CN212641446U - 一种预应力无粘结锚杆钢筋制备的预应力锚杆 - Google Patents

Abstract

一种预应力无粘结锚杆钢筋，包括主筋钢筋作为基本承力的结构，主筋钢筋为精轧钢筋或普通钢筋，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；主筋钢筋的数量是一根或一根至五根；主筋钢筋是将分段的钢筋通过连接螺母连接的主筋钢筋结构。无粘结锚杆钢筋制备的预应力锚杆，无粘结主筋钢筋直接混凝土浇铸成预应力锚杆或锚杆下端再连接扩大头的注浆体或混凝土；扩大头的注浆体或混凝土内裹钢筋骨架或囊袋，钢筋骨架包括单根或若干钢筋、普通结构的钢筋笼、变直径钢筋笼；普通结构的钢筋笼、变直径钢筋笼时混凝土预制的管柱的抗浮抗拉锚杆；使用单根或若干钢筋锚杆钢筋连接单根或若干钢筋；囊袋中央仍设有单根或若干钢筋或钢筋笼。

Description

一种预应力无粘结锚杆钢筋制备的预应力锚杆

技术领域

本实用新型涉及新型的预应力锚杆，尤其是一种先张或后张预应力施加的抗浮抗拉锚杆。用先张或后张预应力抗浮抗拉无粘结钢筋制备的抗浮抗拉钢筋锚杆及应用技术，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，涉及一种克服抗浮直通或扩大头带施加预应力的锚杆体系乃至抗压桩体系。

背景技术

直通或扩大头预应力锚杆技术是一种新型的地下工程应用技术，符合国家倡导的“节能减排、绿色发展”精神。在解决地下室抗浮、基坑支护等方面，与一般传统工艺相比，更加的经济、环保；同时在成本、工期与耐久性等方面，也有较大的优势。随着扩体预应力锚杆技术的推广，越来越多的工程采用扩体预应力锚杆技术进行地下室抗浮、基坑支护等。与此同时，大量的工程实践表明，预应力锚杆的承拉力远大于普通锚杆，普通锚杆变形位移的较大，因而在位移控制方面比传统的桩基础要求更高，因此如何更好的控制锚杆的变形，是对扩体锚杆技术改进的一个重要方向。公知的是，预应力锚杆变形包括杆体自由段弹性变形和扩大头锚固段的土体蠕变变形两种，需要有相对应的产品和工法，也涉及承压型直通或变直径钢筋笼扩体锚杆预应力工法。

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本申请人在先申请，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。

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。

扩大头锚杆技术是一种新型的地下工程应用技术，符合国家倡导的“节能减排、绿色发展”精神。在解决地下室抗浮、基坑支护等方面，与一般传统工艺相比，更加的经济、环保；同时在工期与耐久性等方面，也有较大的优势。随着扩体锚杆技术的推广，越来越多的工程采用扩体锚杆技术进行地下室抗浮、基坑支护等。与此同时，大量的工程实践表明，锚杆的承拉力远大于普通锚杆，其变形位移的尺度大，因而在位移控制方面比传统的桩基础大，因此如何更好的控制锚杆的变形，是对扩体锚杆技术改进的一个重要方向。经过试锚试验，其在极限抗拔力作用下，锚杆的最大变形81.6mm，残余变形约31.3mm，则其发生的实际弹性变形为50.3mm。由此可见，锚杆的弹性变形占锚杆最大变形量的50％以上。

锚杆扩体段的受压土体塑性变形及残余变形，与扩体段承受的端压力有关以及所在土层性质相关，与杆体采用的钢筋根数无关。

锚杆自由段杆体的弹性变形控制，杆体的弹性变形即钢筋的弹性变形主要由杆体钢筋的截面积、钢筋的弹性模量以及杆体的长度控制。轴向拉压变形公式:

以南京某项目地下室抗浮锚杆为例，锚杆总长13m(其中锚杆普通段长10.0m，直径200mm；扩体段直径750mm，长3.0m)，抗拔特征值500KN的锚杆为例。抗拔锚杆理论弹性位移量计算表如下：

在极限荷载的状态下，锚杆的理论自由变形达51.75mm。

经过试锚试验，其在极限抗拔力作用下，锚杆的最大变形81.6mm，残余变形约31.3mm，则其发生的实际弹性变形为50.3mm。由此可见，锚杆的弹性变形占扩大头锚杆最大变形量的50％以上。

对于扩大头抗浮锚杆变形的控制，现阶段主要方法是通过后张法施加预应力来解决锚杆自由段的弹性变形，具体实施步骤是，在主体结构底板浇筑完成以后，在底板上开槽，通过底板作为施加预应力的支点，然后施加预应力完成后，再后浇开槽处混凝土完成锚杆锁定。这种变形控制的方法主要缺陷在于，需要在底板施工完成并达到设计强度后才能施加预应力，这样会大大延误工期，同时施加预应力时需要在主体结构底板上开槽，对主体结构产生不同程度的破坏，对地下室防水产生不利影响，同时对基坑降水要求更长，相对成本增加更多。未解决承压型直通或变直径钢筋笼扩体锚杆自由段变形的控制的方法。

本申请人在先：CN2017103638836一种预制预应力锚杆杆件及施工工法；CN2017103638836 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，但预应力锚杆杆件仍有改进之处。即先张或后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆部件，主要是以无粘结精轧钢筋作为锚杆的主筋。

实用新型内容

本实用新型目的是，提出一种先张或后张预应力抗浮抗拉锚杆钢筋、锚杆。即制备的抗浮抗拉钢筋锚杆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。同时还提供减小预应力锚杆工作状态下的土体蠕变变形的工法。

