CN109736304A - 玻纤复合锚索筋、玻纤复合锚索及锚杆的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了玻纤复合锚索筋，为利用接头部将玻纤索和钢绞索连接在一起，在接头部中设置有夹片，利用夹片将钢绞索连接在接头部上，接头部和玻纤索利用锚固胶粘结在一起。本申请还提出了利用玻纤复合锚索筋所制作的玻纤复合锚索。另外，本申请还提供锚杆的施工方法，利用玻纤复合锚索作为锚杆中的锚索。在对该玻纤复合锚索筋进行拉张时，主要的伸长量会在钢绞索上产生，即对锚索筋的拉张时，预应力的产生主要在钢绞索上形成，利用钢绞索上所产生的稳定预应力，保证了对锚索筋的拉张效果。本申请可消除或降低对玻纤索所造成的外层损伤，同时利用钢绞索保证了拉张时的预应力。

Description

玻纤复合锚索筋、玻纤复合锚索及锚杆的施工方法

技术领域

本发明具体涉及玻纤复合锚索筋、玻纤复合锚索及锚杆的施工方法。

背景技术

锚杆支护技术结构简单、施工方便、成本低廉、稳定性好、适用性强，相较于传统的使用混凝土材料的支护体系，锚杆技术在成本、工期、适用性方面的优势较明显，尤其是临时性的支护设施，而随着城市化进程的推进，地下停车场、地下行人通道、地下商业街、地下铁道、高大建筑物地下室等工程越来越多，工程条件愈加复杂，锚杆工艺成本低、工期短、施工噪音小，比传统的支护方式更符合城市岩土锚固的高要求，但一次性支护锚杆会在土体中遗留钢筋、钢绞线、钢丝等材料，浪费材料的同时还对以后的规划工程施工增加了困难，无形中造成了工程施工场地的一种“污染”。为此人们设计了可回收锚索，可回收锚索目前主要有机械式、回转式和热熔式三种。

机械式可回收锚索即通过机械方式控制锚杆锚固段中承载体的物理形态来调节锚杆与锚固体的连接方式，在锚杆锚固阶段，承载体与锚固体紧密相连，通过端承力和摩擦力提供锚杆的锚固力，在锚杆拆芯回收阶段，通过人工调控，缩小承载体体积，使端承力大幅减小，从而将锚杆杆体抽出。但通常使用情况下，锚杆张拉锁定一段时间后，很难通过人工调控缩小承载体体积，锚杆拆芯回收的比率较低。

回转式可回收锚索指的是无粘结杆体在锚固体内呈回转型，锚杆使用结束后通过张拉回转杆体的一端，回收锚杆杆体，由于杆体拆芯回收时在承载体内均有较大弯折，回收出的杆体基本上无法重复使用。

热熔式可回收锚索技术指的是锚杆杆体全长或锚固段通过热熔材料与锚固体粘结在一起，锚杆使用结束后，通过对锚杆杆体加热或对预埋在热熔材料内的散热片加热，使热熔材料由固态转换为半固态甚至液态，从而减小锚杆杆体所受摩擦力，回收出锚杆杆体，但这种方法稳定性较差，通常锚杆成孔时，孔径均不大，热熔材料与土体之间的粘结效果差，造成锚杆抗拔力偏小，且锚杆杆体通电热熔时，杆体的热传导性能不稳定，一般锚杆杆体较短时，杆体的热扩散性尚可，锚杆杆体偏长时，热熔材料的熔化效果不甚理想。

玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Rein Forced Polymer，简称GFRP)是一种玻璃纤维增强复合材料、便于切割,由玻璃纤维和树脂经热融合而成采用玻璃纤维复合材料桩，用于锚索支护结构，既能节约钢材，保护环境，又能从根本上解决构件腐蚀问题，对后期工程没有影响，不需要回收。

但是玻璃纤维横向抗剪能力相对较差，如采用现有的锚索预应力加载装置，其夹具产生的横向剪力极易使玻璃纤维锚索受到横向的剪切破坏，导致玻璃纤维锚索预应力无法加载或加载达不到设计值；另外，因承载板与围檩之间间隙产生的错位也会使玻璃纤维受到剪切破坏，极大地影响了锚索的支护效果。

发明内容

为至少部分解决上述问题，本申请首先提出了一种玻纤复合锚索筋，其包括一玻纤索、一接头部以及一钢绞索；该钢绞索的两端分别形成为接头端和拉伸端，该接头部包括钢套管和连接管；

