CN113216171A - 一种预应力锚杆的预应力施加锚固装置与锚固方法 - Google Patents
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Abstract
一种预应力锚杆的预应力施加锚固装置，锚固装置包括预紧螺母和加热片，构成一个可熔的预紧螺母组件，预紧螺母上紧贴粘接、嵌入或包裹加热片。采用一个预紧螺母在锚杆上端对主锚杆钢筋施加应力并预先锁定，预紧螺母是一个可控锁定失效的螺母，另用主螺母固定预置在预紧螺母上部锚杆钢筋的顶端；再进行底板浇铸，直到混凝土底板基础结构固化达到设计强度后，通过使预紧螺母锁定失效，使施加的预应力传递到主螺母上，从而使预应力传递施加在混凝土底板基础结构上。
Description
技术领域
本发明涉及锚杆的预应力施加方法与装置。
背景技术
CN2020106672629一种预应力无粘结锚杆钢筋、锚杆及施工工法，
CN201310321525.0给出一种预应力钻锚注锚索及支护方法，预应力钻锚注锚索包括装有套头的中空注浆锚索和套筒、锁具、垫圈、托盘；套筒前端设有钻头，套筒上设有锚固孔和螺纹。中空注浆锚索带动套筒钻孔，反转时中空注浆锚索通过螺纹向里推进，其套头前端的金属钉刺破套筒内部的锚固剂包装，将锚固剂混合后通过套筒上的锚固孔排出，充满套筒与钻孔壁间的空隙，起到锚固作用。实现对松散煤岩的一次性钻锚注支护，既解决了松散煤岩钻孔卡钻塌孔致使锚索不易进入的难题。
CN201710363883一种克服抗浮固定直径锚头或扩大头锚杆体系变形的工法是人在先申请，当钻孔钻进至设计深度，能够开展高压旋喷施工或机械扩孔施工，放下锚杆的拉杆与固定直径锚头或扩大头，扩大头到位后扩大机构将扩大头扩大至设计尺寸，然后高压注浆或灌注混凝土在扩体段和整个自由段成桩；锚杆中拉杆采用能施加预应力的螺纹钢筋；绑扎螺旋箍筋以及基底上的基础底板钢筋，绑扎过程中避免碰撞预应力钢筋；最后，支模浇筑基础混凝土基础底板。
CN2020106672629一种预应力无粘结锚杆钢筋、锚杆及施工工法；CN2020105188239一种扩大头预应力混凝土锚杆施工工法；CN2020104738975一种带导向装置的预制预应力锚杆与施工方法和CN2020103929335一种锚杆的后张预应力施加装置均是人的在先申请；
在先申请的技术如下描述：用先张法预制预应力锚杆杆件技术参见下述：工程实际表明；承压型变直径钢筋笼扩体锚杆的位移由杆体的弹性变形和扩体段的滑移(塑性变形)两部分组成。对先张式预应力抗浮抗拉钢筋锚杆进行预应力的固定一般采用两种方式，一种方式是在施加预应力的同时在施加预应力的钢筋上浇筑混凝土，混凝土凝固后则成；混凝土与锚杆紧密粘结，即有粘结锚杆；第二种，可以采用预制管柱构成一种空心锚杆的预应力结构，便于工厂化生产，且重量可控，运输成本并不高，预应力的施加质量和标准在工厂更易控制和把握。用无粘结钢筋锚杆或上述成品管柱(可以称为空心锚杆柱)，此为锚杆钢筋的外套管柱，用锚杆钢筋穿过的成品管柱，用成品管柱时，用中央有孔且大于管柱内径的承载板(亦可称锚垫板等)置于成品管柱的两端，承载板表面露出的锚杆被施加应力时用螺母将钢筋端固定在承载板或将钢筋端焊接固定在承载板上，钢筋可以是单根精轧锚杆钢筋，也可以是数根锚杆钢筋，数根锚杆钢筋时承载板要有多孔和多根钢筋的预应力施加装置；总体而言，在后施加工艺需要在施工过程中进行，在工程上比较麻烦，设备要拉到现场，成本高。
抗浮抗拉组合锚杆组件(分有粘结、和无粘结锚杆两种)均有相应的工法。无粘结钢筋锚杆或上述成品管柱时，但成品管柱内也可以采用无粘结钢筋作为锚杆钢筋；混凝土与锚杆内钢筋是无粘结的，锚杆内钢筋在管柱内或在塑料薄膜套内均可以伸缩或滑动，不会影响到后张法、即在施工现场施加预应力，在对钢筋施加预应力同时再紧固螺母。
