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1、可回收锚索技术及其原理的研究可回收锚索技术及其原理的研究一、一、锚索的索的发展展历程程 锚索加固技术最早锚索加固技术最早19331933年由年由阿尔及利亚的工程师成功应用在阿尔及利亚的工程师成功应用在水电工程的坝体加固中水电工程的坝体加固中, ,此后得到此后得到了迅速发展了迅速发展, ,现已广泛应用于岩土现已广泛应用于岩土工程的各个领域。我国锚索加固工程的各个领域。我国锚索加固技术始于技术始于19641964年在梅山水库右岸年在梅山水库右岸坝基加固中的应用坝基加固中的应用, ,从从7070年代开始年代开始该技术在国防、水电、矿山等领该技术在国防、水电、矿山等领域内逐步开始使用。域内逐步开始使用
2、。8080年代年代以来以来, ,锚索加固技术锚索加固技术大量用于工程大量用于工程, ,并在并在试验设备和施工工艺等研究方面试验设备和施工工艺等研究方面取得了较大的进展。取得了较大的进展。2锚索介索介绍1、锚索的受拉件由、锚索的受拉件由钢绞线钢绞线制作制作2、锚索一般应用在、锚索一般应用在大吨位大吨位锚固工程中锚固工程中3、锚索受力较大，需加予应力，受力形式分锚、锚索受力较大，需加予应力，受力形式分锚 固段和自由段，可以用作固段和自由段，可以用作永久性永久性锚固工程锚固工程4、锚索长度一般在、锚索长度一般在2050米，锚杆则不到米，锚杆则不到20米米5、锚索只是锚杆的一种类型、锚索只是锚杆的一种
3、类型普通锚索支护造成的环境问题普通锚索支护造成的环境问题1 1、对相邻地块、对相邻地块桩基施工桩基施工的影响。的影响。2 2、对相邻地块、对相邻地块基坑开挖基坑开挖的影响。的影响。3 3、对周围、对周围市政施工市政施工的影响。的影响。4 4、对、对地铁地铁的影响。的影响。5 5、对、对城市长远规划城市长远规划的影响。的影响。 由于以上的影响因数，临时性支护的普通锚索使用受到限制是由于以上的影响因数，临时性支护的普通锚索使用受到限制是必然趋势。在国外，欧美等国家和地区早在法律上明确规定土地使用必然趋势。在国外，欧美等国家和地区早在法律上明确规定土地使用者对地块的使用范围。包括地上高度范围、地下深
4、度范围、平面上地者对地块的使用范围。包括地上高度范围、地下深度范围、平面上地块的使用不得超越级线范围。由于普通锚索会长期占据大量地下空间，块的使用不得超越级线范围。由于普通锚索会长期占据大量地下空间，故在国外部分国家和地区使用已受到限制。故在国外部分国家和地区使用已受到限制。 在国内，人们也越来越在国内，人们也越来越重视普通锚索对地下环境的影响问题。重视普通锚索对地下环境的影响问题。4二、可回收利用二、可回收利用锚索索 锚索加固支护是建筑基坑的一种锚索加固支护是建筑基坑的一种重要支护方式重要支护方式, ,多用于安全等级要求多用于安全等级要求较高或工程规模较大的基坑工程较高或工程规模较大的基坑工
5、程, ,常常常不回收常不回收, ,造成严重的地下污染造成严重的地下污染, ,并且并且留下的钢绞线成为后续工程施工的留下的钢绞线成为后续工程施工的地地下障碍物。下障碍物。 因此因此, ,我国众多的科研院所和施我国众多的科研院所和施工单位对此做了不少研究开发有关回工单位对此做了不少研究开发有关回收锚索的工作收锚索的工作, ,并取得良好的经济和并取得良好的经济和社会效益。可回收式锚索技术社会效益。可回收式锚索技术, ,具有具有安全快速、工人劳动强度低、易回收安全快速、工人劳动强度低、易回收回收率高回收率高, ,被回收的钢绞线能重复使被回收的钢绞线能重复使用用, ,能充分利用资源能充分利用资源, ,高
