[發(fā)明專利]一種緊固式形狀記憶合金錨桿以及其錨固施工工藝

在審

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• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN105464112A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 智友海;史向平
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州工程學院
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74;E02D5/76
• 代理公司: 重慶創(chuàng)新專利商標代理有限公司 50125
• 代理人: 付繼德

技術領域

本發(fā)明屬于巖土工程技術領域，尤其是涉及一種緊固式形狀記憶合金錨桿以及其錨固施工工藝。

背景技術

錨桿支護結(jié)構(gòu)是一種新型的受拉桿件體系，通過錨桿將滑動巖土體與穩(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，同時又由坡面上框架梁將各個錨桿有效地連成為一個更大的整體，形成了一個由表及里的加固體系，進而達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，錨桿支護結(jié)構(gòu)已廣泛地應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最為普及的一種體系，已成為現(xiàn)代建筑技術的重要組成部分。在工程建設中，采用錨桿支承支護結(jié)構(gòu)，以維護不穩(wěn)定巖土體的穩(wěn)定，對簡化支撐、改善施工條件和加快施工進度等方面能起巨大的作用。

作為錨桿支護結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，其所施加的預應力、抗拔力(握裹力和抗剪力)、自由段長度及錨固段長度等關鍵指標一直是工程技術領域中的四個難點，若施加的預應力損失多，則錨固的巖土層難以獲取足夠高的抗滑力或抗剪強度，使得支護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，則其預應力損失越多，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，使得巖土體的支護安全性得不到保障。

傳統(tǒng)的錨桿支護結(jié)構(gòu)主要有圓柱形錨桿、端部擴大型錨桿和連續(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應力損失較大，同時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，相對來說，對鉆孔周圍的土體擾動更大，改變了原來應力場的分布，增大了周圍巖土體的自重應力釋放，另外，隨著鉆孔直徑的增大，工程的成本也大大地增加，施工中鉆孔的費用一般占總成本的30％以上，有時甚至超過50％，若再加上灌漿費用，工程的成本就更高。由此看來，這些缺點直接影響著巖土層錨桿的承載能力、施工效率和整個支護工程的成本。因此，對于傳統(tǒng)的錨桿支護結(jié)構(gòu)所采用的施工工藝來說，都難以同時達到預應力損失小、錨固段長度短，甚至無錨固段，鉆孔小、適應范圍廣等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術的上述不足，本發(fā)明提供一種緊固式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，達到對巖土體支護的目的，另外，此發(fā)明施工工藝簡單、操作方便、效果安全可靠。

本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是：一種緊固式形狀記憶合金錨桿的支護結(jié)構(gòu)，包括桿體和巖土體，在所述桿體的端部具有承臺結(jié)構(gòu)，開口狀記憶合金構(gòu)件套設在桿體的端部，通過承臺將二者組合連接構(gòu)成一體的形狀記憶合金錨桿，巖土體內(nèi)設有預鉆孔，形狀記憶合金錨桿插設在預鉆孔內(nèi)，完全發(fā)生形狀記憶回復的形狀記憶合金構(gòu)件構(gòu)成的形狀記憶合金錨桿，再通過構(gòu)筑物、緊固器、托板以及臺座鎖定。

一種緊固式形狀記憶合金錨桿的錨固施工工藝，包括如下步驟：

（1）開口狀記憶合金構(gòu)件的制備：在合金母相狀態(tài)下采用機械加工工序，將形狀記憶合金坯料加工成形為喇叭花狀的初始合金構(gòu)件，初始合金構(gòu)件柱體的內(nèi)徑和桿體外徑相同，然后對其進行形狀記憶處理，在比相變轉(zhuǎn)變溫度低很多的溫度環(huán)境下，對處于馬氏體狀態(tài)的合金構(gòu)件進行機械拉直變形，最終將其加工成為開口狀記憶合金構(gòu)件；

（2）形狀記憶合金錨桿的形成：在低于相變轉(zhuǎn)變溫度下，將開口狀記憶合金構(gòu)件套在桿體的端部，通過桿體端部的承臺使兩者組合連接成一體，即構(gòu)成形狀記憶合金錨桿；

（3）圓柱型合金錨桿錨固體系的形成：對形狀記憶合金錨桿進行防腐處理，然后再將形狀記憶合金錨桿迅速地安放到巖土體的預鉆孔內(nèi)，得到了圓柱型合金錨桿錨固體系；

（4）鋸齒形合金錨桿體系的形成：依靠巖土層所在處的溫度，開口狀記憶合金構(gòu)件逐漸升高到相變轉(zhuǎn)變溫度后，合金材料本身便會自動地進行馬氏體逆相變轉(zhuǎn)變，而發(fā)生單程形狀記憶回復效應，即其開口長度范圍內(nèi)自動發(fā)生叉開伸展，呈喇叭花狀，并最終轉(zhuǎn)變成為大直徑環(huán)狀的合金構(gòu)件，成為鋸齒形合金錨桿體系；

（5）獲得鋸齒形合金錨桿錨固結(jié)構(gòu)：等到開口狀記憶合金構(gòu)件完全發(fā)生形狀記憶回復后，通過構(gòu)筑物、緊固器、托板以及臺座對鋸齒形合金錨桿體系進行張拉和鎖定，得到鋸齒形合金錨桿錨固結(jié)構(gòu)。