本实用新型的技术方案是，一种先张或后张预应力抗浮抗拉锚杆钢筋，包括主筋钢筋(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，主筋钢筋为精轧无粘结钢筋或普通钢材或其它承力材料，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或其他材质的套管；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)，形成预应力锚杆杆件；将主筋钢筋，用螺母锁定，张拉钢筋施加预应力后，形成预应力锚杆杆件。

预应力无粘结锚杆钢筋可以制备为普通的等直径预应力的预应力锚杆；亦可以制备为下端连接结构为扩大头的注浆体或混凝土；扩大头的注浆体或混凝土内可以制备钢筋骨架或囊袋，钢筋骨架包括单根或若干钢筋、普通结构的钢筋笼、变直径钢筋笼；普通结构的钢筋笼、变直径钢筋笼时抗浮抗拉锚杆钢筋下端接钢筋笼或变直径钢筋笼的主筋，使用单根或若干钢筋连接；囊袋中央可设有单根或若干钢筋或钢筋笼。预应力无粘结锚杆钢筋可以制备成为混凝土预制的管柱。

主筋钢筋将分段的钢筋通过连接螺母连接的主筋钢筋结构。

制备锚杆时，主筋钢筋的端部设有扩大头骨架，扩大头骨架包括钢筋、钢筋笼或能扩大直径的变直径钢筋笼；主筋钢筋与扩大头骨架浇筑混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹之一并凝结固化成锚杆与扩大头；锚杆是在施加应力的条件下施加混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹之一并凝结固化。

尤其是主筋钢筋的端部设有钢筋笼或能扩大直径的(变直径)钢筋笼；主筋钢筋与钢筋笼施加混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹之一并凝结固化成锚杆。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杆件。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。

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或防腐沥青或聚合物材料。

所述无粘结钢筋、锚杆杆件的主筋钢筋与扩大头的注浆体或混凝土内钢筋笼的主筋为连接锚杆主筋一体的无粘结锚杆钢筋，能施加后张预应力；亦可以根据设计和规范的要求，设置全部或一部分有粘结。所述无粘结锚杆钢筋、无粘结锚杆可以制备为非扩大头等直径普通的预应力锚杆，置备一根或一根以上无粘结钢筋、承压板、锚固装置等，无粘结锚杆主钢筋为连接一体的无粘结锚杆钢筋，能施加后张预应力；亦可以根据设计和规范的要求，设置全部或一部分有粘结。

螺母连接器以后连接方式对锚杆进行连接。

所述锚杆杆件主筋钢筋的前端，设有与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行连接或连接的装置，形成预制预应力锚杆体系。

组合装配式锚杆组件构成一个实际应用抗压抗拉(主要是抗拉，且效果更好)的工程件。延长接续式锚杆是锚杆能够接续成延长化的杆件并最后成为组件。

设有非扩大头的即等直径的预应力锚杆，预应力锚杆包括备置一根或一根以上无粘结钢筋、承压板、锚固装置，无粘结锚杆主钢筋为连接一体的无粘结锚杆钢筋，能施加后张预应力。

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，本实用新型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。用本实用新型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，用锚杆钢筋穿过本实用新型的成品管柱，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。

本实用新型是抗浮抗拉组合锚杆组件(分有粘结、和无粘结锚杆两种)并有相应的工法。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本实用新型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额定长度并可连接变直径的扩大头钢筋笼，构成本实用新型实用的工程系统。

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。

本实用新型塑料薄膜套钢筋、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，但不再伸长，具有应力施加的作用。

先张或后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆及工法。即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。同时还提供减小预应力锚杆工作状态下的土体蠕变变形的工法。

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无粘结钢筋锚杆的主钢筋，钢筋的抗浮抗拉应力得以充分体现。

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或防腐沥青或聚合物材料。

所述锚杆组件主筋钢筋的前端，设有与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行连接或嫁接的装置，形成预制预应力锚杆体系。

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15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。

所述的无粘结钢筋、锚杆组件、可变径钢筋笼，立体几何形态包括但不限于：立方体、多面体、正多面体、四面体、长方体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥、棱锥、竹节状、串状、凸凹状，其可以是实心的，亦可以是空心的；平面横截面的形状包括但不限于：正方形、长方形、三角形、四边形、菱形、梯形、多边形、圆、椭圆、圆环、扇形、弓形；锚杆组件可以是实心的，亦可以是空心的截面。

所述的无粘结钢筋、锚杆组件、可变径钢筋笼，主筋和配筋可以选择使用的材料，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。

本实用新型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。

先张或后张法采用预制预应力锚杆体其应用工法的步骤是：用于克服抗浮固定直径锚头或扩大头预应力锚杆变形的工法，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(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；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。再后张法施加应力(后加应力)时用法兰螺母(成套件)固定；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。

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，锚杆与钢筋笼的主筋为连接一体的能后张旋加应力的无粘接钢筋。

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。施加应力能作用于本实用新型的锚杆与钢筋笼的主筋。

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(尤其是本申请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；具有更大的抗拉及抗压的能力。)因此，本实用新型是混凝土预制的管柱枙组合装配式抗浮抗拉锚杆杆件组合件的一个重要元件。

本实用新型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)，形成预应力锚杆杆件；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。

本实用新型无粘结钢筋即塑料薄膜套钢筋、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，可以后张施加应力。

先张或后张预应力抗浮抗拉钢筋锚杆及工法是本实用新型的优点。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，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。同时还提供减小预应力锚杆工作状态下的土体蠕变变形的工法。施工方法和后张法一样，但是凝固后施加预应力的后张法制备时，预应力钢筋为无粘结钢筋，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也能充分发挥，可以配置一定的体内有粘结剂的混凝土以限制混凝土的裂缝。

