CN200961263Y - 定阈锁固式可回收锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种定阈锁固式可回收锚杆，水泥浆体8中的钢绞线4外部套有塑料管17，锚杆的尾部钢绞线4穿过挡板6被压合在挤压套13中，形成定阈式锁固结构，挡板6固定在导向帽7上。在锚杆的头部，钢绞线4穿过砼支座3、围囹11被锁固在锚环1上。钢绞线4与挤压套13可事先通过挤压工序设定某一临界荷载，称为“阈值”，通过调控阈值使锚杆产品系列化。本实用新型实现了锚杆内钢绞线4的回收再利用，使基坑支护工程更加经济合理，安全环保，不会对邻地造成影响，拓展了锚杆的应用范围，可应用于临时支护工程的支护结构特别是基坑支护工程中。

Description

定阈锁固式可回收锚杆

技术领域

本实用新型涉及一种井、巷或基坑支护用的锚杆，具体来说是一种通过设计一定范围内的锁固力来控制锚杆的回收拉力，从而将锚杆中的钢绞线进行回收的定阈锁固式可回收锚杆。

技术背景

中国专利公告号：CN 2280157Y，公告日：1998年4月29日，发明名称《高强钢绞锚杆》提出了一种采用钢绞线构成杆体，连接体与钢绞线刚性连接，将锚固剂与钢绞线、孔壁牢固粘接在一起的锚杆，它结构简单，拉拔力大，使用范围广。但在基坑支护工程中，锚杆往往只是起临时加固作用，使用一段时间后便不再需要，上述锚杆技术方案中钢绞线与锚固剂粘接为一体，使其作为锚杆主要构件的钢绞线也无法进行回收，不仅浪费了钢绞线，提高了锚杆的制造成本，而且锚杆留在基坑周边的地下，对邻地的地下施工带来极大不便。目前，随着城市建设的不断发展，对地下空间的使用越来越频繁和广泛。在基坑边线靠近用地边界的情况下，传统的桩锚支护、喷锚支护中的锚杆以及前述的高强钢绞锚杆将延伸至用地边界红线以外，其中的金属构件将会永久性地留在邻地范围内，势必对邻地的后期工程建设形成障碍，构成对邻地物权的侵犯。这种情况在建筑密集、用地紧张的城区尤为明显。因此国家制定了相应的技术规范，近年来有些城市还出台了“土层锚杆不能超越红线”的相关规定。据此，许多有条件采用桩锚或喷锚支护的基坑工程都无法实施，使锚杆的使用空间受到了很大限制。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决锚杆应用空间的局限性，减少锚杆对基坑邻地的影响，进而提出一种使用安全可靠，回收方便且制造成本较低的定阈锁固式可回收锚杆。

本实用新型的技术解决方案是：定阈锁固式可回收锚杆，包括水泥浆体和杆芯，杆芯采用钢绞线，水泥浆体中的钢绞线外部套有塑料管，在锚杆的尾部，钢绞线穿过挡板被压合在挤压套中，挡板固定在导向帽上，在锚杆的头部，钢绞线穿过砼支座、围囹被锁固在锚环上。

本实用新型还可以将挤压套与挡板，挡板与导向帽依次进行点焊连接。

本实用新型还可以对水泥浆体采用注浆管浇注，在锚杆尾部设置有包容钢绞线、挡板、挤压套和导向帽的浆包，在水泥浆体的头部设置有止浆塞。

本实用新型还可以在钢绞线或注浆管上绑扎有对中支架。

本实用新型还可以在一根锚杆中设置的钢绞线为2～6根，钢绞线采用全程无粘结型高强度低松驰钢绞线。

本实用新型还可以在包套钢绞线的塑料管内部注有黄油。

本实用新型还可以在锚环与围囹之间垫有托板。

本实用新型还可以使每一根钢绞线与挤压套压合连接的锁固力低于钢绞线的极限抗拉强度，高于钢绞线的设计拉力。

本实用新型还可以使钢绞线与挤压套压合连接的锁固力为钢绞线设计拉力的1.5倍。

本实用新型还可以将每一根钢绞线各穿过一个挡板被压合在对应的一个挤压套上，在钢绞线与挤压套之间加有钢楔片。

本实用新型的设计原理是：将钢绞线穿入挤压套，利用挤压机使挤压套与钢绞线连接，形成定阈式锁固结构。钢绞线由挤压套锁固并经另一端的砼支座及锚环锁固后，钢绞线自身处于预应力拉伸状态，通过挡板将拉力转变为对水泥浆体的压力，迫使水泥浆体向外移动，而土层与水泥浆体的摩擦力阻止这种移动，从而形成抗拔力，以阻止自由段土层的位移。因此该实用新型锚杆属于压力型锚杆。本实用新型定阈锁固的阈值是指挤压套与钢绞线之间的锁固力临界值。在临时支护结构完成使用功能后，利用千斤顶对钢绞线施加一定的拉力，其拉力超出阈值后，钢绞线可以从挤压套及水泥浆体中拔出。

