[發明專利]一種壓力型碳纖維預應力錨索滑坡防治結構

無效

• 申請號: 200910060097.4
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101624828A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 何思明;羅渝
• 申請（專利權）人: 中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;E02D5/74
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司
• 代理人: 舒啟龍

技術領域

本發明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、不易開卷、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、開卷、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DAPPAM，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2.1g/cm³，軸向破壞荷載與鋼錨索相當，但成本比Polystal低30％。日本于1987年開發出碳纖維和聚酰亞胺纖維等高強纖維合成的鋼化塑料錨桿，基體采用乙烯酯樹脂，破壞荷載與鋼錨索相等，在1994年3月作為“防滑工程等的邊坡穩定用、耐久性好的灌漿錨桿技術”，得到日本建筑研究中心認定。此外，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易于運輸、開卷，安裝，可大幅度降低勞動強度，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(1860Mpa)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。

發明內容

本發明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。

本發明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。

本發明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。

本發明施工步驟如下：