有益效果：无粘结预应力筋施工方法和后张法一样，但是预应力钢筋与混凝土不直接接触，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。无粘结预应力钢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动，预应力筋的抗拉能力能充分发挥。

无粘结预应力筋具有自身的特点：1、构造简单、自重轻。不需要预留预应力筋孔道，适合构造复杂、曲线布筋的构件，构件尺寸减小、自重减轻。2、施工简便、设备要求低。无需预留管道、穿灌浆等复杂工序，在中小跨度桥梁制造中代替先张法可省去张拉支架，简化了施工工艺，加快了施工进度。3、预应力损失小、可补拉。预应力筋与外护套间设防腐油脂层，张拉摩擦损失小，使用期预应力筋可补张拉。4、抗腐蚀能力强。涂有防腐油脂、外包PE等护套的无粘结预应力筋，具有双重防腐能力。可以避免因压浆不密实而可能发生预应力筋锈蚀等危险。 5、使用性能良好。采用无粘结预应力筋和普通钢筋混合配筋，可以在满足极限承载能力的同时避免出现集中裂缝，使之具有有粘结部分预应力混凝土相似的力学性能。6、抗疲劳性能好。无粘结预应力筋与混凝土纵向可相对滑移，使用阶段应力幅度小，无疲劳问题。7、抗震性能好。当地震荷载引起大幅度位移时，可滑移的无粘结预应力筋一般始终处于受拉状态，应力变化幅度较小并保持在弹性工作阶段，而普通钢筋则使结构能量消散得到保证无粘结预应力筋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。

本实用新型完全可以先张法进行应用，即使采用后张法预制预应力锚杆虽然钢筋有变形量，但整体上预应力锚杆无大的位移。在施工中施加预应力并浇注，现场的操作后加预应力使得锚杆的拉力效果最佳(从扩大头的主筋到锚杆主筋一体化全部施加预应力)，但现场的施工控制要求较高。本实用新型通过后加预应力锚杆的运用，使其承载力达到设计所需要的施加预应力值，预应力锚杆自由段的变形量可以不断调节，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。

本实用新型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2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最好采用耐受强应力的高质钢筋。

附图说明

图1为本实用新型预应力锚杆制备示意图；

图2为本实用新型预应力锚杆示意图；

图3为本实用新型基底1上浇筑混凝土垫层2的示意图；即浇筑混凝土垫层；

图4为变直径钢筋笼扩体预应力锚杆上下端锚固段的示意图。

图5为本实用新型图4变直径钢筋笼扩体预应力锚杆钢筋笼扩大头的下端锚结构固示意图；

图6为无粘结锚杆钢筋结构示意图；

图7为空心管柱用锚杆钢筋的连接结构示意图；

图8为空心管柱用锚杆钢筋的先张法的单元及连接结构示意图；

图9为本实用新型锚杆件下端的连接结构示意图；

图10为本实用新型锚杆件下端的第二种连接结构示意图；

图11为本实用新型锚杆件下端的第三种连接结构示意图；

图12为本实用新型锚杆件下端的第四种连接结构示意图。

图13是本实用新型无粘结钢筋(或普通钢筋)应力锚杆结构示意图；

图14是本实用新型无粘结钢筋(或普通钢筋)应力锚杆结构示意图；与图13比较，本图是两根应力锚杆具有内连接螺母的连接成不同长度的锚杆；

图15是本实用新型钢筋裹混凝土构成应力锚杆的一种结构示意图；是两根应力锚杆具有内嵌式连接螺母的连接成不同长度的锚杆；

图16是本实用新型钢筋裹混凝土构成应力锚杆的一种结构示意图；是两根应力锚杆具有外露式连接螺母13的连接成不同长度的锚杆；

图17是本实用新型钢筋裹混凝土具有钢筋骨架3-7和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；

图18是本实用新型钢筋裹混凝土具有钢筋骨架3-7和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；与图17比较，设有内嵌式连接螺母。

图19是本实用新型钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；

图20是本实用新型钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；与图20比较，设有2-3根锚杆钢筋。

图21是本实用新型钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；

图22是本实用新型钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；但图中多根式锚杆钢筋3-1-1可以在端部外露；

图23是本实用新型钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成锚杆的一种结构示意图；但无应力螺母固定，另一端并设有连接螺母，可为内嵌式。

图24是本实用新型无粘结锚杆的结构示意图。

图25是本实用新型无粘结非扩大头等直径后张预应力锚杆的结构示意图；

图25-1是本实用新型另外一种无粘结非扩大头等直径后张预应力锚杆的结构示意图；

图26、图26-1、图26-2图、26-3是本实用新型非扩大头等直径部分粘结为锚固段，无粘结部分为自由段，底部或设有不变径钢筋笼、钢垫板及螺母或其他承载体的锚杆的结构示意图；

图27、图27-1、图27-2图、27-3是本实用新型一种无粘结非扩大头等直径带有螺旋筋的锚杆的结构示意图，其中箍筋为图中10-1。

具体实施方式

如图所示，图中零件示例：基底1、混凝土垫层2、浇筑后的锚杆或称锚杆件3、混凝土或砂浆浇筑制备的主筋或精轧粗钢筋外层的管柱即锚杆钢筋外层的混凝土或砂浆3-2、固定板或承载板3-4、施加预应力的螺母3-3、防腐油脂层3-6、塑料薄膜套3-5、限位器11、法兰螺母组件16-1用于在底板上固定锚杆钢筋(主筋或精轧粗钢筋)3-1，在后加应力时，法兰螺母组件16-1是在施加应力后要固定住主筋或精轧粗钢筋的预应力。止水胶条4、法兰螺母16、混凝土的底板8、混凝土的底板钢筋8-1、底板垫层8-2、钢筋笼10可以是直通式或扩大头的结构，图中为可变径的扩大直径的钢筋笼结构。注浆体12、螺母连接器13、导向帽14、扩大头15。囊袋17囊袋内混凝土体12-1、其它结构钢筋笼10-1；3-8中轴部位浇筑混凝土， 3-1-1指多根式锚杆钢筋，一般不超过5根。尤其是单用一根精轧粗钢筋整体上贯通扩大头钢筋笼中央一直到锚杆。预制预应力锚杆用空心管柱在锚杆段(上段)应用。

