预应力监测锚杆结构及张拉方法与流程

本发明涉及建筑工程支护技术领域，特别是涉及一种预应力监测锚杆结构及张拉方法。

背景技术：

目前工程预应力锚杆张拉主要采用千斤顶张拉或扭矩扳手张拉，千斤顶张拉工艺笨重、复杂，扭矩扳手张拉具有快捷、轻便、高效的特点，结合工程需要，部分预应力锚杆上需要安装应力计，以监测支护对象的应力变形情况；由于应力计特殊结构，采用扭力扳手张拉时容易受扭破坏，因此要采取措施保证在扭矩扳手张拉时不发生破坏。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种预应力监测锚杆结构及张拉方法，防止应力计受扭破坏，保证张拉时预应力锚杆轴向受力满足设计要求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种预应力监测锚杆结构，包括预应力锚杆、应力计、止浆塞、螺母、导向组件、固定组件、注浆组件、排气组件和若干个对中支架，所述预应力锚杆包括第一锚杆段和第二锚杆段，所述第一锚杆段、所述应力计和所述第二锚杆段由前至后依次固定连接，所述止浆塞固定套设于所述第一锚杆段上，若干个所述对中支架固定于所述第二锚杆段上，所述第二锚杆段的后部依次套设有所述导向组件和所述螺母，所述螺母与所述第二锚杆段螺纹连接，所述第二锚杆段的后端用于与所述固定组件的一端连接，所述固定组件的另一端用于锚入孔口基岩中，所述注浆组件和所述排气组件均设置于所述预应力锚杆的一侧。

优选地，所述对中支架包括多个固定于所述第二锚杆段上的对中杆，多个所述对中杆沿所述第二锚杆段的周向均匀设置。

优选地，所述对中支架设置为至少两个，相邻的两个所述对中支架之间的距离为2.5-3m。

优选地，所述导向组件包括导向管和固定于所述导向管一端的钢垫板，所述导向管、所述钢垫板和所述螺母由前至后依次套设于所述第二锚杆段后部。

优选地，所述钢垫板与所述孔口基岩之间设置有找平砂浆。

优选地，所述注浆组件包括第一注浆管和第二注浆管，所述排气组件包括第一排气管和第二排气管，所述第一注浆管和所述第一排气管均由后向前贯穿所述止浆塞，所述第二注浆管设置于所述第二锚杆段后部一侧，所述第二排气管设置于所述第二锚杆段和所述应力计一侧。

优选地，所述固定组件包括第一挡杆和第二挡杆，所述第一挡杆用于固定于所述第二锚杆段后端，所述第二挡杆一端用于固定于所述第一挡杆上，所述第二挡杆另一端用于锚入所述孔口基岩中。

本发明还提供一种采用所述的预应力监测锚杆结构的张拉方法，包括以下步骤：

步骤一、先将所述第一锚杆段和所述第二锚杆段分别固定于所述应力计两端，将所述止浆塞固定于所述第一锚杆段，将所述对中支架固定于所述第二锚杆段，将所述注浆组件和所述排气组件与所述预应力锚杆组合；

步骤二、人工或机械配合将所述预应力锚杆插入孔内，所述止浆塞前端为锚固段，所述止浆塞后端为自由段，通过所述注浆组件进行锚固段注浆，锚固段注浆完成后，进行所述导向组件和所述螺母的安装；