本实用新型的有益效果是：钢绞线材料采用高强度低松驰全程无粘结型钢绞线，锚固段钢绞线外套塑料管，内注黄油，形成与水泥浆体不连结的受力构件，保证了钢绞线的可回收性，不仅可以节省锚杆的制造成本，还可以保证建筑基坑完成后，支护结构不会对基坑邻地造成永久性影响，而且还具有一定的环保功效。本实用新型锚杆通过设定不同的预应力，可以有效控制基坑侧壁的水平位移。通过在挤压套中添加不同长度的钢楔片，解决了挤压套锁固力阈值的调控难题，使锚杆产品系列化成为可能。将多根钢绞线的多个挤压套分别固定于不同截面的挡板上，解决了压力过于集中导致水泥浆体破坏的问题。在锚杆尾部还可采用压力浆包，有效地解决了锚孔底部沉渣问题。在钢绞线上安装的应力应变片可以准确有效测定钢绞线的实际应力状态，从而使锚杆的实际工作状态更加数值化、信息化，有利于采用信息法指导施工。

附图说明

图1是本实用新型的工作原理示意图

图2是本实用新型的锚杆尾部的剖面图

图3是图1中的A向视图

图4是本实用新型中钢绞线回收设备安装示意图

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

首先根据工程需要和施工场区的地层条件设计抗拔力 $N_U(N_U=\frac{\mathrm{\πd}}{{\mathrm{\γ}}_s}\mathrm{\τ}\·L_i),$ 锚杆长度L和锚孔直径d、锁固力阈值 $F(F\≥\frac{{\mathrm{kN}}_U}{n},k=1.5),$ 锚杆预应力取锚杆设计抗拔力值的0.50～0.65倍。如锚杆长度选用16米，锚孔设计直径为150毫米，钢绞线数量n为3，设计抗拔力为N_U＝200kN，锁固力阈值F设计为100kN，锚杆预应力在100～130kN之间，单根钢绞线极限抗拉强度240kN。

本实用新型的锚杆施工中继承了传统锚杆的成孔工艺，紧接基坑土方开挖进行，测量安放点定出锚杆钻孔位后，于钻孔位上支设开孔机，锚杆设计倾角在15°-45°之间，采用锚杆机或钻机成孔，尽量避免采用“循环水钻法”，最后2米利用“麻花钻头”钻进，尽量减少孔底淤积沉渣。当每层土方开挖至锚杆孔位下0.3米～0.5米时，应停止开挖。钻孔直径不应小于设计直径。

