一種自鎖錨固纖維錨桿及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土錨固工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自鎖錨固纖維錨桿及施工方法，主要適用于邊坡、基坑等支護(hù)工程。
【背景技術(shù)】
[0002]在地下工程、基坑和邊坡工程等領(lǐng)域中，錨桿支護(hù)是應(yīng)用最廣泛的巖土加固措施。錨桿通過自身錨入巖土中承受拉力來平衡巖土的滑動推力，從而提高巖土的自穩(wěn)能力。目前，常見的錨桿類型主要有注漿錨桿、錨索、機(jī)械錨桿、管縫錨桿、擴(kuò)體錨桿、脹殼錨桿等，這些錨桿的材質(zhì)主要以鋼材為主，然而鋼材的易銹蝕問題日益成為影響錨固體系安全性和耐久性的突出問題，而且鋼材錨桿自重大，增加施工勞動力負(fù)擔(dān)。因此，在巖土錨固工程中，必須對錨桿進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)，采取適當(dāng)?shù)姆栏胧?。傳統(tǒng)的防腐措施一方面會增加施工操作的復(fù)雜性，另一方面會提聞工程造價(jià)。
[0003]面對鋼材錨桿的上述缺陷和纖維材料具有抗拉強(qiáng)度高和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，人們提出了采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)筋代替鋼材的思路。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是以纖維材料與基質(zhì)材料樹脂膠合，經(jīng)過特制的模具擠壓、拉拔成型的桿體。FRP筋的主要優(yōu)點(diǎn):(I)抗拉強(qiáng)度高，同等直徑下，F(xiàn)RP筋的抗拉強(qiáng)度明顯高于普通鋼筋錨桿；(2)抗腐蝕性和耐久性好；(3)自重輕，運(yùn)輸、施工方便；(4)彈性模量小，熱膨脹系數(shù)與混凝土相近，環(huán)境溫度變化不影響FRP與混凝土協(xié)同工作性能；(5)FRP筋與砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度約為普通鋼筋與砂漿粘結(jié)強(qiáng)度的90% ;這些優(yōu)點(diǎn)推動FRP在實(shí)際工程中有廣闊的應(yīng)用前景。然而FRP是一種典型的各向異性材料，其軸向抗拉強(qiáng)度較高，而側(cè)向抗剪強(qiáng)度較低，如果像金屬錨桿一樣將FRP筋直接用錨具夾持，會由于抗剪強(qiáng)度不足發(fā)生局部剪切劈裂破壞，F(xiàn)RP筋的抗拉強(qiáng)度得不到充分利用，故FRP筋的端部張拉和錨固問題日益突出，F(xiàn)RP筋的錨具設(shè)置顯得尤為重要。FRP筋材與砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度低于普通光圓鋼筋與砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度，且平均粘結(jié)強(qiáng)度隨著FRP筋材直徑的增大而減小，這明顯限制了 FRP筋在錨固工程中的應(yīng)用。雖然對FRP筋表面進(jìn)行異性處理可獲得與混凝土之間較好的粘結(jié)性能，但這種處理工藝復(fù)雜，費(fèi)用高昂。
[0004]針對鋼筋錨桿和FRP筋的上述缺陷，如何避免FRP筋錨固、張拉和粘結(jié)問題，而利用纖維材料的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)出一種纖維錨桿，解決現(xiàn)有巖土錨固面臨的困難，推動錨固工程向前發(fā)展是當(dāng)今亟需解決的一個(gè)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，提供一種自鎖錨固纖維錨桿及施工方法，解決當(dāng)前鋼筋錨桿銹蝕、FRP筋的張拉、錨固問題。
