一种轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索及其使用方法
本发明属于岩土工程，具体涉及一种轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索及其使用方法。
背景技术：
1、预应力锚索在岩土工程防护加固中应用非常广泛，涉及水利、交通、建筑、能源等基础设施建设。预应力锚索能主动施加预应力，有效控制岩土体变形并改善其应力状态。该技术具有“主动支护、柔性支护”特点，可有效加固岩土体并保护环境。同时，预应力锚索能优化结构内力，节省工程造价，其应用能显著增强滑坡体、高边坡等工程的稳定性。
2、为了改善岩土体加固效果，国内外多家单位开发了适应不同岩土体性质的锚索加固技术。如申请号为201910914530x的发明专利，公布了一种玄武岩纤维预应力锚索系统及其锚固方法，该装置在锚固段设置外表面呈锯齿型的尾端锚固器与玄武岩纤维锚索配合，增大了锚固浆液与锚索的机械咬合力；申请号为2023105588589的发明专利，公布了一种玄武岩筋与钢绞线混合型预应力锚索及其使用方法，该锚索体由多根钢绞线和多根玄武岩筋组成，可充分发挥钢绞线的抗剪性能和玄武岩筋的抗拉性能，同时满足工程所需抗拉强度和抗剪强度；申请号为2023105572650的发明专利，公布了一种具有预应力的玄武岩纤维锚索微型抗滑桩及施工方法，对该抗滑桩施加预应力，使抗滑桩始终处于受压状态不易开裂，从而在长时间使用微型抗滑桩时，能够保证微型抗滑桩的承载性能。
3、应该指出的是，上述玄武岩纤维筋锚索均针对大型岩土工程加固场景设计，其锚索体尺寸、锚固结构及预应力施加方式均以适应大规模岩土体加固为目标，整体尺度较大、结构较为复杂，难以满足石窟寺、雕像等重要石质文物局部微细加固对小型化、轻量化和精细化施工的要求。同时，石质文物的加固还需充分考虑文物保护的特殊要求，加固过程及加固材料均不得对文物本身造成损伤，而现有锚索技术在成孔、锚固及预应力施加等环节均可能对文物本体产生扰动或破坏。因此，开发一种能够对石窟寺、雕像等重要岩体进行局部轻-微加固、且不损伤文物的玄武岩纤维锚索具有重要的价值。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索及其使用方法，旨在探索解决石窟寺、雕像等重要岩体局部裂隙的轻-微加固问题。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，包括锚索杆体、锚固体和拉拔机构，所述锚索杆体为多束玄武岩纤维筋绑扎组成，所述锚固体间隔分布在所述锚索杆体的尾端和中部，所述锚固体为包裹所述锚索杆体的热熔胶层，并且热熔胶层内埋设有电热丝；所述拉拔机构包括拉拔螺母、拉拔螺杆、橡胶塞和限位块，所述拉拔螺杆和所述橡胶塞穿套在所述锚索杆体的头部，所述拉拔螺母螺纹连接在所述拉拔螺杆的外侧，所述橡胶塞为中空的锥形结构，其小直径端装入所述拉拔螺杆内的锥孔，且橡胶塞外侧的锥面与所述锥孔形成锥面配合，所述限位块顶压在所述橡胶塞的大直径端，并通过与所述拉拔螺杆固定连接挤压所述橡胶塞，以使橡胶塞的内孔夹紧所述锚索杆体；
3、所述锚索杆体装入岩体的钻孔后，首先对钻孔内最里面的锚固体加热，实现锚索杆体与钻孔的预固定，并在利用拉拔机构对锚索杆体拉拔结束后，再对其余的锚固体加热，实现预应力加载。
4、进一步的，所述电热丝沿所述锚索杆体的长度敷设，并伸出钻孔，与对应的导线连接。
5、进一步的，所述锚索杆体中部的锚固体位置和长度选择要保证锚索杆体装入钻孔后，锚索杆体中部的锚固体全部位于钻孔内。
6、进一步的，所述锚索杆体的尾端和中部各设置一个所述的锚固体。
7、进一步的，所述锚索杆体的直接为1~3mm。
8、进一步的，所述橡胶塞处于初始状态时和所述锚索杆体之间为松配合。
9、进一步的，所述限位块与所述拉拔螺杆端面接触时，限位块和拉拔螺杆围成的空间小于所述橡胶塞初始状态的体积。
10、进一步的，所述限位块通过连接螺栓与所述拉拔螺杆固定连接。
11、进一步的，所述拉拔螺母的前端设置有压力传感器。
12、本发明还提出上述轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索的使用方法，该方法用于对石质文物岩体进行加固，包括如下步骤：
