可回收锚杆与土钉技术研究.ppt

可回收锚杆与可回收土钉 技术研究 上海房睿建筑科技有限公司 王立明 博士E-mail:WangLM100163.com 主要内容 一 可回收锚杆分类及特点分析 二 高压喷射扩大头锚杆 三 后弹开回转型可回收扩大头锚杆 四 工程应用 五 最新研究 拆锚型可回收锚杆和可回收土钉 上海房睿建筑科技有限公司 可回收锚杆根据回收的原理可分 为三大类： 回转型 拆锚型 强拉失效型 分别按以下几个方面进行比较： 制作、承载受力状态、回收 一 可回收锚杆分类及特点介绍 上海房睿建筑科技有限公司 1 拆锚型 特点：承载受力阶段稳定可靠 回收拉力小 钢绞线（或杆体）后处理简单 螺栓式可回收锚杆 锚固端通过螺栓进行锚固，旋转螺栓或杆体 回收钢绞线。杆体多为刚性杆且孔径较大，锚杆 较短，厂家加工锚具，现场拼装。 锚具松落型 采取措施让锚固端锚具和钢绞线分离，从 而回收钢绞线。杆体为柔性索（钢绞线），孔径 较小（可适用于孔径100mm以上的孔）。回收拉 力很小。厂家加工（锚固端）锚具，现场拼装。 上海房睿建筑科技有限公司 2 强拉失效型 锁定端放松后，对钢绞线施加大于锚 固节点承载力一定阈值的张拉力，使锚固 节点的挤压套或涨壳破坏。使锚固端失效 后，将钢绞线拉出回收。 特点：a 承载受力阶段可靠性较差， 如果锚杆受力超过阈值，承载力阶段将会 失效，有风险。b 回收拉力较大，超过锚 杆承载力极限值。承载力的提高与回收拉 力的降低是矛盾的。c 杆体承载力超过节 点承载力，杆体用料浪费。 上海房睿建筑科技有限公司 3 回转型 滑轮回转型可回收锚杆（索） 无粘结钢绞线回转型可回收锚杆（索） 钢绞线分为后弹开和不弹开两类。 后弹开钢绞线可应用于各种形式的扩大 头锚杆（索）中 。制作较简单，回收较方便 ，回收拉力较小（10-20KN）。承载力较高。 缺点是：回收的钢绞线有一半螺旋打卷且钢 绞线上残留油脂，后处理复杂，成本高。 上海房睿建筑科技有限公司 此处主要介绍： 采用高压喷射成孔工艺的后弹开无粘 结钢绞线回转型可回收扩大头锚杆（索） 。 上海房睿建筑科技有限公司 二 高压喷射扩大头锚杆（索） 高压喷射扩孔是在土体内一定长度范围内 对孔壁土体进行切割扩孔后形成一个圆柱状的 扩大头空腔。扩孔结束后置入锚杆杆体，随即 将纯水泥浆或砂浆注入扩孔底部，置换出原来 重度较小的混合浆液。 深圳：曾庆义博士 专利 。 （一）适用范围 前提条件：为扩大头找到好土层。 适用范围：广泛适用于各种粘性土和砂土，以 下土层除外： 有机土； 液限 W50% 的土层； 相对密实度 Dr0.3 的砂土层。 上海房睿建筑科技有限公司 （二）施工工艺 1 钻孔 2 扩孔 分为水扩和浆扩两个过程： 粘土、粉质粘土和粉土 水扩两遍，浆扩一遍；砂土 水扩一遍，浆扩两遍。 扩孔浆液水灰比： 砂土1.0；粉土 1.2;粉 质粘土1.5；粘土1.5-1.8。 扩孔高压喷射压力不小于25MPa。 喷嘴移动速度：粉质粘土不大于10cm/min；粉土 不大于15cm/min；砂土不大于20cm/min。 上海房睿建筑科技有限公司 三 后弹开回转型可回收扩大头锚杆 锚杆（索）杆体制作 钻孔与扩孔锚杆（索）杆体安放钢绞线弹开 拔出套管注浆置换注浆体养护 张拉与锁定 （一）施工流程 钢绞线回收 上海房睿建筑科技有限公司 （二）施工工艺 1 锚杆（索）杆体制作 （1） 在钢绞线上安装合页式承压板 上海房睿建筑科技有限公司 合页式承压板 夹具 上海房睿建筑科技有限公司 夹具合拢 上海房睿建筑科技有限公司 (2) 合页式承压板及钢绞线锁紧 、杆体绑扎 上海房睿建筑科技有限公司 杆体绑扎 上海房睿建筑科技有限公司 （3） 钢绞线弹开 地面弹开试验 上海房睿建筑科技有限公司 4 杆体安放 上海房睿建筑科技有限公司 3 旋喷成孔 5 拔出套管 上海房睿建筑科技有限公司 6 注浆置换 取出钢套管后，将水灰比不大于0.5的纯 水泥浆液注到扩大头的底部，将原来扩孔 的混合浆液置换出来。 7 注浆体养护 圈梁浇筑 上海房睿建筑科技有限公司 锚杆施工时间灵活 ，也可在圈梁浇筑 后再施工锚杆。 上海房睿建筑科技有限公司 8 张拉锁定 张拉值要达到设计值的 1.05至1.1倍，以检验每 根锚索（杆）的抗拔力 。 上海房睿建筑科技有限公司 预应力锁定值的确定，需通 过试算或反算，以开挖到基 坑坑底时的锚索（杆）拉力 接近设计值为准。一般应为 锚索（杆）抗拔力设计值的 0.5至0.9倍。 