6、效环保等优点高效环保等优点弥补了早期可回收锚索的不足。弥补了早期可回收锚索的不足。5拉拔式、热熔式、机械式可回收可回收锚索技索技术三、拉拔式（力学式）可回收原理及施工技三、拉拔式（力学式）可回收原理及施工技术回收原理：回收原理： 利用钢绞线来作为锚索体，当要回收时，只要对钢绞利用钢绞线来作为锚索体，当要回收时，只要对钢绞线施加张拉力，就可将钢绞线从锚索体内逐根抽出。线施加张拉力，就可将钢绞线从锚索体内逐根抽出。回收回收关键锚索抽出后关键锚索抽出后, ,在固定座的中心处产生空隙在固定座的中心处产生空隙, ,使其它钢绞使其它钢绞线可拔出回收线可拔出回收。 代表性回收锚索：代表性回收锚索： 日本日本
7、JCEJCE回收式锚索回收式锚索 英国英国SMABSMAB可回收式锚索可回收式锚索 中国中国U U型可抽芯式锚索型可抽芯式锚索JCE可回收可回收锚索施工工索施工工艺施工工艺流程图：施工工艺流程图：8JECJEC可回收锚索的构造与参数可回收锚索的构造与参数 可回收锚索属于压力型锚索可回收锚索属于压力型锚索, ,其构造与普通锚索基本其构造与普通锚索基本相同相同, ,分为分为锚固段、张拉段和锚头锚固段、张拉段和锚头三部分三部分, ,其回收原理是用其回收原理是用JCEJCE千斤顶把回收关键锚索抽出后千斤顶把回收关键锚索抽出后, ,端部锚头散开，在固定端部锚头散开，在固定座的中心处产生空隙座的中心处产生
8、空隙, ,使其它钢绞线可拔出回收使其它钢绞线可拔出回收, ,这也是与这也是与普通锚索最大的区别。普通锚索最大的区别。9锚索回收锚索回收10 锚索施工较为简单锚索施工较为简单, ,先把中心的钢绞线用千斤顶先把中心的钢绞线用千斤顶拔出拔出, ,然后用千斤顶相继对周围的钢绞线进行加载然后用千斤顶相继对周围的钢绞线进行加载, ,使之脱离固定台座使之脱离固定台座, ,即可回收。一般采用压力为即可回收。一般采用压力为20t20t的千斤顶便可进行回收施工的千斤顶便可进行回收施工, ,而回收与预加应力采用而回收与预加应力采用同一组千斤顶。同一组千斤顶。11JECJEC可回收锚索回收施工步骤可回收锚索回收施工步
9、骤：可回收锚索的回收施工要点可回收锚索的回收施工要点其主要技术要点有以下方面其主要技术要点有以下方面: :在锚索施工中在锚索施工中, ,钻孔后的孔洞清洗须注意钻孔后的孔洞清洗须注意, ,确保确保孔内不能孔内不能存在泥浆存在泥浆, ,特别在泥土中的施工。特别在泥土中的施工。回填注浆施工是关键工序回填注浆施工是关键工序, ,主要是主要是水泥浆液绝不能漏入水泥浆液绝不能漏入锚索保护套内锚索保护套内, ,否则会造成锚索固结否则会造成锚索固结, ,影响锚索的顺利回收影响锚索的顺利回收锚索施工后必须采取严格的保护措施锚索施工后必须采取严格的保护措施, ,否则会影响锚索否则会影响锚索的回收和重复利用。的回收