无粘结钢筋锚杆结构中，防腐油脂层3-6、塑料薄膜套3-5可以一直延伸到包裹直通式或扩大头的钢筋主筋与钢筋底部承压板固定，无粘结钢筋浇筑混凝土凝固后再施加应力。

预制预应力锚杆用空心管柱，对配筋材料即骨架材料3-7采用竖钢筋、钢套筒、钢筋笼、钢丝网笼等施加预应力后，再与混凝土或水泥砂浆、水泥浆凝结固化，形成预制预应力管柱。本实用新型的实施例包括一种用于抗浮抗拉锚杆无粘结后张预应力的预制防腐钢筋杆件，和一种用先张法预制的组合装配式抗浮抗拉锚杆组件(分有粘结、和无粘结两种)及其工法。

混凝土预制的管柱能与下端的管柱活动连接：即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、尤其是钢筋骨架件螺接或焊接等方式与下端的管柱连接。

如图1所示，预应力抗浮抗拉钢筋锚杆的结构示意图，包括主筋钢筋(钢筋杆，尤其是精铸钢筋，将精铸的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钢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；(后张)预应力施加在主筋钢筋，形成预制预应力锚杆组件；或将主筋钢筋穿入钢管内，张拉钢筋两段，施加预应力后，以钢管为支架，用螺母锁定，形成预制预应力锚杆组件。

先张预制预应力锚杆件，将锚杆钢筋3-1施加预应力后用混凝土或砂浆3-2包裹，混凝土或砂浆凝固达到设计强度后，钢筋混凝土制作成为预应力锚杆组件3。预应力锚杆组件内的配筋通常可选择包括但不限于/或者不选择配置钢筋笼、箍筋、钢套筒、钢丝网笼、承压板(锚垫板)、承压法兰螺母或其他筋骨配筋材料。图中未画出。其中图1中：施加预应力的固定板或承载板(锚垫板)3-4、螺母3-3、钢筋3-1、锚杆3，预应力锚杆的钢筋，混凝土或砂浆3-2 (可以是独立套筒的构造或类似套筒的构造，也可以是与施加应力的锚杆钢筋紧密浇筑的结构，无粘结钢筋亦可)。为了施加应力，独立套筒的构造需要有较好的耐压特性，套筒尤其为钢筋骨架且用达标号的水泥混凝土，预应力钢锚杆的前端固定能变径钢筋笼等；预应力锚杆组件的直径小于钻孔直径即可应用。

螺母是固定螺母，对施加预应力的钢筋螺纹螺母固定。

图2中混凝土或砂浆浇筑制备的主筋或精轧粗钢筋外层的混凝土或砂浆(即管柱)3-2与钢筋3-1的基本结构。

图3本实用新型基底1上浇筑混凝土垫层2的示意图；图3中基底1、混凝土垫层2、浇筑完成混凝土垫层；锚杆组件3、止水胶条4、止水胶条4是要嵌入法兰螺母16中央进行止水的。尤其是对地下室地表平面的锚固的上端固定处采用止水胶条4。

本实用新型是抗浮抗拉组合锚杆组件(分有粘结、和无粘结锚杆两种)并有相应的工法。无粘结钢筋锚杆或上述成品管柱，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。

图4为承压型变直径钢筋笼扩体预应力锚杆上下均有锚固段的示意图中：基底1、混凝土垫层2、浇筑后的锚杆组件3、止水胶条4、法兰螺母16、上层的混凝土的底板8、混凝土的底板钢筋8-1、底板垫层8-2、钢筋笼10可以是直通式或扩大头的结构。注浆体12、螺母连接器13、导向帽14、扩大头15、在底板上锁定的法兰螺母16。螺母连接器或称连接螺母13，是精轧钢筋的螺接连接装置，采用螺母作为连接结构件连接精轧钢筋的螺纹(从端部开始)，精轧钢筋的螺纹只要进入螺母内一定长度，可以保证连接强度；连接螺母长度为15-25厘米，标准为 20厘米，可以用作锚杆需要的不同长度的连接，也可以用于锚杆与变直径钢筋笼主筋的连接结构，焊接也是一种主筋的连接方式；如以精轧钢筋的锚杆元件为实施例：制备或准备3、4、5、 7米定尺的精轧钢筋的锚杆，用不同的定尺的精轧钢筋用连接螺母13连接成不同长度需求的锚杆，例如，两根不同定尺的锚杆可以方便接成从7到14米的不同长度的锚杆件。三根不同定尺的锚杆可以方便接成15到21米的不同长度的锚杆。四根可以制备更长的锚杆件。本实用新型的锚杆在上部的连接结构采用与混凝土的底板8和法兰螺母16、混凝土的底板8包括混凝土的底板钢筋8-1上浇筑底板垫层8-2，法兰螺母16用于在建筑物等的上表面上固定混凝土的底板 8上，使锚杆组合件能够锚固建筑物或锚杆组合件上端固定的表面层。

