一、應(yīng)用領(lǐng)域:
錨固技術(shù)在高層建筑、軌道交通、橋隧工程、城市地下交通樞紐、港口碼頭、水庫高壩、邊坡工程、礦山建設(shè)、國防工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。工程界正面對大量隧道、地下洞室、井巷支護(hù)、邊坡穩(wěn)定、深基坑、結(jié)構(gòu)抗浮、高壓輸水管道等規(guī)模宏大、技術(shù)難度與風(fēng)險(xiǎn)程度較高的巖土工程穩(wěn)定問題。新型擴(kuò)體錨固技術(shù)是確保上述工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)、高效與環(huán)保的有效途徑之一。
二、擴(kuò)體錨桿新技術(shù)研發(fā)目標(biāo)與內(nèi)容
1、開發(fā)壓力型擴(kuò)體錨固承載結(jié)構(gòu);
2、研發(fā)可靠的結(jié)構(gòu)材料;
3、開發(fā)擴(kuò)孔技術(shù)-機(jī)械式及高壓噴射流;
4、開發(fā)新型擴(kuò)體錨桿施工工法;
5、研制高效長臂錨桿鉆機(jī)裝備;
6、開發(fā)錨孔擴(kuò)孔尺寸與形狀檢測技術(shù);
7、研究擴(kuò)體錨桿破壞模式;
8、研究擴(kuò)體錨桿承載變形性狀;
9、開發(fā)擴(kuò)體錨桿承載力計(jì)算方法;
10.促進(jìn)具有明顯技術(shù)、成本和環(huán)保優(yōu)勢的新型擴(kuò)體錨固新技術(shù)形成與發(fā)展。
三、理論研究-承載機(jī)理分析
新型擴(kuò)體錨桿與傳統(tǒng)的土層錨桿最顯著的區(qū)別在于兩者錨固段形式的差異,傳統(tǒng)錨桿依靠錨固段與周圍土體的粘結(jié)力和摩擦效應(yīng)來傳力荷載,所以錨固力的大小取決于有效錨固段的長度;而嚢式膨脹擠擴(kuò)錨桿主要依靠膨脹擠擴(kuò)體的端壓作用承載,錨固力的大小主要取決于膨脹擠擴(kuò)體的端頭承載面積,所以膨脹擠擴(kuò)體的長度只需滿足能夠?qū)ν馏w有效擠密的要求即可,錨固段的長度可以縮短。
四、承壓型擴(kuò)體錨桿的技術(shù)優(yōu)勢
| 傳統(tǒng)拉力型錨桿 | 承壓型擴(kuò)體錨桿 |
錨固段長度 | 6-12m
| 0.8-2.0m |
錨固段直徑 | 100-180m | 300-1000mm |
灌漿結(jié)石體質(zhì)量控制 | 結(jié)石體抗壓強(qiáng)度<20MPa,且易夾泥,孔隙分布不均 | 結(jié)石體抗壓強(qiáng)度大于35MPa,囊袋加壓灌注可保證結(jié)石體均勻、密實(shí) |
錨束體施工質(zhì)量與防腐 | 拉力型錨桿不利于長期防腐,錨束體不易對中,筋材易腐蝕 | 壓力型錨桿受力合理,有利于錨桿防腐,錨束體居中,并受多重防護(hù)防腐技術(shù)保護(hù) |
施工效率與工期 | 錨桿須現(xiàn)場制作,灌漿凝結(jié)時(shí)間較長,張拉鎖定施工較慢 | 錨固段工廠制作,運(yùn)至工地后直接組裝成擴(kuò)體錨桿,專用配方的灌漿材料凝結(jié)快速,短時(shí)間內(nèi)即可張拉 |
經(jīng)濟(jì)及環(huán)保特性 | 施工質(zhì)量管控較難,錨桿數(shù)量多、桿體長、單錨承栽力較低,經(jīng)濟(jì)效益較低 | 施工質(zhì)量可控可靠,單錨承載力高、長度短、數(shù)量少,可采用回收技術(shù),經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益高 |
五、承壓型多重防腐囊式擴(kuò)體抗浮錨桿的主要優(yōu)點(diǎn):
1、技術(shù)性:作為抗浮結(jié)構(gòu),擴(kuò)體錨桿錨固段埋深大、設(shè)置于密實(shí)土層中,囊式擴(kuò)體錨桿承載力高,施工設(shè)備與技術(shù)先進(jìn),施工質(zhì)量可控可靠。
2、安全性:該技術(shù)是對歐洲旋噴擴(kuò)休錨桿的技術(shù)井級,既保留了原有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),又對其不足之處進(jìn)行了改進(jìn),提高了該技術(shù)的可靠性、安全性。
