1、研究配景

       二十世纪九十年月以前，，，，，，，，许多国家和地区在种种工程中先后使用了大宗的锚固手艺，，，，，，，，主要用于加固混凝土梁柱、岩石边坡稳固等工程。。。。。。。同时，，，，，，，，在差别的工况下，，，，，，，，响应的有许多种类的锚杆供施工职员使用，，，，，，，，如钢筋锚杆、高强合金钢筋、预应力束、合金螺杆等，，，，，，，，其配合的特点是接纳水泥砂浆或有机质料填充。。。。。。。九十年月后，，，，，，，，有机质料成为了后锚固的主要填充质料，，，，，，，，尤其是树脂类填充料生长迅速，，，，，，，，进入到二十一世纪后，，，，，，，，随着化学植筋手艺的迅猛生长，，，，，，，，树脂类粘接质料快速占领了海内及国际市场。。。。。。。可是由于有机质料自身的缺陷，，，，，，，，即耐高温耐侵蚀能力差、高湿情形下粘接效果差，，，，，，，，耐久性一样平常为30年，，，，，，，，故化学植筋手艺应用于设计使用寿命更久的修建结构工程中，，，，，，，，一定会保存一定的清静隐患。。。。。。。

       针对海内外锚固手艺在现实应用与项目实践历程中的问题，，，，，，，，武汉大学在结构加固设计与研究的基础上，，，，，，，，团结有着二十余年工程结构加固实践履历的武大必赢国际结构股份有限公司，，，，，，，，组成了以周剑波教授、高作平教授以及陈明祥教授为焦点的项目组，，，，，，，，对岩石与混凝土扩孔自锁锚固手艺举行深入地研究。。。。。。。

      扩孔自锁锚固手艺由必赢国际周剑波教授原创，，，，，，，，1999年第一项专利降生。。。。。。。武汉大学教授团队经由二十年的潜心研发与应用，，，，，，，，专利达100多项。。。。。。。2018年12月8日，，，，，，，，必赢国际周氏自锁锚固产品正式向社会宣布。。。。。。。

     

                图1 扩孔自锁锚杆标准化产品示意图

 

2  原理先容

     通例粘结式锚固即我们常说的化学植筋，，，，，，，，是一项从外洋传进海内的手艺，，，，，，，，由于其施工工艺简朴，，，，，，，，很快风行全天下，，，，，，，，至今已有二三十年；；；；；；但由于其完全依赖胶体的粘结力提供锚固力，，，，，，，，因此规范《混凝土结构加固设计规范》GB50367对其使用的要求是温度不得高于60℃、湿度不得大于75%、耐久性不得凌驾30年。。。。。。。

     化学植筋的工艺是在一个直孔中灌入植筋环氧基胶，，，，，，，，再植入钢筋，，，，，，，，当48小时后植筋胶完全固化，，，，，，，，只要植入的深度切合设计要求就可以将钢筋拔断，，，，，，，，从而可以让植入钢筋施展所有的结构性作用。。。。。。。

     化学植筋的原理是使用植筋胶固化后的高强度将混凝土孔壁与钢筋胶结固化成一个整体，，，，，，，，只要植入钢筋的深度知足某个临界深度的要求，，，，，，，，这种胶结固化力就可以大于钢筋的强度，，，，，，，，从而使植入的钢筋能够施展钢筋强度的作用。。。。。。。

        化学植筋有三种典范的破损模式：划分是拉剪破损、滑移破损和强度破损。。。。。。。

 

 

图2  化学植筋的三种破损形式

 

     扩孔自锁锚固可以彻底解决上述问题，，，，，，，，该手艺焦点机理是通过底部扩孔形成机械咬合提供锚固力，，，，，，，，同时使用注入的高强无缩短水泥基注浆质料对杆体举行保唬；；；；ぃ，，，，，，，并将被锚固体与自锁锚杆粘结成整体，，，，，，，，从而形成一个较为完整的自锁锚固系统。。。。。。。

     扩孔自锁锚固手艺的工艺是先钻直孔，，，，，，，，再使用扩孔钻头在孔底扩孔，，，，，，，，然后注入无机注浆料，，，，，，，，再将自锁锚杆插入孔中，，，，，，，，通过加压或攻击使锚杆在孔底张开形成机械自锁。。。。。。。