10、和重复利用。根据锚索设计使用的束数根据锚索设计使用的束数, ,其锚头垫块、锚头、回收夹其锚头垫块、锚头、回收夹具与穿心式油压千斤顶必须相互配套。具与穿心式油压千斤顶必须相互配套。锚索夹片在设计上须考虑回收时的拔出施工要求锚索夹片在设计上须考虑回收时的拔出施工要求, ,即在即在端部须留有凹槽及回收使用的锁件。端部须留有凹槽及回收使用的锁件。1213日本日本JCEJCE回收式锚索优缺点回收式锚索优缺点 优点：优点：1 1、钢绞线与砂浆体、钢绞线与砂浆体完全分隔完全分隔，钢绞线的，钢绞线的保护较好保护较好，可重复，可重复2-32-3次次2 2、回收速度快回收速度快，当回收索从锚头中拔出后，锚头即散开
11、，失去对工，当回收索从锚头中拔出后，锚头即散开，失去对工作索的锚固作用，工作索可轻易拔出。回收速度快，省功省时。作索的锚固作用，工作索可轻易拔出。回收速度快，省功省时。3 3、回收成本低回收成本低，由于回收速度快，除用千斤顶拔松回收索外，不需，由于回收速度快，除用千斤顶拔松回收索外，不需要其他的辅助工具，相对普通锚索成本较低。要其他的辅助工具，相对普通锚索成本较低。 缺点：缺点：1 1、锚头不可回收，为一次性使用的消耗品、锚头不可回收，为一次性使用的消耗品2 2、成本较高。该锚头长约、成本较高。该锚头长约2.0-2.5M2.0-2.5M，结构较复杂，由于不可回收，结构较复杂，由于不可回收，故成
12、本较高。故成本较高。3 3、留置于地下的金属锚头长约、留置于地下的金属锚头长约2.0-2.5M2.0-2.5M，未能完全解决地下污染问，未能完全解决地下污染问题。题。4 4、回收索承受的压应力很大，回收时需提供较大的张拉力方能拔出、回收索承受的压应力很大，回收时需提供较大的张拉力方能拔出当锚孔较长时，可能拔不出回收索，存在无法回收的可能性。当锚孔较长时，可能拔不出回收索，存在无法回收的可能性。四、四、热熔式熔式锚索回收原理及施工技索回收原理及施工技术1、回收原理回收原理 热熔可回收锚索属于压力分散型锚索热熔可回收锚索属于压力分散型锚索, ,其构造与普通其构造与普通锚索基本相同锚索基本相同, ,
13、分为分为锚固段、自由段和张拉段锚固段、自由段和张拉段三部分三部分, ,每个每个承载板上布置两索钢绞线，且根据锚索的锚固段所在的土承载板上布置两索钢绞线，且根据锚索的锚固段所在的土层、锚索设计的极限承载力确定承载板的个数层、锚索设计的极限承载力确定承载板的个数, ,其回收原其回收原理是通过对热熔锚通电（理是通过对热熔锚通电（36V36V安全电压）进行拆芯安全电压）进行拆芯, ,待通电待通电到一定时间热熔锚拆芯结束后可拔出钢绞线回收到一定时间热熔锚拆芯结束后可拔出钢绞线回收。旋喷锚（6索）旋喷锚（6索）旋喷锚（6索）旋喷锚（6索）旋喷锚（4索） 单孔热熔夹片式锚单孔热熔夹片式锚具具不仅拥有单孔锚具
14、的不仅拥有单孔锚具的性能和安全可靠度，更性能和安全可靠度，更为突出的特点是具有可为突出的特点是具有可拆芯性能，是普通锚具拆芯性能，是普通锚具无法比拟的优点且拆芯无法比拟的优点且拆芯热熔使用的是安全电压热熔使用的是安全电压36V36V；拆芯稳定可靠。它；拆芯稳定可靠。它适用于目前建筑工程中适用于目前建筑工程中支护大量使用的压力型支护大量使用的压力型锚索（替代挤压锚）并锚索（替代挤压锚）并达到可回收目的。达到可回收目的。2 2、热熔锚具结构图、热熔锚具结构图16173 3、热熔旋喷锚索施工工艺、热熔旋喷锚索施工工艺4 4、热熔锚索回收、热熔锚索回收待基坑回填已处于安全状态后对锚索进行回收。待基坑回
