CN112796318A - 一种预应力锚索钢绞线回收机构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力锚索钢绞线回收机构及其施工方法。该机构包括钢绞线护套、开设有空腔的锚座、钢绞线夹、线夹控位器、弹簧及防水帽。钢绞线夹的下端通过线夹控位器连接有弹簧。线夹控位器包括开设有向上开口的凹槽的控位器主体。控位器主体的上端与钢绞线夹相连，下端与弹簧的上端相连。弹簧位于防水帽中，且弹簧的底部与防水帽的底部相接触。当防水帽安装到位时，弹簧处于微压缩状态。钢绞线的下端穿过钢绞线夹的空腔后抵住线夹控位器内凹槽。本发明不需要特殊的专用回收工具，如千斤顶、卷扬机等牵拉设备，只需要给予钢绞线一个轴向的敲击力，不需要旋转的力，即可解除钢绞线夹对钢绞线的锁定，从而轻松地从锚索孔中退出钢绞线。

Description

一种预应力锚索钢绞线回收机构及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种预应力锚索钢绞线回收机构及其施工方法。

背景技术

预应力锚索锚固，即由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，通过锚固段（内锚头）把锚索一端锚固在坚硬的岩层或滑动面以外的稳定体中，锚索的另一端设置一定长度的自由段（钢绞线不与粘结物粘结），在其端部进行张拉并通过锚具锁定（外锚头），从而对岩层预施加一定的拉力，对不稳定岩体或滑动体进行锚固。这种装置称预应力锚索装置，采用该装置进行锚固的方法称为预应力锚索锚固法。

基坑支护特别是深基坑支护工程，预应力锚索装置作为临时支护体系的一个重要部分时常被采用。在临时设施的基坑支护中，锚索用钢绞线通常是不能够回收的，这不但需要消耗大量的钢(筋)绞线等材料，造成极大浪费；而且这些钢绞线预留在地下对周边建筑物的后期建设也会产生不良影响。如果这些临时性的设施采用可回收式预应力锚索进行支护，临时支护完成后对其进行拆除并回收利用，既可以大幅降低费用，又可以消除钢绞线留在地下对后期建设的影响。因此，可回收锚索越来越受到人们的重视和青睐。但现有的可回收锚索装置存在以下不足：一、机构复杂，成本高居不下；二、回收难度大，回收率低下；三、回收操作复杂，现场不易操作，甚至需要专用的辅助工具才可以将钢绞线抽出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预应力锚索钢绞线回收机构，该机构该能够解决现有技术中存在的不足，具有成本低、操作简单可靠、钢绞线回收率高等特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种预应力锚索钢绞线回收机构，包括套设在在钢绞线外侧的钢绞线护套、设置在钢绞线护套下方的中间开设有空腔的锚座、安装在锚座空腔内的钢绞线夹、设置在钢绞线夹下端的线夹控位器、设置在线夹控位器下端的弹簧以及与锚座下端相连的防水帽。所述钢绞线夹为上窄下宽的空心圆台，其用于将钢绞线夹紧；所述线夹控位器包括开设有向上开口的凹槽的控位器主体；所述控位器主体的上端与钢绞线夹的下端相连，下端与弹簧的上端相连；所述弹簧位于防水帽中，且弹簧的底部与防水帽的底部相接触；当防水帽安装到位时，所述弹簧处于微压缩状态；所述钢绞线的下端穿过钢绞线夹的空腔后抵住线夹控位器内凹槽。

进一步的，所述钢绞线夹的下端内壁上设有线夹内凹槽；所述线夹控位器还包括沿控位器主体上端外周设置的线夹控位器凸台一和沿控位器主体中段外周设置的线夹控位器凸台二；所述线夹控位器凸台一伸入至线夹内凹槽中，所述线夹控位器凸台二位于钢绞线夹下方，且其外径大于钢绞线夹的外径；所述钢绞线夹外壁上安装有用于将钢绞线夹与线夹控位器连接为一体的橡胶圈。

进一步的，所述钢绞线夹由若干均匀分布的钢绞线夹片围绕而成。所述钢绞线夹片的数量为3片。

进一步的，所述钢绞线护套为PVR管，钢绞线护套通过连接器与锚座相连；所述连接器为上下两端开口的空心腔体，其上端套设在钢绞线护套下端的外侧，下端嵌入安装在锚座空腔的上端开口处。

