1、钻研布景

       二十世纪九十年代以前，很多国度和地域在各类工程中先后使用了大量的锚固技术，重要用于加固混凝土梁柱、岩石边坡不变等工程。同时，在分歧的工况下，相应的有很多种类的锚杆供施工人员使用，如钢筋锚杆、高强合金钢筋、预应力束、合金螺杆等，其共同的特点是选取水泥砂浆或有机资料填充。九十年代后，有机资料成为了后锚固的重要填充资料，尤其是树脂类填充料发展迅速，进入到二十一世纪后，随着化学植筋技术的迅猛发展，树脂类粘接资料急剧占据了国内及国际市场。但是由于有机资料自身的缺点，即耐高温耐侵蚀能力差、高湿环境下粘接成效差，耐久性通常为30年，故化学植筋技术利用于设计使用寿命更久的构筑结构工程中，必然会存在肯定的安全隐患。

       针对国内表锚固技术在现实利用与项目实际过程中的问题，武汉大学在结构加固设计与钻研的基础上，结合有着二十余年工程结构加固实际经验的武大suncitygroup太阳集团结构股份有限公司，组成了以周剑波教授、高作平教授以及陈明祥教授为主题的项目组，对岩石与混凝土扩孔自锁锚固技术进行深刻地钻研。

      扩孔自锁锚固技术由suncitygroup太阳集团周剑波教授原创，1999年第一项专利诞生。武汉大学教授团队经过二十年的潜心研发与利用，专利达100多项。2018年12月8日，suncitygroup太阳集团周氏自锁锚固产品正式向社会颁布。

     

                图1 扩孔自锁锚杆尺度化产品示意图

 

2  道理介绍

     通例粘结式锚固即我们常说的化学植筋，是一项从国表传进国内的技术，由于其施工工艺单一，很快风靡全世界，至今已有二三十年；但由于其齐全依附胶体的粘结力提供锚固力，因而规范《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%、耐久性不得超过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幼时后植筋胶齐全固化，只有植入的深度切合设计要求就能够将钢筋拔断，从而能够让植入钢筋阐扬全数的结构性作用。

     化学植筋的道理是利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，只有植入钢筋的深度满足某个临界深度的要求，这种胶结固化力就能够大于钢筋的强度，从而使植入的钢筋可能阐扬钢筋强度的作用。

        化学植筋有三种典型的粉碎模式：别离是拉剪粉碎、滑移粉碎和强度粉碎。

 

 

图2  化学植筋的三衷炱坏大局

 

     扩孔自锁锚固能够彻底解决上述问题，该技术主题思理是通过底部扩孔形成机械咬合提供锚固力，同时利用注入的高强无收缩水泥基注浆资料对杆体进行；，并将被锚固体与自锁锚杆粘结成整体，从而形成一个较为齐全的自锁锚固系统。

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

     扩孔自锁锚固技术的道理是利用孔底的扩大孔，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杜纂扩孔钻头扩出的扩大孔的角度齐全吻合，从而形成锚杆底部的扩大头与扩成的孔形成美满的机械咬合。再加上专用无机注浆料的填充机械咬合之间的缝隙，使孔底形成一个扩孔自锁的齐整系统，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  扩孔自锁道理和工艺

 

 

图4  扩孔自锁锚固的两衷炱坏大局

 

        使用扩孔自锁锚固技术进行植筋时，只出现了两衷炱坏模式：即拉剪粉碎和强度粉碎。

      出格要指出的是，扩孔自锁锚固技术植筋时，没有出现滑移粉碎，原因是孔底的机械自锁扩大头阻止了滑移粉碎。扩孔自锁锚固技术只有两衷炱坏模式比化学植筋技术少一衷炱坏模式，因而扩孔自锁锚固技术是一种更靠得住的植筋技术。

 

3试验钻研

     二十年以来，suncitygroup太阳集团教授团队携带suncitygroup太阳集团钻研院和历届的博士与硕士钻研生做了上万根扩孔自锁锚杆试验，得到结论：只有杆体资料延长率大于百分之十四，专用无机注浆料弹性模量大于31.5GPa，注浆资料只需注入六奔杆直径的深度，就能够将锚杆拔断。

 

 

 图5 自锁锚杆试验钻研

 

