扩孔型锚固技术在西安地铁工程中的应用

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1、专业知识分享版摘要:主要介绍了近年来广泛应用于地铁震动环境中的扩孔型锚固新技术，扩孔型锚固技术相对于应用比较成熟普遍的膨胀螺栓锚固技术、化学粘结型螺栓锚固技术，有着其不可比拟的优势，基于此技术的优越性，本文着重阐述了地铁工程中扩孔型锚固技术的应用和实验监测情况，用事实和数据说话，通过和其他锚固技术做对比，介绍了扩孔型锚固技术的一些特点，进一步明确了在地铁工程震动和重负载状况下使用新型扩孔锚固技术的必要性，为今后类似工程施工提供了参考。关键词:地铁;震动环境;重型负载;扩孔型锚固1前言扩孔型锚固技术是20世纪90年代初发展至今

2、，普及程度还不是很高的建筑后锚固技术之一，虽然普及程度不高，但是相对于应用比较成熟普遍的膨胀螺栓锚固技术、化学粘结型螺栓锚固技术，扩孔型锚固技术有着其不可比拟的优势。在西安地铁二号线的桥架支吊架、隧道电缆支架及消防管道支架的安装工程中，为了抵御地铁车站及隧道内较强烈的震动，以上比较重负载的支吊架的锚固均采用新型扩孔型锚固技术，以保持较高的承载力。扩孔型锚固是通过钻孔底部混凝土的扩孔，利用扩孔后形成的混凝土斜面与锚栓膨胀锥之间的机械互锁，实现对结构固定件的锚固。扩孔型锚栓锚固力的产生主要是膨胀锥与混凝土锥孔间的直接压力，而不单

3、是间接膨胀摩擦力，因此，膨胀挤压力较小。扩孔型锚栓克服了膨胀锚栓和化学粘结型锚栓的缺陷，消除了滑移和拔出现象。扩孔型锚栓按扩孔方式的不同分为预扩孔普通锚栓和自扩孔专用锚栓，以上两种扩孔型锚栓，由于自扩孔锚栓带有专用刀片，成本相对要高一点，西安地铁采用的是第一种即预扩孔型锚栓，在保证满足地铁震动环境的需求的前提下，又节约了成本。2扩孔型锚固技术在西安地铁工程中的应用2.1应用实例扩孔型锚固技术在地铁工程用于比较重的负载的支吊架锚固，例如大截面热镀锌桥架支吊架、区间电缆支架及区间消防管道支架的锚固均采用了扩孔型锚固技术。下面以西

4、安地铁二号线会展中心站CT800×200热镀锌桥架吊架为例，对扩孔型锚固技术进行深入的阐述。西安地铁二号线会展中心站CT800×200热镀锌桥架用于0.4kV出线端、电缆井等电缆数量比较多的场所，相应的支吊架采用热镀锌角钢门形吊架，吊架锚固采用扩孔型锚栓进行锚固。假设门形支架垂直锚固在混凝土顶板上，如图1所示，支架间距为1.5m/副，桥架额定均布负载按照D级考虑为2.5kN/m，桥架及盖板附件自重为0.5kN/m。使命：加速中国职业化进程专业知识分享版每副桥架吊架最大荷载W=A×L(nq+G)=1.25×1.5(1.5×2.

5、5+0.5)=8kN式中:A—按两等跨梁的中间支吊架所受的支承力最大，系数A取1.25;L—支吊架相邻两侧等跨布置时的跨距，跨距取1.5m;n—安全系数，取1.5;q—每层桥架的额定均布荷载，取2.5kN/m;G—桥架及盖板自重，取0.5kN/m。因西安地铁二号线车站结构采用C30混凝土浇筑，根据扩孔型锚栓技术手册，单个M12型号的扩孔型锚栓的抗拉能力为72.7kN，远远大于支吊架最大负荷8kN的要求，虽然锚栓载荷能力比较高，但综合考虑基材(C30混凝土)本身荷载能力，并不能发挥扩孔型锚栓的全部载荷能力，但每副支吊架选配两个

6、扩孔型锚栓进行锚固后，支吊架的载荷能力完全能够满足桥架及桥架内电缆的负载。如果桥架支吊架采用M12普通膨胀螺栓锚固，其最大载荷能力为10kN，综合考虑基材(C30混凝土)本身荷载能力，保守估计，每副门形支吊架最少需要4组膨胀螺栓，且钻孔工作量增加，且不能保证地铁震动环境的需求。综上，在地铁工程中使用扩孔型锚固技术，其可靠的性能既能保证车站安全，还能在震动的环境中保持较长的寿命，是地铁车站锚固重型设备的不二之选。2.2实验分析为了进一步验证扩孔型锚固的可靠性，现场使用DL-D系列螺栓抗拉强度试验机，选取基材为C30的混凝土板为

7、基材，分别采用M12×130型号的扩孔型锚栓和普通膨胀螺栓各5组进行单根锚栓极限抗拉实验，以水泥破裂或螺栓拔出或拉断时候的最大力量为其抗拉强度，并绘制拉力与变位的坐标图。坐标图以Y轴为拉力，X轴为变位，当拉力上升时，变位随之增大，直到水泥破裂或螺栓拔出或拉断，坐标图中曲线的最高点即为极限抗拉力。经过实验对比发现，扩孔型锚栓的极限抗拉力平均为普通螺栓的3倍左右，而且扩孔型锚栓在极限抗拉力时的位移量也更小，充分表明了扩孔型锚栓较普通锚栓具有更优越的性能。具体见图2使命：加速中国职业化进程专业知识分享版拉力与变位曲线图和表1普通膨

8、胀螺栓与扩孔型锚栓极限抗拉力对比表。2.3应用监测从2010年4月西安地铁二号线安装装修工程桥架工程安装完毕至2011年5月，历经一年时间，为了检验扩孔型锚栓的可靠性，现场对西安地铁二号线的会展中心站热镀锌桥架支吊架所使用的扩孔型锚栓进行了全面监测，现场桥架支吊架共计使用1140枚M12×