无粘结钢筋锚杆也是可与空心锚杆管柱相配合，可以匹配先张或后张预应力抗浮抗拉无粘结锚杆钢筋，先张式预应力抗浮抗拉钢筋锚杆可以连接到设计额定长度，或者可与变直径的钢筋笼扩大头连接，构成实用的工程系统。
锚杆主要受力件用主筋钢筋(包括主筋钢筋或将主筋钢筋通过连接螺母的主筋钢筋连接结构)作为基本承力的结构，主筋钢筋可以采用普通的钢筋、包括精轧钢筋或再加表面防腐的处理，无粘结锚杆钢筋还能具有如下结构：主筋钢筋表面设有防腐油脂层，防腐油脂层外设有塑料薄膜套；通过涂防腐油脂层装置涂防腐油脂层，涂防腐油脂层无粘结筋通过塑料挤压机涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜，再经冷却筒模成型塑料套(管)；在塑料套外采用包括混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹并凝结固化；预应力后施加在主筋钢筋(固定完成后施加预应力)，形成预应力锚杆组件；将主筋钢筋，用螺母锁定，张拉钢筋施加预应力后，形成预应力锚杆组件。塑料薄膜套钢筋、尤其是后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆应用时，预应力的主筋钢筋其实形成一自由段的钢筋，具有应力施加的作用。
现有的先张或后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆应用工法。步骤是：钻孔至设计深度，开展高压旋喷施工或机械扩孔施工，成孔后，放置锚杆钢筋件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行连接，带变径钢筋笼的扩大头到位后，释放约束机构使变径钢筋笼扩大至设计尺寸，然后注浆或灌注混凝土在变径钢筋笼扩体段浇筑为锚头；锚杆钢筋的顶部通过埋入套住钢筋的法兰螺母套件固定，或可通过锚板并用螺母固定，与基础底板的钢筋骨架体系连接，后张法施加应力即后加应力时用法兰螺母套件固定；注浆或灌注混凝土在钢筋与孔的空隙处，完成预应力锚杆件；最后，安装支模浇筑混凝土基础底板固定锚板；采用预制预应力锚杆组件时不需要后加应力。当锚杆组件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、可以附加的囊袋或其他(扩大)锚头进行连接时，采取在锚杆组件的下端，预留与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头的长度相适应钢筋，在锚头底部分与锚垫板进行连接(钢筋的焊接或主筋通过连接螺母连接)，留有适当的钢筋长度，和成品锚头顶部用连接螺母连接；通过改进杆件和锚头，使锚杆组件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头成为一个有机整体。
锚杆钢筋的顶部通过埋入套住钢筋(拉杆)的法兰螺母(成套件)固定，或可通过锚板并用螺母固定，与基础底板的钢筋骨架体系连接，后张法施加应力(后加应力)时用法兰螺母(成套件)固定；注浆或灌注混凝土在钢筋与孔的空隙处，完成预应力锚杆件；最后，安装支模浇筑混凝土基础底板固定锚板。而采用预制预应力锚杆组件时不需要后加应力。先张法无需要施加应力，已经制备成预制预应力单元。
制备的抗浮抗拉钢筋锚杆能用后张法预制预应力的锚杆组件及应用技术，并利用直通或扩大头等各种锚头一起组合形成后张预应力锚杆体系，克服抗浮变形、杆体能在自由段弹性变形，通过新的方法在制备杆件后再施加预应力并得到了预应力锚杆的成品进行应用，从而不但达到控制承压型直通或变直径钢筋笼扩体预应力锚杆工程实践中变形量的目的，尤其是达到节省施工时间、节约成本、提高工程质量和效率的效果。
