一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆及施工方法

技术领域

本申请涉及一种抗浮锚杆的技术领域，尤其是涉及一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆及施工方法。

背景技术

抗浮锚杆是建筑工程地下结构抗浮措施的一种，抗浮锚杆指的是抵抗其上建筑物上位移而设置的结构件，抗浮锚杆的受力情况与地下水位高低及变化情况有关。尤其针对纯地下车库或裙房的工程中，由于其自重无法满足抗浮的要求的情况下需要设置抗浮锚杆。

相关技术中公开了一种预应力锚杆的预应力施加锚固方法，包括采用一个预紧螺母在锚杆上端对主锚杆钢筋施加应力并预先锁定，同时主锚杆钢筋上还连接有主螺母，主螺母位于主锚杆钢筋的顶端，然后对底板进行浇筑，直到混凝土底板基础固化达到设计强度后，再使预紧螺母失效，将施加的预应力传递到主螺母上。

但是上述对于预应力的锚杆处于底板的下方，底板完成施工后锚杆的预应力难以量化。

发明内容

为了能够使锚杆施工后的预应力能够可视化，本申请提供一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆及施工方法。

本申请提供一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆，采用如下的技术方案：

一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆，包括锚杆主筋，所述锚杆主筋的下端安装有囊袋，所述锚杆主筋上位于囊袋的上方设置有软袋，所述软袋的内部布置有检测传感器，所述检测传感器的两端固定在锚杆主筋上，所述检测传感器连接有电缆，所述软袋与囊袋连通，所述囊袋上设置有用于连接灌浆管的接管，软袋上设置有排气管，所述排气管用于排出软袋和囊袋内的空气，所述软袋和囊袋内部均通过灌浆管灌注水泥浆，所述锚杆主筋的上端连接有预应力螺母。

通过采用上述技术方案，使用时，锚杆主筋的下端安装囊袋，在囊袋内充入水泥浆后，从锚杆主筋的上端施加预应力时，锚杆主筋受力发生变形，并且在锚杆主筋与囊袋的连接处变形较大，检测传感器布置在锚杆主筋与囊袋连接的上方，使检测传感器能够对锚杆主筋的变形进行检测，在安装时，检测传感器放置在软袋内能够保护检测传感器，同时由于检测传感器的外侧需要通过水泥浆的包裹达到检测传感器检测的正常状态，进而为锚杆施工后使锚杆主筋上的预应力能够通过检测传感器上连接的电缆进行检测达到可视的目的。

优选的，所述软袋与囊袋之间通过设置连通管连通，所述电缆远离于检测传感器的一端依次经过连通管、囊袋、接管和灌浆管，所述灌浆管的上端设置有容纳桶，所述电缆远离于传感器的一端用于固定在容纳桶内。

通过采用上述技术方案，连通管连接软袋和囊袋，并且将电缆沿着连通管进入到囊袋、接管和灌浆管内，使锚杆下放的过程中，电缆能够得到防护，同时能够使电缆保持与锚杆主筋的间隔，减少锚杆主筋受到电缆边缘渗水到达锚杆主筋形成的腐蚀。

优选的，所述灌浆管的上端侧壁上设置有进浆管和出浆管，所述进浆管与出浆管均与灌浆管连通，并且出浆管上设置有阀门，出浆管位于进浆管的下方。

通过采用上述技术方案，进浆管与出浆管均与灌浆管连通，从而进浆管内能够用于向灌浆管内加入水泥浆，出浆管上的阀门能够断开出浆管，当灌浆管内的注浆完成后，打开阀门，放出进浆管上方的水泥浆，以方便在进浆管的位置再连通气源，通过气压将灌浆管取出。

优选的，所述软袋的两端设置有密封装置，所述密封装置包括密封螺母和夹片，所述夹片设置有多个，所述夹片周向布置在锚杆主筋的周壁上并且与锚杆主筋的外壁夹着软袋的端部，所述密封螺母螺纹连接于锚杆主筋，所述密封螺母靠近于夹片的一端侧壁上开设有锥形面，所述夹片的外壁与锥形面配合抵接。

通过采用上述技术方案，密封螺母与锚杆主筋螺纹连接，多个夹片先将软袋的端部夹在锚杆主筋上，然后再通过密封螺母内部的锥形面使夹片夹紧在锚杆主筋上，从而减少在软袋固定的过程中造成的软袋损坏。