图5中扩大头钢筋笼的限位螺母11(对可变径的扩大直径的钢筋笼在主筋或精轧粗钢筋 3-1上进行限位。也可以为不扩大直径的钢筋笼10)，也可与螺母连接器或称连接螺母13一体化，承载板螺母16-1在钢筋笼10主钢筋底部托住承载板；不扩大直径的钢筋笼或可扩大直径的钢筋笼中央主筋亦为无粘结锚杆钢筋。如图6的结构。防腐油脂层3-6、塑料薄膜套3-5可以一直延伸到包裹直通式或扩大头的钢筋笼10的主筋(主筋主要使用精轧钢筋)，防腐油脂层 3-6、塑料薄膜套3-5并可以包裹螺母连接器13，单用一根精轧粗钢筋整体上贯通扩大头到锚杆。底部的承载板3-4可以参见图13。

图6为无粘结锚杆钢筋结构示意图；图6所示，无粘结锚杆钢筋如下结构：定锚杆钢筋 (主筋或精轧粗钢筋)3-1在中央，先包裹一层防腐层(防腐油脂层)3-6、防腐层外层为塑料薄膜套3-5，包括包裹住螺母连接器。无粘结锚杆的钢筋上还可以设有钢筋骨架3-7(图8画出了这个)、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并包裹住钢筋骨架3-7，被称为锚头。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)。

预应力后施加指在施工过程中主筋钢筋(施加预应力再用螺母固定)，形成预应力锚杆组件。先张预应力即预应力预制锚杆件：先行将主筋钢筋，用螺母锁定，张拉钢筋施加预应力后，形成预应力锚杆组件单元。

采用预制管柱(内有钢筋骨架)构成空心锚杆，管柱此为锚杆钢筋的外套管柱，用锚杆钢筋穿过管柱，用成品管柱时，用中央有孔且大于管柱内径的承载板置于成品管柱的两端，承载板的也可以是内嵌式，只要直径大于钢筋骨架直径，管柱能够支撑预应力。

图7为空心管柱用锚杆钢筋的连接结构示意图；无粘结锚杆钢筋或有粘结锚杆钢筋均可，图中画出的是无粘结锚杆钢筋，但采用空心管柱不影响锚杆钢筋的管柱内的伸缩。可以用于先张或后张预应力的两种情况的结构。空心管柱的连接端并不需要受很大的力，但不排除空心管柱的端端之间具有钢筋骨架3-7的连接和混凝土的连接。

图8为空心管柱用锚杆钢筋的先张法的单元及连接结构示意图，钢筋采用无粘结锚杆钢筋或有粘结锚杆钢筋均可，图中画出了单元的管柱的钢筋构成的锚杆件，混凝土或砂浆浇筑制备成主筋或精轧粗钢筋外层的管柱3-2，将穿过管柱中央孔的无粘结锚杆钢筋或有粘结锚杆钢筋在管柱的两端用固定板或承载板3-4作垫，施加预应力的螺母3-3固定在锚杆钢筋(精轧钢筋)螺纹，且锚杆钢筋被施加应用时螺旋固定。螺母连接器13在两根钢筋的上下端作为连接装置。

相对而言，图8预制预应力锚杆件单元构成实用的组合装配式结构，尤其是先张应力的预应力预制锚杆件单元，每个单元的端部设有一固定的螺母连接器或连接螺母与本单元的钢筋连接，每个单元的端部的第二端为凸出的钢筋，与相邻单元的端部的固定的螺母连接器匹配；预应力预制锚杆件单元制备或准备成3、4、5、7米定尺的单元(净长度)，用不同的定尺的单元相互用内嵌的连接螺母13连接成不同长度需求的锚杆件，例如，两根不同定尺的锚杆单元可以方便接成从7到14米的不同长度的锚杆件。三根不同定尺的锚杆可以方便接成15到21米的不同长度的锚杆件。

图4、5、8给出的是锚杆下端与变径钢筋笼及注浆体或混凝土的连接结构，此实施例虽然效果最佳，但本实用新型不排除锚杆下端其它连接结构，包括括普通钢筋笼及注浆体或混凝土、无钢筋笼的注浆体或混凝土(扩大头与非扩大头均可)，包括囊袋内裹或外裹注浆体或混凝土。

但如图9-12均给出各种连接结构(均是扩大头连接结构，非扩大头结构亦完全可用，亦未超出本实用新型的范围)，但连接结构中均有一根以上钢筋与锚杆钢筋的下端固定；一根以上钢筋可以指一根较粗的钢筋，也可以是分散的若干根细钢筋(若干根细钢筋总的截面积不低于锚杆钢筋的截面积)均匀分布在注浆体或混凝土内部。

无粘结钢筋或普通钢筋(一般采用精轧螺纹钢筋)与本实用新型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锚杆，先张式预制预应力抗浮抗拉钢筋锚杆件单元可以连接到额定长度并可连接变直径的扩大头钢筋笼，构成本实用新型实用的工程系统。

考虑到主(筋)钢筋的螺母连接即螺纹连接，则采用精轧螺纹钢筋较好，一般螺纹纲不能具有连接牢固的螺纹。

可以和预制预应力锚杆用管柱、连接和锁锚螺母，组成预制组合装配式抗浮抗拉预应力锚杆杆件总成以外，亦可以作为预制预应力无粘结钢筋部件独立商品，用于采用后张法解决预应力问题的各类锚杆应用方案中，用作预制预应力锚杆杆件空心管柱中的钢筋时，亦可以根据设计需要选择不设置油脂和套管。

抗浮抗拉预应力锚杆用组合装配式无粘结预应力钢筋部件及其加长形态，可以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，独立形成预应力后张法施加预应力锚杆的应用。锚杆下端与扩大头内设有的钢筋笼、扩大直径(变直径)钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋、锚板或其他锚头承载体进行嫁接，成为一个有机骨架整体，灌注混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹，并凝结固化，再通过后张法施加应力，形成扩大头预应力锚杆桩应用。钢筋笼中央主筋尤其为无粘结锚杆钢筋。单用一根精轧粗钢筋整体上贯通扩大头到锚杆。