步骤三、进行所述固定组件的安装，将所述固定组件一端与所述第二锚杆段后端焊接，将所述固定组件另一端锚入所述孔口基岩中；

步骤四、锚固段强度到期后，准备进行所述预应力锚杆的张拉；

步骤五、在螺母上卡入扭矩扳手，顺时针进行扭紧，分级进行扭紧，直至最后一级达到设定值扭矩报警值后，结束张拉；

步骤六、张拉锁定结束后48h监测应力损失值，损失值小于张拉值的10％以内，视为合格，通过所述注浆组件进行自由段灌浆；

步骤七、割除所述固定组件，孔口封锚保护。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的预应力监测锚杆结构及张拉方法，预应力锚杆包括第一锚杆段和第二锚杆段，第一锚杆段、应力计和第二锚杆段由前至后依次固定连接，对中支架固定于第二锚杆段上，对中支架可以保证预应力锚杆自由状态或张拉后基本处于居中状态，避免在张拉时产生对孔壁的摩擦力，以保证张拉时杆体轴向受力满足设计要求；第二锚杆段的后部依次套设有导向组件和螺母，通过设置导向组件对第二锚杆段进一步进行居中限位。第二锚杆段的后端用于与固定组件的一端连接，固定组件的另一端用于锚入孔口基岩中，固定组件对预应力锚杆的端部进行固定，进而防止采用扭矩扳手施工时应力计受扭破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的预应力监测锚杆结构的示意图；

图2为图1中a-a向的剖视图；

图3为图1中b-b向的剖视图；

图4为本发明中应力计与第二锚杆段的连接示意图；

图5为本发明中导向组件、螺母和固定组件的安装示意图；

图6为本发明中采用扭矩扳手扭紧螺母时的示意图。

附图标记说明：1、第一锚杆段；2、第二锚杆段；3、应力计；4、止浆塞；5、对中支架；51、对中杆；6、导向管；7、钢垫板；8、螺母；9、找平砂浆；10、出口孔；11、第一注浆管；12、第一排气管；13、第二排气管；14、第一挡杆；15、第二挡杆；16、孔口基岩；17、扭矩扳手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种预应力监测锚杆结构及张拉方法，防止应力计受扭破坏，保证张拉时预应力锚杆轴向受力满足设计要求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图6所示，本实施例提供一种预应力监测锚杆结构，包括预应力锚杆、应力计3、止浆塞4、螺母8、导向组件、固定组件、注浆组件、排气组件和若干个对中支架5，预应力锚杆包括第一锚杆段1和第二锚杆段2，第一锚杆段1、应力计3和第二锚杆段2由前至后依次固定连接，止浆塞4固定套设于第一锚杆段1上，具体地，将止浆塞4绑扎于第一锚杆段1。若干个对中支架5固定于第二锚杆段2上，对中支架5可以保证预应力锚杆自由状态或张拉后基本处于居中状态，避免在张拉时产生对孔壁的摩擦力，以保证张拉时杆体轴向受力满足设计要求。第二锚杆段2的后部依次套设有导向组件和螺母8，螺母8与第二锚杆段2螺纹连接，通过设置导向组件对第二锚杆段2进一步进行居中限位。第二锚杆段2的后端用于与固定组件的一端连接，固定组件的另一端用于锚入孔口基岩16中，固定组件对预应力锚杆的端部进行固定，进而防止采用扭矩扳手17施工时应力计3受扭破坏。注浆组件和排气组件均设置于预应力锚杆的一侧。

如图2所示，对中支架5包括多个固定于第二锚杆段2上的对中杆51，多个对中杆51沿第二锚杆段2的周向均匀设置。具体地，对中杆51采用长度5cm且直径为22-25mm的钢筋，对中杆51设置为三个，对中杆51焊接于第二锚杆段2上。

具体地，对中支架5设置为至少两个，相邻的两个对中支架5之间的距离为2.5-3m。

如图4所示，应力计3的两端分别与第一锚杆段1和第二锚杆段2焊接连接，第一锚杆段1和第二锚杆段2采用直径为36mm的热轧带肋钢筋。

如图5所示，导向组件包括导向管6和固定于导向管6一端的钢垫板7，导向管6、钢垫板7和螺母8由前至后依次套设于第二锚杆段2后部。

具体地，钢垫板7与孔口基岩16之间设置有找平砂浆9，还设有贯穿找平砂浆9和钢垫板7的出口孔10，由应力计3引出的监测电缆能够穿过出口孔10伸至外部，监测电缆与数据采集仪连接。

如图2和图3所示，注浆组件包括第一注浆管11和第二注浆管，排气组件包括第一排气管12和第二排气管13，第一注浆管11和第一排气管12均由后向前贯穿止浆塞4，第二注浆管设置于第二锚杆段2后部一侧，第二排气管13设置于第二锚杆段2和应力计3一侧，第一注浆管11、第二注浆管、第一排气管12和第二排气管13均能够通过出口孔10伸至外部。具体地，第一注浆管11、第二注浆管、第一排气管12和第二排气管13绑扎于预应力锚杆上。

如图5和图6所示，固定组件包括第一挡杆14和第二挡杆15，第一挡杆14用于固定于第二锚杆段2后端，第二挡杆15一端用于固定于第一挡杆14上，第二挡杆15另一端用于锚入孔口基岩16中。

具体地，第一挡杆14与第二锚杆段2相互垂直且焊接连接，第二挡杆15与第一挡杆14相互垂直且焊接连接。

本实施例还提供一种采用预应力监测锚杆结构的张拉方法，包括以下步骤：

步骤一、先将第一锚杆段1和第二锚杆段2分别固定于应力计3两端，将止浆塞4固定于第一锚杆段1，将对中支架5固定于第二锚杆段2，将注浆组件和排气组件与预应力锚杆组合；具体地，将止浆塞4、第一注浆管11、第一排气管12、第二注浆管和第二排气管13绑扎于预应力锚杆上，并对第二锚杆段2后端的端部15cm车丝，同时加工出导向管6和钢垫板7的组合件。

步骤二、人工或机械配合将预应力锚杆插入孔内，止浆塞4前端为锚固段，止浆塞4后端为自由段，于本具体实施例中，锚固段为2.5m，自由段为6.5m。通过第一注浆管11进行锚固段注浆，第一排气管12在注浆过程中进行排气，锚固段注浆完成后，进行导向组件和螺母8的安装，具体地，将导向管6和钢垫板7套设于第二锚杆段2后部，在钢垫板7与孔口基岩16之间浇筑找平砂浆9，安装螺母8时在螺母8和钢垫板7上涂抹黄油层，降低张拉阻力，螺母8与第二锚杆段2螺纹连接。具体地，孔口处设置有贯穿找平砂浆9和钢垫板7的出口孔10，第一注浆管11、第一排气管12、第二注浆管和第二排气管13均通过出口孔10伸至外部，同时，应力计3的监测电缆绑扎在第二锚杆段2上，且由出口孔10伸至外部，外露孔口50cm左右，利用数据采集仪采集数据。

步骤三、进行固定组件的安装，将固定组件一端与第二锚杆段2后端焊接，将固定组件另一端锚入孔口基岩16中；具体地，第一挡杆14垂直焊接于第二锚杆段2后端，第二挡杆15一端垂直焊接于第一挡杆14下端，第二挡杆15另一端锚入孔口基岩16中，第二挡杆15锚入孔口基岩16的深度为200mm。

步骤四、锚固段和找平砂浆9强度到期后，准备进行预应力锚杆的张拉。

步骤五、检查第一挡杆14、第二挡杆15、螺母8、导向管6、钢垫板7、第二注浆管和第二排气管13等构件是否完整，检查之后，在螺母8上卡入扭矩扳手17，顺时针进行扭紧，分级进行扭紧，直至最后一级达到设定值扭矩报警值后，结束张拉。

步骤六、张拉锁定结束后48h监测应力损失值，损失值小于张拉值的10％以内，视为合格，通过第二注浆管进行自由段灌浆，第二排气管13在注浆过程中进行排气。

步骤七、割除固定组件，具体地，采用手持砂轮机割除第一挡杆14和第二挡杆15，孔口封锚保护，之后则进行数据的长期采集监测，及时反馈应力变化情况。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。