專利名稱：一種預(yù)應(yīng)力錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及土木工程領(lǐng)域，尤其涉及預(yù)應(yīng)力錨桿。
背景技術(shù)：
在土木工程邊坡加固和城市深基坑支護(hù)工程中，經(jīng)常要應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨桿作為支 護(hù)結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件。但由于受場地、地質(zhì)等條件的限制，不可避免要在局部不良地質(zhì)和 不易成孔的土層中進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿施工。在云南省以及我國部分地區(qū)，存在著許多在飽 水雜填土、粉砂、流砂、圓礫、泥碳質(zhì)土、草莓土等不易成孔的特殊土層，當(dāng)在這些不 易成孔的特殊土層中施作預(yù)應(yīng)力錨桿時，預(yù)應(yīng)力錨桿成孔將非常困難。在目前的傳統(tǒng)技 術(shù)中，常采用液壓鉆機(jī)全套管跟管鉆進(jìn)成孔。但在錨桿噸位(在軟弱土層中預(yù)應(yīng)力錨桿 的噸位常小于25噸)較小時，采用液壓鉆機(jī)全套管跟管鉆進(jìn)成孔技術(shù)，鉆機(jī)對施工場地 的要求較高且所需要的成本較大。因此，需要一種能夠高效且成本低廉地在各種不易成孔的特殊土層中應(yīng)用的預(yù) 應(yīng)力錨桿。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述問題，提出了本實(shí)用新型以便提供一種克服上述問題或者至少部分地 解決上述問題的預(yù)應(yīng)力錨桿。根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種預(yù)應(yīng)力錨桿，該預(yù)應(yīng)力錨桿包括圓 柱狀圓管，該圓管的一端具有圓錐狀的擴(kuò)大頭，其中所述圓管靠近所述擴(kuò)大頭的一側(cè)具 有注漿孔段，在所述注漿孔段中分布有透漿花眼；以及桿體，在所述圓管中并沿所述 圓管軸向擴(kuò)展，所述桿體分為自由段和非自由段，所述桿體非自由段靠近所述擴(kuò)大頭定 位，并且與所述水泥漿直接接觸以形成所述錨桿的錨固段，所述桿體自由段不與所述水 泥漿直接接觸。根據(jù)本實(shí)用新型的預(yù)應(yīng)力錨桿可以輕便快捷地在土層中成孔，并不會導(dǎo)致在成 孔后孔壁塌陷等問題，從而能有效解決不易成孔土層中小噸位預(yù)應(yīng)力錨桿成孔的難題， 具有錨桿成孔率高、錨桿廢孔及重復(fù)成孔率低等優(yōu)點(diǎn)。利用根據(jù)本實(shí)用新型的預(yù)應(yīng)力錨 桿，可以加快施工進(jìn)度、保證質(zhì)量，并節(jié)約工程投資。

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本 實(shí)用新型的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖 中，參考數(shù)字之后的字母標(biāo)記指示多個相同的部件，當(dāng)泛指這些部件時，將省略其最后 的字母標(biāo)記。在附圖中圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿的示意圖；[0009]圖2A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿中的注漿孔段的示意圖；圖2B示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿中的擴(kuò)大頭的示意圖；圖2C示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿中的圓管的橫截面圖；圖2D示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿中的角鋼的示意圖；以及圖3A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿在土層中的示意圖；圖3B示出了圖3A所示的預(yù)應(yīng)力錨桿的局部放大圖；以及圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿施工方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖1和圖2A-2D示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿100的示意圖。 