     该试验了局注明：扩孔自锁锚固技术用于植筋时，无论在岩石与混凝土中，扩大头部门都能够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  产品及尺度

     suncitygroup太阳集团不仅开发了扩孔自锁锚固产品，还同时开发了装置机具，蕴含扩孔钻头、拌注一体机、装置器等，也开发了关键检测设备、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suncitygroup太阳集团结合湖北省的六家单元假造了《岩石与混凝土自锁锚固技术规程》（DB42/T 1488-2018）。2018年又结合全国20个省市，涵盖构筑险些所有行业的33家单元假造了CECS《扩孔自锁锚固技术规程》（T/CECS 831-2021）。

        获得院士和设计大家等组成的成就评价委员会评价：“该成就总体达到国际当先水平”。

 

 

图8  扩孔自锁锚固技术规程尺度

图9  成就评价

 

5 典型工程

      目前选取自锁锚杆的大型工程超过1000项，在混凝土锚固工程中比力典型的利用有：

5.1天荒坪抽水蓄能电站廊路刷新工程

     本工程于1999年施工，重要内容为廊路衬砌包钢加固。该工程是suncitygroup太阳集团主题专利技术——扩孔自锁锚固技术的初次利用，解决了化学植筋不耐水、结构胶在湿润环境下粘接力不及的问题，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产生一路特大变乱，变乱造成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。变乱产生后，项目一度滞碍，一向到2000年才沉新启动，但前提前提是，要对原先出变乱的冷却塔进行加固设计和加固施工后能力持续向上建造。

     本工程于2020年起头施工，2021年6月落成，重要内容为筒壁加大截面加固施工，在高空冈旖台锚固、模板锚固及钢筋网拉锚等沉要部位利用了大量的自锁锚杆，保障了高空施工平台结构受力安全及新建结构的耐久性要求，共计使用6.6万支。

 

 

5.3 丽江东江水源隧路加固工程

      东江水源是丽江的性命线，2021年恰逢东江水源工程通水20周年，在3月8日~4月6日停水检建期间，suncitygroup太阳集团结构承担了长岭陂隧洞、碧岭隧洞、布吉压力隧洞段的加固工作，加固总长度近600米，是一场大规；嵴剑uncitygroup太阳集团结构投入治理人员20名，工人600人，采办钢材约600吨，定期圆满实现了抢建工作，获得“应急抢险铁军”美誉！

 

5.4 武广客运专线某隧路轨路底板上浮应急处置工程

     2009年8月，武广高铁开明在即，陆续多日的暴雨以至地下水位持续上升，造成高铁轨路板上浮变形，关键时刻suncitygroup太阳集团受令，36幼时内涵200m长轨路板领域装置预应力自锁锚杆2000余根，利用独有的专利技术美满解决了本次险情，解决国度沉大工程问题，社会效益显著！

 

 

 

5.5 丹江口大坝加高加固工程

     在丹江口大坝加高过程中，加高部门与原有结构之间会产生水平层间缝。为使层间缝处始终处于受压状态，思考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。

      水工构筑物刚度大，水平层间缝加固处置过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技术。锚固段为选取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，比力代表性的工程项目有：

5.6地下室抗浮工程

      扩孔自锁锚固技术在岩石中利用的最宽泛的就是地下室抗浮工程，累计抗浮锚杆工程案例超过100项，使用自锁锚杆价值超3亿元。

 

      与传统抗浮桩相比拥有以下优势：                                                        

       1、锚固靠得住；

       2、工期短：(1)“零工期”（汉阳万达广场抗浮锚杆项目）

                          (2) 在工期出格严重的前提下，能够先施工完地下室，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极端气象下的利用

      南极科考队拟在南极建造营房及观测点，但此处风力最高明过12级，极端最低温度达到零下90摄氏度，水在这种情况下无法使用，无法选取有机或无机胶粘资料提供锚固力，因而若何保障在大风作用下构筑物不倾覆就是个技术难题，扩孔自锁锚杆能够穿透冰层，将构筑物牢牢锚固在基岩上，有效解决了此难题。

 

  

      扩孔自锁锚固技术有关产品在上述工程中的利用，不仅确保了结构使用中的安全靠得住以及耐久性，并且节约了工期，降低了造价。