CN112064616B - 一种适用于土体变形监测的gfrp组合锚杆及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆及其实施方法，其包括内嵌光纤GFRP锚杆和普通GFRP锚杆，其中，所述内嵌光纤GFRP锚杆的底端固定有连接附加肋的一端，所述连接附加肋的另一端固定在所述普通GFRP锚杆上，所述普通GFRP锚杆末端的外表面上安装有锚固附加肋，所述内嵌光纤GFRP锚杆内设有光纤，所述内嵌光纤GFRP锚杆从上到下依次制有顶部螺纹段、过渡段以及末端螺纹段。本发明兼顾功能性与经济性，土体变形敏感区采用内嵌光纤GFRP锚杆，其他区域采用普通GFRP锚杆，通过挤压铝合金管在锚杆表面形成附加肋可实现不同锚杆的连接与增强锚固性能。

Description

一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆及其实施方法

技术领域

本发明涉及土体变形监测用的GFRP组合锚杆领域，具体是一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆及其实施方法。

背景技术

随着我国城市建设的发展，越来越多的深基坑工程必须在原有密集建筑物的包围下进行，保证深基坑在施工阶段的安全性和稳定性极为关键，因此开展基坑土体变形实时监测并根据监测结果及时预警是十分必要的。

中国专利CN102140796B、CN105971647B等分别提出了GFRP智能锚杆的构思，为兼顾功能性和经济性，GFRP锚杆可分为智能段和非智能段两部分，岩土变形敏感区采用GFRP智能锚杆，其他区域采用非智能锚杆，但低成本高效率的FRP锚杆接长技术仍亟待研究。

发明内容

为此，本发明提出一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆及其实施方法以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆，其包括内嵌光纤GFRP锚杆和普通GFRP锚杆，其中，所述内嵌光纤GFRP锚杆的底端固定有连接附加肋的一端，所述连接附加肋的另一端固定在所述普通GFRP锚杆上，所述普通GFRP锚杆末端的外表面上安装有锚固附加肋，其特征在于：所述内嵌光纤GFRP锚杆内设有光纤，所述内嵌光纤GFRP锚杆从上到下依次制有顶部螺纹段、过渡段以及末端螺纹段，所述顶部螺纹段、过渡段和末端螺纹段通过热熔连接成一体，所述顶部螺纹端上安装有所述托盘和位于所述托盘的顶端的螺母。

进一步，作为优选，所述托盘中间位置设有贯穿孔，所述贯穿孔内设置有环形内肋，所述托盘通过其内肋可拆卸安装在所述顶部螺纹段上。

进一步，作为优选，所述螺母由六角螺母和坡口塞构成，所述坡口塞固定在所述六角螺母的底端，所述坡口塞呈向下递减的环形阶梯状，所述坡口塞的两侧对称开设有竖槽，所述坡口塞的底端旋入所述托盘内，使托盘按其轴向方向限位于所述坡口塞。

进一步，作为优选，所述光纤设置有两根，其中一所述光纤设置为裸光纤，另一所述光纤设置为外套有四氟管的自由光纤。

进一步，作为优选，所述连接附加肋和锚固附加肋均由铝合金管通过挤压成型。

进一步，作为优选，所述托盘和坡口塞均采用玻璃钢材质。

一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法，其特征在于：其包含如下步骤：

S1：进行钻孔、清孔工作；

S2：用所述GFRP组合锚杆将树脂锚固剂推入孔道中；

S3：将垫板、托盘和螺母依次安装在所述顶部螺纹段上；

S4：利用所述GFRP组合锚杆末端抵住树脂锚固剂，所述GFRP组合锚杆顶端安装在锚杆钻机的驱动端上，启动锚杆钻机，所述GFRP组合锚杆向孔道深处推进，待锚固剂末端到达孔道底,开动锚杆钻机马达旋转，在推进的同时，GFRP组合锚杆的末端对树脂锚固剂进行旋转搅拌，待所述普通GFRP锚杆顶到孔道底时，锚杆钻机停止推进，然后，锚杆钻机带动GFRP组合锚杆对树脂锚固剂进行快速旋转搅拌，使得树脂锚固剂均匀分布在所述普通GFRP锚杆表面和孔道的内壁上，搅拌停止后，即关闭钻机，待树脂锚固剂固化后，撤走锚杆钻机；

S5：安装台座，台座上的支撑杆对应插入所述垫板上的凹孔；

S6：使用预应力穿心前卡式千斤顶分级张拉GFRP组合锚杆；

S7：分级张拉的间隔期间，旋紧螺母；

S8：拆下张拉设备，安装完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.在GFRP锚杆表面设置附加肋，通过附加肋实现锚杆的接长与锚固。