从图1、图2、图3可知，本实用新型锚杆包括水泥浆体8和杆芯，杆芯采用钢绞线4。钢绞线4宜采用1×7、1×5、1×3、1×2、1×1标准型钢绞线，在一根锚杆中设置的钢绞线4为2～6根，采用全程无粘结型高强度低松驰钢绞线。钢绞线4长度应为自由段(基坑壁面以下与止浆塞9之间的部分)、锚固段及外露段(基坑壁面以上部分)长度之和，误差不应大于50毫米。锚固段长度不应少于5.5米，且应超过潜在滑动长度。自由段长度可根据基坑土质和钻孔长度设计决定。外露段长度不应少于1.3米，以满足砼支座3、围囹11尺寸及张拉作业要求以及便于千斤顶16的安装和试验。钢绞线4在锚杆尾部的固定方式是：首先钢绞线4穿过挡板6被压合在挤压套13中，挡板6固定在导向帽7上，然后检查钻孔的孔壁有无垮塌现象，确认无垮塌后，用人力或钻机将导向帽7、挡板6、套有塑料管17的钢绞线4以及注浆管5放入钻孔中，直至孔底，再通过注浆管5灌注水泥浆形成锚杆的锚固段。注浆管5注浆后可以拔出，也可以留在水泥浆体8中。挡板6可用Q235钢，厚度不宜小于6毫米，直径不小于钻孔直径60％，可通过固定钢筋15使挡板6定位居中。挤压套13为空心园柱体钢套筒，将钢绞线4穿入挤压套13，按设计好的阈值利用挤压机将钢绞线4与挤压套13进行压合连接。压合连接所使用的挤压机可以是GYJ型挤压机。为调整挤压套13的锁固力阈值，压合前可在挤压套13中加入不同长度的钢锲片，钢锲片的材质与钢绞线相同，为螺旋形盘绕的圆柱形管体，其形状与普通圆柱形弹簧基本相同，将钢锲片的内孔套在钢绞线4上，再一并插入挤压套13中用挤压机压合。可以增加钢绞线4与挤压套13之间连接的摩擦力，从而提高钢绞线4与挤压套13的锁固力阈值。在挤压机压力相同的情况下，添加的钢锲片圆柱形管体长度不同，其锁固力阈值也会相应变化，钢锲片长度越长，锁固力阈值就越大。钢绞线4与挤压套13压合完成后，可以将挤压套13与挡板6，挡板6与导向帽7依次进行点焊连接。水泥浆体8可采用注浆管5浇注，在锚杆尾部设置有包容钢绞线4、挡板6、挤压套13和导向帽7的浆包14，即在挡板6、导向帽7以及靠近挡板6的塑料管17和注浆管5外部用塑料布包裹，并用细铁丝扎紧，作为浆包14，这样，在注浆时注浆管5内的注浆压力可以保证锚杆尾部水泥浆体8的密实度，还可有效地解决锚孔底部的沉渣问题。锚固段的钢绞线4外套耐油PE塑料管17，塑料管17内部注有黄油。使钢绞线4在水泥浆体8中成为不连结的受力构件，以便于钢绞线4的回收。注浆管5可与钢绞线4绑扎在一起，在钢绞线4或注浆管5上绑扎有对中支架。对中支架12可采用普通钢筋锚杆中所使用的对中支架，每隔1.0～1.5米设置一个，并用12#钢丝扎紧成束，使注浆管5和钢绞线4居中。注浆管5采用Φ32PVC塑料管。在锚杆的头部，即钢绞线4的外露段，依次安装围囹11和锚环1。围囹11可采用400×300×20毫米的钢板。锚环1的型号，可根据钢绞线4直径和根数来确定，锚环1的锚固效率系数应大于0.95。图3中选用的是三孔锚环。在孔内的锚固段端部设置止浆塞9。止浆塞9可采用塑料布或纸片或棉布等柔性材料，将其塞在钻孔内的锚固段端部，以维持孔内注浆压力的稳定。注浆时采用32.5普硅水泥，按水灰比0.45～0.5的比例调制成纯水泥浆体，并加入0.3‰的早强剂(三乙醇胺)，一般浆体设计强度不应低于20Mpa，通过注浆管5采用高压注浆，开始注浆强度不低于2.5MPa，达到5.0MPa时，浆包14破裂，之后灌浆压力宜控制在2.0MPa～4.0MPa之间，不低于1.5MPa。在注浆后，在围囹11与支护桩10之间的基坑壁面上，宜采用不低于C20细石砼浇注400×400×200毫米的支座，即砼支座3。砼支座3上应留有可穿过钢绞线4的孔。

从图4可知锚杆回收设备的安装如下：在锚环1与围囹11之间可垫有托板2，托板2选用Q235钢，厚度不宜小于10毫米，尺寸不小于150×150毫米。托板安放在围囹11的上面，在托板2上安装千斤顶16，托板2的作用是分散千斤顶16对围囹11的压力。千斤顶16可选用YCW60型或YQD210型穿心千斤顶，千斤顶16应配加长支座，千斤顶16的前方应设置安全防护板。回收时首先利用千斤顶16逐根拉松钢绞线4，将钢绞线4从挤压套13拔出约10厘米，之后拆下锁定锚环1，利用绳——索连接器，将钢丝绳与钢绞线4连接，改用卷扬机或人力将钢绞线4快速拔出锚孔，水泥浆体8及杆芯尾部的挤压套13、挡板6和导向帽7则留在土层中。所留下的锚杆材料对邻地的施工不会造成影响。回收后的钢绞线4应作防锈处理，经检测合格后可再次使用。