进一步的，所述弹簧、钢绞线、钢绞线夹同轴设置。

进一步的，所述锚座空腔的形状和钢绞线夹的形状相适应。

进一步的，所述钢绞线夹的下端外周设有橡胶圈放置槽。

本发明还涉及一种上述预应力锚索钢绞线回收机构的施工方法，该方法包括以下步骤：

（1）组装

先将钢绞线护套、连接器、锚座、钢绞线夹、线夹控位器、橡胶圈、弹簧、防水帽装配好，再将钢绞线依次穿过钢绞线护套和连接器后，伸入至锚座空腔内的钢绞线夹中，钢绞线夹与锚座空腔紧密接触，且弹簧给钢绞线夹一个向上的作用力，使钢绞线被钢绞线夹夹紧，完成锚索的组装。

（2）注浆

锚索孔成孔完成后，根据需要敷设注浆管，将组装好的锚索下到锚索孔中，由注浆管对其锚固段进行一次注浆或二次注浆；所述注浆管，用于往锚索孔内压注粘结物料。

（3）张拉与锁定

当注浆体与锚索凝结成一体并达到一定强度后，在钢绞线上端安装外锚具，对锚索施加预应力进行张拉与锁定，完成对锚固体的锚固。

（4）回收

当锚固任务完成后，需要将钢绞线抽出进行回收；先将外锚具拆除，并将钢绞线从钢绞线护套中分离出一定长度（几十厘米），同时将钢绞线拆分成A束和B束， A束为2~3根钢绞线丝，A束和B束的和为钢绞线的钢丝总根数；再从正上方向下敲击钢绞线护套内的A束钢绞线，A、B两束钢绞线产生相对位移，驱动线夹控位器向下运动，线夹控位器带动钢绞线夹向下运动，钢绞线夹向下运动时，其与锚座空腔不再紧密接触，锚座施加在钢绞线夹上的夹紧力逐渐变小，在向下运动过程中，钢绞线夹与锚座空腔之间的间隙逐渐变大，钢绞线夹与钢绞线不再紧密接触；A束受力向前运动，遇到线夹控位器及弹簧的反力后，B束则沿相反的方向往后运动，当A、B两束钢丝束的相对位移超过钢绞线夹片的约束长度时，钢绞线夹片腔内只剩下A束钢丝束了，此时钢绞线夹则完全失去了对钢绞线的夹持作用，整个钢绞线即可从钢绞线夹及锚座中抽出。钢绞线能够一次性从内锚具中抽出，快速便捷的完成锚索回收。

由以上技术方案可知，本发明不需要特殊的专用回收工具，如千斤顶、卷扬机等牵拉设备，只需要给予钢绞线一个轴向的敲击力，不需要旋转的力，即可解除钢绞线夹对钢绞线的锁定，从而轻松地从锚索孔中退出钢绞线。在锚座的圆台形空腔和弹簧压力的共同作用下，钢绞线夹使钢绞线被单向锁定，该锁定力的大小与外锚具传递给钢绞线的拉力成正比。当连续敲击钢绞线中的两根或多根钢丝束时，该钢丝束推动线夹控制器连同钢绞线夹往远离锚座空腔的方向移动，从而达到解锁的目的。