主筋钢筋的端部设有钢筋笼或扩大直径(变直径)钢筋笼；混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹之一并凝结固化；根据施加预应力的设计要求，主筋为钢筋，并配置钢筋配筋材料，配筋材料包括钢筋笼、箍筋、钢套筒、钢丝网笼、承压板、承压法兰螺母；钢筋主筋与配置钢筋配筋材料一并凝结固化构成锚杆组件。后施加的预应力抗浮抗拉钢筋锚杆的主钢筋，钢筋的抗浮抗拉应力得以充分体现。预制组合装配式抗浮抗拉预应力锚杆件、预制预应力锚杆用管柱、预制预应力无粘结钢筋及其加长形态，都可以与混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料之一包裹并凝结固化，独立形成预应力锚杆体(非扩大头锚杆)应用。的亦可以与扩大的底端部设有的钢筋笼、扩大直径(变直径)钢筋笼、变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋、承压锚板或其他锚头承载体进行连接，在施加应力的条件下，灌注混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹之，一并凝结固化，形成扩大头预应力锚杆桩应用。
构成无粘结先张或后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆，防腐油脂层为防腐油脂、防腐沥青、聚合物材料或其他防腐材料。
锚杆组件主筋钢筋，施加后张预应力锚杆组件内钢筋的数量，是一根或者一根以上，但一般不多于10根(否则成混凝土桩了)，钢筋的规格、性能、强度、直径可根据设计要求具体确定；预应力锚杆组件的长度、横截面的形状和面积，则根据具体的工程技术要求设定；当工程需要杆件的长度超长时，可以采取用螺母连接器的方式或其他方式，将两根或两根以上的钢筋杆件加以连接，以达成所需的长度；钢筋螺母连接器也可以预先埋设在锚杆内，钢筋可以选用圆钢、钢管、钢绞线和其他型钢，型钢两端亦可以设有丝纹。
所述的锚杆组件和可变径钢筋笼，立体几何形态覆盖很大的范围，此处不表。
所述的锚杆杆件，预制预应力锚杆用管柱、抗浮抗拉锚杆用预制预应力无粘结钢筋，及其加长形态的主筋和配筋、法兰螺母、预紧螺母等可选用的材料，包括但不限于钢材、钢绞线、玻璃纤维、树脂、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、碳纤维、石墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料、高分子、高分子聚合物材料、纳米材料、金属材料和非金属材料。
适用领域包括但不限于抗浮抗拉的功能性应用，具体的应用包括建筑、道路、矿山开采、隧道桥梁、基坑和山体护坡、地质灾害处理；也用于抗压工程等领域。所述的预制预应力锚杆体，可以根据工程设计用途的需要，也可以作为预制预应力抗压桩使用。
当锚杆组件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行连接时，采取在锚杆组件的下端，预留与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头的长度相适应钢筋，在锚头底部分与锚垫板进行连接(钢筋的焊接或主筋通过连接螺母连接)，也可以留有适当的钢筋长度，和成品锚头顶部用连接螺母连接；通过改进杆件和锚头，使锚杆组件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头成为一个有机整体。
