專利名稱：高聚物錨固注漿方法
技術領域：
本發明屬于基礎設施加固技術領域，具體涉及建筑物基坑、隧道、邊坡等基礎工程的高聚物錨固注漿方法。
背景技術：
我國巖土錨固技術的發展始于上世紀50年代后期，當時主要在礦山巷道等支護工程中采用。進入60年代，除了礦山巷道之外，我國也開始在鐵道隧洞、水利工程、邊坡工程、地下工程中大量采用錨固支護技術。從70年代起，深基坑支擋工程開始廣泛采用土層錨桿。錨固技術的應用有效保證了巖土體內部的應力場的穩定、改善了巖土體自身內部的力學狀態、抑制了塑性區的擴展，變傳統的被動支護方式為主動支護，提高了巖土體和結構物的穩定性。另外，錨固技術的應用還可以降低工程造價，縮短工期，并能在工程完工后減少維護費用，具有在耐久性和穩定性方面一次到位的優點。目前，巖土錨固技術已在邊坡、基坑、礦井、隧洞、地下工程、水工建筑物及抗浮等工程建設中獲得了廣泛應用。在選擇錨固材料時，要考慮圍巖條件、使用目的等，以使在錨固長度上能夠獲得充分的錨固力。選擇錨固材料的必要條件是充填性好，早期、長期的錨固力大并具有足夠的耐久性，同時能與被錨固的基體膠結界面以及桿體牢固地粘結，且易于施工、經濟效益好。目前常用的錨固材料有砂漿、水泥漿、樹脂等。國內外現有的水泥基錨固材料，雖然在工程實際中得到了廣泛應用，但在使用中仍然存在一些問題。如自含水式水泥卷加工復雜，成本較高，運輸、貯存不方便，安裝時需機械攪拌等。浸水式水泥卷由于外加劑混合于水泥之中，多為易潮解的物質，加速了水泥的吸濕變質，使水泥卷貯存期縮短、性能降低，以致失效，從而影響支護質量或造成浪費。此外，現有國內外水泥基錨固材料，都是采用固定的成分和配合t匕，難以在現場隨時調節膠凝時間及其強度，不符合巖土工程性質多變的特點。而樹脂粘結型的錨桿則由于樹脂材料含毒 、易燃、易老化、價格高，使其推廣應用受到限制。近年來，為改善灌漿體的物理力學性能，相繼開發或引進了各種改性材料用于錨固，但它們多數屬于改性水泥砂漿的范疇。事實上，在普通水泥砂漿灌漿體中摻入改性材料不能改變有水反應的本質，有水參與則必然會導致錨固材料發生干縮，抗震抗裂性能不足。因此其改良后的錨固力提高有限。隨著基坑、隧道、邊坡等工程的快速發展，錨固施工的巖土條件愈發變得復雜多樣，工程標準也越來越嚴格，對于錨固的性能提出了越來越高的要求。由于現有水泥砂漿類錨固材料錨固力有限，力學性能一般，變形能力差，已很難適應錨固技術的發展需要。因此，開發使用無水反應錨固材料的新型錨固技術，對于改進錨固效果，擴大錨固的應用范圍，滿足復雜巖土環境的要求具有重要意義。高聚物注漿技術是20世紀70年代發展起來的地基基礎快速加固技術。該技術通過向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料發生化學反應后體積迅速膨脹并固化的特性，達到加固地基、填充脫空的目的。目前，高聚物注漿技術主要應用于工業與民用建筑的地基加固和道路維修。本發明人針對我國建筑物基坑、隧道、邊坡錨固支護的發展需求與目前錨固技術存在的不足，將非水反應類雙組份高聚物注漿材料與錨固技術相結合，發明一種新型高聚物注漿錨固技術。這一創新目前國內還未見相關報道。
發明內容
本發明的目的是針對我國基坑、隧道、邊坡等基礎工程錨固支護技術的發展需求和目前錨固技術存在的不足，提供一種快速、安全、輕質、高強的高聚物注漿錨固方法，利用該發明可實現錨固材料與桿體和周圍巖土的良好固結，為基坑、隧道、邊坡支護，尤其為不宜使用水泥基漿液作為錨固結材料的濕陷性黃土或具有遇水膨脹的巖土錨固提供了安全、先進、經濟、實用的新方法。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
一種高聚物錨固注漿方法，其包括以下步驟:
(1)錨桿桿體制作:首先對桿體進行平直、除銹、防腐處理，按設計要求切割母材、焊接支架，并在桿體上每隔0.5m 2m設置一個對中支架；