     扩孔自锁锚固手艺的原理是使用孔底的扩大孔，，，，，，，，通过锚杆底部装置的楔块使锚杆底部形成扩大头，，，，，，，，并且这个扩大头的张开角度与扩孔钻头扩出的扩大孔的角度完全吻合，，，，，，，，从而形成锚杆底部的扩大头与扩成的孔形成完善的机械咬合。。。。。。。再加上专用无机注浆料的填充机械咬合之间的误差，，，，，，，，使孔底形成一个扩孔自锁的完整系统，，，，，，，，从而形成使钢筋拔断的锚固力而孔底的机械自锁系统纹丝不动，，，，，，，，如图3所示。。。。。。。

 

图3  扩孔自锁原理和工艺

 

 

图4  扩孔自锁锚固的两种破损形式

 

        运用扩孔自锁锚固手艺举行植筋时，，，，，，，，只泛起了两种破损模式：即拉剪破损和强度破损。。。。。。。

      特殊要指出的是，，，，，，，，扩孔自锁锚固手艺植筋时，，，，，，，，没有泛起滑移破损，，，，，，，，缘故原由是孔底的机械自锁扩大头阻止了滑移破损。。。。。。。扩孔自锁锚固手艺只有两种破损模式比化学植筋手艺少一种破损模式，，，，，，，，因此扩孔自锁锚固手艺是一种更可靠的植筋手艺。。。。。。。

 

3试验研究

     二十年以来，，，，，，，，必赢国际教授团队率领必赢国际研究院和历届的博士与硕士研究生做了上万根扩孔自锁锚杆试验，，，，，，，，获得结论：只要杆体质料延伸率大于百分之十四，，，，，，，，专用无机注浆料弹性模量大于31.5GPa，，，，，，，，注浆质料只需注入六倍锚杆直径的深度，，，，，，，，就可以将锚杆拔断。。。。。。。

 

 

 图5 自锁锚杆试验研究

 

     该试验效果说明：扩孔自锁锚固手艺用于植筋时，，，，，，，，无论在岩石与混凝土中，，，，，，，，扩大头部分都可以提供百分之百将钢筋拔断的能力。。。。。。。

 

 

 图6 自锁锚杆锚头承载力试验

 

4  产品及标准

     必赢国际不但开发了扩孔自锁锚固产品，，，，，，，，还同时开发了装置机具，，，，，，，，包括扩孔钻头、拌注一体机、装置器等，，，，，，，，也开发了要害检测装备、机械式测孔仪、激光式测孔仪和内窥式测孔仪。。。。。。。

 

 

                                图7  自锁锚杆成套产品

 

 

      2016年必赢国际团结湖北省的六家单位体例了《岩石与混凝土自锁锚固手艺规程》（DB42/T 1488-2018）。。。。。。。2018年又团结天下20个省市，，，，，，，，涵盖修建险些所有行业的33家单位体例了CECS《扩孔自锁锚固手艺规程》（T/CECS 831-2021）。。。。。。。

        获得院士和设计巨匠等组成的效果评价委员会评价：“该效果总体抵达国际领先水平”。。。。。。。

 

 

图8  扩孔自锁锚固手艺规程标准

图9  效果评价

 

5 典范工程

      现在接纳自锁锚杆的大型工程凌驾1000项，，，，，，，，在混凝土锚固工程中较量典范的应用有：

5.1天荒坪抽水蓄能电站廊道刷新工程

     本工程于1999年施工，，，，，，，，主要内容为廊道衬砌包钢加固。。。。。。。该工程是必赢国际焦点专利手艺——扩孔自锁锚固手艺的首次应用，，，，，，，，解决了化学植筋不耐水、结构胶在湿润情形下粘接力缺乏的问题，，，，，，，，共计使用4.6万支

 

 

 

5.2 丰城电厂冷却塔加固

     2016年11月24日7时许，，，，，，，，江西丰城一电厂的在建冷却塔爆发一起特大事故，，，，，，，，事故造成74人殒命，，，，，，，，2人受伤。。。。。。。事发职位于江西丰城，，，，，，，，在建的是装机容量为2×1000兆瓦火力发电机组配套的一座冷却塔。。。。。。。该冷却塔设计高度165米，，，，，，，，已经建成70余米。。。。。。。事故爆发后，，，，，，，，项目一度障碍，，，，，，，，一直到2000年才重新启动，，，，，，，，但条件条件是，，，，，，，，要对原先失事故的冷却塔举行加固设计和加固施工后才华继续向上制作。。。。。。。