采用先张法制备成的预制预应力锚杆时，放置预制预应力锚杆组件与变直径钢筋笼，采用多根预制预应力锚杆件单元，选择两根至若干根不同定尺的锚杆单元接成所需要长度的锚杆件；连接的方法的最低的一根与锚头上端若干根不同定尺的锚杆可以方便接成所需要长度的锚杆件；无需施加应力(后加应力，拉伸应力)即用法兰螺母(成套件)固定；注浆或灌注混凝土在变径钢筋笼扩体段浇筑为锚头及注浆或灌注混凝土在钢筋的与单元连接处及单元周边的空隙处。
所述的后张法预制预应力锚杆组件的钢筋笼，当锚杆组件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行连接时，采取在锚杆组件的下端，预留与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头的长度相适应钢筋，在锚头底部与锚垫板进行连接，也可以留有适当的钢筋长度，锚杆组件的钢筋下端和成品锚头顶部用连接螺母连接；或通过改进锚杆件和锚头，使锚杆组件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头成为一个有机整体后。施加应力一般只作用于的锚杆。
混凝土预制的管柱的钢筋骨架在底端是连接件，可以通过固定方式、尤其是螺接或焊接等方式与下端的钢筋笼(尤其是人率先提出的变直径钢筋笼连接，尤其是主筋的连接，变直径钢筋笼的中央需要主筋，变直径钢筋笼主筋并不需要预应力，从而形成一个直径大于混凝土预制的管柱的混凝土基础，此基础通过注浆管注浆；具有更大的抗拉及搞压的能力。)因此，是混凝土预制的管柱是组合装配式抗浮抗拉锚杆杆件组合件的一个重要元件。
配合先张或后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆，尤其是先张式预应力抗浮抗拉钢筋锚杆及系统。锚杆用主筋钢筋(包括主筋钢筋或将主筋钢筋通过连接螺母的主筋钢筋连接结构)作为基本承力的结构，主筋钢筋可以采用普通的钢筋、包括精轧钢筋或再加表面防腐的处理，主筋钢筋还能具有如下结构：主筋钢筋表面设有防腐油脂层，防腐油脂层外设有塑料薄膜套；通过涂防腐油脂层装置涂防腐油脂层，涂防腐油脂层无粘结筋通过塑料挤压机涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜层，再经冷却筒模成型塑料套(管)；在塑料套外采用包括混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹并凝结固化；预应力后施加在主筋钢筋(固定完成后施加预应力)，张拉钢筋施加预应力后，将主筋钢筋用螺母锁定，形成预应力锚杆杆件。
塑料薄膜套管钢筋(实施例中图中有显示)、尤其是后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆应用时，预应力的主筋钢筋其实形成一自由段的钢筋，套管可以是金属、PP、PE、PV、塑料等各种材质的套管。
先张或后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆及工法，先张法是的优点。但制备的抗浮抗拉钢筋锚杆尤其是能用后张法预制预应力的锚杆杆件及应用技术，并利用直通或扩大头等各种锚头一起组合形成后张预应力锚杆体系，克服抗浮变形、杆体能在自由段弹性变形。
施工方法和后张法一样，但是预应力筋与混凝土不直接接触，处于无粘结的状态。无粘结预应力筋是带防腐隔离层和外护套的专用预应力筋。无粘结预应力筋对锚具安全可靠性、耐久性的要求较高；由于无粘结预应力筋与混凝土纵向可相对滑移，预应力筋的抗拉能力不能充分发挥，并需配置一定的体内有粘结筋。