该玻纤索的两端分别形成为粘结端和锚固端，该钢套管经锚固胶连接在玻纤索的粘结端；

该连接管包括锚索连接段和铰索连接段，该连接管的锚索连接段可拆卸地连接在钢套管上；

钢绞索的接头端伸入到连接管的绞索连接段内，在绞索连接段内设置有夹片，该夹片环绕在钢绞索的接头端的外周面上，该夹片的朝向钢绞索的拉伸端的一端形成有锥形的外倾斜面，绞索连接段的内周面形成为锥形的内倾斜面，在外力作用下，夹片的外倾斜面能够抵压在绞索连接段的内倾斜面上，使夹片夹持在钢绞索的接头端上。

优选地，连接管的锚索连接段采用螺纹或法兰连接在钢套管上。

在该玻纤复合锚索筋中，设置了钢绞索，并通过接头部将钢绞索连接到玻纤索上，接头部通过锚固胶粘结在玻纤索上。在对该玻纤复合锚索筋进行拉张时，主要的伸长量会在钢绞索上产生，即对锚索筋的拉张时，预应力的产生主要在钢绞索上形成，利用钢绞索上所产生的稳定预应力，保证了对锚索筋的拉张效果。利用接头部件钢绞索和玻纤索连接在一起，避免了目前采用钢质夹具来固定玻纤索时，对玻纤索所造成的外层损伤，不但会降低玻纤索自身的强度，而且由于玻纤索无法产生有效的伸长，所产生的预应力较为有限。将钢绞索和玻纤索连接在一起，不但可以利用钢绞索良好的预应力产生能力，还能够有效利用玻纤的高强度、便于切割、以及轻量化的优势。由于玻纤具有良好的抗腐蚀能力，降低了对锚索筋的防腐成本，只需要对接头部以及钢绞索进行防腐处理即可。

为增强钢套管与玻纤索之间的连接强度，同时为便于施加锚固胶，在钢套管的内表面形成有第一凹槽，该第一凹槽由钢套筒的内侧面下凹所形成，在钢套管的管壁上设置第一注胶孔，该第一注胶孔贯穿钢套管的管壁，该第一注胶孔连通上述第一凹槽。在安装钢套管时，可以首先在玻纤索的端部涂抹少量的锚固胶，然后将钢套管套在玻纤索上，使钢套管粘结在玻纤索上，然后再通过第一注胶孔向套管内注胶，并随着锚固胶由于凝结而收缩时，继续通过第一注胶孔补胶，使钢套管与玻纤索之间的连接更加牢固。当然也可以先将钢套管套在玻纤索上，全部通过第一注胶孔向钢套管内注胶。锚固胶在凝固后会形成具有凸块的外形，使钢套管与玻纤索之间具有更牢固的连接。

优选地，为使钢绞索具有更高的抗张力能力，所述钢绞索为预应力钢绞线，以使钢绞索在拉张时具有更高的稳定性。

进一步，在玻纤索的锚固端上设置有锚固套管，该锚固套管经锚固胶连接在玻纤索上；在锚固套管的内表面形成有第二凹槽，该第二凹槽由锚固套管的内侧面下凹所形成，在锚固套管的管壁上设置第二注胶孔，该第二注胶孔贯穿锚固套管的管壁，该第二注胶孔连通第二凹槽。该锚固套管优选与上述的钢套管具有同样的结构。该锚固套管的安装请参考上述的钢套管的安装方式，不再赘述。安装锚固套管后，在制作玻纤复合锚索时，可以方便地将锚板连接在玻纤索上，减少对玻纤索的损伤。

其次，本申请还提出了一种玻纤复合锚索，其包括若干根上述任意方案中的玻纤复合锚索筋，以及锚盘、对中支架和锚索锁紧板，若干根玻纤复合锚索筋的并行延伸、且钢绞索位于同一端，锚盘固定连接在玻纤索的锚固端上；对中支架平行设置在玻纤索的锚固端与粘结端之间；锚索锁紧板设置在钢绞索的拉伸端，当完成对玻纤复合锚索的张拉后，锚索锁紧板被固定在钢绞索上。

该锚索继承了玻纤复合锚索筋的优势，在进行拉张时，钢绞索上形成主要的伸长量，形成了较为稳定的预应力，随时间的延长，在玻纤索上所产生的预应力消除后，钢绞索仍能提供足量的内应力，以对所在区域的土体持续保持较强的约束力。

