国内预应力（预紧力）锚固专利技术综述

陈晓艳

摘 要： 预应力（预紧力）锚固是岩土工程领域一种高效和经济的实用工程技术，随着预应力（预紧力）锚固技术的发展越来越完善，出现了大量预应力（预紧力）锚杆、锚索，其能方便的为自身施加预应力（预紧力），为工程实践提供了更加方便有效的施工方式。本文通过对国内预应力（预紧力）锚固领域专利文献的收集、标引和梳理，分析了该领域预应力（预紧力）锚固技术申请情况、主要申请人研发方向以及技术分布情况，重点研究了预应力（预紧力）锚固的发展方向。

关键词： 预应力（预紧力）锚固；岩土工程；专利分析

一、引言

预应力（预紧力）锚固是用锚固方法增加支挡结构或岩土体稳定性的一种措施。其方法是钻打钻孔穿过可能滑动或已经滑动的滑移面，将钢筋（或钢索）的一端固定在孔底的稳定岩土体中，再将钢筋（或钢索）拉紧以至能产生一定的回弹力（即预应力或称预紧力），然后将钢筋（或钢索）的另一端固定于岩土体或者支挡结构表面，利用钢筋（或钢索）的回弹力压紧可能滑动的岩土体或者支挡结构，以增大滑动面上的抗剪强度，从而达到提高岩土体或支挡结构稳定性的目的。

二、预应力（预紧力）锚固的专利分布

（1）申请量年度分布

分析国内有关预应力（预紧力）锚固的专利申请量可以得知，国内虽然逐年略有所波动，但是与预应力（预紧力）锚固相关的专利量呈现日渐增长的迹象，同时，在2002-2004年之间出现了专利申请量的突然增加与较大幅度的波动，则主要是受到国外预应力（预紧力）锚固工程实践方面的冲击与引导，出现了大规模的专利申请量的增加，而在2006年之后，经过舶来品与国内具体工程实践的有效融合之后，专利申请量恢复了平稳的增长趋势。

（2）重要申请人统计分析

我国的关于预应力（预紧力）锚固方面的专利主要集中在三所领军大学——中国矿业大学、山东科技大学以及山东大学，该三所学校在专利申请量当面占有较大的优势，其中中国矿业大学的专利申请量达到了200篇以上，同时，分析其专利特点，主要为科学理论研究方面的专利，以方法专利申请为主。在高校和科研院所为理论性研究领军的同时，以各类工程公司为领军发展了大量相关施加预应力的设备以及用于（预紧力）锚固的施工设备的专利申请。

（3）申请的应用领域分析

经统计预应力（预紧力）锚固的应用领域相关专利文献主要分布在以下六个小组：E01D，E02D，E04B，E04C，E04G以及E21D，其分别为桥梁领域，建筑基础、挖方、填方、地下或水下结构领域，一般建筑物构造、墙、楼板领域，结构构件、建筑材料领域，脚手架、壳体、模板等预制模块领域以及矿山、井下支护领域，不同领域针对预应力（预紧力）锚固的应用又有所交叉。预应力（预紧力）锚固涉及了需要与天然岩土体以及人工岩土体相关的各个领域，在不同领域的应用量都达到了一个较高的占有比率，但总体来说，以预应力（预紧力）锚固在筑基础、挖方、填方、地下或水下结构领域的应用最为光泛，究其原因，与该领域本身发展程度较高有较大的关系，在矿业领域的应用仅占总应用量的8%，说明矿业领域还有较大的发展前景，同时，预应力（预紧力）锚固目前采用的设备都还较为昂贵，导致在矿山的应用量偏少，因此大规模发展低价格的预应力（预紧力）锚固设备为未来预应力（预紧力）锚固的重要发展方向。

三、我国预应力（预紧力）锚固的发展方向

（1）预应力锚固已成为岩土工程的关键技术

国内各类岩土工程，例如边坡稳定工程、地下洞室工程、结构抗浮工程、深基坑工程、高压输水管道工程等，成为预应力锚固技术大显身手的主战场。云南省漫湾水电站，左岸边坡发生近100000立方米的大规模塌滑，严重威胁着工程的安全。工程设计人员果断采用了以预应力锚固技术为主的抗滑稳定措施，有效制止了滑坡，使该项工程得以顺利展开。由锚索组成的锚固体系，为尽早清除坍滑堆渣体，实施坝、厂基础开挖，确保缆机恢复及安全运行，维持“三洞”出口区及水垫塘边坡稳定等提供了可靠保障，起到了其他措施无法替代的重要作用。长江三峡水利枢纽永久船闸闸室采用混凝土薄衬砌墙与直立边坡岩体联合受力的特殊结构，要求采用的锚固措施不仅要使直立边坡具有足够的稳定性，还要能严格控制边坡的变形量，以满足船闸钢结构人字门的挡水、止水要求。设计系统地采用了预应力高强锚杆和预应力锚索等综合措施，很好地满足了上述要求，解决了这一世界性难题。

（2）预应力材料和施工机其的发展

作为产生预应力的主要材料—预应力筋继续在朝着大直径、超高强度、低松弛方向大步前进。国内锚索使用的钢绞线直径已有13mm、15mm、18mm三种规格、多种系列，其最大强度已达到2000MPa。

钢纹线的深加工产品：无粘结预应力筋、环氧涂层钢纹线及其复合形成的预应力筋产品系列，增强了高强预应力筋的自我防腐能力，提高了在腐蚀环境中预应力筋的耐久性。上述所有产品均在生产线上自动化生产，质量受到严格控制，可满足各类工程需要。

夹片式群锚、挤压锚异军突起，成为预应力锚固技术主要使用的错具。锚具规格有Φ13、Φ15、Φ18三个系列，可夹持200MPa以下各种强度、各种直径的钢纹线。夹持钢绞线数量可依实际情况确定，为设计、施工提供了较大的发挥空间。国内公司生产的OVM、HVM锚具已达到世界先进水平，除了能够满足国内市场需求外，还可向日本等国家出口常规系列锚具和大直径锚具。

張拉设备小型化、轻量化创新不断。YCW系列千斤顶已生产出第三代轻量化千斤顶，出力1500kN，自重仅68kg，比第二代产品约轻37%。为施工提供了极大的便利条件。

国内造孔所需机具，除了从国外引进一些较先进的钻孔机具外，大部分均由国内生产。钻孔设备已基本适应了各类工作环境（高空排架、地下室洞）、各种角度（水平、上仰、下倾）、各种不良地层状况的需求。偏心扩孔成套设备已在各类复杂、不良地质环境中，发挥着重要作用。预应力材料、施工机具的配套发展，必将推动锚固技术发生质的飞跃。

四、结语

本文以专利视角对预应力（预紧力）锚固技术进行分析和整理，重点关注了预应力（预紧力）锚固技术的发展方向以及主要申请人的研发侧重等信息，对于了解预应力（预紧力）锚固技术的发展具有很大帮助。

参考文献

[1] 杨明刚 预应力锚固技术的应用研究. [大连理工大学硕士学位论文]. 大连：大连理工大学，2002.