本申请人已经公开锚杆钢筋的顶部施加应力的过程：通过埋入套住钢筋(拉杆)的法兰螺母(成套件)固定，或可通过锚板并用螺母固定，与基础底板的钢筋骨架体系连接，后张法施加应力(后加应力)时用法兰螺母(成套件)固定；注浆或灌注混凝土在钢筋与孔的空隙处，完成预应力锚杆件；最后，安装支模浇筑混凝土基础底板固定锚板。而采用预制预应力锚杆组件时也需要拧紧锚杆的应力。但实际施加过程有所不同：施加应力时注浆或灌注混凝土需要凝固后才能真正施加应力(注浆或灌注混凝土凝固的底板才能作应力支承)。此时需要凝固的底板上再开孔，施加应力做防水或做防水后再实施张拉应力，这道工艺往往破坏了底板防水。
发明内容
本发明目的是，提出一种预应力锚杆的预应力施加锚固及装置，避免施加应力做防水或做防水后再实施张拉应力，这道工艺往往破坏了底板防水。
本发明技术方案是，一种预应力锚杆的预应力施加锚固方法，采用一个预紧螺母16在锚杆上端对主锚杆钢筋施加应力并预先锁定，预紧螺母是一个可控锁定失效的螺母，另用主螺母(包括但不限于法兰螺母或‘锚垫钢板+锚固螺母+螺旋筋’等锚固装置)固定预置在预紧螺母上部锚杆钢筋的顶端，再进行底板浇铸，直到混凝土底板基础结构固化达到设计强度后，通过使预紧螺母锁定失效，使施加的预应力传递到主螺母17上，从而使预应力传递施加在混凝土底板基础结构上。
预紧螺母失效控制采用高聚物热塑性材料，然后加热预紧螺母至熔化点(玻璃体)，预紧螺母失效则由主螺母承载全部或主要的锚杆应力，预紧螺母外裹或内置加热电阻层一并浇铸于混凝土，输电线接口与加热电阻连接并预留延伸至底板面层之上，则不影响本发明接电发挥功能使预紧螺母失效。
预紧螺母也可以采用温度记忆合金、低熔点合金，预紧螺母外裹或内置加热电阻层一并浇铸于混凝土，输电线接口与加热电阻连接并预留延伸至底板面层之上，则不影响本发明接电发挥功能使预紧螺母失效。
在主体结构底板浇筑前，以达到设计强度要求的锚杆桩头底板间接筋作为施加预应力的支点，施加预应力并用预紧螺母预先锁定，再进行主体结构底板浇铸，直到混凝土底板基础结构固化达到设计强度后，通过使预紧螺母锁定失效，使施加的预应力传递到主螺母上，从而使预应力传递施加在混凝土底板基础结构上，预紧螺母与主螺母之间的锚杆主钢筋根据设计的要求可以设置为无粘结或有粘结的。
预紧螺母在支承底板的钢筋上对主锚杆钢筋施加应力，另用主螺母旋转固定在支承底板(通过垫圈、垫板等由螺母施加)的上部即预紧螺母的上部，只提供少部分应力或一般性拧紧，再进行浇铸，直到混凝土固化(包括防水一并做好)；预紧螺母是一个可控失效的螺丝，螺母凝固后控制预紧螺母失效，主螺母17在预紧螺母失效后则被应用张紧。此时则绝大部分应力在17上，在工艺过程中能控制。
预紧螺母失效控制有多种方法，比较成熟成本可控的是采用高聚物热塑性材料，然后加热预紧螺母至熔化点(玻璃体)，预紧螺母失效则由主螺母承载全部或主要的锚杆应力。混凝土承载底板完全不经过破坏。
锚固装置包括预紧螺母16和加热片，构成一个可熔的预紧螺母组件，预紧螺母上紧贴粘接、嵌入或包裹加热片。
理论上预紧螺母16可以熔断完全失效的话(实际试验时仍会有部分应力承载，但这不影响本发明的基本方法与装置构造，也不影响应力的承载)，则拉力应力可以全部传递到主螺母17上或底板上，则主螺母可以不二次张拉了。预紧螺母也可以采用温度记忆合金、低熔点合金，预紧螺母外裹加热电阻层一并浇铸于混凝土，输电线接口预留于底板面层之上，则不影响本发明发挥功能使预紧螺母失效。
