CN2756708Y - 全长粘结式预应力锚杆 - Google Patents

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Abstract

一种在建筑地基基础工程和岩土工程中使用的全长粘结式预应力锚杆，包括锚头、张拉段和锚固段三个主要部分，按照锚孔钻造、锚筋体制做安装、锚固段注浆、预应力张拉、张拉段注浆和锚头封锚处理的顺序实施。其张拉段锚筋与浆体材料直接粘结，锚孔注浆分锚固段注浆和张拉段注浆先后两次完成。明显减少预应力损失、提高张拉段的防腐性能和增强预应力对潜在破裂面的作用和效果、并避免因锚头失效而产生突发的灾难性破坏后果和损失。其结构简单、施工便利、降低锚固工程成本(20％～50％)。

Description

全长粘结式预应力锚杆
所属技术领域
本实用新型涉及一种在建筑地基基础工程和岩土工程中使用的地锚或对锚工程结构，尤其是能全长粘结锚筋材料与岩土和提供预应力的锚杆。
背景技术
目前，公知的在建筑地基基础工程和岩土工程中通常使用的地锚或对锚工程结构主要包括非预应力锚杆和预应力锚杆。非预应力锚杆一般采用全长粘结式，常用有砂浆锚杆结构，砂浆锚杆由水泥砂浆或水泥浆、杆体、垫板、垫圈和螺帽组成，砂浆锚杆是利用浆体将锚杆与孔壁岩土牢固地粘结在一起，从而达到锚固的目的。这种全长粘结式锚杆一般不能施加预应力，安装后不能及时或主动提供锚固力(锚固与注浆技术手册，梁炯鋆主编，中国电力出版社，1999年9月，p16)。预应力锚杆结构一般是由锚固段、张拉段(自由段)和锚头组成，即锚固段注浆粘结锚筋材料(钢筋、钢绞线或高强钢丝等)与孔壁岩土，张拉段(自由段)套管提供自由变形，锚头进行张拉锁定；该结构通过钻孔将锚筋固定于深部稳定地层中，并在被加固体坡面通过张拉产生预应力，从而达到使被加固体稳定和限制变形的目的(锚固与注浆技术手册，梁炯鋆主编，中国电力出版社，1999年9月，p23～p38)。这种预应力锚杆存在以下几个方面主要问题和缺点：其一是由于岩土持荷蠕变产生明显预应力损失；其二是张拉段(自由段)防腐缺陷与困难；其三是预应力直接扩散至潜在破裂面的效果和作用有限；其四是大多锚固工程失事案例发生在锚头或张拉段(自由段)近端，从而易产生突发性破坏。
发明内容
为了解决当前在建筑地基基础工程和岩土工程中使用的地锚或对锚工程结构存在的问题和不足，本实用新型提出一种锚杆结构，即全长粘结式预应力锚杆。这种锚杆结构既能解决全长粘结式锚杆不能施加预应力，又能对预应力锚杆明显减少预应力损失、提高张拉段的防腐性能和增强预应力对潜在破裂面的作用和效果、并避免因锚头失效而产生突发的灾难性破坏后果和损失。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在常用预应力锚杆的张拉段和锚固段之间采用一对止浆袋形成一个无侧限可变形粘结段或预留变形区，锚固段为先期粘结(一次注浆)，无套管张拉段为后期粘结(二次注浆)，从而形成一个全长粘结式预应力锚杆结构，其锚固段类型和外锚头结构及防腐技术可以采用常规方法或其它更先进工艺技术。该结构锚固段和张拉段由水泥砂浆体(水泥浆体或其它粘结与胀扩楔嵌体)固结锚筋材料和孔壁岩土，当锚固段注浆(一次注浆)完成并达到强度要求后，对锚筋材料施加预应力进行张拉锁定，然后对张拉段进行注浆(二次注浆)，最后可根据实用工况条件与要求对锚头进行最终预应力锁定、部分解除或解除。这样，对全段锚筋采用浆体粘结防腐，提高了张拉段的防腐性能；同时，当岩土因持荷蠕变或锚头锁片拽滑变形时，其损失预应力将大部分通过张拉段浆柱体传递至孔壁岩土，减少预应力损失，并增强预应力对潜在破裂面的加固作用效果；而且，当锚头预应力解除或失效时，张拉段孔壁岩土将形成自锁提供预应力，并具一定抗剪切和抗弯曲能力，避免被加固体产生突发的灾难性破坏后果和损失。