优选的，所述接管的上端设置有螺纹，所述灌浆管的下端设置有螺纹部和光杆部，所述光杆部位于螺纹部的下端并且螺纹部用于与接管的上端螺纹连接，光杆部用于与接管的上端套接。

通过采用上述技术方案，灌浆管的下端设置的螺纹部用于与接管螺纹连接，使灌浆管能够牢固连接在接管上，当完成向囊袋内加入水泥浆后，通过光杆部与接管上端套接，使灌浆管拆卸后仍然能够由接管控制位置，并且方便灌浆管取出。

本申请提供一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆的施工方法，采用如下的技术方案：

一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆的施工方法，包括钻设锚孔、组装锚杆、下放锚杆、灌浆、施工底板和预应力加载，组装锚杆包括将锚杆主筋上安装检测传感器、软袋和囊袋，检测传感器位于软袋内，并且将检测传感器连接有电缆从囊袋连接的接管上穿出，同时在接管上螺纹连接灌浆管，电缆穿设在灌浆管内，同时固定在灌浆管上端的容纳桶内。

通过采用上述技术方案，在锚杆主筋上安装检测传感器，并通过软袋对检测传感器进行防护，并且检测传感器的电缆从灌浆管内穿出到容纳桶内，方便对检测传感器的安装，并且在锚杆施工后，通过电缆能够由检测传感器对锚杆主筋上的预应力进行检测达到可视化的目的。

优选的，灌浆步骤包括从进浆管的位置注入水泥浆，将囊袋和软袋内部均充入水泥浆，水泥浆的加注量达到设计要求后，停止水泥浆的加注，并打开出浆管上的阀门，放出位于进浆管上方的水泥浆，再将灌浆管转动，使灌浆管下端的螺纹部从接管上分离由光杆部套在接管上，静止20～40分钟，取出灌浆管。

通过采用上述技术方案，囊袋和软袋内均充入水泥浆后，转动灌浆管使光杆部套在接管上，静止20～40分钟后，水泥浆的流动性已降低，从而取出灌浆管后，电缆仍然处于灌浆管对应的位置，减少电缆下落弯曲造成的与锚杆主筋或锚杆的内壁抵接。

优选的，取出灌浆管的步骤包括在进浆管内加压，通过进浆管内的压力对灌浆管施加向上的力，同时灌浆管内的水泥浆向下流动，同时在锚孔的内壁上形成挤密层，灌浆管取出后，在灌浆管对应的位置形成坍缩孔，并根据坍缩孔的深度计算坍缩量，坍缩量为10%-20%。

通过采用上述技术方案，向灌浆管内加压，由于灌浆管外侧的水泥浆已失去部分的流动性，从而能够向灌浆管内加入的压力更大，从而能够在锚孔的内壁上形成挤密层，使锚杆能够提供更大的抗拔力，同时根据测量坍缩孔的深度使坍缩量控制在10%-20%，根据坍缩量及时调节现场施工过程中静止的时间。

优选的，施工底板的步骤包括在坍缩孔的上端安装保护管，保护管为Z字形，保护管的一端竖直插入到坍缩孔内，另一端竖直向上，浇筑混凝土底板埋着保护管，电缆穿设在保护管内。

通过采用上述技术方案，保护管设置成Z字形的，保护管的一端先插入到坍缩孔内，并埋在底板的内部，减少通过电缆的位置向底板的上方渗水，同时能够保证电缆避开锚杆主筋的安装位置。

优选的，预应力加载的步骤包括先在锚杆主筋上连接预应力螺母，并且锚杆主筋的上端连接张拉设备，通过张拉设备对锚杆主筋施加预应力，预应力分多次加载，每次加载为设计预应力的10%-20%，并且在每次加载前均记载检测传感器所对应的检测值，直到超过设计的预应力停止，再卸荷到设计的预应力，拧紧预应力螺母，根据张拉设备的张紧力与检测传感器的检测值一一对应形成判断预应力的初值表。

通过采用上述技术方案，张拉设备对锚杆主筋进行施加预应力，并且预应力分多次加载到设定的值，每次加载时均记录检测传感器的检测值，将张拉设备的张紧力与检测传感器检测值对应记录形成的初值表能够为后期只通过检测传感器进行监测提供参考，保证对锚杆主筋上的预应力准确监测。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过检测传感器布置在锚杆主筋与囊袋连接的上方，使检测传感器能够对锚杆主筋的变形进行检测，检测传感器的外侧需要通过水泥浆的包裹达到检测传感器检测的正常状态，锚杆施工后使锚杆主筋上的预应力能够通过检测传感器上连接的电缆进行检测达到可视的目的；