有益效果：如果全部由预紧螺母16承载、法兰螺母即主螺母17不须再加力，但此时主钢筋并非将主应力施加在整个混凝土的构造上，应该再加力在主螺母17，主螺母位于钢筋网上的主混凝土结构上，则可以是很理想的预应力施加结构。即使后张法预应力筋施工方法，指预应力钢筋在混凝土内凝固或与混凝土不直接接触(使用无粘结钢筋进)，预应力钢筋处于无粘结的状态。无粘结预应力筋是带防腐隔离层和外护套的专用预应力筋。由于无粘结预应力筋与混凝土纵向可相对滑动，预应力筋的抗拉能力能充分发挥，锚杆件的混凝土杆体最后固定时需要用发明方法。
先张法或后张法应用在底板时，仍需要承载凝固固定混凝土底板上，使其承载力达到设计所需要的施加预应力值，均匀承载在主螺母17上则承载在整个底板上，不需要二次承载加载对原先凝固片有破坏，预应力锚杆自由段的变形量可以调节，同时本方案施工更加简单，对基础的施工基本无影响。对于提高工程质量和技术的安全性，有着积极的作用。
尤其是锚杆与下端与变径钢筋笼及注浆体或混凝土锚头的结合在力学上得到强大基础支撑，且抗拉力传递可靠，能够使锚杆的抗拉力提高1.5倍以上。锚杆主钢筋下端变径钢筋笼的主钢筋焊接或专用螺母连接器连接，可以保证连接的可靠性，变径钢筋笼的主钢筋可以无需采用耐受强应力的高质钢筋。
附图说明
图1为本发明的方法使用的结构示意图。
图2为本发明的预紧螺母配PTC器件的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，基础(混凝土)结构1、主(钢)筋2、防水钢板3、膨胀止水胶条4、防水涂料5、防水保护层6、密封膏7、加强柔性防水层8、基础底板垫层9、锚杆浆体10、锚具罩11、内充微膨胀体或润滑脂12、过渡管13、埋置过渡管的凹坑14、透水材料回填层15、筋体配置螺母即预紧螺母16(预紧螺母外裹或内置加热电阻层一并浇铸于混凝土，输电线接口与加热电阻连接并预留延伸至底板面层之上，图中未画出)、法兰螺母即主螺母17、钢板(用于施加预应力用，钢板或采用钢筋骨架层)18、筋体套管19、防腐油脂20(筋体套管19、防腐油脂20是用于无粘结主筋杆的结构，如采用混凝土有粘结的结构，亦可使用本发明方法。
预紧螺母16在本申请的范畴内可以是一个可熔的组件，预紧螺母上紧贴粘接或包裹加热片(电热丝包裹，功率为5-100W)，或1-5片PCT器件围裹预紧螺母。预紧螺母采用高分子材料热塑性材料，便宜的如PP、PE、PVC、PET等，也可以用工程塑料；合金可采用含锑、锡、铅的金属材料，浇铸并金加工成预紧螺母即可，记忆合金材料也可以制备成预紧螺母。
图2预紧螺母16体上预埋一至四块(均匀分布)PTC器件21，PTC的电极可以是矩形体块相邻的两个面并引出短导线，当图2预紧螺母完成应力锁定后再将短导线接到地表上部用于通电熔化螺母；
用预紧螺母16其实只是一个预紧螺母在支承底板的钢筋上对主锚杆钢筋施加应力，另用主螺母旋转固定在支承底板(通过垫圈、垫板等由螺母施加)的上部即预紧螺母的上部，只提供少部分应力，再进行浇铸，直到混凝土固化(包括防水一并做好)；预紧螺母是一个可控失效的螺丝，螺母凝固后控制预紧螺母失效，主螺母17在预紧螺母失效后则被应用张紧。此时则绝大部分应力在17上，在工艺过程中能控制。
本发明就是要简化施工，不要再在底板上凝固后再开孔，做防水，和再实施二次张拉。
在主体结构底板浇筑完成前，底板钢筋作为施加预应力的支点，然后施加预紧螺母预应力完成后，再浇混凝土完成锚杆锁定。
钻孔钻进至设计深度，能够开展旋喷施工或机械扩孔施工，放下锚杆的拉杆与固定直径锚头非扩大头锚杆或扩大头(变直径钢筋笼或各种囊式扩大头、以及各种扩大头等)，扩大头到位后扩大机构将扩大头扩大至设计尺寸，然后高压注浆或灌注混凝土在扩体段和整个自由段成桩；锚杆中拉杆采用能施加预应力的螺纹钢筋；施加预应力的步骤如下：
