一种预应力扩大头抗浮锚杆及施工方法技术

本发明专利技术属于岩土锚固技术领域，涉及一种预应力扩大头抗浮锚杆及施工方法，锚杆杆体的锚固段安装有可变直径钢筋笼，锚杆杆体的自由段外侧套有防腐套环，锚杆对中器布设在锚杆杆体的自由段，锚杆杆体的上部套有第二钢套筒，第二钢套筒的底部与防腐套环的顶部连接，顶部与锚坑底面平行对齐并与应力扩散锚盘连接，应力扩散锚盘通过紧固螺母固定；锚杆防渗层设置在建筑基础底板与基础防水层之间，注浆管设置在锚杆杆体的一侧；可变直径钢筋笼展开时可增大锚杆杆体与锚固体接触面积，加强锚杆杆体与锚固体粘结，提高锚杆的抗拔承载力，有效控制锚固段混凝土的开裂，增强锚杆的整体性；可变直径钢筋笼依靠注浆压力及装置自身重力打开，施工简单快捷。工简单快捷。工简单快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种预应力扩大头抗浮锚杆及施工方法

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[0001]本专利技术属于岩土锚固
，涉及一种可变直径的预应力扩大头抗浮锚杆及施工方法，用以提供更高的抗拔承载力、更好的抗腐蚀性能以及更强的控制变形能力。

技术介绍
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[0002]近年来，随着我国基础建设的快速发展，高层建筑物的基础埋置深度越来越深。岩土体作为承担结构物自重的主要介质，富含着大量的孔隙和裂隙，其中所包含的地下水对建筑物基础产生浮力作用，当产生的浮力大于结构自重时，就会发生上浮失稳事故。抗浮锚杆作为众多抗浮措施中的一种，具有施工工艺简单、后期维护简单、结构受力合理等优点，被广泛应用于地下结构抗浮工程中，特别是对于密实砂土层、岩层等地质环境，抗浮锚杆具有良好的适应性。各大城市地下空间建设逐渐开展，对建(构)筑物的抗浮问题提出了更高的要求，尤其是东南沿海地区，由于地下水位高建筑承受的浮力大，抗浮锚杆的抗拔承载能力存在严峻的挑战。目前，针对此种情况的高承载力抗浮锚杆技术及抗浮锚杆的施工方法鲜有报道，并且在沿海地区及含盐量较高的地层，金属抗浮锚杆受到地层中氯离子、硫酸根离子等的侵蚀，抗浮锚杆的耐久性问题面临严峻的挑战。
[0003]抗浮锚杆属于长期支护的隐蔽工程，而腐蚀是对锚杆耐久性影响最大的因素，锚杆的耐久性直接决定了锚固结构的使用寿命，锚杆自由端或锚固端被腐蚀后，其抗拔承载力会大幅度降低，会对人身财产构成威胁，现有技术中对预应力金属锚杆在侵蚀性环境中的耐久性设计方法及配套防腐蚀措施较少，因此设计一种承载力高、耐腐蚀性能好的预应力抗浮锚杆是目前亟待解决的技术难题。
[0004]现有技术中常用的提高金属抗浮锚杆承载力方法主要有以下几种：(1)增加毛孔数量，(2)增加单个锚孔中锚杆杆体的数量，(3)施加预应力；通过在锚杆杆体自由段刷涂防腐蚀油漆提高金属抗浮锚杆耐腐蚀性能，例如CN11005376A公开了可变直径钢筋笼扩大锚杆系统来增强锚杆的承载力，但是筋体的腐蚀没有考虑，并且钢筋笼展开方式复杂；CN205348172B公开了通过提高锚杆与土体接触和黏结来增加承载力的方法，也没有进行防腐处理，并且锚杆锚固段的变形较大，虽然这两种方法在一定程度上提高了抗浮锚杆的承载力，但是金属锚杆的防腐问题均未考虑，并且存在锚杆锚固段变形大和施工复杂的问题。因此，亟需设计一种新型的抗浮锚杆及施工方法，通过使用可变直径钢筋笼与环套锚杆杆体等设计方法，在增强锚杆承载力的前提下，进一步解决锚杆的防腐问题，提高锚杆的耐腐蚀能力，同时减小锚杆锚固段变形，增强锚杆的整体性。

技术实现思路
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[0005]本专利技术目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种新型耐腐蚀可变直径的预应力扩大头抗浮锚杆及施工方法，通过灵活展开锚杆锚固段的可扩大直径钢筋笼，达到增加锚杆杆体与锚固体的接触面积，增大锚杆杆体与锚固体的黏结，进而达到增加单根抗浮锚杆抗拔承载力，减小锚杆变形，增强锚杆整体性的目的，并通过设置止水层、环套耐腐