2.通过向灌浆管内加压，由于灌浆管外侧的水泥浆已失去部分的流动性，从而能够向灌浆管内加入的压力更大，从而能够在锚孔的内壁上形成挤密层，使锚杆能够提供更大的抗拔力；

3.通过预应力分多次加载到设定的值，每次加载时均记录检测传感器的检测值，将张拉设备的张紧力与检测传感器检测值对应记录形成的初值表能够为后期只通过检测传感器进行监测提供参考。

附图说明

图1是本申请实施例中灌浆管的安装结构示意图；

图2是本申请实施例中检测传感器的安装位置示意图；

图3是本申请实施例中密封装置的爆炸示意图；

图4是本申请实施例中电缆的布置示意图；

图5是本申请实施例中囊袋充满的状态示意图；

图6是本申请实施例中筏板的位置示意图。

附图标记说明：1、锚杆主筋；11、囊袋；12、保护帽；13、对中支架；14、软袋；15、垫板；16、预应力螺母；17、主螺母；18、主垫板；19、螺旋钢筋；2、固定装置；21、固定板；22、支撑块；23、抱箍；24、接头；241、连通管；25、排气管；26、接管；3、灌浆管；31、容纳桶；311、螺纹部；312、光杆部；32、进浆管；33、出浆管；34、阀门；35、盖子；4、检测传感器；41、电缆；5、密封装置；51、密封螺母；511、锥形面；52、夹片；521、弧面；6、锚孔；61、扩孔；62、挤密层；7、坍缩孔；8、底板；81、保护管；9、筏板。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆，参考图1，包括锚杆主筋1，锚杆主筋1采用一根螺纹钢筋，直径根据所需要的抗浮力进行选择，本实施例采用的直径为36mm。锚杆主筋1的外壁上具有螺纹。在锚杆主筋1的下端设置有囊袋11。囊袋11的两端均由锚杆主筋1穿过，囊袋11内充满时囊袋11整体为圆柱形，囊袋11的两端设置有固定装置2，通过固定装置2将囊袋11固定在锚杆主筋1上，锚杆主筋1的下端设置有保护帽12，保护帽12的下端可呈锥形，以方便锚杆的下放。与锚杆平行设置有灌浆管3，灌浆管3的下端与囊袋11的内部连通，灌浆管3的上端设置有容纳桶31。在灌浆管3的上端侧壁上设置有进浆管32和出浆管33，进浆管32比出浆管33更靠近于容纳桶31，从而在将灌浆管3竖直放置时，进浆管32在出浆管33的上方，进浆管32与出浆管33均与灌浆管3连通。在出浆管33上安装有阀门34，阀门34可以采用手动球阀，阀门34用于将出浆管33进行通断。在锚杆主筋1的长度方向间隔设置多个对中支架13，多个对中支架13用于在锚杆主筋1放置到锚孔6内对锚杆的内壁进行支撑，以保持锚杆主筋1的竖直。

参考图2，在锚杆主筋1上固定设置有检测传感器4，检测传感器4可采用压电材料制成的，检测传感器4上连接有用于传输信号的电缆41。电缆41的一端固定在检测传感器4上，另一端需要在锚杆完成施工后连接到检测的仪器上，从而能够利用检测传感器4得到锚杆主筋1上的预应力值。检测传感器4平行于锚杆主筋1设置，检测传感器4的两端与锚杆主筋1固定连接。在锚杆主筋1位于检测传感器4的外侧包裹有软袋14，软袋14为柔性的防水材质制成的。软袋14的两端设置有密封装置5，通过密封装置5将软袋14的两端密封且固定在锚杆主筋1上。检测传感器4位于软袋14的内部，通过软袋14能够保护检测传感器4，减少地下水在浸没到检测传感器4的上方后，检测传感器4长时间被泡在水中造成损坏。