2坑开挖至基底并清理浮浆；并在锚杆顶部放置遇水膨胀止水胶条；
②混凝土垫层钢筋结构上方先设有钢板或第一锚垫板，钢板或第一锚垫板上设有预紧螺母施加应力；再在锚杆顶部，埋入锚垫板，旋紧主螺母；
3第一锚垫板上方螺纹钢筋上设置预紧螺母，与垫板、预应力钢筋时旋紧预应力螺母，并用配套扭力扳手施加预应力至设计要求的变形位置。或用千斤顶施加预应力至设计要求的荷载，用锚具锁定。
4预紧螺母上施加保护装置指螺旋箍筋套在预应力螺母上，绑扎螺旋箍筋以及基底上的基础底板钢筋，绑扎过程中避免碰撞预应力钢筋；最后，支模浇筑基础混凝土基础底板。
通过将锚杆自由段直径加大(增至250～300mm，或更大，浇注混凝土等方式)，同时提高注浆体材料的强度，将其作为刚性微型桩，在保证桩身强度以及桩抗压承载力满足设计承载力要求的条件下，使其作为后续施加设计要求预应力的支座的工法；
在锚杆自由段注浆体达到设计要求的强度后，在锚杆顶部即刚性微型桩顶部放置锚垫板，后张法施加预应力：锚垫板放置完成后，再在锚垫板上方设置预应力螺母，与垫板、预应力筋机械连接，并及时旋紧预应力螺母，并用配套扭力扳手施加预应力至设计要求的变形位置。
锚杆的后张预应力施加装置包括施力机械、支架或/与支架板、钢筋夹持器或锁定螺母、支架或支架板中央设有能使锚杆的上端钢筋穿过的孔洞；锚杆钢筋的下端固定在锚杆地层或岩层的钻孔内，穿过的孔洞后上端钢筋由钢筋夹持器夹持或螺母锁定，并由施力机械施加应力，上端钢筋的通过锁定螺母或焊接等方式固定在支架板上所述的锚杆的后张预应力施加装置，锚杆在地层或岩层钻孔的表面设有锚杆的后张预应力锁定支架3，锁定支架可以是预制的也可以是现场制作的，其形状包括但不限于带支撑脚或不带支撑脚的长方体、正方体、圆柱体、多面体混凝土或钢制件。
所述的锚杆的后张预应力施加装置，预应力锁定支架带有支撑脚，锚杆主筋精轧螺纹钢穿过支架孔洞，在其上方用锁锚螺母螺锁定。
所述的锚杆的后张预应力施加装置，带锚的锁定支架在地层或岩层钻孔的表面，锁定支架的上方放置垫板和预应力锁定螺母；并和锚杆最上端的锚固结构一起与建筑物底板一并浇筑。
所述的锚杆的后张预应力施加装置，施力机械有两种结构，一是使在钢筋夹持器下端向上加力的设备，包括千斤顶；另一种是在钢筋夹持器上端向上加力的设备，包括但不限于千斤顶、手动扳手、吊车、胡芦、龙门吊、轮旋盘等，电动、液压、气压机械和手动设备。
所述的锚杆的后张预应力施加装置，钢筋(主筋)尤其是采用精轧螺纹钢，采用有粘结或无粘结的钢筋。所述的锚杆的后张预应力施加装置，锚杆钢筋底端具有扩大头的锚杆钢筋的杆身施加应力更好，锚杆钢筋底端具有扩大头或直通等直径非扩大头锚杆。
所述的锚杆的后张预应力施加装置，并可对桩头周围土体进行改良加固，增加其承载强度。
所述的锚杆的后张预应力施加装置，锚杆可选择混凝土或高标号的水泥浆及钢筋骨架形成高强度的刚性锚杆体，加有加强钢筋的混凝土的结构，如加钢筋笼、螺旋箍筋等。
施加预应力的大小：根据地下室抗浮计算时，计算的上浮水头放大1.05倍；抗浮计算锚杆的安全系数取K＝2.0；因此锚杆施加的预应力小于锚杆的特征值(最大变形长度)，且要大于常水位时所需要的锚杆抗浮力，综合考虑取承载力特征值的50-80％(根据设计要求确定)。
通过将锚杆自由段直径加大(增至250～300mm，或更大，浇注混凝土等方式)，同时提高注浆体材料的强度，将其作为刚性微型桩，在锚杆自由段注浆体达到设计要求的强度后，在锚杆顶部放置锚垫板，后张法施加预应力。
通过施加预应力，从而消除锚杆的变形量，可以很好的减少工程锚杆的位移。综合考虑，在保证桩身强度以及桩抗压承载力的前提下，克服抗浮直通等直径非扩大头锚杆或扩大头锚杆体系变形的工法，在桩段布置锚垫板，从而后张法施加预应力。