为便于锚盘的连接，在玻纤索的锚固端上设置有锚固套管，该锚固套管经锚固胶连接在玻纤索上；锚盘采用焊接方式连接在锚固套管上；或者，在锚固套管上设置外螺纹，采用螺母将锚固端板固定在锚盘上。锚固套管的设置可以对玻纤索形成有效的保护，减少对于玻纤索的损伤，以利于保证锚索的强度。

再次，本申请还提供一种锚杆的施工方法，在该施工方法中，利用上述方案中的玻纤复合锚索作为锚杆中的锚索，该锚杆的施工方法的步骤如下：

(1)在基坑的土方开挖完成后，用钻机在设定位置形成锚体；

(2)在锚体未凝固前，将玻纤复合锚索用钻机的钻杆顶进锚体内，使锚盘位于锚体的底部；

(3)在锚体达到设定的养护时间后，对玻纤复合锚索进行拉张，达到设定载荷后，将锚索锁紧板固定在钢绞索的拉伸端上。

优选地，锚体为旋喷搅拌桩，该锚体包括主体和设置在主体底部的扩大端，在施工锚体的主体时，水泥浆的喷射压力为20-25MPa,施工扩大端时，水泥浆的喷射压力为25-35MPa，且施工扩大端时的水泥浆的喷射压力大于施工主体时的水泥浆的喷射压力。

在施工锚体时，锚体内的水泥掺入量为20-30％，水灰比为0.65-0.75。

在该施工方法中，玻纤复合锚索作为锚杆的锚索，利用玻纤的良好的完全性能，可以方便地用钻机的钻杆顶进到锚体内，由于钢绞索设置在锚体的外端，即锚体朝向外部的一侧，在拉张过程中，钢绞索产生主要伸长量，存储主要的内应力，由于锚索与锚索之间的摩擦力，以及玻纤索自身的特性，仅能产生少量的形变，在地下结构的施工过程，由于钢绞索的存在，能够持续地对所在区域的土体提高有效的约束，保证了周围土体的稳定性，具有了单纯采用钢绞索来制作锚索的特性。

在锚体的底端设置扩大端有利于增大锚杆的抗拔力以及抗浮力，在施工锚体时，使扩大端的水泥浆喷射压力大于其余部分的喷射压力，可以使扩大端具有更高的强度，以利于锚杆的稳定性，同时由于锚索的锚盘位于锚体的底部，即位于扩大端内，扩大端具有更高的强度可对锚盘形成稳定的抱合力，使拉张过程中，锚盘能够稳定地保持在锚体的底部，使拉张过程顺利进行。

附图说明

图1是玻纤复合锚索筋的一种实施例的结构示意图。

图2是玻纤复合锚索的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，一种玻纤复合锚索筋100，其包括一玻纤索11、一接头部以及一钢绞索13；该钢绞索13的两端分别形成为接头端131和拉伸端132，该接头部包括钢套管21和连接管22。钢绞索13采用预应力钢绞线制作。

该玻纤索11的两端分别形成为粘结端111和锚固端112，钢套管21经锚固胶连接在玻纤索的粘结端111。该连接管22包括锚索连接段221和铰索连接段222，连接管22的锚索连接段221与钢套管21采用螺纹连接在一起。本实施例中，在钢套管21上形成有第一外螺纹215，在连接管22的锚索连接段221上设置有第一内螺纹224，连接管22经第一内螺纹224和第一外螺纹215连接在一起。可以理解，在其它实施例中，连接管22还可以采用法兰与钢套管21连接在一起。即连接管的锚索连接段可拆卸地连接在钢套管上。

钢绞索13的接头端131伸入到连接管22的绞索连接段222内，在绞索连接段222内设置有夹片23，该夹片23环绕在钢绞索的接头端131的外周面上，该夹片23的朝向钢绞索的拉伸端的一端形成有锥形的外倾斜面231，绞索连接段222的内周面形成为锥形的内倾斜面223，在外力作用下，夹片23的外倾斜面231能够抵压在绞索连接段222的内倾斜面223上，使夹片23夹持在钢绞索的接头端上，使钢绞索13连接在连接管22上。

为提高钢套管与玻纤索之间的连接强度，同时也便于施加锚固胶，在本实施例中，在钢套管21的内表面形成有第一凹槽212，该第一凹槽212由钢套筒的内侧面下凹所形成，在钢套管的管壁211上设置第一注胶孔213，该第一注胶孔213贯穿钢套管21的管壁，该第一注胶孔213连通上述第一凹槽212。