主筋和配筋可以选择使用的材料，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。

对本实用新型管柱配筋材料竖钢筋、钢套筒、钢筋笼、钢丝网笼施加预应力后，再与混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹之一并凝结固化，亦可以灌注成实心的，从而形成预制预应力管柱，亦可以作为预制预应力管柱独立的商品锚杆使用。

所述的一种预制组合装配式抗浮抗拉预应力锚杆杆件及其应用，预制组合装配式抗浮抗拉预应力锚杆杆件、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部件，及其加长形态，都可以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，独立形成预应力锚杆体应用。

所述的一种预制组合装配式抗浮抗拉预应力锚杆杆件及其应用，所述的无粘结钢筋、锚杆杆件、钢筋笼，立体几何形态包括但不限于：立方体、多面体、正多面体、四面体、长方体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥、棱锥、竹节状、串状、凸凹状，其可以是实心的，亦可以是空心的；平面横截面的形状包括但不限于：正方形、长方形、三角形、四边形、菱形、梯形、多边形、圆、椭圆、圆环、扇形、弓形；锚杆杆件可以是实心的，亦可以是空心的截面。

配合图8的结构，本实用新型锚杆钢筋的管柱本身也能够构成一种空心锚杆的元件单元，尤其是制备或准备成3、4、5、7米定尺的单元(净长度)，有粘结和无粘结锚杆钢筋均能够应用，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。

本实用新型是抗浮抗拉组合锚杆组件(分有粘结、和无粘结锚杆钢筋两种)并有相应的基本相同的工法。先张与后张法的工法有所区别；

抗浮抗拉组合锚杆组件采用无粘结锚杆钢筋、普通钢筋及上述成品管柱，即成品管柱内可以采用无粘结钢筋或普通钢筋作为锚杆钢筋；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，构成预应力锚杆件。

图9中锚杆件下端的连接结构为扩大头的注浆体或混凝土，注浆体或混凝土内有主钢筋和钢筋笼，以及承载板套接在主钢筋或分散钢筋上和承载板的下端有螺母固定。图9还表示本实用新型的无粘结或普通锚杆与变径钢筋笼扩大头的注浆体或混凝土结构示意图；注浆体或混凝土内钢筋笼也可以为普通结构的钢筋笼，无扩径结构，但混凝土为扩大头，以及单独一块承载板套接在主钢筋底部，承载板的下端有螺母固定。图10中锚杆件下端的连接结构为扩大头的注浆体或混凝土，注浆体或混凝土内有主钢筋(尤其是无粘结锚杆钢筋)或分散钢筋，注浆体或混凝土与囊袋结合，囊袋可内裹部分注浆体或混凝土在扩大头的中央部位，如图中所示，亦可再设承载板套接在主钢筋上和承载板的下端有螺母固定。图10中锚杆件下端的连接结构为扩大头的注浆体或混凝土，图中为囊袋结构，如图中所示。注浆体或混凝土内还可以再设有有主钢筋(尤其是无粘结锚杆钢筋)或分散钢筋，注浆体或混凝土与主钢筋或分散钢筋、囊袋结合，主钢筋穿过内裹部分注浆体或混凝土扩大头的中央部位。囊袋外裹亦可。

图11-12为锚杆件(尤其是无粘结锚杆)下端的第三四种连接结构示意图；图11中锚杆件下端的连接结构为扩大头的注浆体或混凝土，注浆体或混凝土内有主钢筋，但钢筋笼为普通结构的钢筋笼，无扩径结构，以及承载板套接在主钢筋(尤其是无粘结锚杆钢筋)或分散钢筋上和承载板的下端有螺母固定。图12中锚杆件下端的连接结构为扩大头的注浆体或混凝土，注浆体或混凝土内有主钢筋，钢筋笼为简易扩大直径的伞形扩大直径的钢筋笼，以及承载板套接在主钢筋(尤其是无粘结锚杆钢筋)上和承载板的下端有螺母固定。

图14与图13比较，本图是两根应力锚杆具有内连接螺母的连接成不同长度的锚杆；

图15、16是两根应力锚杆具有内嵌式与外露式连接螺母13的连接成不同长度的锚杆；

图18钢筋裹混凝土具有钢筋骨架3-7和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；与图17比较，设有内嵌式连接螺母。

图19是钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；3-8中轴部位浇筑混凝土，3-1-1指多根式锚杆钢筋，一般不超过5根；可设有连接螺母13或施加应力固定的螺母代替连接螺母13。

图20钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；3-8中轴部位浇筑混凝土，3-1-1指多根式锚杆钢筋；可设有连接螺母13或施加应力固定的螺母代替连接螺母13；与图20比较，设有2-3根锚杆钢筋。

图21图中多根式锚杆钢筋3-1-1可以在端部外露，用于连接锚杆件单元与单元之间的连接；

图22钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成应力锚杆的一种结构示意图；但图中多根式锚杆钢筋3-1-1可以在端部外露，用于连接锚杆件单元与单元之间的连接；有应力螺母固定，另一端并设有连接螺母；

图23是本实用新型钢筋裹混凝土具有多根主钢筋3-1-1和承载板(设有钢筋穿孔)分布在内构成锚杆的一种结构示意图；但图中多根式锚杆钢筋3-1-1可以在端部外露，用于连接锚杆件单元与单元之间的连接。但无应力螺母固定，另一端并设有连接螺母。