本实用新型的关键技术是：利用挤压机使挤压套13与钢绞线4压合连接，形成定阈式锁固结构，可事先通过挤压工序设定挤压套13与钢绞线4压合连接的某一临界荷载，即为锁固力阈值。每一根钢绞线4与挤压套13压合连接的锁固力阈值应低于钢绞线4极限抗拉强度一定幅度，以免回收时钢绞线4被拉断，但锁固力阈值还应高于钢绞线4设计拉力一定幅度，以保证钢绞线4及锚杆在正常受力状态下工作的安全可靠，同时锁固力阈值应低于千斤顶16的最大出力，保证回收时能顺利拔出。挤压套13与钢绞线4之间的锁固力阈值设置为单根钢绞线4设计拉力的1.5倍。如当钢绞线4的设计拉力为10吨时，则挤压套13与钢绞线4之间的锁固力阈值就应为15吨。将多根钢绞线4的多个挤压套13分别固定于锚杆尾部不同截面位置的各挡板6上，即每一根钢绞线4各穿过一个挡板6被压合在对应的一个挤压套13上，可解决压力过于集中一个挡板6上导致水泥浆体8受压破坏的问题。通过在在钢绞线4与挤压套13之间加有不同长度的钢锲片，可解决挤压套13与钢绞线4之间锁定力阈值的调控难题，使锚杆产品系列化成为可能。在靠近钢绞线4与挡板6、挤压套13和导向帽7连接的部位设置浆包14，浆包14包裹在挡板6、挤压套13和导向帽7的外部，注浆时可有效地解决锚孔底部沉渣问题。锚固段内的钢绞线4外壁上套有塑料管17，塑料管17内注有黄油，将其浇注在水泥浆体8中，使钢绞线4成为与水泥浆体8不相连结的受力构件，便于钢绞线4的回收，还便于在钢绞线4上安装应力应变片，可以准确有效地测定锚杆的实际受力状态，使锚杆实际工作状况的数值化、信息化成为可能。

与普通钢筋锚杆相比，本实用新型锚杆仅一次性使用便可少用钢材2/5-2/3，杆芯工程费用可降低40％-60％。

在本实用新型锚杆的制造过程中，钢绞线的费用约占杆芯总制造费用的3/4，由于钢绞线可以回收后重复使用，故本实用新型锚杆的制作成本会随着钢绞线重复使用次数的增加而进一步下降。

Claims (10)

1.定阈锁固式可回收锚杆，包括水泥浆体(8)和杆芯，杆芯采用钢绞线(4)，其特征在于：水泥浆体(8)中的钢绞线(4)外部套有塑料管(17)，在锚杆的尾部，钢绞线(4)穿过挡板(6)被压合在挤压套(13)中，挡板(6)固定在导向帽(7)上，在锚杆的头部，钢绞线(4)穿过砼支座(3)、围囹(11)被锁固在锚环(1)上。

2.如权利要求1所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：挤压套(13)与挡板(6)，挡板(6)与导向帽(7)依次进行点焊连接。

3.如权利要求1所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：水泥浆体(8)采用注浆管(5)浇注，在锚杆尾部设置有包容钢绞线(4)、挡板(6)、挤压套(13)和导向帽(7)的浆包(14)，在水泥浆体(8)的头部设置有止浆塞(9)。

4.如权利要求1或3所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：在钢绞线(4)或注浆管(5)上绑扎有对中支架(12)。

5.如权利要求1所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：在一根锚杆中设置的钢绞线(4)为2～6根，钢绞线(4)采用全程无粘结型高强度低松驰钢绞线。

6.如权利要求1或5所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：在包套钢绞线(4)的塑料管(17)内部注有黄油。

7.如权利要求1所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：在锚环(1)与围囹(11)之间垫有托板(2)。

8.如权利要求1或5所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：每一根钢绞线(4)与挤压套(13)压合连接的锁固力低于钢绞线(4)的极限抗拉强度，高于钢绞线(4)的设计拉力。

9.如权利要求8所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：钢绞线(4)与挤压套(13)压合连接的锁固力为钢绞线(4)设计拉力的1.5倍。

10.如权利要求1或3所述的定阈锁固式可回收锚杆，其特征在于：每一根钢绞线(4)各穿过一个挡板(6)被压合在对应的一个挤压套(13)上，在钢绞线(4)与挤压套(13)之间加有钢楔片。

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