蚀胶套，在胶套与锚杆杆体之间充填环氧树脂，解决抗浮锚杆的耐久性问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所述预应力变直径扩大头抗浮锚杆的结构包括锚杆钻孔、紧固螺母、应力扩散锚盘、建筑基础底板、锚坑、基础防水层、锚杆防渗层、锚杆对中器、防腐套环、可变直径钢筋笼、锚杆杆体、注浆管和第二钢套筒；锚杆钻孔为上窄下宽结构，锚杆杆体置于锚杆钻孔中，锚杆杆体的锚固段安装有可变直径钢筋笼，可变直径钢筋笼由连接钢杆、应力扩散托盘、钢筋笼固定器、环向箍筋、第一钢套筒、倒锥形扩大头和钢套管固定器连接而成，连接钢杆的底部通过螺栓与应力扩散托盘以栓锚形式相连，端部与环向箍筋以锚栓形式相连，锚栓处连接后进行润滑处理，应力扩散托盘穿过第一钢套筒并焊接在第一钢套筒上，第一钢套筒套装在锚杆杆体的锚固段，倒锥扩大头形状与锚杆杆体端部连接，倒锥扩大头上方设有钢套管固定器，用于固定整个可变直径钢筋笼；锚杆杆体的自由段外侧套有防腐套环，锚杆对中器沿竖直方向均匀布设在锚杆杆体的自由段，锚杆杆体的上部套有第二钢套筒，第二钢套筒的底部与防腐套环的顶部连接，顶部与建筑基础底板预留的锚坑底面平行对齐并与应力扩散锚盘连接，应力扩散锚盘通过紧固螺母固定；锚杆防渗层沿第二钢套筒周围设置，并设置在建筑基础底板与基础防水层之间，注浆管设置在锚杆杆体的一侧。
[0007]优选的，所述锚杆钻孔为上窄下宽结构，下部扩大之后的锚杆钻孔为变直径钢筋笼提供足够的空间，使锚杆杆体与扩大部位的锚固体形成整体，提供足够的抗拔承载力，锚杆钻孔上部孔径为180～250mm，下部扩孔孔径不小于600mm，具体的孔径根据实际的抗浮要求和施工机械的需求确定。
[0008]优选的，所述应力扩散托盘为锥台结构，其上下表面分别为直径60mm、300mm的圆，锥台高度为40mm，上下表面之间连接形状为弧形，应力扩散托盘下表面边缘处厚度为10mm；在施加预应力之后，拧紧紧固螺母锁住应力扩散托盘，以减小预应力损失。
[0009]优选的，所述建筑基础底板为现浇式混凝土底板，为确保混凝土底板强度满足锚杆杆体施加预应力的要求，底板厚度不宜小于400mm，具体厚度由设计要求确定。
[0010]优选的，所述锚坑为倒置锥台型，底面为350mm
×
350mm的正方形，侧面倾角不大于45
°
，深度不小于200mm，并在锚坑表面预留有注浆管孔道用于二次注浆，注浆管孔道尺寸略大于注浆管的外径尺寸。
[0011]优选的，所述基础防水层以砂浆防水剂、水泥、砂子、细石骨料为基本材料与水配制而成，其中水：水泥：砂子：细石骨料的质量比为0.5：1.0：2.0：3.0，砂浆防水剂使用量由产品说明的配比决定，基础防水层的厚度不小于200mm，以起到初步防水和减轻锚杆腐蚀的目的；锚杆防渗层采用遇水膨胀止水泥，厚度不小于50mm，进一步减轻锚杆筋体的腐蚀。
[0012]优选的，所述锚杆对中器为十字形金属薄片，锚杆对中器用以确保锚杆放置在锚孔中心，其直径略小于锚杆钻孔较窄部位。
[0013]优选的，所述防腐套管采用橡胶圆环，其厚度不小于5mm，长度包裹锚杆自由段，且内径较锚杆杆体直径大10mm左右，防腐套管与锚杆杆体的空隙之间充填环氧树脂，作为锚杆防腐蚀最后一道防线。
[0014]优选的，所述锚杆杆体为定制大直径PSB精轧螺纹钢，为提供足够的抗拔力及满足后续预应力的施加，锚杆直径不小于32mm，具体直径由抗浮要求和具体施工机械的需求确定，长度贯穿锚杆钻孔，误差控制在+100mm/
‑
30mm。
[0015]优选的，所述连接钢杆由精钢特制而成，形状类似“叉”形，为减小连接钢杆两端的应力集中现象，保证钢筋笼打开过程中的稳定性和安全性，连接钢杆的横截面面积变化处采用弧线过度的方式；可变直径钢筋笼处于收起状态时，连接钢杆的倾斜角度不小于60
°
，以便可变直径钢筋笼借助连接组件的重力灵活展开。