如圖1和圖2A-2D所示，預(yù)應(yīng)力錨桿包括圓柱狀圓管110，其通常具有較薄的管壁，管 壁通常由鋼或者鋼板焊接而成。該圓管通常稱為薄壁焊管110。圓柱形圓管通常具有 3mm-5mm的厚度并且直徑通常為48_89mm。錨桿的長度取決于實(shí)際工程應(yīng)用而發(fā)生變 化，通?？梢杂?5m-25m長。當(dāng)然上述有關(guān)錨桿的尺寸都是示意性的，可以根據(jù)實(shí)際工 程應(yīng)用而進(jìn)行改變。圓柱形圓管110的前端具有一個擴(kuò)大頭111，其制作成封閉圓錐狀(其尺寸為 0 48mm-0110mm,長100mm-150mm)，以利于減少將圓柱形圓管110擊入土層時的阻
力并能夠迅速將該圓柱形圓管110擊進(jìn)土層中。圓柱形圓管110的主體部分包括靠近擴(kuò)大頭111布置的注漿孔段112和未開孔段 115，該注漿孔段112的長度通常為圓柱形圓管110總長度的2/3-3/4。在該注漿孔段112 上，每隔一段距離分布透漿花眼113，以便在將圓柱形圓管110擊入土層中之后，通過這 些透漿花眼113將焊管內(nèi)的水泥漿注入到土層中。透漿花眼113沿圓柱狀圓管管壁縱向 及環(huán)向布置。具體而言，透漿花眼113在焊管上圍繞焊管中心軸均勻分布，而且沿焊管 軸向的間隔通常為大約50cm。透漿花眼113的形狀通常為圓形，并具有大約IOmm的孔 直徑?？梢杂卸喾N方式來加工這些透漿花眼113，例如采用臺式鉆機(jī)成孔來形成這些透漿 花眼113。另外，在整個圓柱形圓管110上焊接多個與焊管中心軸成一定角度的角鋼114。 利用在圓柱形圓管110的外壁上焊接的多個角鋼，便于將圓柱形圓管擊入到土層中，并 可以增大錨孔的孔徑。這些角鋼通常具有L15mm*15mm*3mm (厚度)的尺寸并具有與焊 管中心軸的20-30度夾角，當(dāng)然根據(jù)工程實(shí)際需要，可以修改這些尺寸。如圖3A和3B所示，預(yù)應(yīng)力錨桿100除了具有上述圓柱形圓管110之外，還具 有未在上述圖1中示出的、插入在焊管110中的桿體120。桿體120—般與錨桿的中心 軸近似重合地沿軸向擴(kuò)展。桿體120通常為鋼筋，并在將圓柱形圓管110擊入到土層中 并在焊管中進(jìn)行初次常壓灌漿之后插入到圓柱形圓管中。桿體120所采用的鋼筋可以采 用市場中常見的二級或者三級螺紋鋼筋(直徑為20-32mm)。插入到焊管110中的桿體 120具有自由段和非自由段，其中非自由段靠近焊管110的擴(kuò)大頭布置，而自由段靠近焊 管遠(yuǎn)離擴(kuò)大頭的一端布置。桿體的自由段具有錨桿總長度大約1/3到1/2的長度。應(yīng)當(dāng) 注意的是，桿體的非自由段的長度可以不同于焊管110中的注漿孔段的長度。在焊管110
4被 擊入到土層中之后，水泥漿液通過焊管110上的透漿花眼113注入到焊管110周圍的土 層中，并形成較大的擴(kuò)散區(qū)和固結(jié)水泥膠結(jié)石區(qū)。由于桿體的非自由段在灌漿期間和水 泥漿液直接接觸，因此桿體的非自由段會和灌漿形成的擴(kuò)散區(qū)和固結(jié)水泥膠結(jié)石區(qū)一起 形成預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固段(內(nèi)錨段)。桿體的自由段在灌漿期間用例如黃油和聚乙烯塑 料套管進(jìn)行保護(hù)，并不與水泥漿液相接觸，因此可以在水泥漿液固結(jié)一定齡期后，通過 張拉桿體即鋼筋即可對包括圓柱形圓管、桿體和水泥漿液固結(jié)區(qū)的錨桿施加小噸位預(yù)應(yīng) 力。這里應(yīng)當(dāng)理解的是，取決于實(shí)際工程應(yīng)用，可以采用其它任何可以將桿體自由段和 水泥漿液隔開的裝置和方式。