(2)在錨桿桿體上綁扎土工布袋和注漿管:在桿體端部綁扎土工布袋和注漿管，綁扎時土工布袋底部位置位于設計錨固段和自由段的交接處；注漿管進漿管口處設置可拆卸式進漿閥，注漿管與注漿槍之間的連接接頭使用喉箍緊固密封；注漿管設置兩根，一根為封孔注漿管，出漿口在土工布袋內；另一根為錨固注漿管，其出漿口深入孔底；
(3)槽孔施工:在需要錨固的位置 ，按設計要求施工槽孔；
(4)高聚物注漿:
a.封孔注漿:用注漿裝備把雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入土工布袋中，高聚物材料發生化學反應后體積迅速膨脹并固化，將孔封堵；
b.錨固注漿:錨固注漿管深入注漿孔底部，高聚物漿液自下而上填滿孔內錨固段并固化，膨脹擠密孔壁巖土，與周圍巖土充分結合，形成高聚物錨固體。上述步驟(4)完成后，進行錨具加裝，具體操作步驟如下:
a、根據錨桿體的材料和鎖定力的大小選擇張拉設備；
b、施工混凝土承臺；
C、安裝臺座和錨具，待承壓臺的混凝土強度達到設計強度時進行張拉操作；張拉按設計張拉速度進行；正式張拉前進行二次預張拉，張拉力為設計拉力的10% 20% ;正式張拉荷載分級逐步施加，保持15分鐘后卸荷至鎖定荷載進行鎖定作業。本發明所使用的錨固材料為無水反應類雙組份發泡聚氨酯，與水反應類高聚物材料相比，非水反應類高聚物材料具有更強的自膨脹特性。與傳統錨固灌漿材料相比，該高聚物材料還具有以下特點:(I)密度小:工程應用中高聚物的密度變化范圍在200 300Kg/m3之間，無收縮，加固后產生的附加應力小；(2)施工速度快，無需養護:高聚物化學反應速度快，注漿后15分鐘能夠達到其抗壓強度的90%，對施工干擾少；(3)反應時材料體積迅速膨脹，可達液體體積的10 20倍，能產生巨大的膨脹力，生成的高聚物材料物理力學性能優良；(4)注漿孔徑小，對結構基本無破壞；(5)材料滲透系數小，防水性能優良；(6)耐久性和穩定性好，其凝固體在長期被水浸泡的情況下不會降解或者腐爛，對環境無污染。將高聚物注漿技術應用于巖土錨固，具有膨脹特性的高聚物材料對周圍巖土具有明顯的擠密作用，有利于增大灌漿體與基體間的摩擦力；防水性能優良的高聚物材料對鋼制桿體而言是隔水材料，有利于桿體的防腐及耐久性；高聚物材料有較大的強度，有利于提高單根錨桿的極限抗拔力；高聚物材料的凝固時間短，且無需養護，有利于縮短施工工期。與現行的錨固技術相比，本發明具有以下優點:
(I)適用性強。不僅適用于一般巖土環境，而且適用于水泥基錨固材料不適宜的濕陷性黃土或遇水膨脹土層的錨固施工。(2)無水施工。無水反應的高聚物材料不干縮，具有較強的抗拉性能和抗振抗裂性能，體積膨脹率大，錨固體形態飽滿，能完全填充鉆孔。(3)強度高。高聚物注漿材料與周圍巖土充分結合，形成的根系狀膠結結構，具有極強的粘結力。與同等情況下的水泥錨固材料相比，錨固力提高近I倍。(4)強度提高快、施工方便快捷。高聚物錨桿成孔、封孔、注漿連續作業，適用于大、中、小各類隧道、地基基礎、邊坡錨固施工和搶險搶修，施工快捷。材料反應后15分鐘即形成90%左右的強 度，無需養生，對于各類應急搶險錨固支護工程中尤其有利。(5)經濟。與其他巖土錨固技術相比，單根高聚物注漿錨固力高，工藝簡單，可節省鋼材及人工，節省造價50%以上。(6)耐久性好。高聚物注漿材料性能穩定,無污染,柔韌性好,與巖土體緊密粘合，協調變形，滲透系數小，作為隔水層對鋼筋有較好的防腐作用。
圖1為高聚物錨桿桿體結構示意圖。圖2為成孔施工示意圖。圖3為高聚物錨桿土工布袋封孔注漿示意圖。圖4為高聚物錨桿錨固注漿示意圖。圖5為預應力高聚物錨桿張拉示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明做進一步說明。一種高聚物錨固注漿方法，其包括以下步驟:
(1)錨桿桿體制作:所用桿體I材料為鋼筋、鋼絞線或其他錨桿材料；首先對桿體I進行平直、除銹、防腐處理，在制作全過程中避免油脂、泥土等雜物污染錨桿桿體I ;按設計要求使用砂輪鋸或切割機切割母材、焊接支架，并在桿體上每隔0.5m 2m設置有對中支架2，可以每隔0.5m、lm、1.5或2m,即0.5 2m之間任意值設置一個對中支架；