     本工程于2020年最先施工，，，，，，，，2021年6月完工，，，，，，，，主要内容为筒壁加大截面加固施工，，，，，，，，在高空钢平台锚固、模板锚固及钢筋网拉锚等主要部位应用了大宗的自锁锚杆，，，，，，，，包管了高空施工平台结构受力清静及新建结构的耐久性要求，，，，，，，，共计使用6.6万支。。。。。。。

 

 

5.3 深圳东江水源隧道加固工程

      东江水源是深圳的生命线，，，，，，，，2021年恰逢东江水源工程通水20周年，，，，，，，，在3月8日~4月6日停水磨练时代，，，，，，，，必赢国际结构肩负了长岭陂隧洞、碧岭隧洞、布吉压力隧洞段的加固事情，，，，，，，，加固总长度近600米，，，，，，，，是一场大规模唬；；；；嵴剑”赜式峁雇度胫卫碇霸20名，，，，，，，，工人600人，，，，，，，，购置钢材约600吨，，，，，，，，按期圆满完成了抢修使命，，，，，，，，获得“应急抢险铁军”美誉！

 

5.4 武广客运专线某隧道轨道底板上浮应急处置惩罚工程

     2009年8月，，，，，，，，武广高铁开通在即，，，，，，，，一连多日的暴雨致使地下水位一连上升，，，，，，，，造成高铁轨道板上浮变形，，，，，，，，要害时刻必赢国际受令，，，，，，，，36小时内在200m长轨道板规模装置预应力自锁锚杆2000余根，，，，，，，，应用独吞的专利手艺完善解决了本次险情，，，，，，，，解决国家重大工程问题，，，，，，，，社会效益显著！

 

 

 

5.5 丹江口大坝加高加固工程

     在丹江口大坝加高历程中，，，，，，，，加高部分与原有结构之间会爆发水平层间缝。。。。。。。为使层间缝处始终处于受压状态，，，，，，，，思量对初期闸墩施加竖向预压应力，，，，，，，，通过预应力加固，，，，，，，，提高闸墩的整体性和耐久性。。。。。。。

      水工修建物刚度大，，，，，，，，水平层间缝加固处置惩罚历程中施加预应力吨位大，，，，，，，，预应力锚固端端头应力水平高，，，，，，，，研发了多层扩孔自锁锚杆手艺。。。。。。。锚固段为接纳3层扩孔形成机械咬合以及灌浆料的粘结来提供锚固力。。。。。。。

 

        在岩石锚固工程中，，，，，，，，较量代表性的工程项目有：

5.6地下室抗浮工程

      扩孔自锁锚固手艺在岩石中应用的最普遍的就是地下室抗浮工程，，，，，，，，累计抗浮锚杆工程案例凌驾100项，，，，，，，，使用自锁锚杆价值超3亿元。。。。。。。

 

      与古板抗浮桩相比具有以下优势：                                                        

       1、锚固可靠；；；；；；

       2、工期短：(1)“零工期”（汉阳万达广场抗浮锚杆项目）

                          (2) 在工期特殊主要的条件下，，，，，，，，可以先施工完地下室，，，，，，，，预留孔洞后施工锚杆；；；；；；

       3、节约造价：至少节约30%以上，，，，，，，，且岩石埋深越浅，，，，，，，，节约的用度比例越大。。。。。。。

5.7极端天气下的应用

      南极科考队拟在南极制作营房及视察点，，，，，，，，但此处风力最高凌驾12级，，，，，，，，极端最低温度抵达零下90摄氏度，，，，，，，，水在这种情形下无法使用，，，，，，，，无法接纳有机或无机胶粘质料提供锚固力，，，，，，，，因此怎样包管在大风作用下修建物不倾覆就是个手艺难题，，，，，，，，扩孔自锁锚杆可以穿透冰层，，，，，，，，将修建物牢牢锚固在基岩上，，，，，，，，有用解决了此难题。。。。。。。

 

  

      扩孔自锁锚固手艺相关产品在上述工程中的应用，，，，，，，，不但确保了却构使用中的清静可靠以及耐久性，，，，，，，，并且节约了工期，，，，，，，，降低了造价。。。。。。。