在預(yù)應(yīng)力錨桿100在土層中形成之后，為了在預(yù)應(yīng)力錨桿100上施加預(yù)應(yīng)力， 需要對預(yù)應(yīng)力錨桿100進(jìn)行張拉。為此，可以在桿體遠(yuǎn)離土層一側(cè)的外錨頭端部處焊 接端頭螺桿301，在該螺桿301上分別安裝錨梁303、以及錨墊板與螺帽305后，并對 螺桿301進(jìn)行預(yù)緊，隨后通過將穿心千斤頂按要求套在錨桿的端頭螺桿301上以便對該 錨桿100進(jìn)行張拉(端頭螺桿材料一般為45Mn鋼，長度一般為500mm，螺桿直徑為 Φ20-Φ40ιηιη。)。上面已經(jīng)描述了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿100的結(jié)構(gòu)，可以看 出，由于預(yù)應(yīng)力錨桿100具有圓柱形圓管110，可以保證在土層中的錨桿100不會塌陷， 這提高了成孔的成功率。另外，利用附于圓柱形圓管前端的擴(kuò)大頭和圓柱形圓管，可以 便于將圓柱形圓管擊入到土層中。另外，在將圓柱形圓管110擊入到土層中之后，可以 通過焊管上的注漿孔段112將水泥漿注入到焊管110周圍的土層中，以形成較大的擴(kuò)散區(qū) 和固結(jié)水泥膠結(jié)石區(qū)。由于注漿孔段處于土層深處，因此，錨桿中的鋼筋非自由段和這 些水泥漿液固結(jié)區(qū)形成的錨固段可以承受較大的預(yù)應(yīng)力。應(yīng)當(dāng)注意到的是，當(dāng)錨桿較長時，單根鋼筋可能沒有辦法完全達(dá)到錨桿的長 度，這時候可以采用直螺紋套筒或?qū)竵磉B接兩根或者多根鋼筋以形成達(dá)到錨桿長度要 求的桿體。此外，還應(yīng)當(dāng)注意到的是，為了防止在灌漿期間，尤其是在加壓灌漿期間，水 泥漿液不恰當(dāng)?shù)貜腻^桿中與焊管上注漿孔段相對應(yīng)的部分流到與焊管身上未開孔段的部 分，可以在灌漿期間用止?jié){袋隔離錨桿中的這些部分，以使得水泥漿正確地通過透漿花 眼113注入到焊管110周圍的土層中。根據(jù)上述可得知，根據(jù)本實(shí)用新型的預(yù)應(yīng)力錨桿是在采用預(yù)應(yīng)力錨桿的施工方 法中逐步形成的。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的預(yù)應(yīng)力錨桿施工方法200的 流程圖。方法200始于步驟S210，其中進(jìn)行施工前的各種準(zhǔn)備工作，例如準(zhǔn)備根據(jù)本實(shí) 用新型的預(yù)應(yīng)力錨桿的各個部分，如準(zhǔn)備圓柱形圓管110和錨桿桿體120如鋼筋等。施 工準(zhǔn)備工作還包括完善施工場地內(nèi)抽排水系統(tǒng)、施工廢水和廢漿等污水處理系統(tǒng)，確保 施工排水順暢等。在施工前準(zhǔn)備工作完畢之后，方法200繼續(xù)到步驟S220，以在土層中 定位預(yù)應(yīng)力錨桿孔的位置，土層中小噸位預(yù)應(yīng)力錨桿的埋設(shè)深度應(yīng)遵循最上層錨桿的覆 土厚度不使錨桿向上垂直分力引起地面隆起的原則，根據(jù)該原理，可以采用本技術(shù)領(lǐng)域 常用的任何錨桿孔定位方法來定位預(yù)應(yīng)力錨桿孔。在定位了預(yù)應(yīng)力錨桿孔的位置之后，方法進(jìn)入步驟S230，其中采用錨桿鉆機(jī)將圓柱形圓管直接擊入土層中，根據(jù)一個實(shí)施例，錨桿鉆機(jī)通常以壓縮空氣為動力，壓縮 空氣的工作壓力通常為0.4 0.6MPa，工作風(fēng)量為9 12m3/min，其中的空壓機(jī)采用 12m7min以上的空壓機(jī)。此外，可選地，在將圓柱形圓管擊入土層后，驗(yàn)收焊管施工質(zhì) 量，檢查焊管置入土層的長度、焊管偏斜度。若置入土層的焊管長度、偏斜度不符合要 求，需重新選取錨孔孔位、補(bǔ)充擊入圓柱形圓管，并對已施工的不合格焊管進(jìn)行注漿封 堵加固處理。在將圓柱形圓管正確地?fù)羧氲?土層中之后，在步驟S240中采用高壓水沖洗圓柱 形圓管，其目的是排出圓柱形圓管內(nèi)可能殘留的土等雜質(zhì)，并保證圓柱形圓管注漿孔暢 通，便于注漿。