15、填已处于安全状态后对锚索进行回收。回收步骤：回收步骤：梳理外露钢绞线及导线接头梳理外露钢绞线及导线接头完成电压转换器的安装并与钢绞线上导线相连接，对其进完成电压转换器的安装并与钢绞线上导线相连接，对其进行通电拆芯。行通电拆芯。待通电拆芯时间满足要求后利用千斤顶对锚索进行加载，待通电拆芯时间满足要求后利用千斤顶对锚索进行加载，使热熔锚头瞬间脱离，千斤顶卸载后用人工或借助其他外使热熔锚头瞬间脱离，千斤顶卸载后用人工或借助其他外力（卷扬机等）拉出钢绞线，完成回收力（卷扬机等）拉出钢绞线，完成回收。18热熔锚索拆芯回收技术的优缺点：热熔锚索拆芯回收技术的优缺点：优点：优点： 热熔锚具技术大大降低了可拆
16、芯锚杆的回收成本、显著提高了可热熔锚具技术大大降低了可拆芯锚杆的回收成本、显著提高了可拆芯锚杆的回收率，并且回收的锚杆杆体可以重复使用，节约施工成拆芯锚杆的回收率，并且回收的锚杆杆体可以重复使用，节约施工成本。本。缺点：缺点： 热熔式稳定性较差，热熔材料与土体之间的粘结效果差，造成锚热熔式稳定性较差，热熔材料与土体之间的粘结效果差，造成锚杆抗拔力偏小，且锚杆杆体通电热熔时，杆体的热传导性能不稳定，杆抗拔力偏小，且锚杆杆体通电热熔时，杆体的热传导性能不稳定，一般锚索体较短时，杆体的热扩散性尚可，锚杆杆体偏长时，热熔材一般锚索体较短时，杆体的热扩散性尚可，锚杆杆体偏长时，热熔材料的熔化效果不甚理想
17、。料的熔化效果不甚理想。 19五、机械式五、机械式锚索（索（锚杆）回收原理杆）回收原理锚固原理：锚固原理： 机械式锚杆的锚固原理也就是机械式锚杆的锚固原理也就是胀壳原理胀壳原理。该形式的锚杆端头带有。该形式的锚杆端头带有一个楔形或一个楔形或2 2个楔形体，当锚杆受力时锥体深入到胀壳内，使胀壳膨个楔形体，当锚杆受力时锥体深入到胀壳内，使胀壳膨胀并给孔壁一定的挤压力，胀壳在挤压力的作用下与孔壁产生摩擦形胀并给孔壁一定的挤压力，胀壳在挤压力的作用下与孔壁产生摩擦形成锚固力。成锚固力。回收原理：回收原理：锚杆回收时，在紧固端再备紧一螺母，向逆时针方向锚杆回收时，在紧固端再备紧一螺母，向逆时针方向旋转原
18、螺母，迫使杆体向逆时针方向转动即可将杆体回收旋转原螺母，迫使杆体向逆时针方向转动即可将杆体回收。20类型类型原理原理代表可回收锚索代表可回收锚索机械式机械式 将锚索体与异形预将锚索体与异形预应力钢筋等用联结器联结应力钢筋等用联结器联结起来，当要回收时，施加起来，当要回收时，施加与紧固方向相反的力使锚与紧固方向相反的力使锚索体与联结器脱开并将锚索体与联结器脱开并将锚索体取出。索体取出。钟景尧研发的可回收锚钟景尧研发的可回收锚索索拉拔式拉拔式 利用钢绞线来作为利用钢绞线来作为锚索体，当要回收时，只锚索体，当要回收时，只要对钢绞线施加张拉力，要对钢绞线施加张拉力，就可将钢绞线从锚索体内就可将钢绞线从
19、锚索体内逐根抽出。逐根抽出。日本日本JGE回收式锚索回收式锚索英国英国SBMA可回收式锚可回收式锚索索中国中国U型可抽芯锚索型可抽芯锚索热熔式热熔式 锚杆杆体全长或锚锚杆杆体全长或锚固段通过热熔材料与锚固固段通过热熔材料与锚固体粘结在一起，锚杆使用体粘结在一起，锚杆使用结束后，通过对锚杆杆体结束后，通过对锚杆杆体加热或对预埋在热熔材料加热或对预埋在热熔材料内的散热片加热，使热熔内的散热片加热，使热熔材料由固态转换为半固态材料由固态转换为半固态甚至液态，从而减小锚杆甚至液态，从而减小锚杆杆体所受摩擦力，回收出杆体所受摩擦力，回收出锚杆杆体锚杆杆体德国的德国的DYWIDAG回收回收式锚索式锚索21
