一種擴(kuò)大型形狀記憶合金錨桿以及其錨固施工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種擴(kuò)大型形狀記憶合金錨桿以及其錨固施工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種新型的受拉桿件體系，通過錨桿將滑動(dòng)巖土體與穩(wěn)定巖土體緊密連結(jié)為一體，大大增加巖土體各層面的抗滑力，同時(shí)又由坡面上框架梁將各個(gè)錨桿有效地連成為一個(gè)更大的整體，形成了一個(gè)由表及里的加固體系，進(jìn)而達(dá)到防止整體邊坡失穩(wěn)的目的，是一種有效的抗滑錨固結(jié)構(gòu)。因此，錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)已廣泛地應(yīng)用于松散土體或巖質(zhì)邊坡、基坑、礦井、地下工程、壩體、航道、水庫、隧道及抗傾、抗浮結(jié)構(gòu)等工程中，是巖土工程中錨固技術(shù)最為普及的一種體系，已成為現(xiàn)代建筑技術(shù)的重要組成部分。在工程建設(shè)中，采用錨桿支承支護(hù)結(jié)構(gòu)，以維護(hù)不穩(wěn)定巖土體的穩(wěn)定，對(duì)簡化支撐、改善施工條件和加快施工進(jìn)度等方面能起巨大的作用。
[0003]作為錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，其所施加的預(yù)應(yīng)力、抗拔力(握裹力和抗剪力)、自由段長度及錨固段長度等關(guān)鍵指標(biāo)一直是工程技術(shù)領(lǐng)域中的四個(gè)難點(diǎn)，若施加的預(yù)應(yīng)力損失多，則錨固的巖土層難以獲取足夠高的抗滑力或抗剪強(qiáng)度，使得支護(hù)錨固效果就大打折扣;若錨桿的抗拔力太低，則錨固巖土體的安全性得不到提高;若錨桿的自由段長度過短，則其預(yù)應(yīng)力損失越多，錨桿拉力越不穩(wěn)定，削弱了錨固的效果;若錨桿的錨固段長度過短，則其提供的抗拔力就減小，錨桿承受的拉力就降低，被拔出的可能性增大，使得巖土體的支護(hù)安全性得不到保障。
[0004]傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)主要有圓柱形錨桿、端部擴(kuò)大型錨桿和連續(xù)球型錨桿，這些結(jié)構(gòu)在錨固中均存在一些缺陷或不足，即，一方面，由于錨固要求有一定的錨固長度，因此造成錨桿在工作中的預(yù)應(yīng)力損失較大，同時(shí)也要求拉桿與其周邊水泥砂漿具有一定握裹力的限制，否則的話，錨桿無法提供足夠的抗拔力；另一方面，傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)在鉆孔施工過程中，所需鉆孔的直徑較大，因此，相對(duì)來說，對(duì)鉆孔周圍的土體擾動(dòng)更大，改變了原來應(yīng)力場的分布，增大了周圍巖土體的自重應(yīng)力釋放，另外，隨著鉆孔直徑的增大，工程的成本也大大地增加，施工中鉆孔的費(fèi)用一般占總成本的30%以上，有時(shí)甚至超過50%，若再加上灌漿費(fèi)用，工程的成本就更高。由此看來，這些缺點(diǎn)直接影響著巖土層錨桿的承載能力、施工效率和整個(gè)支護(hù)工程的成本。因此，對(duì)于傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)所采用的施工工藝來說，都難以同時(shí)達(dá)到預(yù)應(yīng)力損失小、錨固段長度短，甚至無錨固段，鉆孔小、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供一種擴(kuò)大型形狀記憶合金錨桿以及其錨固施工工藝，能夠提高錨桿結(jié)構(gòu)的錨固力(抗拔力)、耐久性和適用范圍，達(dá)到對(duì)巖土體支護(hù)的目的，另外，此發(fā)明施工工藝簡單、操作方便、效果安全可靠。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種擴(kuò)大型形狀記憶合金錨桿的支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括桿體和巖土體，在所述桿體的端部具有承臺(tái)結(jié)構(gòu)，環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件套設(shè)在桿體的端部，通過承臺(tái)將二者組合連接構(gòu)成一體的形狀記憶合金錨桿，巖土體內(nèi)設(shè)有預(yù)鉆孔，形狀記憶合金錨桿插設(shè)在預(yù)鉆孔內(nèi)，完全發(fā)生形狀記憶回復(fù)的形狀記憶合金構(gòu)件構(gòu)成的形狀記憶合金錨桿，再通過構(gòu)筑物、緊固器、托板以及臺(tái)座鎖定。
[0007]—種擴(kuò)大型形狀記憶合金錨桿的錨固施工工藝，包括如下步驟:
[0008](1)環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件的制備:在合金母相狀態(tài)下采用機(jī)械加工工序，將形狀記憶合金坯料加工成形為環(huán)形的初始合金構(gòu)件，初始合金構(gòu)件柱體的內(nèi)徑和桿體外徑相同，然后對(duì)其進(jìn)行形狀記憶處理，在比相變轉(zhuǎn)變溫度低很多的溫度環(huán)境下，對(duì)處于馬氏體狀態(tài)的合金構(gòu)件進(jìn)行機(jī)械壓縮變形，最終將其加工成為環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件；
[0009](2)形狀記憶合金錨桿的形成:在低于相變轉(zhuǎn)變溫度下，將環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件套在桿體的端部，通過桿體端部的承臺(tái)使兩者組合連接成一體，即構(gòu)成形狀記憶合金錨桿；
[0010](3)圓柱型合金錨桿錨固體系的形成:對(duì)形狀記憶合金錨桿進(jìn)行防腐處理，然后再將形狀記憶合金錨桿迅速地安放到巖土體的預(yù)鉆孔內(nèi)，得到了圓柱型合金錨桿錨固體系；