[0006]本發(fā)明是一種自鎖錨固纖維錨桿及施工方法，自鎖錨固纖維錨桿，由纖維袋1、墊板7和緊繩器8構(gòu)成；纖維袋I內(nèi)套有定位架2，定位架2伸入纖維袋I的底部，且定位架2套有袖閥6的一端朝向纖維袋I的開口端，金屬卡子5將纖維袋I在圓筒4處從外側(cè)緊密夾持固定于定位架2上；緊繩器8包括支架9、中心管10、棘齒11、齒條12、軸銷13、繩鉤14、圓孔15、加力桿16，其中支架9內(nèi)套有中心管10，中心管10能繞著支架9的孔自由轉(zhuǎn)動，支架9的外側(cè)的中心管10上左右分別安裝棘齒11，支架9上通過軸銷13鉸接有與棘齒11相配合的齒條12，齒條12能圍繞軸銷13上下活動，棘齒11與齒條12相齒合時(shí)，中心管10只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，中心管10上固定設(shè)有繩鉤14，支架9外側(cè)的中心管10上一端開設(shè)有用于插入加力桿16的圓孔15 ;通過袖閥6向纖維袋I內(nèi)壓力注漿，纖維袋I膨脹漿體19凝結(jié)固化錨固于穩(wěn)定地層中；未注漿段的纖維袋I絞成繩狀穿過墊板7，緊繩器8通過螺栓18固定于墊板7上，繩狀纖維袋I捆綁在緊繩器8的繩鉤14上；加力桿16插入中心管10的圓孔15內(nèi)，轉(zhuǎn)動加力桿16使繩狀纖維袋I纏繞在中心管10上，張拉纖維袋1，棘齒11與齒條12相齒合鎖定錨固。
[0007]本發(fā)明的一種自鎖錨固纖維錨桿的施工方法，其步驟為:
(1)調(diào)查分析支護(hù)對象工程地質(zhì)條件，進(jìn)行工程地質(zhì)勘探和設(shè)計(jì)，分析確定可能滑坡的潛在滑動面位置，確定所需錨桿的自由段和錨固段長度；
(2)制作定位架2:定位架2由連接筋3將圓筒4和鋼筋環(huán)焊接而成，圓筒4外側(cè)車削有螺紋；連接筋3的長度等于所需錨桿的錨固段長度；
(3)制作纖維袋1:根據(jù)步驟(I)選定所需纖維袋I的長度、厚度和直徑，在定位架2的圓筒4上套袖閥6，將定位架2伸入纖維袋I內(nèi)，圓筒4的一端朝向纖維袋I開口端，用金屬卡子5將纖維袋I在定位架2的圓筒4處外側(cè)緊密夾?。?br> (4)制作緊繩器8:在中心管10上開設(shè)圓孔15，加工帶有連接板和螺栓孔17的支架9，支架9上通過軸銷13鉸接有齒條12，將中心管10套在支架9內(nèi)，支架9外側(cè)的中心管10上對稱安裝棘齒11 ;
(5)開孔洞20和注漿:在坡體21上按設(shè)計(jì)長度和角度開設(shè)孔洞20;注漿管伸進(jìn)纖維袋I內(nèi)，并與定位架2的圓筒4通過外螺紋連接，將注漿管和纖維袋I 一同伸入孔洞20內(nèi)，注漿管另一端與注漿設(shè)備連接，根據(jù)不同的地層狀況確定注漿壓力，進(jìn)行注漿，漿體19依次流經(jīng)注漿管、袖閥6進(jìn)入纖維袋I內(nèi)，纖維袋I膨脹，待達(dá)到注漿設(shè)計(jì)值，將注漿管從定位架2上卸除；漿體19在纖維袋I內(nèi)凝固硬化，錨固于穩(wěn)定地層中；袖閥6的單向作用，漿體19被包裹在纖維袋I內(nèi)難以四處流動，避免自由段纖維袋I被漿體19凝固；
