一种疏水复合钢芯玻璃纤维抗浮锚杆及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程和土木建筑工程技术领域，涉及一种岩土工程地下结构抗浮施工技术，具体涉及一种具有疏水膜复合钢芯纤维抗浮锚杆及其施工方法。
【背景技术】
[0002]随着城市地下空间的开发利用，抗浮问题变得越来越突出，相比于降排地下水、压重法、抗浮粧等抗浮技术措施，抗浮锚杆具有地层适应性强、分散应力、便于施工、节约造价等优点。目前地下工程中常用的抗浮锚杆主要为金属锚杆，这些金属锚杆存在一些缺点，主要表现为因腐蚀而容易失效、施工方法复杂等。
[0003]随着技术的发展和进步，玻璃纤维塑料杆在各种岩土工程和建筑工程中逐步得到应用。与普通金属材料相比，玻璃纤维塑料杆是一种由复合材料制成的新型材料，具有抗腐蚀强、质量轻、抗拉强度高和价格便宜等优点。但是从玻璃纤维塑料杆的力学性能来看，存在着不可忽视的缺点，主要是抗剪能力较差，即受较大剪切作用或剪切拉伸复合作用力时容易发生断裂破坏。因此，在不改变玻璃纤维塑料杆整体成型工艺和不增加较大成本的情况下，提高玻璃纤维塑料杆的抗剪强度对增加工程应用中的安全可靠性极为重要，已引起科技人员的密切关注。
[0004]如专利公开了 “一种分布超细钢丝的纤维塑料筋及其制作方法”，其采用添加的直径不大于0.03mm的超细钢丝，钢丝和纤维塑料采用分层布置形式，该发明虽解决了纤维塑料筋延展性差的缺点，但由于钢丝与纤维塑料分层循环布置，不能更大程度的增大抗剪性。如专利申请“一种钢丝芯玻璃纤维塑料杆”采用钢丝形成杆芯，将钢丝和玻璃纤维塑料均由树脂粘结成整体并固化成型，玻璃纤维塑料杆的内部采用钢丝制作，并使钢丝集中布置形成钢丝芯，改善了整根玻璃纤维杆的抗剪强度；但该发明的塑料杆表面为螺纹状，以增加塑料杆与水泥浆的粘结力，不能满足底端为着力点的抗浮锚杆的要求；采用0.1-1.0mm较细的钢丝，导致生产工艺复杂，提供的抗拉力不高，施工时需要较大直径的杆，带来施工费用的增加。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于克服现有抗浮技术的不足，提供一种具有疏水膜的疏水复合钢芯玻璃纤维抗浮锚杆及其施工方法，该抗浮锚杆底端具有自锚固装置以形成抗浮锚杆的着力点，除锚固段外，抗浮锚杆外表面具有疏水膜，使锚杆外表面与水泥浆之间具有很弱的粘结力，从而简化了施工过程，提高了施工速度，保证了施工质量。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种疏水复合钢芯玻璃纤维抗浮锚杆，所述锚杆本体整体呈圆柱状，锚杆本体由纤维树脂层和包裹在纤维树脂层内的钢绞线组成；所述锚杆本体的两端设有螺纹，锚杆本体的中间部分为光滑表面且涂敷有疏水膜。
[0007]具体的，所述疏水膜包括质量比为2 — 5:1的液体A和液体B ;液体A由质量比为100:1 - 5的环氧树脂和固化剂组成，液体B由质量比为100:1 — 10的含氟聚合物乳液和促进剂组成。
[0008]所述环氧树脂为双酚A型液态环氧树脂；所述固化剂为环烷酸钴。
[0009]所述的含氟聚合物乳液为粘度为750?100cst的聚四氟乙烯乳液、聚全氟乙丙烯乳液、过氟烷基化物乳液、乙烯四氟乙烯共聚物乳液中的至少一种；所述的促进剂为DMP-30促进剂。使用时，把环氧树脂和固化剂混合均匀作为液体A ;把含氟聚合物乳液和促进剂混合均匀作为液体B。
[0010]所述的钢绞线为符合预应力混凝土用钢绞线标准的产品(GB/T 5224-2003)，选用1X3或1X7两种规格。
[0011]所述的纤维树脂层主要采用生产纤维筋的材料，主要由纤维、树脂及固化剂组成，与目前市场上生产纤维筋的材料相同。
