一种豆石砂浆锚盘最佳配比方案设计的制作方法

1.本专利涉及路基、基坑工程、地铁、隧道、城市渣土场、矿山排土场与尾矿坝、各类边坡工程等支护或加固技术，尤其是涉及一种能够降低加固成本、避免支护工程整体失稳破坏的中软岩工程加固方式。


背景技术：

2.锚索支护因其具有安全、高效、低成本的特点是岩土工程加固的一种重要方式，在国际岩土工程领域得到了广泛的应用。传统锚索是直杆型的，通常因应力集中作用无法发挥最大承载力或在中软岩工程加固中承载力不足导致加固成本太大，且易造成支护工程整体失稳破坏。对于加固工程，如何在提高锚固力的同时，避免应力集中和整体失效破坏，是工程设计者所面临的技术难题。
3.盘式锚杆是普通锚杆的一次革新，其通过特定切削成型设备，不仅在不同的承力层削扩出相应锚盘空间，增加了带钢筋混凝土局部扩大头锚固体，使得锚杆受力方式发生了根本性改变，从而大幅度提高单体的锚固力，其不仅具有锚固力大适应性强的优点，而且还通过多锚盘方式解决锚固段应力分布不均的问题，避免了因应力集中导致的整体失效破坏。为推进盘式锚杆这一新型锚固系统的实际工程应用，本发明是在研究盘式锚杆注浆体强度与锚盘支架强度匹配度的基础上，提出一种豆石砂浆锚盘最佳方案。


技术实现要素：

4.本发明针对当前盘式锚杆加固系统中存在的注浆体强度与锚盘支架强度匹配度不足这一问题，提出一种锚盘在最大极限承载力下的最优砂率、豆石及砂浆配比最佳方案，着力改善用砂浆成盘或灌浆体的强度不足，解决中软岩工程的有效加固技术。
5.本发明提出了一种豆石砂浆锚盘最佳方案，盘式锚索由主筋、钢筋支架、上下承力盘、上下圆盘构成，锚固剂采用豆石混凝土，并给出了注浆材料最优配比，以及锚盘承载力计算理论与方法。
6.豆石砂浆锚盘的钢绞线选取直径为28.6mm，抗拉强度1860mpa；通过多组试验测得盘式锚索最大抗拔拉力为841.2kn，钢绞线发生剪切拉断破坏。注浆体原材料选用52.5r级硅酸盐水泥，质量比1；豆石粒径为4mm，质量比为0.87；石英砂325目，质量比为1.1；外加剂选用减水率25％的聚羧酸型减水剂，质量比为0.02；自来水，质量比为0.3。
7.本发明获得锚盘在最大极限承载力下的最优砂率，即豆石配比，解决了盘式锚索应用中砂浆成盘或灌浆强度的不足，提高了锚杆注浆体强度与锚盘支架强度匹配度，提高了隧道、边坡等中软岩加固工程的安全性、经济性和稳定性。
附图说明
8.下面结合附图对本发明做进一步说明：
9.图1本发明的结构示意图
10.其中，钢绞线1；螺栓2；上承力盘3；上限位锚具4；灌浆体5；钢筋支架6；下承力盘7；下限位锚具8。
具体实施方式
11.锚盘承载力可按式(1)计算：
12.f
l
≤f
lu
＝μ(0.93β1f
caln
+nf
yas
cosθ)(1)
13.式中：f
lu
为冲切力设计值，单位为kn；f
l
为荷载设计值，单位为kn；μ为修正系数；β1为灌浆体受压强度系数；fc为注浆体抗拉强度设计值，单位为mpa；a
ln
为灌浆体受压面积，单位为mm2；n为支架的肢数；fy为支架抗拉强度设计值，单位为mpa；as为支架有效截面面积，单位为mm2；cosθ为支架角度余弦值。


技术特征：
1.一种应用于盘式锚索加固结构的豆石砂浆锚盘最佳配比方案，其特征在于注浆体由豆石、水泥砂浆和钢筋支架组成；通过提高注浆材料强度与锚索支架及钢绞线强度的匹配度，增加盘式锚索的整体结构强度及工程加固效果。2.根据权利要求1所述，盘式锚索由钢绞线、钢筋支架、上下承力盘、上下限位锚具、高强度螺栓等构成，灌浆体掺入钢纤维成分。3.根据权利要求2所述盘式锚索结构，豆石砂浆锚盘的钢绞线选取直径为28.6mm，抗拉强度1860mpa；通过试验测得盘式锚索最大抗拔拉力为841.2kn，钢绞线发生剪切拉断破坏。4.根据权利要求2所述盘式锚索结构，豆石砂浆锚盘的注浆体选用52.5r级硅酸盐水泥，质量比1；豆石粒径为4mm，质量比为0.87；石英砂325目，质量比为1.1；外加剂选用减水率25％的聚羧酸型减水剂，质量比为0.02；自来水，质量比为0.3。锚盘承载力可按式(1)确定：f
l
≤f
lu
＝μ(0.93β1f
c
a
ln
+nf
y
a
s
cosθ)(1)式中：f
lu
为冲切力设计值，单位为kn；f
l
为荷载设计值，单位为kn；μ为修正系数；β1为灌浆体受压强度系数；f
c
为注浆体抗拉强度设计值，单位为mpa；a
ln
为灌浆体受压面积，单位为mm2；n为支架的肢数；f
y
为支架抗拉强度设计值，单位为mpa；a
s
为支架有效截面面积，单位为mm2；cosθ为支架角度余弦值。

技术总结
本发明开发了一种应用于盘式锚索加固结构的豆石砂浆锚盘最佳配比方案，盘式锚索由主筋、钢筋支架、上下承力盘、上下圆盘构成；锚固剂采用豆石混凝土，提出了注浆材料最优配比及其与钢筋支架的匹配关系，建立了其承载力计算方法。锚盘钢绞线选用直径为28.6mm，抗拉强度1860MPa。注浆体材料选用52.5R级硅酸盐水泥，质量比1；豆石粒径为4mm，质量比为0.87；石英砂325目，质量比为1.1；外加剂选用减水率25％的聚羧酸型减水剂，质量比为0.02；自来水，质量比为0.3。本发明获得锚盘在给定钢筋支架条件下极限承载力的最优砂率与水泥浆液配比，解决了盘式锚索应用中砂浆成盘或灌浆的不足，确保了锚杆注浆体强度与锚盘支架强度匹配度，提高了加固工程的安全可靠性。加固工程的安全可靠性。


技术研发人员：孙晓鲲 肖剑 金松丽 白士新 赵雪芳 孙世国 冯少杰 贾欣欣 谢远东 张聿尧 宋辉 宋腾飞 闫淏轩 胡哲 邵树森 邓王倩 方晓楠
受保护的技术使用者：中冶交通建设集团有限公司
技术研发日：2021.10.19
技术公布日：2022/10/17