并填充防腐材料(7)，提高了锚固段与密封段之间钢绞线的锚固夹持和防水防腐的性能，避免了锚固段与密封段之间的钢绞线出现疲劳断裂的风险；通过将钢绞线(13)的中心钢丝穿入牙型锥套(2)并进行墩头处理，进一步提高钢绞线的握裹、夹持防滑性，其外牙可以增强钢绞线的摩擦力；通过将密封圈(8)设置为外锥形结构，通过密封盖(9)的螺纹旋合顶压原理，实现对密封圈(8)的顶压变形密封作用，从而防止雨水从索体与密封盖的缝隙处流入；通过在穿心孔(11)采用攻螺纹牙结构，大大提高了锚固段握裹力；通过相邻穿心孔(11)的开槽连通结构，使得挤压时锚固套变形握裹力传递更好，能保证对钢绞线的夹持效果；通过将整个锚固夹持段放置高温固化炉内进行恒温固化，形成一种楔形握裹力；通过预张拉阶段，使钢绞线受力均匀，消除索间间隙，使拉索弹模稳定。实施例1-3与现有产品参数对比表如下：
实施例1-3与现有产品参数对比表
穿心孔开槽结构类型 应力幅 增长率
现有产品 无 250MPa 0
实施例1 位于同一竖直方向上的相邻穿心孔 350MPa 40％
实施例2 位于中心竖直方向上的相邻穿心孔 315MPa 26％
实施例3 位于左侧竖直方向上的相邻穿心孔 303MPa 21％

Claims (7)

1.一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，所述拉索包括钢绞线成品索索体及其两端的锚固件，所述钢绞线成品索索体包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)；其特征在于所述锚固件包括：锚固夹持段(101)、密封防腐段(103)；锚固夹持段(101)包括端盖(1)、锚固套(3)、辅助夹持段(102)；防腐段(103)包括密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；辅助夹持段(102)包括辅助锚固套(4)；锚固套(3)两端分别与端盖(1)和辅助锚固套(4)的一端通过螺旋方式连接，辅助锚固套(4)另一端与密封筒(6)的一端通过螺旋方式连接，密封筒(6)的另一端与密封盖(9)通过螺旋方式连接；密封筒(6)靠近密封盖(9)一端的端口设置有密封圈(8)，所述密封圈(8)为钢绞线PE索体(10)与密封筒(6)之间的缝隙密封件；所述密封筒(6)内侧围成的空间填充防腐材料(7)；所述辅助锚固套(4)内侧围成的内腔填充环氧类填料(5)；锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等的穿心孔(11)，至少有一组相邻的穿心孔(11)为开槽连通结构(14)，且所有开槽连通结构(14)的开槽方向相互平行。
2.根据权利要求1所述的一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，其特征在于所述辅助锚固套(4)为内锥形状。
3.根据权利要求1所述的一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，其特征在于所述穿心孔(11)靠近端盖侧设置有牙型锥套(2)，穿过牙型锥套(2)的钢绞线(13)为中心丝经过墩头处理的钢绞线。
4.根据权利要求1所述的一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，其特征在于所述密封圈(8)为外锥形结构。
5.根据权利要求1所述的一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，其特征在于所述穿心孔(11)至少含有一段螺纹结构(12)。
6.根据权利要求1所述的一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索，其特征在于所述防腐材料(7)是环氧砂浆、油脂、防腐聚氨酯中的一种或几种的混合材料。
7.一种高应力幅挤压锚固钢绞线拉索的制备方法，所述拉索包括钢绞线PE索体(10)及其两端剥除PE钢绞线(13)、端盖(1)、牙型锥套(2)、锚固套(3)、辅助锚固套(4)、密封筒(6)、密封圈(8)、密封盖(9)；锚固套(3)内钻有与被挤压钢绞线数量相等穿心孔(11)，且至少有一组相邻的穿心孔(11)为开槽连通结构(14)，所有开槽连通结构(14)的开槽方向相互平行；辅助锚固套(4)为内锥形状；密封圈(8)为外锥形结构；其特征在于，制备步骤包括：
a、钢绞线清洗，将钢绞线PE索体(10)两端剥除PE，并对每根钢绞线(13)打散清洗后再回捻；
b、钢绞线表面进行咬齿；
c、制螺纹，通过车螺纹设备对端盖(1)、锚固套(3)、辅助锚固套(4)及密封筒(6)、密封盖(9)加工相对应的内螺纹或外螺纹；
d、钢绞线安装，将每根钢绞线(13)穿入锚固套(3)对应的穿心孔(11)，钢绞线(13)外露锚固套(3)60-200mm，将牙型锥套(2)穿入钢绞线中心丝，对钢绞线中心丝进行墩头处理，通过顶压工装将外露的钢绞线(13)顶平至锚固套(3)端面；
e、挤压，采用挤压设备和工装对锚固套(3)内的整束钢绞线进行整体挤压握裹；
f、辅助夹持段锚固，将辅助锚固套(4)与锚固套(3)旋合，并将环氧类填料(5)填满辅助锚固套(4)内腔，形成锚固夹持段(101)，将锚固夹持段(101)放置高温固化炉内进行恒温固化；
g、拉索预张拉，按索公称力的60％加载并持荷10～60分钟；
h、密封，将密封筒(6)与辅助锚固套(4)旋合，将密封圈(8)以及密封盖(9)安装到密封筒(6)上，最后通过灌浆设备往密封筒(6)内灌注防腐密封材料(7)，并将锚索吊装垂直状态后静放8-14小时。
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