(2)在錨桿桿體上綁扎土工布袋和注漿管:在桿體I端部綁扎土工布袋4和注漿管，綁扎時土工布袋4底部位置位于設計錨固段和自由段的交接處；注漿管進漿管口處設置可拆卸式進漿閥，注漿管與注漿槍之間的連接接頭，使用喉箍緊固密封；注漿管設置兩根，一根為封孔注漿管5，出漿口在土工布袋內；另一根為錨固注漿管3，其出漿口深入孔底，如圖1所示；
(3)槽孔施工:在需要錨固的基坑、隧道、邊坡等位置上，按設計要求布置槽孔，對于土質基坑、隧道、邊坡采用洛陽鏟6成孔，對于巖體則采用鉆具7成孔，如圖2所示；
(4)高聚物注漿:
a.封孔注漿:用注漿裝備把雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入土工布袋中，高聚物材料發生化學反應后體積迅速膨脹并固化，將孔封堵，如圖3所示；
b.錨固注漿:錨固注漿管深入注漿孔底部，高聚物漿液自下而上填滿孔內錨固段并固化，膨脹擠密孔壁巖土，與周圍巖土充分結合，形成高聚物錨固體9，如圖4所示。若錨桿需要施加預應力，則還應設置錨墊板等錨具，進行張拉、鎖定操作，具體操作步驟如下:
a、根據錨桿體的材料和鎖定力的大小選擇張拉設備；
b、施工混凝土承臺8，承臺8按常規方法施工制作；
C、安裝臺座和錨具，待承臺8的混凝土強度達到設計強度時進行張拉操作；張拉按設計張拉速度進行；正式張拉前進行二次預張拉，張拉力為設計拉力的10% 20% ;正式張拉荷載分級逐步施加，保持15 分鐘后卸荷至鎖定荷載進行鎖定作業,如圖5所示。
權利要求
1.一種高聚物錨固注漿方法，其特征在于:其包括以下步驟:(1)錨桿桿體制作:首先對桿體進行平直、除銹、防腐處理，按設計要求切割母材、焊接支架，并在桿體上每隔0.5m 2m設置一個對中支架； (2)在錨桿桿體上綁扎土工布袋和注漿管:在桿體端部綁扎土工布袋和注漿管，綁扎時土工布袋底部位置位于設計錨固段和自由段的交接處；注漿管進漿管口處設置可拆卸式進漿閥，注漿管與注漿槍之間的連接接頭使用喉箍緊固密封；注漿管設置兩根，一根為封孔注漿管，出漿口在土工布袋內；另一根為錨固注漿管，其出漿口深入孔底； (3)槽孔施工:在需要錨固的位置，按設計要求施工槽孔； (4)高聚物注漿: a.封孔注漿:用注漿裝備把雙組份膨脹性高聚物注漿材料注入土工布袋中，高聚物材料發生化學反應后體積迅速膨脹并固化，將孔封堵； b.錨固注漿:錨固注漿管深入注漿孔底部，高聚物漿液自下而上填滿孔內錨固段并固化，膨脹擠密孔壁巖土，與周圍巖土充分結合，形成高聚物錨固體。
2.根據權利要求1所述的高聚物錨固注漿方法，其特征在于:還包括以下步驟: 上述步驟(4)完成后，進行錨具加裝，具體操作步驟如下: a、根據錨桿體的材料和鎖定力的大小選擇張拉設備； b、施工混凝土承臺； C、安裝臺座和 錨具，待承壓臺的混凝土強度達到設計強度時進行張拉操作；張拉按設計張拉速度進行；正式張拉前進行二次預張拉，張拉力為設計拉力的10% 20% ;正式張拉荷載分級逐步施加，保持15分鐘后卸荷至鎖定荷載進行鎖定作業。
全文摘要
本發明涉及一種高聚物錨固注漿方法，其包括以下步驟(1)錨桿桿體制作；(2)在錨桿桿體上綁扎土工布袋和注漿管；(3)槽孔施工；(4)高聚物注漿a．封孔注漿，b．錨固注漿形成高聚物錨固體。本發明具有適用性強、無水施工、施工快捷、經濟、構建的高聚物錨固體強度高、耐久性好等特點。具有膨脹特性的高聚物材料對周圍巖土具有明顯的擠密作用，增大了灌漿體與基體間的摩擦力；防水性能優良的高聚物材料有利于桿體的防腐及耐久性；高聚物材料具有較大的強度，有利于提高錨桿的極限抗拔力；高聚物材料的凝固時間短，且無需養護，有利于縮短施工工期。本發明為基坑、隧道、邊坡支護提供了安全、先進、經濟、實用的錨固新方法。
文檔編號E21D20/02GK103215952SQ201310123668
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優先權日2013年4月11日
發明者王復明, 石明生, 郭成超, 陳洪良, 趙東凱, 何雷英 申請人:河南博特工程防護有限公司