20、存在存在问题及研究方向及研究方向1 1）研制能够完全回收的可回收锚索）研制能够完全回收的可回收锚索 当前，多数可回收锚索回收不完全，承载体锚头不可回收，金属当前，多数可回收锚索回收不完全，承载体锚头不可回收，金属锚头留置于地下，未能完全解决地下环境污染问题。另外，有些类型锚头留置于地下，未能完全解决地下环境污染问题。另外，有些类型的可回收锚索回收后，钢绞线破坏严重，不能重复使用，重复使用率的可回收锚索回收后，钢绞线破坏严重，不能重复使用，重复使用率不高，因此，今后应开发能够完全回收的新型可回收锚索。不高，因此，今后应开发能够完全回收的新型可回收锚索。2 2）研制高承载力的可回收锚索）研制高承载
21、力的可回收锚索 当前，多数可回收锚索承载力不高。由于受到回收的限制，多数当前，多数可回收锚索承载力不高。由于受到回收的限制，多数可回收锚索只能采用公称直径较小的钢绞线，而不采用公称直径较大可回收锚索只能采用公称直径较小的钢绞线，而不采用公称直径较大的钢绞线。另外，有些可回收锚索承载力的提高和回收拉力的降低是的钢绞线。另外，有些可回收锚索承载力的提高和回收拉力的降低是矛盾的。承载力越高，钢绞线回收所需拉力更高。因而，锚索承载力矛盾的。承载力越高，钢绞线回收所需拉力更高。因而，锚索承载力受到了钢绞线回收所需拉力的限制。因此，今后应开发高承载力的可受到了钢绞线回收所需拉力的限制。因此，今后应开发高承
22、载力的可回收锚索。回收锚索。223 3）研制可高效回收的可回收锚索）研制可高效回收的可回收锚索 当前，多数可回收锚索在回收钢绞线需要的张拉力较大，有的人当前，多数可回收锚索在回收钢绞线需要的张拉力较大，有的人工无法拔出，只能采用千斤顶慢慢拔动，故回收时间很长。当锚索很工无法拔出，只能采用千斤顶慢慢拔动，故回收时间很长。当锚索很长时，由于钢绞线弹性变形大，甚至无法回收。锚索张拉锚固时，需长时，由于钢绞线弹性变形大，甚至无法回收。锚索张拉锚固时，需要计算分别张拉，张拉工序复杂，控制不好会造成钢绞线受力不均匀要计算分别张拉，张拉工序复杂，控制不好会造成钢绞线受力不均匀而失效。因此，今后应开发可高效回
23、收的可回收锚索。而失效。因此，今后应开发可高效回收的可回收锚索。4 4）开展可回收锚索施工工艺和设计计算方法研究）开展可回收锚索施工工艺和设计计算方法研究 可回收锚索在锚索结构设计时重点考虑了锚索回收的需要，锚索可回收锚索在锚索结构设计时重点考虑了锚索回收的需要，锚索结构及材料工艺往往与传统的拉力型或压力型锚索存在较大差异，因结构及材料工艺往往与传统的拉力型或压力型锚索存在较大差异，因而，可回收锚索的施工工艺和设计计算方法不能直接照用传统锚索，而，可回收锚索的施工工艺和设计计算方法不能直接照用传统锚索，应根据具体情况进行修正。因此，在应用不同类型可回收锚索时，应应根据具体情况进行修正。因此，在应用不同类型可回收锚索时，应提前开展施工工艺和设计计算方法的研究。提前开展施工工艺和设计计算方法的研究。2324