附图说明

图1是本发明中预应力锚索钢绞线回收机构的结构示意图；

图2是锁定状态时的预应力锚索钢绞线回收机构的结构示意图；

图3是解除状态时的预应力锚索钢绞线回收机构的结构示意图；

图4是图2中A部的放大图；

图5是图3中B部的放大图；

图6是钢绞线夹的纵向剖视图；

图7是线夹控位器的纵向剖视图；

图8是本发明施工过程中钢绞线的状态变化示意图。

其中：

1、钢绞线，2、钢绞线护套，3、连接器，4、锚座，5、钢绞线夹，51、线夹内凹槽，52、橡胶圈放置凹槽，53、线夹内凸台，6、线夹控位器，61、线夹控位器内凹槽，62、线夹控位器凸台一，63、线夹控位器外凹槽，64、线夹控位器凸台二，7、橡胶圈，8、弹簧，9、防水帽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1-图5所示的一种预应力锚索钢绞线回收机构，包括套设在在钢绞线1外侧的钢绞线护套2、设置在钢绞线护套2下方的中间开设有圆台形空腔的锚座4、安装在锚座4空腔内的钢绞线夹5、设置在钢绞线夹5下端的线夹控位器6、设置在线夹控位器6下端的弹簧8以及以及与锚座4下端相连的防水帽9。所述钢绞线1用于将外锚具提供的预应力传递到内锚具上。所述锚座4空腔的形状和钢绞线夹5的形状相适应。所述钢绞线夹5的下端通过线夹控位器6连接有弹簧8。所述弹簧8位于防水帽9中，且弹簧8的底部与防水帽9的底部相接触。当防水帽9安装到位时，所述弹簧8处于微压缩状态。所述弹簧8、钢绞线1、钢绞线夹5同轴设置。所述钢绞线护套2为PVR管，钢绞线护套2通过连接器3与锚座4相连；所述连接器3为上下两端开口的空心腔体，其上端套设在钢绞线护套2下端的外侧，下端嵌入安装在锚座4空腔的上端开口处。所述钢绞线护套2，用于防止水泥浆等粘合物与钢绞线粘合。常态下，钢绞线夹5在锚座空腔和由线夹控位器传递来的弹簧压力的共同作用下，使钢绞线1自动锁紧，处于微锁定状态。钢绞线1没有受到沿其轴向的外力状态下，已经微锁紧的钢绞线夹5就会保持与锚座腔体壁紧密接触，钢绞线夹5不会松动，钢绞线1就能牢稳地被钢绞线夹5夹紧。由于弹簧8处于微压缩状态，始终会给线夹控位器以及钢绞线夹一个向上的作用力，这样在微锁定状态时，即使整个回收机构受到外力撞击，一旦外力消失，钢绞线夹又对钢绞线再次锁紧，钢绞线不易从锚座中脱落，保证了回收机构的稳定性和可靠性。

如图6所示，所述钢绞线夹5为上窄下宽的空心圆台，该空心圆台由若干均匀分布的钢绞线夹片围绕而成。所述钢绞线夹片的数量为3片。所述钢绞线夹5用于将钢绞线1夹紧。所述钢绞线夹5的下端内壁上设有线夹内凹槽51和线夹内凸台53。所述钢绞线夹5外壁上安装有用于将钢绞线夹5与线夹控位器6连接为一体的橡胶圈。所述钢绞线夹5的下端外周设有橡胶圈放置槽52，用于放置橡胶圈7，橡胶圈7一方面用于将三片钢绞线夹片组成一个整体，另一方面用于将钢绞线夹5与线夹控位器6连接为一体。优选的，所述橡胶圈7为橡胶圈。通过将锚座4空腔的设置为与钢绞线夹5相适应的圆台状，这样在外力作用下，将钢绞线夹5放置在锚座4空腔中时，越往上放，锚座4空腔与钢绞线夹5连接的越牢稳，从而使钢绞线夹5能够将从其中间穿过的钢绞线1夹紧。当钢绞线中的某一束受到向下的敲击力时，该束就会向下运动，向下运动的这束会推动线夹控位器6向下运动，线夹控位器6带着钢绞线夹5向下运动，钢绞线夹5向下运动时，其与锚座4空腔之间的间隙会越来越大，同时，当钢绞线中的某几束受到向下的敲击力时，在线夹控位器6、弹簧8的反作用下，另外几束钢绞线就会沿相反的方向往后退，当其相对位移大于钢绞线夹5的约束长度时，夹持锚座4空腔就无法通过钢绞线夹5对钢绞线1的约束夹紧了。此时再向上拉钢绞线的另外几束，就可以将钢绞线1全部抽出了。

如图7所示，所述线夹控位器6包括开设有向上开口的凹槽61的控位器主体。所述控位器主体的上端与钢绞线夹5相连，下端与弹簧8的上端相连。所述钢绞线1的下端穿过钢绞线夹5的空腔后抵住线夹控位器内凹槽61，钢绞线1被钢绞线夹5夹紧。所述线夹控位器6还包括沿控位器主体上端外周设置的线夹控位器凸台一62和沿控位器主体中段外周设置的线夹控位器凸台二64。所述线夹控位器凸台一62伸入至线夹内凹槽61中。所述凹槽61的尺寸与钢绞线1的尺寸相对应。线夹控位器凸台一62和线夹内凹槽61 二者之间相互限位，再通过缠绕在钢绞线夹5外圈的橡胶圈7，能够使钢绞线夹与线夹控位器6连接为一体。线夹控位器6运动的时候，会带动钢绞线5夹一起运动。所述线夹控位器凸台二64位于钢绞线夹5下方，且其外径大于钢绞线夹5的外径。线夹控位器凸台二64，一方面用于在钢绞线夹5底部对钢绞线夹起到支撑固定作用，另一方面用于将处于压缩状态的弹簧的弹力向上传递给钢绞线夹5，使钢绞线夹5与锚座4紧密配合，从而使贯穿安装在钢绞线夹5中的钢绞线1能够被钢绞线夹5夹紧。