一般而言，高壓水壓力控制在l.OMPa左右，并且在回水總體澄清時結(jié)束 步驟S240中的操作，并進(jìn)入步驟S250。在步驟S250中，在常壓下將水泥漿注入到焊管內(nèi)，具體而言，將注漿管插入焊 管底部，采用灌漿泵通過注漿管進(jìn)行常壓灌漿，使得水泥漿可以通過焊管110上的透漿 花眼113注入到焊管110周圍的土層中。在漿液充填錨孔的同時，使焊管內(nèi)渣土和泥漿 在漿液作用下進(jìn)一步排出。在通常的實(shí)施例中，常壓灌漿的參數(shù)如下注漿管Φ18_Φ25ιηιη，長度與焊管同長，每根焊管布設(shè)一根注漿管。注漿材料標(biāo)號為Ρ.042.5的普通硅酸鹽水泥漿液；水泥漿采用二次攪拌機(jī)攪拌 均勻。漿液配比水泥漿三乙醇胺(早強(qiáng)劑)1 0.5%。水泥漿水灰比1 0.5水泥漿體強(qiáng)度Μ30。注漿壓力0.2 0.4MPa，可注性差時取大值?？變?nèi)水泥漿的充盈系數(shù)達(dá)1.2以上。當(dāng)在常壓灌漿期間，水泥純漿流出焊管管口，并達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量或達(dá)到設(shè)計(jì)壓 力保持20分鐘以上時，可以結(jié)束常壓灌漿，并進(jìn)入下一步步驟S260。在步驟S260中，將自由段用例如黃油和聚乙烯塑料套管進(jìn)行了保護(hù)的桿體插入 (植入)圓柱形圓管中。其中為保證植入焊管內(nèi)的錨桿桿體的質(zhì)量，要確保桿體植入至焊 管端部，同時要控制好桿體與焊管內(nèi)壁的間隙。在將桿體插入到圓柱形圓管之后，該方 法進(jìn)入步驟S270，其中對錨孔封口并進(jìn)行加壓二次注漿。具體而言，在步驟S270中， 在將桿體植入圓柱形圓管后，立即采用止?jié){袋封閉錨孔(焊管)孔口，并采用灌漿泵通過 注漿管對錨孔進(jìn)行加壓二次注漿(此時注漿管直接套在焊管外壁上)，以使得通過焊管上 的注漿孔段112將水泥漿進(jìn)一步注入到焊管110周圍的土層中，以形成較大的擴(kuò)散區(qū)和固 結(jié)水泥膠結(jié)石區(qū)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，加壓二次注漿的參數(shù)如下注漿材料標(biāo)號為P.042.5的普通硅酸鹽水泥漿液；水泥漿采用二次攪拌機(jī)攪拌 均勻。漿液配比水泥漿三乙醇胺(早強(qiáng)劑)1 0.5%。水泥漿水灰比1 0.55水泥漿體強(qiáng)度M30。注漿壓力0.6 0.8MPa，可注性差時取大值。[0046]注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)水泥漿在持續(xù)壓力作用下擴(kuò)散進(jìn)入錨孔內(nèi)并滲入周邊土層中， 達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量或達(dá)到設(shè)計(jì)壓力保持20分鐘。在加壓二次注漿完成之后，在步驟S280中，對加壓二次注漿后的漿體進(jìn)行充分 養(yǎng)護(hù)，此后，在桿體外錨頭的端部處焊接螺桿。并隨后在步驟S290中，進(jìn)行錨梁施工 并安裝錨墊板，具體而言，將螺桿穿過錨梁、錨墊板，并利用螺帽將錨墊板安裝在錨梁 上，隨后對螺桿進(jìn)行預(yù)緊。到步驟S290為止，已經(jīng)在土層中的某個位置形成了根據(jù)本實(shí)用新型的預(yù)應(yīng)力錨 桿。隨后，在步驟S300中，通過對錨桿的桿體進(jìn)行張拉來在錨桿上施加預(yù)應(yīng)力。根據(jù) 本實(shí)用新型的 一個實(shí)施例，在錨桿上施加預(yù)應(yīng)力的方法包括步驟將張拉設(shè)備(例如油 壓表、千斤頂、測力器)按要求套在錨桿的端頭螺桿上；采用分級加載方式將荷載加載 到錨桿上；在錨桿桿體張拉到位后可通過螺桿上的螺帽鎖定桿體，并采用冷切割工藝切 除張拉鎖定段外多余的桿體。除了上述張拉方法之外，還可以采用本領(lǐng)域常用的其他方 法來對錨桿進(jìn)行張拉以施加預(yù)應(yīng)力。在張拉完成之后，方法200結(jié)束。