本实用新型的有益效果是：明显减少预应力锚杆结构的预应力损失、提高张拉段的防腐性能和增强预应力对潜在破裂面的作用和效果、并避免因锚头失效而产生突发的灾难性破坏后果和损失。其结构简单、施工便利、工程成本也相应降低，同时，根据实际工况条件与要求，可以采用部分解除锚头预应力，优化外锚头承压结构，或者全部解除外锚头，大幅降低锚固工程成本(20％～50％)，并加快施工进度，避免岩土工程病害发展扩大或诱发次生病害，达到岩土工程病害治理治早治小的目的。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是全长粘结式预应力锚杆结构原理图。
图中：1.锚筋(钢筋、钢绞线或高强钢丝)，2.一次注浆管，3.排气管，4.二次注浆管，5.止浆袋，6.锚固段浆柱体，7.张拉段浆柱体，8.无侧限可变形粘结段，9.锚具，10.承压结构，11.孔壁岩土，12.钻孔，13.锚头，14.张拉段，15.锚固段。
图2是张拉段粘结自锁结构原理图。
图中：1.锚筋(钢筋、钢绞线或高强钢丝)，5.止浆袋，6.锚固段浆柱体，7.张拉段浆柱体，8.无侧限可变形粘结段，9.锚具，10.承压结构，11.孔壁岩土，12.钻孔，13.锚头，14.张拉段，15.锚固段，16.锚杆张拉预应力，17.锚固段岩土抗拉剪切力，18.承压结构压力，19.张拉段岩土受压剪切力。
具体实施方式
在图1中，当锚孔钻造和锚筋体制做安装完成后，首先利用一次注浆管‘2’对锚固段‘15’进行注浆，即一次注浆；在一次注浆时，一次注浆管通过两个止浆袋‘5’内均预留有溢浆孔，浆体先充满止浆袋，达到封堵与隔离效果，然后充注锚固段‘15’，同时通过排气管‘3’排气，直至排气管‘3’管口溢浆为止，以保锚固段‘15’注浆充满。在锚固段注浆完成且浆体强度与承压结构强度达到设计要求后，对锚筋材料‘1’进行预应力张拉锁定，然后利用二次注浆管‘4’对张拉段‘14’进行注浆，即二次注浆；二次注浆直至锚头‘13’预留溢浆孔溢浆，确保张拉段‘14’及锚头‘13’空隙注浆充满。最后进行锚头‘13’封锚处理。本实用新型全长粘结式预应力锚杆结构之张拉段锚筋材料不装套管，锚孔内全部锚筋采用全长粘结防腐，为防浆体拉裂，可加入钢纤维等外加增韧抗裂料。
在图2中，在外锚头因岩土持荷蠕变预应力损失或主动地部分解除锚头预应力的工况条件下，张拉段将产生粘结自锁作用和效果。当发生预应力损失或解除时，由于张拉段锚筋体与孔壁岩土连同浆体材料粘结于一体，该部分预应力将通过张拉段浆柱体压剪孔壁岩土形成自锁锚固，恢复该部分预应力加固作用。在有条件时可以全部解除锚头预应力，并保持锚固效果，如坡体浅表层基本稳定需加固坡体内部软弱面(带)的情况。锚杆张拉预应力‘16’等于锚固段岩土抗拉剪切力‘17’；锚固段岩土抗拉剪切力‘17’等于承压结构压力‘18’与张拉段岩土受压剪切力‘19’之和。

Claims (6)

1.一种全长粘结式预应力锚杆，包括外锚头、张拉段和锚固段三个主要部分，其特征是：锚固段和张拉段锚筋在全部孔长范围内通过浆体材料与孔壁岩土直接粘结，当外锚头预应力损失或解除时，张拉段回缩变形通过孔壁粘结岩土产生自锁锚固。
2.根据权利要求1所述的全长粘结式预应力锚杆，其特征是：张拉段构造为锚筋不套管，浆体材料将锚筋材料与孔壁岩土粘结为一体。
3.根据权利要求1所述的全长粘结式预应力锚杆，其特征是：在张拉段和锚固段之间设有一对止浆袋。
4.根据权利要求1所述的全长粘结式预应力锚杆，其特征是：预应力部分解除时，锚头构造为轻型锚头承压结构。
5.根据权利要求1所述的全长粘结式预应力锚杆，其特征是：预应力全部解除时，锚头构造无锚头承压结构。
6.根据权利要求1所述的全长粘结式预应力锚杆，其特征是：锚固段构造为拉力型、压力型或荷载分散型锚固承力结构。
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