9 钢绞线回收 遗留扩大头可准确定位，对周边地下空间后 期施工影响较小。 上海房睿建筑科技有限公司 合页式承压板采用高强工程塑料注塑 而成，为检验其在水泥体中的承载能力， 在地面进行了承载力试验。 （三）合页式承压板试验 上海房睿建筑科技有限公司 试验共做6个试件 分别采用不同配比的纯水泥 浆或砂浆，以及不同的工艺要求 ，灌入直径460mm-530mm、长 600mm的塑料容器内，合页式承 压板和钢绞线按要求埋进注浆体 。 水泥采用P.O42.5级水泥。 养护20天。采用双拼H型钢作反 力架，进行张拉试验。初始荷载 为30kN，每级加载30kN。当荷载 加至240kN时，各试件 承压板均 为未破坏状态。 上海房睿建筑科技有限公司 试件概况 试件 编号 材料 配合比 水：水泥：砂 承压板其它 1水泥浆0.5:1.0有 2 水泥浆置换 混合泥水 0.5:1.0有 3水泥浆0.5:1.0无 4水泥砂浆1.0:1.0:1.0有 5水泥浆0.5:1.0有（钢轴） 6水泥砂浆1.0:1.0:1.0有（钢轴） 上海房睿建筑科技有限公司 试件1、试件2加载至 270kN时，水泥体在承压板 外侧形成一个圆锥形的破 坏面，如图7所示。继续加 载至300kN，仍处于稳定受 力状态；加载至330kN，承 压板内水泥体连同承压板 彻底破坏。 试件3无承压板，加载至80kN发生劈裂破坏；试件4 加载至300kN，钢绞线拉断，试件未有裂缝及其它破坏 迹象；试件5和试件6在加载至270kN时形成贯穿裂缝， 圆锥形破坏面形成。但并不影响注浆体承载力。 上海房睿建筑科技有限公司 承压板处注浆体的局压验算。 根据试件的破坏形态首次破坏呈圆 锥形，考虑到承压板所包围的注浆体处于 两向应力状态，板内注浆体强度可得到提 高。注浆体受力的薄弱环节位于承压板的 末端底部，参考混凝土局部受压公式可建 立如下的承压板承载力计算模式： （四）锚杆锚固承载力设计 上海房睿建筑科技有限公司 式中 F承压板承载力设计值； 注浆体轴心抗压强度设计值； 注浆体局部受压时的强度提高系数； 承压板末端张开后包围的面积； 局部受压的计算底面积； 承压板弹开后两板末端之间的距离。 算例，取 按该公式的计算结果比试验结果略低。（水灰比0.5:1.0的 纯水泥浆20天抗压强度按20MPa考虑。） 承压板末端宽度； 则 上海房睿建筑科技有限公司 四 工程应用 （一） 某基坑支护工程 局部采用桩锚支护结构，锚杆（索）总 长度18m，扩大头长度3.0m，直径0.8m；非 扩大头直径0.15m。 设计抗拔力500kN，张拉力550kN。张拉 结束，达到设计要求。 现在试锚钢绞线已成功回收，回收：单 根钢绞线起拔力20kN，起拔后回收拉力10kN 。 上海房睿建筑科技有限公司 某商务广场基坑 上海房睿建筑科技有限公司 试锚钢绞线成功回收 上海房睿建筑科技有限公司 （二）某购物广场抗浮锚杆 地下室采用后弹开回转型可回收扩大头锚 杆（索）作为抗浮锚杆，钢绞线不回收。 锚杆（索）抗拔力设计值360kN，总长度 10m，扩大头长度4.0m，直径0.8m；非扩 大头直径0.15m。 上海房睿建筑科技有限公司 抗浮锚杆施工 上海房睿建筑科技有限公司 五 拆锚型可回收锚杆与土钉 （一）后弹开回转型可回收扩大头锚杆总结 不足之处： 1 受力方面：单组合页承压板拉力达到240 kN时 ，承压板前端出现微裂缝，水泥体开裂剥落。 使得承载力的提高受到限制。 每根钢绞线的回收均需用千斤顶启动。回收出 来的钢绞线上有油脂，清除费工；每根钢绞线 都有一半是螺旋卷曲的，后处理功效差。 只适用于扩大头锚杆，不适用于一般锚杆。 上海房睿建筑科技有限公司 4 钢绞线经过对弯后强度受影响，尤其对于有钢 轴的合页式承压板，钢绞线在对弯处拉断的概 率较大。 5 扩大头长度受到制约，对于进一步发挥扩大头 锚杆的优势有所不利。 上海房睿建筑科技有限公司 （二）新开发的“拆锚型”可回收锚杆的特点 1 锚杆适用范围广：适用扩大头和非扩大头锚杆 。扩大头长度可做到1m以下，可充分发挥扩大 头的优势。 承载力状态稳定可靠。锚固端设置有保险装置 ，只要钢绞线不断，结构是稳定的、有保障的 。 使用普通有粘结钢绞线，回收出来的钢绞线无 油脂，直段，无弯折，后处理简单，再利用方 便。 回收简便，每根锚杆只需打开保险装置，2、3 、4根钢绞线只需人工即可拉出。钢绞线回收拉 力只需几十公斤即可。 上海房睿建筑科技有限公司 上海房睿建筑科技有限公司 端节点 无弹性、无 压缩能力 中间节点中