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1、玻璃纖維注漿錨桿技術1、前言近年來,隨著地下工程的大量建設,機械化施工程度不斷提高,新技術、新工藝陸續(xù)被國內眾多工程所采用。玻璃纖維注漿錨桿作為國內新引進的隧道“新意法”施工工法的配套技術已受到隧道工程界的廣泛關注。玻璃纖維注漿錨桿的主要組成為玻璃纖維增強聚合物,材料的性能取決于纖維和聚合物的類型及橫斷面形狀等,所以玻璃纖維材料的性能具有靈活多變的特點,能適合不同工程的特殊要求。玻璃纖維注漿錨桿具有以下特點:1.可挖除。地下工程中采用玻璃纖維注漿錨桿預加固后的地段,開挖機械(盾構機、單臂掘進機、銑挖機等)可直接挖除
2、通過,為實現(xiàn)隧道的機械化高效施工提供了可靠保證;2.桿體全段錨固,錨注結合。玻璃纖維錨桿配合分段注漿管注漿,不但為桿體全段提供錨固力,同時加固了桿周巖體;3.強度高、重量輕。高性能的玻璃纖維錨桿的抗拉強度可達到鋼質錨桿的1.5倍;重量為同種規(guī)格鋼質錨桿的1/4~1/5;4.安全性好。防靜電、阻燃、高度抗腐蝕、耐酸堿、耐低溫等優(yōu)點;滿足地下工程安全生產的要求。?2、玻璃纖維錨桿的性能測試對玻璃纖維錨桿的玻璃纖維條片進行基本的材料力學試驗。(1)抗拉強度測試玻璃纖維條片具有較大的抗拉強度,試驗參考了美國ACI440.3
3、R-04【3】中的相關試驗方法。試驗內容:考慮實際的工程需要,分別選取8種型號的玻璃纖維條片試件,長度45cm,進行拉伸試驗:試驗方法:取長度45cm的玻璃纖維條片,在符合國家檢測標準的萬能材料試驗機(CSS-WAW500DL)上進行,并且記錄桿體破壞時的抗拉強度。試驗結果見表1。玻璃纖維條片抗拉試驗結果表表1規(guī)格寬(mm)厚(mm)截面積(mm2)極限荷載(KN)抗拉強度(MPa)極限應變FL20×520510057.55752.50%FL30×530515084.55632.40%FL30×7307210118
4、5622.37%FL40×4404160895562.50%FL40×84083201775532.40%FL40×1040104002115282.30%(2)剪切強度測試試驗內容:取以下8種型號的玻璃纖維條片試件,長度10cm。試驗方法:取長度10cm的玻璃纖維條片,在符合國家檢測標準的萬能材料試驗機上進行剪切試驗,記錄條片破壞的剪切強度。試驗中各玻璃纖維條片式件的剪切試驗數(shù)據見表2。玻璃纖維錨桿剪切試驗結論表表2規(guī)格寬(mm)厚(mm)截面積(mm2)極限荷載(KN)剪切強度(MPa)FL20×5205100
5、10.5105FL30×530515015.75105FL30×730721022.6108FL40×440416016100FL40×840832035109FL40×10401040045113(3)扭矩測試許多注漿錨固工程對注漿管扭矩有一定的要求,利用剪切扭轉試驗臺對玻璃纖維條片進行扭矩測試,測試的結果見表3。玻璃纖維錨桿扭矩試驗結論表表3規(guī)格扭矩(Nm)規(guī)格扭矩(Nm)FL20×535FL40×437FL30×530FL40×1049FL30×734FL40×1555從試驗結果我們可以得出,玻璃纖維錨桿是一
6、種脆性材料。材料的線彈性關系明確,材料的抗拉強度高(與同面積的鋼材抗拉強度相當),抗剪和抗扭強度低。3、玻璃纖維注漿錨桿的構造玻璃纖維注漿錨桿主要由兩個部分組成:第一部分為玻璃纖維屬性的加強錨固構件。第二部分為注漿管路構件,注漿管內可套入止?jié){塞進行定向定域注漿。具體如下圖所示:a三片件b兩片件圖1、玻璃纖維錨桿結構剖面圖圖2玻纖注漿管示意圖圖3玻纖注漿錨桿組合構造圖4、玻璃纖維錨桿的應用范圍玻璃纖維注漿錨桿主要應用在施工難度較大的機械化施工工程(如:城市地鐵、過河隧道、超淺埋隧道等)中的土體錨固改良,易挖除性是玻璃
7、纖維錨桿優(yōu)越于鋼質注漿管的主要特點之一,使之適用于TBM、盾構等機械化施工而不會損壞刀具??梢詰迷谝韵聨讉€方面:(1)配合隧道“新意法”施工,超前預支護加固隧道掌子面當隧道掘進過程中遇到大規(guī)模的不良地質段(如:溶洞、斷層等)或下穿江河、高樓等物體時,傳統(tǒng)的方法是孔口前進式分段注漿或鉆桿內水平后退注漿,然后施作管棚,最后分部開挖通過,根據工程難度不同,分部多少不一,有些工程分部達8部之多,施工進度慢,工作效率低。如果隧道采用“新意法”施工,使用玻璃纖維注漿錨桿對隧道掌子面正前方進行預注漿加固,則加固后可采用全段面法
8、開挖通過,提高工程進度,降低施工風險。兩種工藝的對比如下圖4、圖5所示。a傳統(tǒng)施工方法超前預加固b分部開挖圖4隧道傳統(tǒng)的預注漿加固與開挖示意圖a玻璃纖維錨桿注漿加固b機械全斷面開挖圖5采用玻璃纖維錨桿注漿加固與開挖示意圖(2)作為隧道盾構機始發(fā)井的抗側壓無金屬加固墻過去十幾年間,用盾構機開挖的隧道逐漸增多,這種方法一個很大的問題就是始發(fā)井的安全。始發(fā)井經常建