图25、图25-1是本实用新型无粘结非扩大头等直径后张预应力锚杆的结构示意图；各种螺母、焊接固定、锚具3-3-1，各种螺母、焊接固定、锚具、U型塞垫片3-3-2，钢垫板或承压板3-4，用于锚固，锁定预应力，将若干无粘结钢筋汇集焊接在一根钢筋上3-10，3-9，汇集施加和锁定预应力。

图26、图26-1、图26-2图、26-3是本实用新型几种非扩大头等直径部分粘结为锚固段，无粘结部分为自由段，底部或设有不变径钢筋笼、钢垫板及螺母或其他承载体的锚杆的结构示意图。

图27、图27-1、图27-2图、27-3是本实用新型几种无粘结非扩大头等直径带有螺旋筋的锚杆的结构示意图，其中箍筋为图中10-1。

本实用新型锚杆钢筋的管柱能够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。混凝土或砂浆浇筑钢筋笼制备的主筋或精轧粗钢筋外层的混凝土或砂浆(即管柱)，能够耐应力施加。

无粘结钢筋锚杆也是可与本实用新型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额定长度并可连接变直径的扩大头钢筋笼，构成本实用新型实用的工程系统。

(先张或后张)预应力抗浮抗拉钢筋组合锚杆及应用管柱，即预制的组合装配式抗浮抗拉组合锚杆，包括混凝土预制的管柱，且为容纳锚杆钢筋的管柱，内径3-7厘米，外径14-30 厘米；混凝土预制的管柱中可设有钢筋骨架，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(尤其是本申请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，本实用新型是混凝土预制的管柱枙组合装配式抗浮抗拉锚杆组件组合件的一个重要元件。

精轧钢筋的螺接连接器采用螺母作为连接结构件，长度为15-25厘米，标准为20厘米，能涂防腐油脂层3-6、被塑料薄膜套3-5延伸包裹直。

对先张式预应力抗浮抗拉钢筋锚杆进行预应力的固定用本实用新型的成品管柱，此为锚杆钢筋的管柱，用锚杆钢筋穿过本实用新型的成品管柱，采用中央有孔且大于管柱内径的承载板 (锚垫板)置于成品管柱的两端，承载板孔表面露出的钢筋端被施加应力时用锁锚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。

无粘结锚杆钢筋的制备：可采用挤压涂层工艺，与电缆包裹塑料套管的工艺相似，适用于大规模生产的单根钢筋。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或防腐沥青；挤压涂层工艺挤压涂层工艺主要是无粘结筋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。这种挤压涂层工艺的特点是效率高、质量好、设备性能稳定，与电线、电缆包裹塑料套管的工艺相似，适用于大规模生产的单根钢绞线和2-3根钢丝束。涂包成型工艺涂包成型工艺是无粘结筋经过涂料槽涂刷涂料后，再通过归束滚轮成束并进行补充涂刷，涂料厚度一般为0.5-2mm，可以采用手工操作完成内涂刷防腐沥青或防腐油脂(从黄油到氯化聚乙烯均可)，外包塑料布构成的套。尤其是涂好防腐油脂等涂料的无粘结筋随即通过绕布转筒自动地交叉缠绕两层塑料布，当达到需要的长度后进行切割，成为一根完整的无粘结预应力筋，也可以在缠纸机上连续作业，完成编束、涂防腐油脂层、镦头、缠塑料布和切断等工序。这种涂包成型工艺的特点是质量好，适应性较强。制作无粘结预应力筋时，钢筋放在防线盘上，穿过梳子板汇成钢丝束，通过油枪均匀涂防腐油脂层后穿入锚环用冷镦机冷镦锚头，带有锚环的成束钢丝用牵引机向前牵引，同时开动装有塑料条的缠纸转盘，钢丝束一边前进一边进行缠绕塑料布条工作。当钢丝束达到需要长度后进行切断，成为一根完整的无粘结预应力筋。

后加预应力锚杆组件，将(高强)钢筋锁定后施加预应力，用包括但不限于混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹，混凝土、水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料凝固后，形成预制预应力锚杆组件。

先张预制的预应力钢锚杆3单元制备，第一种方法与结构：预应力锚杆组件内主筋仍采用的图1的一根钢筋，也可以是两根或多根钢筋，在水泥预制场上，在钢筋3-1的两端施加预定的预应力，钢筋处于相对伸长的张拉受力状态，此时，将张拉好的钢筋浇注混凝土或砂浆，混凝土或砂浆外围的直径要考虑到本锚杆在应用时的钻杆直径，更要考虑本实用新型应用可变径钢筋笼的直径，一般不大于25cm，或根据工程需要设定杆件直径；等浇注的混凝土、砂浆或其他能固化材料凝固达设计强度后，再松开钢锚杆钢筋两端施加预应力的设备，则制备成本实用新型的预制预应力钢锚杆件。也可以制备相对长度是更长的预制预应力钢筋混凝土锚杆组件，在实际使用时可以断开通长的预制预应力钢筋混凝土锚杆组件，得到合适的应用长度。

第二种方法与结构：利用本实用新型锚杆钢筋的管柱能够构成多单元(每个单元均可以预制预应力)连接成一种锚杆的预制预应力结构，每个单元均有一混凝土或砂浆浇筑钢筋笼制备的主筋或精轧粗钢筋外层的混凝土或砂浆管柱和相应长度精轧钢筋，预应力，能够耐应力施加。图8所示的多个单元连接到所需要的锚杆件的长度，螺杆连接螺母13也可以是嵌入式。

上述结构的预制预应力锚杆组件的下端，可与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行连接。当预制预应力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，预留位置延伸出与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头的长度相适应钢筋，在锚头底底部分与锚垫板进行连接(焊接或混凝土固定连接等方式)；锚杆组件的下端也可以留有适当的钢筋长度，和成品锚头顶部用衔接螺母连接；或通过改进杆件和锚头，使预制预应力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能够传递应力。可与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头的中央主筋亦为无粘结锚杆钢筋。连接完成后下沉并浇筑凝固后，对此无粘结锚杆钢筋施加应力。