2.本发明针对土体变形实时监测技术，兼顾功能性与经济性，土体变形敏感区采用内嵌光纤GFRP锚杆，其他区域采用普通GFRP锚杆，通过挤压铝合金管在锚杆表面形成附加肋可实现不同锚杆的连接与增强锚固性能，以使GFRP锚杆现场接长便捷可靠，提高GFRP锚杆的适用性。

3.本发明在土体变形敏感区采用内嵌光纤GFRP锚杆，其他区域采用普通GFRP锚杆，兼顾功能性与经济性；在GFRP锚杆端部设置附加肋以减少锚固长度，节约成本；通过铝合金肋同时可实现不同锚杆的连接，使GFRP锚杆现场接长便捷可靠，提高GFRP锚杆的适用性；通过施加预应力可作为一种主动保护措施。

附图说明

图1为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的结构轴测图；

图2为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的结构分解轴测图；

图3为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的连接方法示意图；

图4为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的预应力张拉结构轴测图；

图5为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的预应力张拉结构分解轴测图；

图6为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法所应用的边坡剖视图；

图7为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法的钻孔示意图；

图8为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法中垫板、托盘和螺母示意图；

图9为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法的锚固示意图；

图10为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法的预应力张拉设备安装示意图；

图11为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法的预应力张拉图；

图12为一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法的旋紧螺母示意图；

图13一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法的安装完成示意图。

图中：1、内嵌光纤GFRP锚杆；2、光纤；3、顶部螺纹段；4、过渡段；5、普通GFRP锚杆；6、锚固附加肋；7、连接附加肋；8、铝合金管；9、台座；10、支撑杆；11、滑动面；12、孔道；13、树脂锚固剂；14、垫板；15、凹孔；16、托盘；17、内肋；18、螺母；19、六角螺母；20、坡口塞；21、竖槽；22、自由段；23、锚固段；24、预应力穿心前卡式千斤顶。

具体实施方法

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅附图1和2，本发明提供一种技术方案：一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆，其包括内嵌光纤GFRP锚杆1和普通GFRP锚杆5，其中，内嵌光纤GFRP锚杆1的底端固定有连接附加肋7的一端，连接附加肋7的另一端固定在普通GFRP锚杆5上，普通GFRP锚杆5末端的外表面上安装有锚固附加肋6，内嵌光纤GFRP锚杆1内设有光纤2，内嵌光纤GFRP锚杆1从上到下依次制有顶部螺纹段3、过渡段4以及末端螺纹段，顶部螺纹段3、过渡段4和末端螺纹段通过热熔连接成一体，顶部螺纹端3上安装有托盘16和位于托盘16的顶端的螺母18。具体的，过渡段4用于不同直径大小杆体的转接。更进一步的，内嵌光纤GFRP锚杆1可采用内嵌光纤2的全螺纹锚杆。

本实施例中，托盘16中间位置设有贯穿孔，贯穿孔内设置有环形内肋17，托盘16通过其内肋17可拆卸安装在顶部螺纹段3上。

本实施例中，螺母18由六角螺母19和坡口塞20构成，坡口塞20固定在六角螺母19的底端，坡口塞20呈向下递减的环形阶梯状，坡口塞20的两侧对称开设有竖槽21，坡口塞20的底端旋入托盘16内，使托盘16按其轴向方向限位于坡口塞20。

本实施例中，光纤2设置有两根，其中一光纤2设置为裸光纤，另一光纤2设置为外套有四氟管的自由光纤。

本实施例中，连接附加肋7和锚固附加肋6均由铝合金管8通过挤压成型。具体的，据铝合金管8用途不同，可分为锚固用与连接用；锚固附加肋6设置形式有长肋或者均布短肋，根据情况选择，由此相应确定铝管长度。

锚固附加肋6设置方法为：在普通GFRP锚杆5末端标识锚固附加肋6安装位置，将铝合金管8套在普通GFRP锚杆5上并予以固定，使用电动液压钳等挤压设备对铝合金管8进行挤压从而在普通GFRP锚杆5表面形成锚固附加肋6。

本实施例中，托盘16和螺母18均采用玻璃钢材质。

请参阅附图1-3，内嵌光纤GFRP锚杆1和普通GFRP锚杆5的连接方法：按照设计锚固深度确定所需锚杆长度，若普通GFRP锚杆5较长，可使用切割机去除多余长度；

在内嵌光纤GFRP锚杆1和普通GFRP锚杆5的表面标识连接附加肋7安装位置，内嵌光纤GFRP锚杆1和普通GFRP锚杆5分别伸入铝合金管8两侧，锚杆表面的标识作为锚杆伸入铝合金管8长度的参考线，通过电动液压钳等挤压设备使铝合金管8产生径向压缩，与内嵌光纤GFRP锚杆1和普通GFRP锚杆5固定成型。

请参阅附图4-13，图中，标号11为滑动面，标号22为自由端，标号23为锚固段，一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法，其特征在于：其包含如下步骤：