本发明还涉及一种上述预应力锚索钢绞线回收机构的施工方法，该方法包括以下步骤：

（1）组装

先将钢绞线护套、连接器、锚座、钢绞线夹、线夹控位器、橡胶圈、弹簧、防水帽装配好，再将钢绞线依次穿过钢绞线护套和连接器后，伸入至锚座空腔内的钢绞线夹中，钢绞线夹与锚座空腔紧密接触，且弹簧给钢绞线夹一个向上的作用力，使钢绞线被钢绞线夹夹紧，完成锚索的组装。组装好的锚索如图2所示，此时钢绞线处于锁定状态，钢绞线与钢绞线夹之间、钢绞线夹与锚座之间都是相对静止的。既有的类似技术组装时必须使用较大的预加力使钢绞线夹片锁紧钢绞线。

（2）注浆

锚索孔成孔完成后，根据需要敷设注浆管，将组装好的锚索下到锚索孔中，由注浆管对其锚固段进行一次注浆或二次注浆；所述注浆管，用于往锚索孔内压注粘结物料。

（3）张拉与锁定

当注浆体与锚索凝结成一体并达到一定强度后，在钢绞线上端安装外锚具，对锚索施加预应力进行张拉与锁定，完成对锚固体的锚固。

（4）回收

当锚固任务完成后，需要将钢绞线1抽出进行回收。先将外锚具拆除，并将钢绞线1从钢绞线护套2中分离出一定长度（几十厘米），同时将钢绞线1拆分成A束和B束， A束为2~3根钢绞线丝，再从正上方向下敲击钢绞线护套2内的A束钢绞线，A、B两束钢绞线产生相对位移。A和B均为正整数，A小于B。优选的，A的取值为2~3，剩余的为B。由于钢绞线1的底部是抵住凹槽61的，因此，A束钢绞线向下运动时，会给凹槽61一个向下的作用力，驱动线夹控位器6向下运动。线夹控位器6与钢绞线夹5连为一体，线夹控位器6向下运动，会带动钢绞线夹5向下运动。钢绞线夹5向下运动时，其与锚座4空腔不再紧密接触，锚座4施加在钢绞线夹5上的夹紧力逐渐变小，再向下运动过程中，钢绞线夹5与锚座4空腔之间的间隙逐渐变大，钢绞线夹5与钢绞线1不再紧密接触，同时，当钢绞线中的A束受到向下的敲击力时，在线夹控位器6、弹簧8的反作用下，B束钢绞线会沿相反的方向往后退，当其相对位移大于钢绞线夹5的约束长度时，夹持锚座4空腔就无法通过钢绞线夹5对钢绞线1的约束夹紧了, 此时为如图3所示的解锁状态，向上拉动整个钢绞线1即可从钢绞线夹5及锚座4中抽出。钢绞线1能够一次性从内锚具中抽出，快速便捷的完成锚索回收。约束长度为钢绞线夹夹紧钢绞线的长度。