为便于安装锚盘，在玻纤索11的锚固端112上设置有锚固套管25，该锚固套管经锚固胶连接在玻纤索11上；在锚固套管25的内表面形成有第二凹槽252，该第二凹槽252由锚固套管的内侧面下凹所形成，在锚固套管25的管壁251上设置第二注胶孔253，该第二注胶孔253贯穿锚固套管的管壁，该第二注胶孔连通第二凹槽。在本实施例中，为便于加工制作，锚固套管25与钢套管21的结构相同，当然，根据不同的需要，两者的结构也可不同。

以下对玻纤复合锚索200进行说明，请参阅图2，该玻纤复合锚索采用上述的玻纤复合锚索筋100进行制作，每根玻纤复合锚索具有四根玻纤复合锚索筋100。

四根玻纤复合锚索筋100并行延伸，且四根玻纤复合锚索筋100的钢绞索13朝向同一方向，即钢绞索位于玻纤复合锚索的同一端。在四根玻纤复合锚索筋100的玻纤索11的锚固端上固定安装有锚盘31，在锚盘31上设置有筋孔312，玻纤索11的锚固端112穿过筋孔312，在锚盘的中心开设有中心孔311。由于在玻纤索11的锚固端112上设置有锚固套管25，为方便安装及标准化作业，在锚固套管25上设置有第二外螺纹255，螺母32旋拧在该第二外螺纹255上，并位于锚盘31的外侧。当然也可以不设置第二外螺纹，而将锚盘直接焊接在锚固套管25上。在不设置锚固套管时，可以直接在玻纤索上采用玻纤布或其它纤维绑扎，并用环氧树脂粘结，从而将锚盘连接在玻纤索上。

对中支架33设置在玻纤索11的锚固端与粘结端之间，用于使各玻纤复合锚索筋的玻纤索依照一定的距离间隔设置，避免相互缠绕，对中支架可以设置有多个，相邻的对中支架沿玻纤索的延伸方向间隔设置。本实施例中，对中支架33呈环状，具有一支架中心孔331，并具有呈辐射状均匀设置的缺口332，该缺口332具有沿径向向外的开口，使玻纤索11能够经该开口卡设在该缺口内。根据不同的长度，可以在同一根玻纤复合锚索上设置数个对中支架，各对中支架平行设置，并且在玻纤复合锚索沿直线方向延伸时，对中支架垂直于玻纤索。在附图中，仅示例性地显示了一个对中支架。

锚索锁紧板35用于对经过拉张后的玻纤复合锚索进行锁定，以保持拉张后玻纤复合锚索所产生的内应力。锚索锁紧板35呈环状，在中心具有锁紧板中心孔351，在锚索锁紧板35上均匀地呈环状布置的锁紧孔352，在对玻纤复合锚索进行拉张后，将钢绞索13的端头穿过上述的锁紧孔352，然后将钢绞索的端头固定在锚索锁紧板35上。具体在本实施例中，采用锁紧夹片36将钢绞索13固定在锚索锁紧板上，为显示清楚，在附图中，仅在一个锁紧孔352内示例性地显示了锁紧夹片36。当然，也可直接将钢绞索13焊接在锚索锁紧板上。

以下对锚杆的施工方法进行说明，该锚杆的施工方法采用上述的玻纤复合锚索200，具体的步骤如下：

(1)在基坑的土方开挖完成后，用钻机在设定位置形成锚体。

本实施例中，具体是采用深层搅拌桩机在沿基坑侧壁倾斜向下进行钻孔，并同时形成旋喷搅拌桩，该旋喷搅拌桩即为锚体，该锚体包括主体和设置在主体底部的扩大端，在施工扩大端时，水泥浆的喷射压力控制在26-27MPa之间；在施工主体时，水泥浆的喷射压力控制在22-23MPa之间。当然也可采用其它喷射压力来施工锚体，在施工锚体时，要使施工扩大端时的喷射压力大于施工主体时的喷射压力，以使扩大端具有更高的强度，以抵抗外部的力量，使锚杆更可靠地保持在地下土体内。

在施工锚体时，锚体内的水泥掺入量为28％，水泥浆的水灰比为0.70。水泥掺入量即为水泥土与地基土的重量比。在其它实施例中，锚体内的水泥掺入量还可以为20％、24％、26％或30％，或者为20-30％之间的其它比例。水泥浆的水灰比还可以为0.65或0.75，或者为0.65-0.75之间的其它比例。