施加预应力锚杆组件内钢筋的数量，是一根或者一根以上，如二、三、四、五、六根，形成一个中心束结构(如设计单根钢筋可以钢筋过粗加工会困难)，钢筋的规格、性能、直径可根据设计要求具体预应力的要求和锚杆拉力应用的要求确定(可以参考锚杆的设计手册)；锚杆的长度、横截面的形状和面积，则根据具体的工程技术要求设定。亦可制定各种规格标准，进行标准化生产。锚垫板上设有一个或多个螺纹钢筋即钢筋锚杆孔。多根钢筋锚构成的预应力锚杆效果亦好，可以使预应力锚杆的受力更均匀，应力施加也更均匀。

钢筋锚杆主筋和配筋使用的材料，包括但不限于钢材、钢绞线、玻璃纤维、芳纶或其它高分子材料纤维、碳纤维、石墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料。碳纤维等高分子材料也能用于锚杆，也应该旋加应力为好。

预应力锚杆立体可以是实心的，亦可以是空心的截面指用不同的浇筑材料，芯固定后可以浇筑一个筒状。

本实用新型所述尤其是可利用先张法预制预应力锚杆组件的应用，适用领域包括但不限于抗浮抗拉，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。可以根据工程设计用途的的需要，可以作为预制预应力抗压桩使用。

直通或变直径钢筋笼扩体预应力锚杆预应力工法，直通或变直径钢筋笼与拉杆固定方式，桩机钻孔钻进至深度，能够开展高压旋喷施工或机械扩孔施工，放下一定直径的预应力锚杆，锚杆底端为直通或变径钢筋笼，变径钢筋笼到位后扩大机构将钢筋笼打开至设计尺寸，高压注浆或灌注混凝土在扩体段和整个桩杆成桩；预应力锚杆中拉杆因预先施加了预应力，而成为预应力钢筋混凝土的预制构件。

应用工法步骤是：(1)钻孔至设计深度，开展高压旋喷施工或机械钻孔或扩孔施工，成孔后，(2)根据设计要求，预制组合装配式抗浮抗拉预应力锚杆杆件、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主筋部件，及其加长形态，或其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、锚板或其他锚头承载体进行嫁接的骨架体系，(3)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，独立形成预应力锚杆体应用，或形成扩大头预应力锚杆桩应用，(5)安装支模浇筑混凝土基础底板固定锚。(4)需要后张法施加应力时，在施加应力后，用法兰螺母(成套件)固定；采用预制预应力锚杆组件时不需要后加应力。

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；抗浮计算预应力锚杆的安全系数取K＝2.0；因此预应力锚杆施加的预应力小于预应力锚杆的特征值，且要大于常水位时所需要的预应力锚杆抗浮力，综合考虑取承载力特征值的50％。在制备预应力锚杆件时，不同的直径具有不同的施加的预应力(伸长不同，相对伸长系数不同)。

以上所述仅为本实用新型的实施案例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则和原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均已经包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种预应力无粘结锚杆钢筋制备的预应力锚杆，其特征是，包括主筋钢筋作为基本承力的结构，主筋钢筋为精轧钢筋或普通钢筋，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；主筋钢筋的数量是一根或一根至五根；主筋钢筋是将分段的钢筋通过连接螺母连接的主筋钢筋结构；无粘结主筋钢筋直接混凝土浇铸成预应力锚杆或锚杆下端再连接扩大头的注浆体或混凝土；扩大头的注浆体或混凝土内裹钢筋骨架或囊袋，钢筋骨架包括单根或若干钢筋、普通结构的钢筋笼、变直径钢筋笼；普通结构的钢筋笼、变直径钢筋笼时混凝土预制的管柱的抗浮抗拉锚杆；钢筋下端接钢筋笼或变直径钢筋笼的主筋，使用单根或若干钢筋锚杆钢筋连接单根或若干钢筋；囊袋中央仍设有单根或若干钢筋或钢筋笼；采用预制管柱构成空心锚杆，管柱此为锚杆钢筋的外套管柱，用锚杆钢筋穿过管柱，用成品管柱时，用中央有孔且大于管柱内径的承载板置于成品管柱的两端，承载板表面露出的锚杆钢筋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。

2.根据权利要求1所述的预应力锚杆，其特征是，锚杆杆件的无粘结主筋钢筋与扩大头的注浆体或混凝土内钢筋笼的主筋为连接锚杆主筋一体的无粘结锚杆钢筋，能施加后张预应力。

3.根据权利要求1所述的预应力锚杆，其特征是，所述的预应力无粘结钢筋、锚杆杆件、钢筋笼，几何形态包括：立方体、多面体、正多面体、四面体、长方体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥、棱锥、竹节状、串状、凸凹状；平面横截面的形状为：正方形、长方形、三角形、四边形、菱形、梯形、多边形、圆、椭圆、圆环、扇形、弓形。

4.根据权利要求1所述的预应力锚杆，其特征是，采取用螺母连接器，将两根或两根以上的预制预应力锚杆杆件加以连接，钢筋螺母连接器也可以预先埋设在锚杆内以达成所需的长度；或用螺母连接器以后连接方式对锚杆进行连接。

5.根据权利要求1所述的预应力锚杆，其特征是，制备成非扩大头的等直径的预应力锚杆，预应力锚杆包括备置一根或一根以上无粘结钢筋、承压板、锚固装置，无粘结锚杆主钢筋为连接一体的无粘结锚杆钢筋，能施加后张预应力。

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