现有技术中通过敲击整根钢绞线，使整根钢绞线发生轴向运动引起夹片运动而解锁。这种方法虽然也能将钢绞线回收，但由于采用该方法回收钢绞线时，整根钢绞线的轴向运动存在较大阻力，回收过程费时费力，成功率低，而且在实际使用过程中，若外力作用下，钢绞线夹容易与锚座分离开，使本发明所述的机构失去回收钢绞线的作用。本发明将钢绞线分成A、B两束，其中A束为2-3根钢丝，并分离开，如图8a所示。敲击A束钢绞线的钢丝，无论整根钢绞线有多长（20米、40米、60米），A、B两束钢绞线都会产生相对位移如图8b所示。因敲击其中的一束，另一束就相当于该束的既有轨道，且该轨道为螺旋状，全程有油脂润滑，其阻力很小。两束钢绞线之间的运动是螺旋式运动，可靠性更高、操作起来更省力，成功率更高。即便是防护管内进入些许异物，也不妨碍其一束在另一束所形成的的螺旋轨道中产生相对位移。而且本发明所述的钢绞线回收机构，工厂组装更加简单，不需要预张拉，锁定可靠性更高，组装效率可提高60%。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种预应力锚索钢绞线回收机构，其特征在于：包括套设在在钢绞线外侧的钢绞线护套、设置在钢绞线护套下方且中间开设有空腔的锚座、安装在锚座空腔内的钢绞线夹、设置在钢绞线夹下端的线夹控位器、设置在线夹控位器下端的弹簧以及与锚座下端相连的防水帽；所述钢绞线夹为上窄下宽的空心圆台，其用于将钢绞线夹紧；所述线夹控位器包括开设有向上开口的凹槽的控位器主体；所述控位器主体的上端与钢绞线夹的下端相抵，下端与弹簧的上端相连；所述弹簧位于防水帽中，且弹簧的底部与防水帽的底部相接触；所述弹簧处于微压缩状态；所述钢绞线的下端穿过钢绞线夹的空腔后抵住线夹控位器内凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种预应力锚索钢绞线回收机构，其特征在于：所述钢绞线夹的下端内壁上设有线夹内凹槽和线夹内凸台；所述线夹控位器还包括沿控位器主体上端外周设置的线夹控位器凸台一和沿控位器主体中段外周设置的线夹控位器凸台二；所述线夹控位器凸台一伸入至线夹内凹槽中，所述线夹控位器凸台二位于钢绞线夹下方，且其外径大于钢绞线夹的外径；所述钢绞线夹外壁上安装有用于将钢绞线夹与线夹控位器连接为一体的橡胶圈。

3.根据权利要求1所述的一种预应力锚索钢绞线回收机构，其特征在于：所述钢绞线夹由若干均匀分布的钢绞线夹片围绕而成。

4.根据权利要求1所述的一种预应力锚索钢绞线回收机构，其特征在于：所述钢绞线护套为PVR管，钢绞线护套通过连接器与锚座相连；所述连接器为上下两端开口的空心腔体，其上端套设在钢绞线护套下端的外侧，下端嵌入安装在锚座空腔的上端开口处。

5.根据权利要求1所述的一种预应力锚索钢绞线回收机构，其特征在于：所述钢绞线、钢绞线夹、线夹控位器、弹簧同轴设置。

6.根据权利要求1所述的一种预应力锚索钢绞线回收机构，其特征在于：所述锚座空腔的形状和钢绞线夹的形状相适应。

7.根据权利要求2所述的一种预应力锚索钢绞线回收机构，其特征在于：所述钢绞线夹的下端外周设有橡胶圈放置槽。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的预应力锚索钢绞线回收机构的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）组装

先将钢绞线护套、连接器、锚座、钢绞线夹、线夹控位器、橡胶圈、弹簧、防水帽装配好，再将钢绞线依次穿过钢绞线护套和连接器后，伸入至锚座空腔内的钢绞线夹中，钢绞线夹与锚座空腔紧密接触，且弹簧给钢绞线夹一个向上的作用力，使钢绞线被钢绞线夹夹紧，完成锚索的组装；

（2）注浆

锚索孔成孔完成后，根据需要敷设注浆管，将组装好的锚索下到锚索孔中，由注浆管对其锚固段进行一次注浆或二次注浆；

（3）张拉与锁定

当注浆体与锚索凝结成一体并达到一定强度后，在钢绞线上端安装外锚具，对锚索施加预应力进行张拉与锁定，完成对锚固体的锚固；

（4）回收

当锚固任务完成后，需要将钢绞线抽出进行回收；先将外锚具拆除，并将钢绞线从钢绞线护套中分离出一定长度，同时将钢绞线拆分成A束和B束， A束为2~3根钢绞线丝，A束和B束的和为钢绞线的钢丝总根数；再从正上方向下敲击钢绞线护套内的A束钢绞线，A、B两束钢绞线产生相对位移，驱动线夹控位器向下运动，线夹控位器带动钢绞线夹向下运动，钢绞线夹向下运动时，其与锚座空腔不再紧密接触，锚座施加在钢绞线夹上的夹紧力逐渐变小，在向下运动过程中，钢绞线夹与锚座空腔之间的间隙逐渐变大，钢绞线夹与钢绞线不再紧密接触，A束受力向前运动，遇到线夹控位器及弹簧的反力后B束则沿相反的方向往后运动，当A、B两束钢丝束的相对位移超过钢绞线夹片的约束长度时，钢绞线夹片腔内只剩下A束钢丝束了，此时钢绞线夹则完全失去了对钢绞线的夹持作用，整个钢绞线即可从钢绞线夹及锚座中抽出。

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