(2)在锚体未凝固前，将玻纤复合锚索用钻机的钻杆顶进锚体内，使锚盘位于锚体的底部。本实施例中，锚盘位于扩大端内，以使扩大端与锚体的主体之间的连接更加牢固，同时由于扩大端的水泥掺入量更大一些，可以对玻纤复合锚索的锚盘具有更好的锚固力，以使玻纤复合锚索保持更稳定的张力。

(3)在锚体达到设定的养护时间后，对玻纤复合锚索进行拉张，达到设定载荷后，将锚索锁紧板固定在钢绞索的拉伸端上。

Claims (10)

1.玻纤复合锚索筋，其特征在于，包括一玻纤索、一接头部以及一钢绞索；该钢绞索的两端分别形成为接头端和拉伸端，该接头部包括钢套管和连接管；

该玻纤索的两端分别形成为粘结端和锚固端，该钢套管经锚固胶连接在玻纤索的粘结端；

该连接管包括锚索连接段和铰索连接段，该连接管的锚索连接段可拆卸地连接在钢套管上；

钢绞索的接头端伸入到连接管的绞索连接段内，在绞索连接段内设置有夹片，该夹片环绕在钢绞索的接头端的外周面上，该夹片的朝向钢绞索的拉伸端的一端形成有锥形的外倾斜面，绞索连接段的内周面形成为锥形的内倾斜面，在外力作用下，夹片的外倾斜面能够抵压在绞索连接段的内倾斜面上，使夹片夹持在钢绞索的接头端上。

2.根据权利要求1所述的玻纤复合锚索筋，其特征在于，在钢套管的内表面形成有第一凹槽，该第一凹槽由钢套筒的内侧面下凹所形成，在钢套管的管壁上设置第一注胶孔，该第一注胶孔贯穿钢套管的管壁，该第一注胶孔连通上述第一凹槽。

3.根据权利要求1所述的玻纤复合锚索筋，其特征在于，连接管的锚索连接段采用螺纹或法兰连接在钢套管上。

4.根据权利要求1所述的玻纤复合锚索筋，其特征在于，所述钢绞索为预应力钢绞线。

5.根据权利要求1所述的玻纤复合锚索筋，其特征在于，在玻纤索的锚固端上设置有锚固套管，该锚固套管经锚固胶连接在玻纤索上；在锚固套管的内表面形成有第二凹槽，该第二凹槽由锚固套管的内侧面下凹所形成，在锚固套管的管壁上设置第二注胶孔，该第二注胶孔贯穿锚固套管的管壁，该第二注胶孔连通第二凹槽。

6.玻纤复合锚索，其特征在于，包括若干根权利要求1-5任一项所述的玻纤复合锚索筋，以及锚盘、对中支架和锚索锁紧板，若干根玻纤复合锚索筋的并行延伸、且钢绞索位于同一端，锚盘固定连接在玻纤索的锚固端上；

对中支架平行设置在玻纤索的锚固端与粘结端之间；

锚索锁紧板设置在钢绞索的拉伸端，当完成对玻纤复合锚索的张拉后，锚索锁紧板被固定在钢绞索上。

7.根据权利要求6玻纤复合锚索，其特征在于，在玻纤索的锚固端上设置有锚固套管，该锚固套管经锚固胶连接在玻纤索上；

锚盘采用焊接方式连接在锚固套管上；或者，

在锚固套管上设置外螺纹，采用螺母将锚固端板固定在锚盘上。

8.锚杆的施工方法，其特征在于，采用权利要求6或7所述的玻纤复合锚索，该施工方法的步骤如下：

(1)在基坑的土方开挖完成后，用钻机在设定位置形成锚体；

(2)在锚体未凝固前，将玻纤复合锚索用钻机的钻杆顶进锚体内，使锚盘位于锚体的底部；

(3)在锚体达到设定的养护时间后，对玻纤复合锚索进行拉张，达到设定载荷后，将锚索锁紧板固定在钢绞索的拉伸端上。

9.根据权利要求8所述的锚杆的施工方法，其特征在于，

锚体为旋喷搅拌桩，该锚体包括主体和设置在主体底部的扩大端，在施工锚体的主体时，水泥浆的喷射压力为20-25MPa,施工扩大端时，水泥浆的喷射压力为25-35MPa，且施工扩大端时的水泥浆的喷射压力大于施工主体时的水泥浆的喷射压力。

10.根据权利要求8所述的锚杆的施工方法，其特征在于，在施工锚体时，锚体内的水泥掺入量为20-30％，水灰比为0.65-0.75。