3、耐久性:作為承壓型擴(kuò)體錨桿,可有效避免拉力型錨桿受拉開裂帶來的腐蝕隱患,嚢式防護(hù)技術(shù)可使鍋桿擴(kuò)體段有效置中,增加了保護(hù)層厚度,通過多重防腐功能可有效抵抗腐蝕性地下水和土體對鋼絞線的腐蝕,確??垢〗Y(jié)構(gòu)的耐久性。
4、經(jīng)濟(jì)性:囊太注漿對擴(kuò)體段周邊土休產(chǎn)生脹壓擠密作用,能夠改善土體的承載性能,使擴(kuò)體錨桿承載力顯著提高,從而節(jié)省工程造價(jià)10-15%。
5、環(huán)保性:錨桿成孔比灌注樁成孔的I:換土景大為威少,避免了廢泥漿、廢渣土的外運(yùn),有效降低了污染,方便現(xiàn)場管理,提高了環(huán)保效益。
6、高效性:采用塔式或長臂專業(yè)旋噴鉆機(jī)作業(yè),單機(jī)組施工速度快,能夠有效縮短工期。
六、承壓型擴(kuò)體錨桿的綜合效益
擴(kuò)地錨固新技術(shù)應(yīng)用前景
社會(huì)效益:
推動(dòng)建筑施工環(huán)保,減少廢漿液和廢渣土排放。
節(jié)省建筑材料、促進(jìn)資汫節(jié)約。
消除深基坑和地下空間工程的建筑紅線外占地,減少未來城市建設(shè)發(fā)展的障礙與隱患,促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。
經(jīng)濟(jì)效益:
能夠在較為廣闊的地域和工程項(xiàng)目中部分替代目前使用量極大的傳統(tǒng)錨桿。
基于技術(shù)優(yōu)勢可獲得更高的單錨承栽力、更好的防腐性能。
由于材料省、工期短、承栽力高,能夠降低工程成本,其直接成本可以比傳統(tǒng)錨桿減少10%-15%。
JXD-100國產(chǎn)高效長臂錨桿鉆機(jī)施工效率高,其比國外同類型鉆機(jī)售價(jià)低30%。
七、擴(kuò)體錨桿的結(jié)構(gòu)型式與材料特性研究
新型擴(kuò)體錨桿的核心技術(shù):
1)擴(kuò)體錨桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造與組裝工藝。
2)嚢體材料的甄選與嚢體加工成型:
對20多種不同材料進(jìn)行了抗壓、抗拉、抗刺破性能試驗(yàn),試驗(yàn)對比了焊接、粘接、縫制、筒織等連接方式與效果。
3)擴(kuò)體錨桿結(jié)構(gòu)的組成、連接、密封、錨定、折疊和組裝等環(huán)節(jié)的工藝。
4)對擴(kuò)體錨固體結(jié)構(gòu)的40多個(gè)制成品進(jìn)行了室內(nèi)與野外打壓試驗(yàn),打壓試驗(yàn)包括:打水試驗(yàn)與打水泥漿試驗(yàn)。
5)確定擴(kuò)體錨固體結(jié)構(gòu)型式,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。
1)錨桿囊式擴(kuò)體段通過壓力注漿向外均勻擠壓,保障索體的置中;
2)嚢式擴(kuò)體段對周邊土體產(chǎn)生擠脹作用,可增加錨桿拉拔力,同時(shí)減少變形量;
3)嚢內(nèi)灌注高標(biāo)號水泥漿體,其結(jié)石體強(qiáng)度大于40MPa,可以給錨固端頭承壓提供強(qiáng)度保證。
八、擴(kuò)體錨桿施工技術(shù)研究
擴(kuò)體錨桿施工工藝步驟:
-根據(jù)錨孔設(shè)計(jì)角度與長度,采用鉆噴注一體化錨桿施工方法(專利技術(shù)),形成非錨固段開孔和錨固段旋噴擴(kuò)孔,使水泥漿充滿錨孔。
-或采用帶有螺旋葉片的旋噴管機(jī)具的施工方法,進(jìn)行非錨固段鉆孔和錨固段旋噴擴(kuò)孔,使水泥漿充滿錨孔。
-將擴(kuò)體錨桿制成品導(dǎo)入錨孔中的設(shè)計(jì)位置。
—才隊(duì)據(jù)設(shè)計(jì)壓力與注漿量,壓灌水泥漿或水泥砂漿,使嚢體膨脹成設(shè)計(jì)形態(tài)與大小。
-根據(jù)設(shè)計(jì)要求,可以采取擴(kuò)體錨固段前部壓漿工藝。