[0012]在挤压成型工序后，复合钢绞线的温度在80 - 120°C之间，在该工序后把所述的液体A和液体B进行混合喷涂，喷涂厚度0.2 — 0.5毫米。喷涂的位置，依据锚杆的长度而定，除锚杆两端设有螺纹的锚固段之外，中间部分均应该进行喷涂，从而形成疏水膜，便于降低水泥土和锚杆表面的粘结力。为方便抗浮锚杆的锚固，生产抗浮锚杆时同时生产与锚杆端部螺纹相适配的自锚固扩大头。
[0013]一种上述疏水复合钢芯玻璃纤维抗浮锚杆的施工方法，其包括如下步骤:
O制备抗浮锚杆:钢绞线一端置于挤压成型机器内，然后把浸泡好的纤维树脂置于挤压成型机器内挤压成型，成型后的锚杆纤维树脂层均匀包裹在钢绞线外；然后在锚杆中间部分的外圆周表面喷涂疏水膜，锚杆两端的外圆周表面开设螺纹；
2)制备自锚固扩大头:用制备锚杆的材料制备自锚固扩大头，自锚固扩大头呈圆台状，且圆台的中心沿轴线方向开设有与抗浮锚杆端部相适配的螺纹通孔；
3)制备锚杆的锚固部分:根据锚杆的锚固力、水泥土粧或高压旋喷粧粧直径大小设计锚固段的预制扩大体，扩大体为方形体、圆柱体或棱台体，且扩大体的中心沿轴线方向设有与扩大头大小相适配的通孔(为例便于施工及增强施工效果，扩大体中心沿轴线方向设置的通孔可以是下述两种情况:①通孔分为两部分，上部为普通的圆柱形通孔，下部为与扩大头大小相适配的圆台状通孔；②通孔中间为普通的圆柱形通孔，两端为与扩大头大小相适配的圆台状通孔，扩大头可依据实际需要设置2个以上)；
4)安装锚杆的自锚固扩大头:在抗浮锚杆的端部(即开设有螺纹的部分)涂刷所述的液体A，并把自锚固扩大头安装到涂刷过液体A的抗浮锚杆上；液体A不仅方便安装，同时可以增强自锚固扩大头与锚杆之间的摩擦力；
5)组合锚杆和扩大体:在步骤4)所得的自锚固扩大头的外圆周表面涂刷液体A，然后把扩大头与扩大体插接组装，形成抗浮锚杆体系；
6)准备深层搅拌水泥土粧或高压旋喷粧所用的水泥浆液:在搅拌桶中放入清水，然后按比例放入水泥及早强剂(早强剂添加量较少，一般为水质量的0.2 — 0.8%)，搅拌3min以上，其中，水和水泥质量比为1:0.8 — 2.0 ;
7)形成深层搅拌水泥土粧或高压旋喷粧粧体:按照设计要求进行深层搅拌水泥土粧或高压旋喷粧施工；采用高压旋喷粧施工时，喷头压力20 - 40Mpa，旋喷粧喷头转速2 — 8转/分，提升速度5 - 20cm/分；采用深层搅拌水泥土粧施工时，按照下钻喷浆、提升搅拌的方式进行施工，在粧长下半部分的1/2处，进行重复喷浆和搅拌，其中，水泥土粧的外径在350 — 800mm ;
8)插入组装好的抗浮锚杆体系:用送粧杆把上述的抗浮锚杆体系垂直插入深层搅拌水泥土粧或高压旋喷粧粧体；因锚杆表面涂敷有光滑的疏水层，可以不用在其外侧安装套管，既方便了施工，也保证了工程质量；
9)抗浮锚杆顶部锚固段与地下室底板连接部分施工:按照设计要求，将另一扩大体套设固定在锚杆的上端，并将扩大体与地下室底板浇筑在一起；
10)灌浆固定锚具:待上部主体结构施工完毕，地下室墙板及顶板回填土结束，地下室底板沉降稳定后，在自锚固扩大头的外圆周表面涂刷液体A，并将自锚固扩大头安装在锚杆的上端，同时在扩大体内灌注防水砂浆和树脂，然后张拉锚杆，张拉到位后，把扩大头和扩大体自锚固在一起，并灌浆固定锚具；
11)锚杆验收检测，按比例抽样检测单根锚索抗拉强度及极限位移量，完成抗浮体系的施工。
[0014]本发明的创新点在于:一是抗浮锚杆由钢绞线和纤维树脂层构成，两端开设螺纹用以自锚固，中间部分涂敷疏水膜。抗浮锚杆底端部分设计有自锚固段，与周围的混凝土粧进行锚固，顶端锚固到基础底板内。二是抗浮锚杆通过特定的施工方法与深层搅拌水泥土粧或高压旋喷粧共同承担结构的抗浮力。
[0015]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比，具有下述优点:
(I)本发明利用抗浮深层搅拌水泥土粧或高压旋喷粧粧体作为抗浮