13、第一步，将涂抹热熔胶并在热熔胶层内埋设电热丝的锚索杆体放入岩体上预设的钻孔内，并保证锚索杆体上的热熔胶层全部位于钻孔内；
14、第二步，对锚索杆体尾端的热熔胶层内的电热丝加热，使得热熔胶熔化，并与钻孔孔壁粘结，停止加热；
15、第三步，安装所述的拉拔机构，并由限位块挤压橡胶塞，夹紧锚索杆体；
16、第四步，转动拉拔螺母，迫使拉拔螺杆向远离岩体方向移动，从而将锚索杆体向孔外拉伸，直至对锚索杆体的拉拔荷载达到预设目标，停止转动拉拔螺母；
17、第五步，对锚索杆体上除尾端以外的其他热熔胶层内的电热丝加热，待热熔胶完全熔化并与钻孔内壁粘结后停止加热；
18、第六步，卸除所述的拉拔机构，剪除孔外残留的锚索杆体，实现对石质文物岩体的无损轻-微加固。
19、本发明的有益效果是：本发明旨在探索解决石窟寺、雕像等重要岩体局部裂隙的轻-微加固问题。锚索杆体选用轻质、抗腐蚀的玄武岩纤维筋，锚索杆体的尾部和中部设有热熔胶组成的锚固体，热熔胶的加热和再凝固可实现锚索杆体与钻孔壁的粘结；操控拉拔螺母旋转，带动橡胶塞拉伸锚索杆体，实现锚索预紧，并通过调整拉拔螺母旋转角度可实现对锚索杆体的拉拔荷载的控制。同时，本发明使用的橡胶塞与锚索杆体为柔性配合，不会因刚性压缩造成玄武岩纤维劈裂。本发明锚索结构简单、使用操作方便，有助于重要岩体加固技术的发展。
1.一种轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，包括锚索杆体（3）、锚固体（4）和拉拔机构（5），所述锚索杆体（3）为多束玄武岩纤维筋绑扎组成，其特征在于，所述锚固体（4）间隔分布在所述锚索杆体（3）的尾端和中部，所述锚固体（4）为包裹所述锚索杆体（3）的热熔胶层（4.1），并且热熔胶层（4.1）内埋设有电热丝；所述拉拔机构（5）包括拉拔螺母（5.1）、拉拔螺杆（5.2）、橡胶塞（5.3）和限位块（5.4），所述拉拔螺杆（5.2）和所述橡胶塞（5.3）穿套在所述锚索杆体（3）的头部，所述拉拔螺母（5.1）螺纹连接在所述拉拔螺杆（5.2）的外侧，所述橡胶塞（5.3）为中空锥形结构，其小直径端装入所述拉拔螺杆（5.2）内的锥孔，且橡胶塞（5.3）外侧的锥面与所述锥孔形成锥面配合，所述限位块（5.4）顶压在所述橡胶塞（5.3）的大直径端，并通过与所述拉拔螺杆（5.2）固定连接挤压所述橡胶塞（5.3），以使橡胶塞（5.3）的内孔夹紧所述锚索杆体（3）；
2.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述电热丝沿所述锚索杆体（3）的长度敷设，并伸出钻孔（2），与对应的导线连接。
3.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述锚索杆体（3）中部的锚固体（4）位置和长度选择要保证锚索杆体（3）装入钻孔（2）后，锚索杆体（3）中部的锚固体（4）全部位于钻孔（2）内。
4.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述锚索杆体（3）的尾端和中部各设置一个所述的锚固体（4）。
5.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述锚索杆体（3）的直接为1~3mm。
6.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述橡胶塞（5.3）处于初始状态时和所述锚索杆体（3）之间为松配合。
7.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述限位块（5.4）与所述拉拔螺杆（5.2）端面接触时，限位块（5.4）和拉拔螺杆（5.2）围成的空间小于所述橡胶塞（5.3）初始状态的体积。
8.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述限位块（5.4）通过连接螺栓（5.5）与所述拉拔螺杆（5.2）固定连接。
9.根据权利要求1所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索，其特征在于，所述拉拔螺母（5.1）的前端设置有压力传感器（6）。
10.如权利要求1-9任一项所述的轻-微型玄武岩纤维筋预应力锚索的使用方法，其特征在于，该方法用于对石质文物岩体进行加固，包括如下步骤：