[0011](4)擴(kuò)大型合金錨桿體系的形成:依靠巖土層所在處的溫度，環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件逐漸升高到相變轉(zhuǎn)變溫度后，合金材料本身便會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行馬氏體逆相變轉(zhuǎn)變，而發(fā)生單程形狀記憶回復(fù)效應(yīng)，使其高度減少，外環(huán)直徑擴(kuò)大，并最終轉(zhuǎn)變成為大直徑環(huán)狀的合金構(gòu)件，成為擴(kuò)大型合金錨桿體系；
[0012](5)獲得擴(kuò)大型合金錨桿錨固結(jié)構(gòu):等到環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件完全發(fā)生形狀記憶回復(fù)后，通過構(gòu)筑物、緊固器、托板以及臺(tái)座對(duì)擴(kuò)大型合金錨桿體系進(jìn)行張拉和鎖定，得到擴(kuò)大型合金錨桿錨固結(jié)構(gòu)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、該發(fā)明所需的鉆孔孔徑小，降低了對(duì)周圍巖土體的擾動(dòng)，提高了錨桿的抗拔力，并且孔徑小可以不必設(shè)置定中器和進(jìn)行灌漿等工序，降低了錨固結(jié)構(gòu)的造價(jià)成本。
[0015]2、施工工藝簡單、操作方便:只需通過巖土層對(duì)環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件進(jìn)行加熱升溫，就可以提供錨固力的目的，錨固力的大小和方式可以較方便地通過具有記憶效應(yīng)的環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件來控制，如要求的錨固力大，則設(shè)計(jì)的合金構(gòu)件尺寸較大，即為擴(kuò)大型結(jié)構(gòu)。
[0016]3、安全可靠:由于錨桿的自由段長度較長，接近桿體的尺寸，則其預(yù)應(yīng)力損失少，錨桿拉力穩(wěn)定，增強(qiáng)了巖土體錨固的效果，提高了巖土體的安全可靠。
[0017]4、整體結(jié)構(gòu)耐久性高:由于環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件具有較大的回復(fù)力和變形、良好的耐腐蝕性、較好的塑性、較高的強(qiáng)度以及疲勞壽命長和環(huán)境因素影響小等優(yōu)點(diǎn)，使得錨桿結(jié)構(gòu)的耐久性較高。
[0018]5、適用范圍廣:將水泥砂漿或水泥漿組成的錨固體用環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件來代替，顯著地?cái)U(kuò)大了錨桿結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，使得此類錨桿不僅適用于各類軟土土質(zhì)，而且也適用于各類較硬的巖土體，特別地，也適用于巖質(zhì)層；當(dāng)然，為了提高錨固結(jié)構(gòu)的抗拔力，也可將合金錨桿錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為合金錨索結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0020]圖1為本發(fā)明錨桿錨固的施工過程流程圖。
[0021 ]圖2為本發(fā)明合金錨桿的錨固結(jié)構(gòu)平面示意圖。
[0022]圖3為形狀記憶合金錨桿放置在巖土體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明中桿體的平面示意圖。
[0024]圖5為圖3中環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中，1、大直徑環(huán)狀的合金構(gòu)件，2、桿體，3、定中器，4、構(gòu)筑物，5、巖土體，6、緊固器，7、托板，8、臺(tái)座，9、承臺(tái)，10、環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]圖2至圖5示出了本發(fā)明一個(gè)較佳的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的一種擴(kuò)大型形狀記憶合金錨桿的支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括桿體2和巖土體5，在所述桿體2的端部具有承臺(tái)9結(jié)構(gòu)，環(huán)形形狀記憶合金構(gòu)件10套設(shè)在桿體2的端部，并通過承臺(tái)9將二者組合連接構(gòu)成一體的形狀記憶合金錨桿，同時(shí)承臺(tái)9也可使桿體2承受規(guī)定的抗拉載荷的設(shè)計(jì)值，巖土體5內(nèi)設(shè)有預(yù)鉆孔，形狀記憶合金錨桿插設(shè)在預(yù)鉆孔內(nèi)，完全發(fā)生形狀記憶回復(fù)的形狀記憶合金構(gòu)件構(gòu)成的形狀記憶合金錨桿，再通過構(gòu)筑物4、緊固器6、托板7以及臺(tái)座8鎖定。
[0028]為了減少孔周圍的巖土體5擾動(dòng)，所述巖土體5的預(yù)鉆孔的孔徑略大于桿體2的尺寸;預(yù)鉆孔的深度與錨桿的長度相接近，預(yù)鉆孔的傾角為10°?35°。
[0029]當(dāng)巖土體5內(nèi)的預(yù)鉆孔的孔徑較大時(shí)，可以在所述巖土體5的預(yù)鉆孔內(nèi)的合適位置設(shè)置定中器3。用來形狀記憶合金錨桿的定位，使其安置于預(yù)鉆孔的中心，防止桿體2產(chǎn)生過大的撓度和插入預(yù)鉆孔時(shí)攪動(dòng)孔壁，以及保證桿體2有足夠厚度的水泥漿保護(hù)層。
[0030]參見圖1的本發(fā)明錨桿錨固的施工過程流程圖，一種使用擴(kuò)大型形狀記憶合金錨桿的錨固施工工藝，包括如下步驟: