一种玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索及其使用方法

本发明涉及岩土工程加固，尤其涉及一种玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索及其使用方法。

背景技术：

0、技术背景

1、预应力锚索是利用预应力方法把锚索锚固在岩体内部的索状支架。预应力锚索一般由锚头、自由段和锚固段组成，锚固段的锚索体深入岩体钻孔内，通过水泥砂浆将锚索体与稳定岩体粘接在一起形成锚固体；自由段侧锚索由锚具通过承压板等结构固定于滑动岩体面上。锚索把滑动岩体与稳定岩体联在一起，从而改变边坡岩体的应力状态，提高边坡不稳定岩体的整体性和强度，可有效降低安全事故发生的概率。预应力锚索在边坡防护、深基坑、矿井硐室、水库坝基等领域已广泛应用。

2、目前工程岩体加固使用的锚索多为钢绞线材质，钢材的锚索耐蚀性较差，常需进行防腐处理，影响施工效率。近年来，玄武岩纤维锚索的出现为边坡加固技术提供了新选择。玄武岩纤维是一种无机非金属材料，其密度为2.6～2.8g/cm3，抗拉强度为3000～4840mpa，耐温-269～700℃，弹性模量91～110gpa，其比强度是钢绞线的5倍以上。然而玄武岩纤维的抗剪强度较弱，直接采用传统钢制锚索工艺进行张拉时，锚具夹片内部的螺纹牙会对玄武岩筋产生剪切，易导致玄武岩筋强度尚未充分发挥便发生剪切破坏。因此，如何将玄武岩筋应用于预应力锚索结构中的问题亟待解决。

技术实现思路

1、本发明的目的在于综合利用玄武岩纤维筋优异的抗拉性能和钢绞线优异的抗剪性能，提供一种玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索及其使用方法。

2、为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，包括锚具、多个薄壁软钢套管、多个波纹套管、钢绞线、玄武岩筋、导向帽、多个锚具夹片，所述锚索包括自由段和锚固段，

4、所述自由段的钢绞线套置于波纹套管内且所述钢绞线位于自由段的一端通过锚具夹片固定于锚具处(波纹套管可位于锚具端面处)，所述自由段的钢绞线的一端和锚具夹片直接接触，所述锚固段的钢绞线从波纹套管穿出且其端部与导向帽连接；

5、所述自由段的玄武岩筋套置于薄壁软钢套管内，所述薄壁软钢套管套置于波纹套管内，所述薄壁软钢套管的端部穿过锚具，所述薄壁软钢套管与锚具之间设置有锚具夹片，所述锚固段的玄武岩筋从波纹套管穿出且其端部与导向帽连接。

6、进一步地，所述钢绞线和玄武岩筋均有多根。

7、进一步地，薄壁软钢套管内壁光滑，玄武岩筋和薄壁软钢套管之间填充粘接剂。

8、进一步地，所述的薄壁软钢套管的硬度值小于锚具夹片的硬度值。

9、进一步地，所述钢绞线数量为三根，所述玄武岩筋数量为六根。

10、进一步地，三根钢绞线位于锚具中部，三根钢绞线的上下分别设置三根玄武岩筋。

11、进一步地，所述自由段包括沿长度方向设置的多个对中支架，所述钢绞线和玄武岩筋通过对中支架进行对中。

12、进一步地，所述锚固段包括沿长度方向交替设置的多个束线环和隔离架，束线环和隔离架分别对钢绞线和玄武岩筋进行绑扎固定和分离。

13、根据上述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索的使用方法，其特征在于：

14、在预应力锚索安装使用时，锚索体深入岩体的钻孔内，锚固段一侧通过水泥砂浆将锚索体与稳定岩体粘接在一起形成锚固体；自由段侧的锚具依次通过承压板、台座、支挡结构固定于岩体的滑动岩体上。

15、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

16、1.本发明的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其锚索体由多根钢绞线和多根玄武岩筋组成，可充分发挥钢绞线的抗剪性能和玄武岩筋的抗拉性能，同时满足工程所需抗拉强度和抗剪强度。

17、2.玄武岩筋和锚具夹片之间通过薄壁软钢套管进行隔离，可将锚具夹片的咬合力通过薄壁软钢套管均匀传递至玄武岩筋表面，有效避免锚具夹片的内螺纹对玄武岩筋造成剪切损伤，采用传统钢制锚索工艺即可实现对玄武岩筋的张拉。

18、3.本发明使用玄武岩筋代替钢绞线，可有效提高锚索的耐久性，并显著降低锚索的质量，便于锚索的运输安装。

技术特征：

1.一种玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，包括锚具(1)、多个薄壁软钢套管(2)、多个波纹套管(3)、钢绞线(5)、玄武岩筋(7)、导向帽(9)、多个锚具夹片(10)，所述锚索包括自由段和锚固段，

2.根据权利要求1所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其特征在于：所述钢绞线(5)和玄武岩筋(7)均有多根。

3.根据权利要求1所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其特征在于：薄壁软钢套管(2)内壁光滑，玄武岩筋(7)和薄壁软钢套管(2)之间填充粘接剂。

4.根据权利要求1所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其特征在于：所述的薄壁软钢套管(2)的硬度值小于锚具夹片(10)的硬度值。

5.根据权利要求2所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其特征在于：所述钢绞线(5)数量为三根，所述玄武岩筋(7)数量为六根。

6.根据权利要求5所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其特征在于：三根钢绞线(5)位于锚具(1)中部，三根钢绞线(5)的上下分别设置三根玄武岩筋(7)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其特征在于：所述自由段包括沿长度方向设置的多个对中支架(4)，所述钢绞线(5)和玄武岩筋(7)通过对中支架(4)进行对中。

8.根据权利要求7所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索，其特征在于：所述锚固段包括沿长度方向交替设置的多个束线环(6)和隔离架(8)，束线环(6)和隔离架(8)分别对钢绞线(5)和玄武岩筋(7)进行绑扎固定和分离。

9.根据权利要求8所述的玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索的使用方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索及其使用方法，包括锚具、多个薄壁软钢套管、多个波纹套管、钢绞线、玄武岩筋、导向帽、多个锚具夹片，锚索包括自由段和锚固段，自由段的钢绞线套置于波纹套管内且所述钢绞线位于自由段的一端通过锚具夹片固定于锚具处，锚固段的钢绞线从波纹套管穿出且其端部与导向帽连接；自由段的玄武岩筋套置于薄壁软钢套管内，薄壁软钢套管套置于波纹套管内，薄壁软钢套管与锚具之间设置有锚具夹片，锚固段的玄武岩筋从波纹套管穿出且其端部与导向帽连接。本发明锚索体由多根钢绞线和多根玄武岩筋组成，可充分发挥钢绞线的抗剪性能和玄武岩筋的抗拉性能，同时满足工程所需抗拉强度和抗剪强度。

技术研发人员：任中岳,赵世春,余志祥,田永丁
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15