專利名稱：一種壓力型碳纖維預應力錨索滑坡防治結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及巖土工程中應用于滑坡防治的預應力錨索結構，特別是采用 碳纖維錨索的滑坡防治預應力錨固新型結構。
背景技術：
預應力錨索是一種新型滑坡防治結構，最早應用于礦山，后來逐漸在水庫大 壩加固、地下洞室加固、邊坡加固、滑坡防治等各種工程中應用，成為一種重要 的滑坡防治措施。由于這類工程屬永久性工程，傳統施工中的鋼錨索不僅單位體 積質量大、運輸不便、不易開巻、安裝速度慢，而且存在易銹蝕等缺點，盡管現 在采用了如水泥漿結石層防護，鍍鋅、錫、銅等金屬防護，涂有機涂料、塑料、 防銹油等非金屬涂層防護等多種措施，但在水泥產生的堿性條件、有水和大氣存 在的酸性條件中，仍然不能從根本上杜絕銹蝕現象。尤其是在海水浸蝕地層、火 山灰地層、化學腐蝕環境等特殊錨固工程中，或是薄層混凝土包裹時，鋼筋銹蝕 得更加厲害，重點錨固工程不得不定期進行防銹處理，甚至更換、重新施工，無 形中增加了許多后期費用，影響綜合經濟效益。同時，錨索施工場地一般都比較 狹窄、險峻，而鋼錨索密度大，現場運輸、開巻、安裝極不方便，這也是鋼錨索 無法提高安裝速度的根本原因。為徹底解決鋼材銹蝕問題，國外于20世紀80年代就開始研究、試驗非金屬錨 桿，如瑞典維德曼公司(Wiedemann) 1987年首推玻璃纖維錨桿，它由嵌固在聚酯或 環氧樹脂中的優質玻璃纖維制成，纖維含量約為70%，破壞荷載與鋼絲繩相當， 有樹脂型和中空灌漿型2種。德國拜爾公司(Bayer)90年代初研制出獲專利的玻璃 纖維復合材料Polystal制成的錨桿，受拉件為玻璃增強纖維，填充料為不飽和聚 酯樹脂，軸向破壞荷載與單股鋼絲繩相當，但成本高6倍左右。加拿大最初一直使 用從德國進口Polystal制作錨索，但由于材料成本高，無市場競爭力，因此，由 幾家公司共同研制出玻璃纖維復合材料DAPP雇，專門作為生產礦山錨固支護用的 錨桿，該產品已于1989年在溫哥華市投人生產，其性能與Polystal相似，密度僅 為2. lg/cm3，軸向破壞荷載與鋼錨索相當，但成本比Polystal低30X。日本于1987，奧地利等國也 有復合材料的錨索出售，并在地表滑坡整治、水電大壩、地下礦山等進行過應用、 測試，取得很好的技術經濟效益。可見，非金屬錨桿的應用具有良好的前景，已 成為一種國際趨勢。而國內雖然有單位正在研究類似產品，但到目前為止，尚未 查閱到相關報道。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，與傳統鋼絞線相比，碳纖維具有以下 優點-(1) 質量輕，其比重僅為鋼絞線的l，易于運輸、開巻，安裝，可大幅度降4低勞動強度，提高作業效率，減少運輸、安裝成本；(2) 碳纖維抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是普通鋼絞線抗拉強度(1860 Mpa)的2倍。對于同等設計荷載的預應力錨索結構，所需碳纖維的截面面積是普 通鋼絞線的一半，因而可以減小錨索鉆孔的孔徑，大幅度降低造孔成本；(3) 埋設在地下特殊環境條件下(如電腐蝕、化學腐蝕環境等)的普通預應力 錨索結構，容易受周圍環境介質的侵蝕，導致鋼絞線銹蝕，耐久性大幅度降低， 而碳纖維材料具有良好的耐腐蝕性能，在酸、堿中環境下不溶不脹，耐蝕性良好， 可以大幅度提高預應力錨索結構的耐久性；(4) 普通鋼絞線在長期荷載作用下容易發生松弛和應力腐蝕，導致預應力損 失；而碳纖維材料無蠕變，耐疲勞性好，可以降低預應力錨索結構的預應力損失。實用新型內容本實用新型的目的是提供一種重量輕、抗拉強度高、耐腐蝕、專用于滑坡防 治的一種壓力型碳纖維預應力錨索滑坡防治結構。本新型的目的是這樣實現的 一種壓力型碳纖維預應力錨索滑坡防治結構，包括錨索，錨索由抗拉強度大于3500MPa的碳纖維束組成，且炭纖維束外側包裹 聚氯乙烯套管，聚氯乙烯套管外側為灌注水泥砂漿，砂漿外側為錨索鉆孔，炭纖 維束端部設置有承壓鋼板。