本實(shí)用新型的施工方法可以在不易成孔的特殊土層中采用，本方法所使用的成 孔設(shè)備輕便、在復(fù)雜施工場地中便于移動和操作，而且預(yù)應(yīng)力錨桿成孔快捷，能有效解 決不易成孔土層中小噸位預(yù)應(yīng)力錨桿成孔難、成孔后孔壁塌陷等難題。根據(jù)本實(shí)用新型 的施工方法，施工安全可靠性高、施工進(jìn)度快、施工質(zhì)量有保證，從而節(jié)約了投資。應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行說明而不是對本實(shí)用新型進(jìn)行限 制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。 在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞
“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或 “一個”不排除存在多個這樣的元件。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何 順序。
權(quán)利要求1.一種預(yù)應(yīng)力錨桿，其特征在于該預(yù)應(yīng)力錨桿包括圓柱狀圓管，該圓管的一端具有圓錐狀的擴(kuò)大頭，其中所述圓管靠近所述擴(kuò)大頭的 一側(cè)具有注漿孔段，在所述注漿孔段中分布有透漿花眼；以及桿體，在所述圓管內(nèi)并沿所述圓管軸向擴(kuò)展，所述桿體分為自由段和非自由段，所 述桿體非自由段靠近所述擴(kuò)大頭定位，并且與所述水泥漿直接接觸以形成所述錨桿的錨 固段，所述桿體自由段不與所述水泥漿直接接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其特征在于所述圓柱狀圓管的外壁上還焊接有多 個與所述圓管中心軸成一定角度的角鋼。
3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其特征在于所述角鋼具有L15mm*15mm*3mm的 尺寸，并且與所述焊管中心軸成20-30度夾角。
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其中所述注漿孔段的長度為所述圓柱狀圓管總長 度的2/3到3/4。
5.如權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其中所述透漿花眼為圓形，具有大約IOmm的孔直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其中所述圓柱狀圓管的直徑為48-89mm，且所 述管壁具有3mm-5mm的厚度。
7.如權(quán)利要求1-6中的任一個所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其中所述桿體為二級或者三級螺紋 鋼筋。
8.如權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其中所述桿體的自由段的長度為所 述錨桿總長度的1/3到1/2。
9.如權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的預(yù)應(yīng)力錨桿，其中所述桿體的自由段用黃油和聚 乙烯塑料套管進(jìn)行保護(hù)以便不與所述水泥漿相接觸。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種預(yù)應(yīng)力錨桿，該預(yù)應(yīng)力錨桿包括一端具有圓錐狀的擴(kuò)大頭的圓柱狀圓管，以及沿該圓管軸向擴(kuò)展的桿體，桿體分為自由段和非自由段，桿體非自由段與水泥漿直接接觸以形成所述錨桿的錨固段，而桿體自由段不與水泥漿直接接觸以便通過對桿體進(jìn)行張拉來施加預(yù)應(yīng)力。該預(yù)應(yīng)力錨桿能夠高效且成本低廉地在各種不易成孔的特殊土層中應(yīng)用。
文檔編號E02D17/20GK201794071SQ20092027321
公開日2011年4月13日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者普如李, 李偉, 李海鵬, 田俊, 程勇斌, 胡井友, 謝建斌, 黃望來 申請人:昆明軍龍巖土工程有限公司