参考图3，密封装置5包括密封螺母51和夹片52，夹片52设置有多个，本实施例中的夹片52设置有三个，多个夹片52周向均匀布置在锚杆主筋1的外壁，夹片52的外表面设置成锥形的弧面521。安装时将软袋14的端部放置在夹片52与锚杆主筋1的外侧壁之间，密封螺母51螺纹连接在锚杆主筋1上，密封螺母51靠近于夹片52一端的内壁开设有锥形面511，锥形面511与夹片52上的弧面521具有相同的锥度，以使锥形面511能够与弧面521配合，并且锥形面511的锥度小于密封螺母51与夹片52的摩擦角，使锥形面511能够向夹片52的方向移动后，夹片52不会自动从密封螺母51中脱出。由于密封螺母51将夹片52夹紧固定在锚杆主筋1上，使软袋14通过密封装置5与锚杆主筋1固定，同时在安装密封螺母51时，夹片52的位置可涂防水材料。软袋14通过夹片52夹在锚杆主筋1上，减少安装时软袋14与锚杆主筋1之间摩擦造成的软袋14损坏。

参考图2和图4，固定装置2包括固定板21、支撑块22和抱箍23，锚杆主筋1从支撑块22的中心贯穿，囊袋11的一端包裹在支撑块22的外侧壁上，抱箍23固定在支撑块22上并将囊袋11处于抱箍23与支撑块22之间，使囊袋11固定在支撑块22上。固定板21位于支撑块22的一端，锚杆主筋1由固定板21的中心贯穿，固定板21与支撑块22可采用一体的结构。在固定板21远离于支撑块22的一面固定设置有接头24、排气管25和接管26，接头24、排气管25和接管26均通过在固定板21和支撑块22上开设的通道与囊袋11的内部连通。接头24、排气管25和接管26的长度方向平行于锚杆主筋1。排气管25用于排气，接管26上用于连接灌浆管3的下端。

参考图4，接管26的上端外壁上设置有螺纹。在灌浆管3的下端设置有螺纹部311和光杆部312，光杆部312位于灌浆管3的端部，螺纹部311与光杆部312挨着，使螺纹部311用于与接管26上端的螺纹进行连接。在将灌浆管3与锚杆主筋1同时放置到锚孔6内时，灌浆管3可与接管26固定连接，然后再旋转灌浆管3使螺纹部311从接管26上脱落，保持光杆部312套在接管26上端的螺纹位置。在软袋14上安装有连通管241，连通管241的一端与软袋14连接，另一端与接头24连接，连通管241可采用橡胶软管，连通管241能够将软袋14与囊袋11连通，一方面能够使软袋14缩小变形时内部的气体由排气管25排出，另一方面能够在囊袋11内注浆时浆液可进入到软袋14内，将软袋14撑起，同时使检测传感器4处于凝固的水泥浆液中。

参考图4，电缆41从检测传感器4进入到连通管241，再从连通管241内进入到囊袋11，从而再沿着接管26进入到灌浆管3内，使电缆41远离于检测传感器4的一端到达灌浆管3的上端，灌浆管3的上端设置的容纳桶31用于放置电缆41，可将电缆41先临时固定在容纳桶31内，容纳桶31上设置有可拆卸的盖子35，盖子35对容纳桶31进行密封。当需要拆卸掉灌浆管3时，可将盖子35打开，并将电缆41从容纳桶31内松掉。当需要通过灌浆管3进行灌浆时，盖子35能够密封灌浆管3的上端，使灌浆管3内维持需要灌浆的压力。由于电缆41沿着灌浆管3的内部设置，减少锚杆下放的过程中造成电缆41损坏，同时能够使电缆41与锚杆主筋1之间留有足够的保护间隙，保护间隙的存在能够减少地下水顺着电缆41的外壁到达锚杆主筋1造成锚杆主筋1腐蚀，从而提高锚杆的使用寿命。