本新型旨在解決傳統預應力鋼絞線易腐蝕、耐久性差、比強度低、現場運輸、 制作、安裝強度大等缺點，而提出采用碳纖維材料代替傳統鋼絞線，形成一種新4型的碳纖維預應力錨索滑坡防治結構，新型結構能夠有效地避免普通鋼絞線預應 力錨索的缺陷，使滑坡預應力錨固工程結構更加安全、可靠、耐久。 本新型施工步驟如下測量放樣一施鉆成孔一壓力型碳纖維錨索制作、安裝一錨孔灌注水泥砂漿一 混凝土錨墩澆注一錨索張拉鎖定一封錨。壓力型碳纖維(CFRP)預應力錨索滑坡防治結構，是以高強度炭纖維束(〉 3500Mpa)代替傳統的鋼絞線(1860Mpa)，形成一種新型的滑坡防治預應力錨索結 構。與現有技術相比，本新型的有益效果是(1) 質量輕，其比重僅為鋼絞線的l，易于運輸、開巻，安裝，可大幅度降4低勞動強度，提高作業效率，減少運輸、安裝成本；(2) 碳纖維抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是普通鋼絞線抗拉強度(I860 Mpa)的2倍。對于同等設計荷載的預應力錨索結構，所需碳纖維的截面面積是普 通鋼絞線的一半，因而可以減小錨索鉆孔的孔徑，大幅度降低造孔成本；(3) 埋設在地下特殊環境條件下(如電腐蝕、化學腐蝕環境等)的普通預應力 錨索結構，容易受周圍環境介質的侵蝕，導致鋼絞線銹蝕，耐久性大幅度降低， 而碳纖維材料具有良好的耐腐蝕性能，在酸、堿中環境下不溶不脹，耐蝕性良好， 可以大幅度提高預應力錨索結構的耐久性；(4) 普通鋼絞線在長期荷載作用下容易發生松弛和應力腐蝕，導致預應力損 失；而碳纖維材料無蠕變，耐疲勞性好，可以降低預應力錨索結構的預應力損失。
圖l是本新型的示意圖； 圖2是圖l所示錨索的斷面圖。
具體實施方式
圖1示出，錨索由抗拉強度大于3500MPa的碳纖維束l組成，且炭纖維束外 側包裹聚氯乙烯套管2，聚氯乙烯套管2外側為灌注水泥砂漿3，砂漿外側為錨索 鉆孔6，炭纖維束端部設置有承壓鋼板4。壓力型碳纖維預應力錨索滑坡防治結構， 采用高強度碳纖維替代傳統的鋼絞線，碳纖維材料具有比傳統鋼絞線材料更多的 優點，主要體現在質輕、高強度(不小于3500Mpa)、高彈性模量(300Gpa以上)、耐化學腐蝕性、熱膨脹系數小等方面，能夠有效地解決傳統鋼絞線抗拉強度低、 耐久性能差、應力損失大、施工強度高等缺點。實施例針對一個具體的滑坡防治工程，通過勘查、設計工作，確定采用壓 力型碳纖維預應力錨索結構進行防治，根據設計文件，首先采用測量設備對預應 力錨索孔位進行實地測量定位；根據單根錨索的孔徑、孔深進行鉆探成孔；同時 在室內加工、制作壓力型碳纖維錨索，由于采用的碳纖維錨索是無粘結的，需要 在碳纖維束外側包裹PVC套管，在端部設置承受鋼板；清孔并進行預應力錨索安 裝；灌注M30水泥砂漿；現澆預應力錨索錨墩；待混凝土、砂槳強度達到70%設計 強度時，進行預應力張拉，并鎖定；最后對預應力錨索錨頭進行封錨處理(參見 圖l，圖中有錨頭5、錨索鉆孔6、滑動面7、自然坡面8。錨索結構滑動面以下部 分為錨固段，滑動面以上部分為自由段)。
權利要求1、一種壓力型碳纖維預應力錨索滑坡防治結構，包括錨索，其特征是所述錨索由抗拉強度大于3500MPa的碳纖維束(1)組成，且炭纖維束外側包裹聚氯乙烯套管(2)，聚氯乙烯套管(2)外側為灌注水泥砂漿(3)，水泥砂漿(3)外側為錨索鉆孔(6)；炭纖維束端部設置有承壓鋼板(4)。
專利摘要一種壓力型碳纖維預應力錨索滑坡防治結構，包括錨索，錨索由抗拉強度大于3500MPa的碳纖維束組成，且炭纖維束外側包裹聚氯乙烯套管，聚氯乙烯套管外側為灌注的水泥砂漿，水泥砂漿外側為錨索鉆孔，炭纖維束端部設置有承壓鋼板。它具有重量輕、抗拉強度高、耐腐蝕、壽命長的特點。
文檔編號E02D5/74GK201428135SQ20092008281
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月23日 優先權日2009年7月23日
發明者何思明, 渝 羅 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所