[发明专利]一种光纤光栅智慧预应力钢锚管结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种光纤光栅智慧预应力钢锚管结构，包括注浆预应力钢锚管、光纤光栅应力监测装置，以及外锚固端，所述的注浆预应力钢锚管上刻有通长的嵌槽，注浆预应力钢锚管的自由段的外壁上设有护套管；光纤光栅应力监测装置包括光纤和光栅应力传感器，光纤光栅传感器嵌入注浆预应力钢锚管的嵌槽中且锚固段的嵌槽顶部填充有密封胶，自由段的光纤上包裹有铠装。本发明还公开了光纤光栅智慧预应力钢锚管的施工方法，包括光纤光栅应力监测装置的制作、注浆预应力钢锚管的加工、钻孔、置管、一次注浆、二次注浆、注浆预应力钢锚管的张拉锁定和封锚。本发明提供的光纤光栅智慧预应力钢锚管具有节省空间、存活率高、使用寿命长、测量精度高的优点。

技术领域

本发明涉及边坡锚固工程技术领域，特别是一种光纤光栅智慧预应力钢锚管结构及其施工方法。

背景技术

边坡锚固工程作为隐蔽工程，其主要材料钢材及混凝土埋设在各种类型的岩土体中，锚固段在地下水较发育的地层中，长期与地下水、场地土介质接触，易导致锚固力损失甚至于失效。

往期对于钢锚管的应力监测通常采用电阻式应变片、混凝土应变计等设备，鉴于电阻式应变片附着于钢管外壁易发生断路、短路，且在复杂的外部环境下存活率低，应变计体积大，安装数量有限，下放钢锚管过程中易于孔壁摩擦损坏等问题，现急需研究一种新型的钢锚管应力监测技术，通过监测钢锚管张拉过程中及服役期间的应力变化，对后期的设计、施工、运营阶段提供参考与支持。

发明内容

本发明的目的是解决现有的预应力钢锚管应力监测设备精度不高、存活率低、监测数量有限等问题，提供一种光纤光栅智慧预应力钢锚管结构。

一种光纤光栅智慧预应力钢锚管结构，包括设置于钻孔中的注浆预应力钢锚管、设置于注浆预应力钢锚管外壁上的光纤光栅应力监测装置，以及设置于钻孔外与注浆预应力钢锚管连接的外锚固端，所述的注浆预应力钢锚管上刻有通长的嵌槽，注浆预应力钢锚管包括锚固段和自由段，锚固段的前端固定有锥形导向头，自由段的外壁上设有护套管；所述的光纤光栅应力监测装置包括光纤和光栅应力传感器，光栅应力传感器串联于光纤上，光纤光栅传感器嵌入注浆预应力钢锚管的嵌槽中且锚固段的嵌槽顶部填充有密封胶，自由段的光纤上包裹有铠装。

进一步的，所述的外锚固端包括设置于钻孔外的混凝土梁、固定于混凝土梁外侧的楔形锚墩、固定于楔形锚墩上的支撑板、锁定螺母和封锚砼，注浆预应力钢锚管的末端依次穿过混凝土梁、楔形锚墩和支撑板并通过锁定螺母锁定于支撑板上，最后浇筑封锚砼形成外锚固端。

进一步的，所述的注浆预应力钢锚管上开有若干二次注浆孔，二次注浆孔的外侧包裹有强力胶带，注浆预应力钢锚管的上、下两侧各开有一道嵌槽。

此外，本发明还提供了一种光纤光栅智慧预应力钢锚管结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、光纤光栅应力监测装置的制作：将光栅应力传感器串联至光纤上，自由段的光纤上包裹铠装，将光纤光栅应力监测装置与光纤光栅调制器连接以初步采集光纤应力传感器的数据，确认光纤光栅应力监测装置工作正常；

S2、注浆预应力钢锚管的加工：包括

车丝：自由段的末端车丝，使得其与锁定螺母螺纹连接；

钻孔：锚固段钻二次注浆孔；

封孔：二次注浆孔打入玻璃胶并在二次注浆孔外包裹强力胶带；

刻槽：注浆预应力钢锚管上、下各开一道通长的嵌槽；

嵌入：光纤光栅应力监测装置嵌入嵌槽中；

密封：锚固段的嵌槽顶部挤入密封胶以对光纤光栅应力监测装置形成密封固定，自由段的注浆预应力钢锚管上箍上钢箍以对光纤光栅形成固定；