[0016]优选的，所述应力扩散托盘由精钢制成，呈圆环形，为确保可变直径钢筋笼展开后的稳定性，相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，包括锚杆钻孔、紧固螺母、应力扩散锚盘、建筑基础底板、锚坑、基础防水层、锚杆防渗层、锚杆对中器、防腐套环、可变直径钢筋笼、锚杆杆体、注浆管和第二钢套筒；锚杆钻孔为上窄下宽结构，锚杆杆体置于锚杆钻孔中，锚杆杆体的锚固段安装有可变直径钢筋笼，可变直径钢筋笼由连接钢杆、应力扩散托盘、钢筋笼固定器、环向箍筋、第一钢套筒、倒锥形扩大头和钢套管固定器连接而成，连接钢杆的底部通过螺栓与应力扩散托盘以栓锚形式相连，端部与环向箍筋以锚栓形式相连，锚栓处连接后进行润滑处理，应力扩散托盘穿过第一钢套筒并焊接在第一钢套筒上，第一钢套筒套装在锚杆杆体的锚固段，倒锥扩大头形状与锚杆杆体端部连接，倒锥扩大头上方设有钢套管固定器，用于固定整个可变直径钢筋笼；锚杆杆体的自由段外侧套有防腐套环，锚杆对中器沿竖直方向均匀布设在锚杆杆体的自由段，锚杆杆体的上部套有第二钢套筒，第二钢套筒的底部与防腐套环的顶部连接，顶部与建筑基础底板预留的锚坑底面平行对齐并与应力扩散锚盘连接，应力扩散锚盘通过紧固螺母固定；锚杆防渗层沿第二钢套筒周围设置，并设置在建筑基础底板与基础防水层之间，注浆管设置在锚杆杆体的一侧。2.根据权利要求1所述预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，所述锚杆钻孔为上窄下宽结构，锚杆钻孔上部孔径为180～250mm，下部孔径不小于600mm；所述应力扩散托盘为锥台结构，其上下表面分别为直径60mm、300mm的圆，锥台高度为40mm，上下表面之间连接形状为弧形，应力扩散托盘下表面边缘处厚度为10mm；建筑基础底板为现浇式混凝土底板，其厚度不小于400mm；所述锚坑为倒置锥台型，底面为350mm
×
350mm的正方形，侧面倾角不大于45
°
，深度不小于200mm，锚坑表面预留有注浆管孔道。3.根据权利要求1所述预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，所述基础防水层以砂浆防水剂、水泥、砂子、细石骨料为基本材料与水配制而成，其中水：水泥：砂子：细石骨料的质量比为0.5：1.0：2.0：3.0，砂浆防水剂使用量由产品说明的配比决定，基础防水层的厚度不小于200mm；锚杆防渗层采用遇水膨胀止水泥，厚度不小于50mm。4.根据权利要求1所述预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，所述锚杆对中器为十字形金属薄片；所述防腐套管采用橡胶圆环，其厚度不小于5mm，长度包裹锚杆自由段，内径比锚杆杆体直径大10mm，防腐套管与锚杆杆体的空隙之间充填环氧树脂；所述锚杆杆体直径不小于32mm，长度贯穿锚杆钻孔。5.根据权利要求1所述预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，所述连接钢杆由精钢特制而成，形状类似“叉”形，连接钢杆的横截面面积变化处采用弧线过度的方式；可变直径钢筋笼处于收起状态时，连接钢杆的倾斜角度不小于60
°
。6.根据权利要求1所述预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，所述应力扩散托盘呈圆环形，相邻两应力扩散托盘的间距不大于800mm，数量由锚杆杆体锚固段长度确定；应力扩散托盘采用变截面设计，侧面呈现弧形，上表面为直径小于锚杆钻孔直径的圆，下表面为直径60mm的圆，高度为40mm，应力扩散托盘上预留注浆管通过所需的孔洞。7.根据权利要求1所述预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，所述钢筋笼固定器为钢制圆环薄片，圆环外径大于可变直径钢筋笼收起状态时的直径，内径大于第一钢套筒的直径，圆环边缘处设有钢帽，钢帽直径大于环向箍筋的直径，可变直径钢筋笼收起时将钢帽与相对应的所有环向箍筋扣接，注浆过程中，注浆压力冲开钢筋笼固定器，打开可变直径钢筋笼。
8.根据权利要求1所述预应力扩大头抗浮锚杆，其特征在于，所述环向箍筋由直径14mm的螺纹钢焊接而成，每间隔300mm焊接有弧长为300...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晓宇，闫楠，孙淦，张明义，孙建文，张昌太，于龙涛，方翔，何来胜，张胜凯，王雪岭，许绍帅，李翠翠，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：