S1：进行钻孔、清孔工作；

S2：用GFRP组合锚杆将树脂锚固剂13推入孔道12中；

S3：将垫板14、托盘16和螺母18依次安装在顶部螺纹段3上；

S4：利用GFRP组合锚杆末端抵住树脂锚固剂13，GFRP组合锚杆顶端安装在锚杆钻机的驱动端上，启动锚杆钻机，GFRP组合锚杆向孔道12深处推进，待锚固剂13末端到达孔道12底,开动锚杆钻机马达旋转，在推进的同时，GFRP组合锚杆的末端对树脂锚固剂13进行旋转搅拌，待普通GFRP锚杆5顶到孔道12底时，锚杆钻机停止推进，然后，锚杆钻机带动GFRP组合锚杆对树脂锚固剂13进行快速旋转搅拌，使得树脂锚固剂13均匀分布在普通GFRP锚杆5表面和孔道12的内壁上，搅拌停止后，即关闭钻机，待树脂锚固剂13固化后，撤走锚杆钻机；

S5：安装台座9，台座9上的支撑杆10对应插入垫板14上的凹孔15；

S6：使用预应力穿心前卡式千斤顶24分级张拉GFRP组合锚杆5；

S7：分级张拉的间隔期间，旋紧螺母18；

S8：拆下张拉设备，安装完成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆，其包括内嵌光纤GFRP锚杆(1)和普通GFRP锚杆(5)，其中，所述内嵌光纤GFRP锚杆(1)的底端固定有连接附加肋(7)的一端，所述连接附加肋(7)的另一端固定在所述普通GFRP锚杆(5)上，所述普通GFRP锚杆(5)末端的外表面上安装有锚固附加肋(6)，其特征在于：所述内嵌光纤GFRP锚杆(1)内设有光纤(2)，所述内嵌光纤GFRP锚杆(1)从上到下依次制有顶部螺纹段(3)、过渡段(4)以及末端螺纹段，所述顶部螺纹段(3)、过渡段(4)和末端螺纹段通过热熔连接成一体，所述顶部螺纹段 (3)上安装有托盘(16)和位于所述托盘(16)的顶端的螺母(18)；

所述托盘(16)中间位置设有贯穿孔，所述贯穿孔内设置有环形内肋(17)，所述托盘(16)通过其内肋(17)可拆卸安装在所述顶部螺纹段(3)上；

所述螺母(18)由六角螺母(19)和坡口塞(20)构成，所述坡口塞(20)固定在所述六角螺母(19)的底端，所述坡口塞(20)呈向下递减的环形阶梯状，所述坡口塞(20)的两侧对称开设有竖槽(21)，所述坡口塞(20)的底端旋入所述托盘(16)内，使托盘(16)按其轴向方向限位于所述坡口塞(20)；

所述连接附加肋(7)和锚固附加肋(6)均由铝合金管(8)通过挤压成型。

2.根据权利要求1所述的一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆，其特征在于：所述光纤(2)设置有两根，其中一所述光纤(2)设置为裸光纤，另一所述光纤(2)设置为外套有四氟管的自由光纤。

3.根据权利要求1所述的一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆，其特征在于：所述托盘(16)和螺母(18)均采用玻璃钢材质。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种适用于土体变形监测的GFRP组合锚杆的实施方法，其特征在于：其包含如下步骤：

S1：进行钻孔、清孔工作；

S2：用所述GFRP组合锚杆将树脂锚固剂(13)推入孔道(12)中；

S3：将垫板(14)、托盘(16)和螺母(18)依次安装在所述顶部螺纹段(3)上；

S4：利用所述GFRP组合锚杆末端抵住树脂锚固剂(13)，所述GFRP组合锚杆顶端安装在锚杆钻机的驱动端上，启动锚杆钻机，所述GFRP组合锚杆向孔道(12)深处推进，待锚固剂(13)末端到达孔道(12)底,开动锚杆钻机马达旋转，在推进的同时，GFRP组合锚杆的末端对树脂锚固剂(13)进行旋转搅拌，待所述普通GFRP锚杆(5)顶到孔道(12)底时，锚杆钻机停止推进，然后，锚杆钻机带动GFRP组合锚杆对树脂锚固剂(13)进行快速旋转搅拌，使得树脂锚固剂(13)均匀分布在所述普通GFRP锚杆(5)表面和孔道(12)的内壁上，搅拌停止后，即关闭钻机，待树脂锚固剂(13)固化后，撤走锚杆钻机；

S5：安装台座(9)，台座(9)上的支撑杆(10)对应插入所述垫板(14)上的凹孔(15)；

S6：使用预应力穿心前卡式千斤顶(24)分级张拉GFRP组合锚杆；

S7：分级张拉的间隔期间，旋紧螺母(18)；

S8：拆下张拉设备，安装完成。

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