國內預應力（預緊力）錨固專利技術綜述

陳曉艷

摘 要： 預應力（預緊力）錨固是巖土工程領域一種高效和經濟的實用工程技術，隨著預應力（預緊力）錨固技術的發展越來越完善，出現了大量預應力（預緊力）錨桿、錨索，其能方便的為自身施加預應力（預緊力），為工程實踐提供了更加方便有效的施工方式。本文通過對國內預應力（預緊力）錨固領域專利文獻的收集、標引和梳理，分析了該領域預應力（預緊力）錨固技術申請情況、主要申請人研發方向以及技術分布情況，重點研究了預應力（預緊力）錨固的發展方向。

關鍵詞： 預應力（預緊力）錨固；巖土工程；專利分析

一、引言

預應力（預緊力）錨固是用錨固方法增加支擋結構或巖土體穩定性的一種措施。其方法是鉆打鉆孔穿過可能滑動或已經滑動的滑移面，將鋼筋（或鋼索）的一端固定在孔底的穩定巖土體中，再將鋼筋（或鋼索）拉緊以至能產生一定的回彈力（即預應力或稱預緊力），然后將鋼筋（或鋼索）的另一端固定于巖土體或者支擋結構表面，利用鋼筋（或鋼索）的回彈力壓緊可能滑動的巖土體或者支擋結構，以增大滑動面上的抗剪強度，從而達到提高巖土體或支擋結構穩定性的目的。

二、預應力（預緊力）錨固的專利分布

（1）申請量年度分布

分析國內有關預應力（預緊力）錨固的專利申請量可以得知，國內雖然逐年略有所波動，但是與預應力（預緊力）錨固相關的專利量呈現日漸增長的跡象，同時，在2002-2004年之間出現了專利申請量的突然增加與較大幅度的波動，則主要是受到國外預應力（預緊力）錨固工程實踐方面的沖擊與引導，出現了大規模的專利申請量的增加，而在2006年之后，經過舶來品與國內具體工程實踐的有效融合之后，專利申請量恢復了平穩的增長趨勢。

（2）重要申請人統計分析

我國的關于預應力（預緊力）錨固方面的專利主要集中在三所領軍大學——中國礦業大學、山東科技大學以及山東大學，該三所學校在專利申請量當面占有較大的優勢，其中中國礦業大學的專利申請量達到了200篇以上，同時，分析其專利特點，主要為科學理論研究方面的專利，以方法專利申請為主。在高校和科研院所為理論性研究領軍的同時，以各類工程公司為領軍發展了大量相關施加預應力的設備以及用于（預緊力）錨固的施工設備的專利申請。

（3）申請的應用領域分析

經統計預應力（預緊力）錨固的應用領域相關專利文獻主要分布在以下六個小組：E01D，E02D，E04B，E04C，E04G以及E21D，其分別為橋梁領域，建筑基礎、挖方、填方、地下或水下結構領域，一般建筑物構造、墻、樓板領域，結構構件、建筑材料領域，腳手架、殼體、模板等預制模塊領域以及礦山、井下支護領域，不同領域針對預應力（預緊力）錨固的應用又有所交叉。預應力（預緊力）錨固涉及了需要與天然巖土體以及人工巖土體相關的各個領域，在不同領域的應用量都達到了一個較高的占有比率，但總體來說，以預應力（預緊力）錨固在筑基礎、挖方、填方、地下或水下結構領域的應用最為光泛，究其原因，與該領域本身發展程度較高有較大的關系，在礦業領域的應用僅占總應用量的8%，說明礦業領域還有較大的發展前景，同時，預應力（預緊力）錨固目前采用的設備都還較為昂貴，導致在礦山的應用量偏少，因此大規模發展低價格的預應力（預緊力）錨固設備為未來預應力（預緊力）錨固的重要發展方向。

三、我國預應力（預緊力）錨固的發展方向

（1）預應力錨固已成為巖土工程的關鍵技術

國內各類巖土工程，例如邊坡穩定工程、地下洞室工程、結構抗浮工程、深基坑工程、高壓輸水管道工程等，成為預應力錨固技術大顯身手的主戰場。云南省漫灣水電站，左岸邊坡發生近100000立方米的大規模塌滑，嚴重威脅著工程的安全。工程設計人員果斷采用了以預應力錨固技術為主的抗滑穩定措施，有效制止了滑坡，使該項工程得以順利展開。由錨索組成的錨固體系，為盡早清除坍滑堆渣體，實施壩、廠基礎開挖，確保纜機恢復及安全運行，維持“三洞”出口區及水墊塘邊坡穩定等提供了可靠保障，起到了其他措施無法替代的重要作用。長江三峽水利樞紐永久船閘閘室采用混凝土薄襯砌墻與直立邊坡巖體聯合受力的特殊結構，要求采用的錨固措施不僅要使直立邊坡具有足夠的穩定性，還要能嚴格控制邊坡的變形量，以滿足船閘鋼結構人字門的擋水、止水要求。設計系統地采用了預應力高強錨桿和預應力錨索等綜合措施，很好地滿足了上述要求，解決了這一世界性難題。

（2）預應力材料和施工機其的發展

作為產生預應力的主要材料—預應力筋繼續在朝著大直徑、超高強度、低松弛方向大步前進。國內錨索使用的鋼絞線直徑已有13mm、15mm、18mm三種規格、多種系列，其最大強度已達到2000MPa。

鋼紋線的深加工產品：無粘結預應力筋、環氧涂層鋼紋線及其復合形成的預應力筋產品系列，增強了高強預應力筋的自我防腐能力，提高了在腐蝕環境中預應力筋的耐久性。上述所有產品均在生產線上自動化生產，質量受到嚴格控制，可滿足各類工程需要。

夾片式群錨、擠壓錨異軍突起，成為預應力錨固技術主要使用的錯具。錨具規格有Φ13、Φ15、Φ18三個系列，可夾持200MPa以下各種強度、各種直徑的鋼紋線。夾持鋼絞線數量可依實際情況確定，為設計、施工提供了較大的發揮空間。國內公司生產的OVM、HVM錨具已達到世界先進水平，除了能夠滿足國內市場需求外，還可向日本等國家出口常規系列錨具和大直徑錨具。

張拉設備小型化、輕量化創新不斷。YCW系列千斤頂已生產出第三代輕量化千斤頂，出力1500kN，自重僅68kg，比第二代產品約輕37%。為施工提供了極大的便利條件。

國內造孔所需機具，除了從國外引進一些較先進的鉆孔機具外，大部分均由國內生產。鉆孔設備已基本適應了各類工作環境（高空排架、地下室洞）、各種角度（水平、上仰、下傾）、各種不良地層狀況的需求。偏心擴孔成套設備已在各類復雜、不良地質環境中，發揮著重要作用。預應力材料、施工機具的配套發展，必將推動錨固技術發生質的飛躍。

四、結語

本文以專利視角對預應力（預緊力）錨固技術進行分析和整理，重點關注了預應力（預緊力）錨固技術的發展方向以及主要申請人的研發側重等信息，對于了解預應力（預緊力）錨固技術的發展具有很大幫助。

參考文獻

[1] 楊明剛 預應力錨固技術的應用研究. [大連理工大學碩士學位論文]. 大連：大連理工大學，2002.