Claims (10)
1.一种预应力锚杆的预应力施加锚固方法，其特征是，采用一个预紧螺母在锚杆上端对主锚杆钢筋施加应力并预先锁定，预紧螺母是一个可控锁定失效的螺母，另用主螺母(包括但不限于法兰螺母或‘锚垫钢板+锚固螺母+螺旋筋’等锚固装置)固定预置在预紧螺母上部锚杆钢筋的顶端，再进行底板浇铸，直到混凝土底板基础结构固化达到设计强度后，通过使预紧螺母锁定失效，使施加的预应力传递到主螺母上，从而使预应力传递施加在混凝土底板基础结构上。
2.根据权利要求1所述的一种预应力锚杆的预应力施加锚固方法，其特征是，预紧螺母失效控制采用高聚物热塑性材料，然后加热预紧螺母至熔化点(玻璃体)，预紧螺母失效则由主螺母承载全部或主要的锚杆应力，预紧螺母外裹或内置加热电阻层一并浇铸于混凝土，输电线接口与加热电阻连接并预留延伸至底板面层之上，则不影响本发明接电发挥功能使预紧螺母失效。
3.根据权利要求1所述的一种预应力锚杆的预应力施加锚固方法，其特征是，预紧螺母也采用温度记忆合金、低熔点合金，预紧螺母外裹或内置加热电阻层一并浇铸于混凝土，输电线接口与加热电阻连接并预留延伸至底板面层之上，则不影响本发明接电发挥功能使预紧螺母失效。
4.根据权利要求1所述的一种预应力锚杆的预应力施加锚固方法，其特征是，在主体结构底板浇筑前，以达到设计强度要求的锚杆桩头底板间接筋作为施加预应力的支点，施加预应力并用预紧螺母预先锁定，再进行主体结构底板浇铸，直到混凝土底板基础结构固化达到设计强度后，通过使预紧螺母锁定失效，使施加的预应力传递到主螺母上，从而使预应力传递施加在混凝土底板基础结构上，预紧螺母与主螺母之间的锚杆主钢筋根据设计的要求可以设置为无粘结或有粘结的。
5.根据权利要求1所述的一种预应力锚杆的预应力施加锚固方法，其特征是，钻孔钻进至设计深度，能够开展旋喷施工或机械扩孔施工，放下锚杆的拉杆与固定直径锚头非扩大头锚杆或扩大头，扩大头到位后扩大机构将扩大头扩大至设计尺寸，然后高压注浆或灌注混凝土成桩；锚杆中拉杆采用能施加预应力的钢筋或钢绞线；施加预应力的步骤如下：坑开挖至基底并清理浮浆；并在锚杆顶部放置遇水膨胀止水胶条；混凝土垫层钢筋结构上方先设有钢板或第一锚垫板，钢板或第一锚垫板上设有预紧螺母施加应力；再按设计要求在锚杆顶部，预置锚固主螺母旋紧；第一锚垫板上方螺纹钢筋上设置预紧螺母，与垫板、预应力钢筋时旋紧预应力螺母，并用配套施加预应力装置或用千斤顶施加预应力至设计要求的预应力值；至设计要求的荷载，用预紧螺母锁定；再进行主体结构底板浇铸，直到混凝土底板基础结构固化达到设计强度后，通过接电加温熔断，使预紧螺母锁定失效，使施加的预应力传递到主螺母上，从而使预应力传递施加在混凝土底板基础结构上。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种预应力锚杆的锚固装置，其特征是，锚固装置包括预紧螺母16和加热片，构成一个可熔的预紧螺母组件，预紧螺母上紧贴粘接、嵌入或包裹加热片。
7.根据权利要求6所述的锚固装置，其特征是，采用电热丝包裹预紧螺母。
8.根据权利要求6所述的锚固装置，其特征是，加热片功率为5-100W。
9.根据权利要求6所述的锚固装置，其特征是，预紧螺母16体上预埋一至五块均匀分布PTC器件。
10.根据权利要求6所述的锚固装置，其特征是，预紧螺母采用高分子材料热塑性材料，便宜的如PP、PE、PVC、PET等，也可以用工程塑料；合金可采用含锑、锡、铅的金属材料，浇铸并金加工成预紧螺母即可，记忆合金材料也可以制备成预紧螺母。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210806 |