(6)張拉和錨固:將未注漿段的纖維袋I絞成繩狀并穿過坡面的墊板7;螺栓18將緊繩器8固定于墊板7上，繩狀纖維袋I捆綁在緊繩器8的繩鉤14上；加力桿16插入緊繩器8的圓孔15內(nèi)，轉(zhuǎn)動加力桿16繩狀纖維袋I纏繞在中心管10上，張拉繃緊后，棘齒11與齒條12相齒合鎖定。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)巧妙，形式合理，抗腐蝕和耐久性強(qiáng)，充分利用了纖維材料的優(yōu)點(diǎn)，避免了鋼材錨桿長期銹蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象。采用緊繩器自鎖錨固，纖維錨桿的任何部位處于受拉狀態(tài)能夠充分發(fā)揮性能，解決了傳統(tǒng)錨具夾持使纖維局部受剪而提前破壞的問題。纖維袋內(nèi)壓力注漿能夠達(dá)到高壓狀態(tài)，擠密周圍土層，纖維袋包裹漿體與土層形成良好的錨固段，解決了傳統(tǒng)纖維材料與漿體粘結(jié)強(qiáng)度低，影響錨固和纖維表面處理的復(fù)雜工藝，避免了漿液四處流動造成用漿量大的問題。定位架起向?qū)ё饔脤?shí)現(xiàn)纖維錨桿進(jìn)洞和定位，橡皮袖閥的單向作用，漿液被包裹在纖維袋內(nèi)不能四處流動，自由段纖維不被漿體凝固便于凝結(jié)成繩狀；緊繩器張拉錨固，施工方便，預(yù)應(yīng)力損失后，通過加力桿轉(zhuǎn)動緊繩器補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力非常方便；結(jié)構(gòu)輕盈，勞動力負(fù)擔(dān)輕，施工速度快捷，適應(yīng)性強(qiáng)，造價(jià)低廉，其市場前景十分廣闊。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明自鎖錨固纖維錨桿的示意圖，圖2是圖1中緊繩器的示意圖，圖3是定位架的示意圖，圖4是本發(fā)明在邊坡支護(hù)工程中實(shí)施的示意圖。
[0010]附圖標(biāo)記說明:纖維袋1、定位架2、連接筋3、圓筒4、金屬卡子5、袖閥6、墊板7、緊繩器8，支架9、中心管10、棘齒11、齒條12、軸銷13、繩鉤14、圓孔15、加力桿16、螺栓孔17、螺栓18、漿體19、孔洞20、坡體21。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本發(fā)明特征作更進(jìn)一步的描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限制本發(fā)明的范圍。在閱讀本發(fā)明后，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)均應(yīng)包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
[0012]如圖1、2、3、4所示，本發(fā)明是一種自鎖錨固纖維錨桿及施工方法，自鎖錨固纖維錨桿，由纖維袋1、墊板7和緊繩器8構(gòu)成；纖維袋I內(nèi)套有定位架2，定位架2伸入纖維袋I的底部，且定位架2套有袖閥6的一端朝向纖維袋I的開口端，金屬卡子5將纖維袋I在圓筒4處從外側(cè)緊密夾持固定于定位架2上；緊繩器8包括支架9、中心管10、棘齒11、齒條12、軸銷13、繩鉤14、圓孔15、加力桿16，其中支架9內(nèi)套有中心管10，中心管10能繞著支架9的孔自由轉(zhuǎn)動，支架9的外側(cè)的中心管10上左右分別安裝棘齒11，支架9上通過軸銷13鉸接有與棘齒11相配合的齒條12，齒條12能圍繞軸銷13上下活動，棘齒11與齒條12相齒合時(shí)，中心管10只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，中心管10上固定設(shè)有繩鉤14，支架9外側(cè)的中心管10上一端開設(shè)有用于插入加力桿16的圓孔15 ;通過袖閥6向纖維袋I內(nèi)壓力注漿，纖維袋I膨脹漿體19凝結(jié)固化錨固于穩(wěn)定地層中；未注漿段的纖維袋I絞成繩狀穿過墊板