本申请实施例还公开一种带检测的扩大头囊式预应力抗浮锚杆的施工方法，包括钻设锚孔、组装锚杆、下放锚杆、灌浆、施工底板和预应力加载。参考图5，钻设锚孔采用旋喷钻机进行施工，旋喷钻机喷出高压的水泥浆，水泥浆的水灰比为1的纯水泥浆。先采用压力较小，形成的锚孔6直径为180mm，然后再加大喷射压力，约为25～30 Mpa，形成的扩孔61直径为800mm，喷射时喷管匀速旋转并且匀速扩孔两遍。组装锚杆：将锚杆主筋1上安装检测传感器4、软袋14和囊袋11，并将电缆41从接管26内穿出，然后再进入到灌浆管3内，使灌浆管3与接管26进行螺纹连接，由排气管25的位置排出囊袋11和软袋14内的空气。下放锚杆，在钻孔和扩孔61成型后立即吊起锚杆主筋1远离于囊袋11的一端，使锚杆主筋1的下端竖直进入到锚孔6内，下放的过程中应匀速地将锚杆主筋1向下移动到设计深度。灌浆：采用水灰比为0.45的水泥浆，并采用过滤网进行过滤，由进浆管32的位置向灌浆管3内进行加注，加注的压力2～3Mpa；使囊袋11和软袋14内部均充入水泥浆，当水泥浆的加注量达到设计要求，停止水泥浆的加注，及时将灌浆管3转动，使灌浆管3下端的螺纹部311向上移动，由光杆部312套在接管26上端，并维持灌浆管3位于锚孔6内。

参考图5，在完成灌浆过程后，打开容纳桶31上端的盖子35和出浆管33上的阀门34，放出位于出浆管33以上的水泥浆，然后静止20～40分钟，使锚孔6内的水泥浆及灌浆管3内的水泥浆的流动性降低以后，连接在进浆管32上连接空气压缩机，同时关闭阀门34和盖子35，使空气压缩机对灌浆管3产生向上的力，同时灌浆管3下端内的水泥浆在压力作用下进一步相互挤压，并且由于灌浆管3外侧且位于锚孔6内的水泥浆因流动性的降低也能够承受较在的压强而不会向外冒出，当灌浆管3内的水泥浆挤压灌浆管3外的水泥浆时，水泥浆能够进一步被挤压，提高强度，同时锚孔6内壁的土层在受到挤压的情况下形成挤密层62，挤密层62的强度也会更高，缩小土层内的孔隙。

参考图6，通过灌浆管3通过空气压缩机产生的气压将灌浆管3向上移出后，在锚孔6内部的水泥浆上端形成坍缩孔7，测量坍缩孔7的深度，根据坍缩孔7的深度为灌浆管3的长度计算向下坍缩量，坍缩量应为10%-20%，并根据水泥浆的坍缩量判断挤密层62的形成情况，坍缩量过大时，属于灌浆管3拔出过早，水泥浆过软，挤密层62无法得到足够的压力；坍缩量过小时，属于灌浆管3拔出较晚，挤密层62受到水泥浆的硬度较大影响无法得到足够的压力，因此在施工时需要根据现场的温度和湿度及时通过缩短量来调节静止的时间，以达到合适的缩短量。由于灌浆管3在水泥浆已失去部分的流动性后拔出的，因此在灌浆管3内的电缆41也能够稳定地维持在灌浆管3所处的位置。

参考图6，施工底板，底板8采用混凝土浇筑结构，先安装电缆41外侧的保护管81，保护管81为Z字形，保护管81的一端竖直插入到坍缩孔7内，另一端竖直向上延伸，保护管81的中部位置平行于底板8埋设在底板8内。保护管81可绑扎在底板8内的钢筋上，保护管81向上贯穿底板8的位置偏离于锚杆主筋1，以免影响锚杆主筋1处的防水或不方便对锚杆主筋1施加预应力。预应力加载：先在锚杆主筋1上连接垫板15和预应力螺母16，垫板15抵接在底板8的上表面，预应力螺母16抵接在垫板15的上表面，在锚杆主筋1上连接张拉设备，通过张拉设备对锚杆主筋1进行张拉，采用分次张拉的方式进行，每次加载量为设计预应力的10%-20%，由张拉设备所提供的张拉力得出；每次张拉后间隔2-5min，直到设计预应力的110%；然后卸荷到设计要求的张拉预应力，并通过预应力螺母16对预应力进行锁定，拆卸张拉设备，每次开始加载时均需要记载检测传感器4所对应的检测值并与张拉设备所提供的张拉力一一对应，形成检测传感器4对预应力检测数值对应力初值表。最后进行筏板9施工，先在锚杆主筋1与底板8的连接处进行防水处理，然后在锚杆主筋1的上端安装主螺母17、主垫板18和螺旋钢筋19，并浇筑筏板9，筏板9的高度超过锚杆主筋1的上端，同时保护管81和电缆41的上端均从筏板9的上表面伸出；在后期建筑主体施工的过程中根据初值表与检测传感器4的检测数值判断锚杆所提供的抗拔力，进而能够准确当前建筑主体的稳定性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。