一种利用氧化镁-二氧化碳碳化的预应力锚杆施作方法与流程

技术特征：
1.一种利用氧化镁-二氧化碳碳化的预应力锚杆施作方法，其特征在于，所述施作方法包括以下步骤：a.放线定位：按照勘查资料和设计文件，确定锚杆孔的位置、间距、深度、直径与倾角，确定锚杆变截面处的深度、长度及直径，并在边坡坡面上放线；b.挖孔清孔：按照放线定位所确定的锚杆参数，使用锚杆钻机旋挖钻孔至设计深度，在设计的变截面处和底部调节钻机钻头的旋转直径，旋挖形成带变截面和扩大头的锚杆孔，最后用高压风枪将锚杆孔清理干净；c.植入锚杆：将合格的锚杆植入锚杆孔内，微调锚杆使锚杆的伸缩碳化器对准锚杆孔的变截面，然后旋调螺母固定注气通道a；d.拔筒注浆：将注气孔a和注气孔b关闭，将注浆泵与套筒上的注浆通道上端连接，启动注浆泵，调节注浆压力，使浆液从套筒壁内的注浆通道下端喷出，待扩大头中的浆液注满后，旋转套筒并向外拔出，浆液继续注入至锚杆外侧的碳化层区域，浆液注入和套筒外拔同步进行，当浆液注满锚杆外侧的碳化层区域且套筒完全被拔出时，关闭注浆泵，完成拔筒注浆；e.注气碳化：将co2高压气罐与注气孔b连接，打开注气孔b上的通气阀b并调节至第一设计通气压力，使co2气体通过注气通道b上的注气孔区b和伸缩碳化器向碳化层区域扩散，通气养护至第一设计碳化时间后，关闭通气阀b，完成碳化层的注气碳化；f.施加预应力：通过旋转螺母调节与注气通道a固定连接的升降盘a位置，达到设计的预应力；g.碳化扩大头区域：将co2高压气罐与注气孔a连接，打开注气孔a上的通气阀a，调节至第二设计通气压力，使co2气体通过注气通道a的注气孔区a向扩大头区域扩散，通气养护至第二设计碳化时间后，关闭通气阀a，完成扩大头区域的注气碳化；h.施作收尾：卸掉通气阀a，将微型探测仪从注气孔a进入，沿着注气通道a匀速向内行进，行进过程中检验碳化层和扩大头区域的碳化加固效果，如果检验不合格，对不合格区域进行二次碳化处理；当检验合格时，卸掉螺母，在锚杆尾部进行防腐保护处理，完成锚杆施作。2.根据权利要求1所述的一种利用氧化镁-二氧化碳碳化的预应力锚杆施作方法，其特征在于，所述锚杆包括注气孔a、注气孔b、螺母、注气通道a、注气通道b、伸缩碳化器、套筒、扩大头、注浆通道、注气孔区c、注气孔区a和注气孔区b；所述注气孔区b为环状形，注气孔区b间隔设置在注气通道b的侧面上，相邻注气孔区b间设有伸缩碳化器，所述伸缩碳化器包括碳化头、注气孔区c、限位筒、升降盘b、弹簧b和注气通道c，所述注气通道c的一端与注气通道b连通，注气通道c的另一端与碳化头连通，所述碳化头上设置有注气孔区c；所述注气通道a与升降盘a固定连接，所述注气通道b与限位盘固定连接，升降盘a与限位盘通过弹簧a连接，且升降盘a与限位盘之间的相对位移通过螺母限定。3.根据权利要求1所述的一种利用氧化镁-二氧化碳碳化的预应力锚杆施作方法，其特征在于，所述套筒的材质为硬质塑料或不锈钢，直径为100-300mm，所述套筒拔出为顺时针和逆时针交替旋转进行，拔出的套筒可循环利用；所述注浆通道均匀地布设在套筒壁内，注浆通道的内径小于套筒的壁厚，注浆通道的数量根据套筒直径确定，为3-12个，套筒直径越大，注浆通道数量越多。
4.根据权利要求1所述的一种利用氧化镁-二氧化碳碳化的预应力锚杆施作方法，其特征在于，所述浆液由平均粒径小于1mm的细粒料、水和减水剂组成，所述细粒料由碱性胶凝激发材料和工业固废组成，所述碱性胶凝激发材料由轻烧氧化镁、生石灰粉组成，所述工业固废由矿渣粉和污泥焚烧灰组成；所述浆液的水固比为0.4-0.7，碱性材料的含量越高，则水固比越大；所述碱性胶凝激发材料和工业固废分别占细粒料的20-50％和50-80％，所述轻烧氧化镁和生石灰粉分别占碱性胶凝激发材料的70-100％和0-30％，所述矿渣粉和污泥焚烧灰分别占工业固废的70-85％和15-30％。5.根据权利要求1所述的一种利用氧化镁-二氧化碳碳化的预应力锚杆施作方法，其特征在于，所述co2是从高碳排放的煤电厂和水泥厂收集压缩的高压co2，所用co2浓度大于40％，所述第一设计通气压力为100～200kpa，所述第一设计碳化时间为3-12小时，第一设计通气压力和第一设计碳化时间根据碳化层的厚度确定，碳化层越厚，第一设计通气压力和第一设计碳化时间越大；所述第二设计通气压力为200～400kpa，所述第二设计碳化时间为6-12小时，第二设计通气压力和第二设计碳化时间根据锚杆长度和扩大头直径确定，锚杆长度和扩大头直径越大，第二设计通气压力和第二设计碳化时间越大。

技术总结
本发明公开了一种利用氧化镁-二氧化碳碳化的预应力锚杆施作方法，属于边坡工程和巷道工程中的锚杆施工技术领域。该施作方法主要包括放线定位、挖孔清孔、植入锚杆、拔筒注浆、注气碳化、施加预应力、碳化扩大头区域和施作收尾等步骤，各步骤间顺次工作，大大提高了施工效率和质量。本发明所述锚杆特设变截面以增强锚杆与岩体间的锚固性；特设弹簧以适应岩体大变形，通过调节螺母和升降盘位置来施加预应力，以抵消围岩中的地应力。本发明中的扩大头和碳化层以低碳轻烧氧化镁和矿渣为主，也掺有一定量生石灰和污泥焚烧灰，取代传统硅酸盐水泥，两个区域单独注气碳化，加固过程消耗大量CO2气体、碳化养护时间短，具有巨大的环境效益和社会效益。和社会效益。和社会效益。


技术研发人员：蔡光华 王俊阁 刘松玉 李江山 钟煜清 潘智生 夏威夷
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2022/3/22