可回收锚筋的应力分散型加劲桩及其施工方法
【专利摘要】本发明提供一种可回收锚筋的应力分散型加劲桩，包含：锚固体，预应力锚筋、牵引锚筋和承载体。锚固体是一个大直径的旋喷搅拌水泥土体或水泥砂浆体；承载体由钻杆推送到锚固体中；锚固体养护达设计强度后，对预应力锚筋施工预应力锁定；当锚固使命完成后，张拉牵引锚筋将卡具拉入到承载体的空腔内，预应力锚筋与承载体脱离连接；使用牵引机将锚筋全部从锚固的地层中回收出来。本发明还提供了该加劲桩的施工方法。本发明施工可操作性强、应力分散，在软土中产生锚固力较大，锚固可靠度高，锚筋的回收率高、施工高效。锚筋和锚具回收再利用、降低了工程造，清除了地下障碍物，实现了锚固施工技术的绿色化。
【专利说明】
可回收锚筋的应力分散型加劲桩及其施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及深基坑支护工程中使用的支护粧。
【背景技术】
[0002]目前常用的边坡和深基坑支护工程中，预应力锚索具有较高的锚固力，形成的粧锚支护结构得到了广泛应用。但软土地层锚固是锚固技术的瓶颈，因为软土地层的摩阻力低，易产生流变，这些都限制了锚固技术的应用。此外预应力锚筋采用的是钢绞线，在边坡和基坑围护结构完成使命之后，常留于地下形成障碍物，这也限制了该种支护形式的应用。为此，在软土地层中形成较高的锚固力，控制其软土的变形量，并在支护结构使命完成之后，能从土体中将锚筋回收出来，是工程界迫切需要解决的难题。
[0003]对于软土地层，由于软土的含水量大，水位普遍较高，锚筋均处地下水位以下。当施加预应力时，传统的锚固体直径只有100?150mm，与软土的粘接面积较小，加之软土的摩阻力较低，得到的锚固力应较低。此外，软土地层的流变性能，当施加的预应力较高时，地层的流变变形特性就表现得明显，导到变形控制效果较低。
[0004]由于施工工期要求紧，一般的锚杆锚固体能给予的养护期也较短，在锚固体的强度较低状态时，就需要对其中的锚筋进行张拉，常常使得锚固体被拉压损伤。当施加较小预应力时，变形的控制效果就差。因此，需要研发具有较高的锚固力的锚杆(索)技术以满足软土支护的要求。
[0005]从目前的锚杆(索)支护的技术标准和锚杆(索)的回收技术水平来看，这些回收式锚杆支护技术，均在一定的条件下适用，如在岩石和硬土层中，在地下水位以上的土层中才能应用。从目前的应用情况来看，锚杆(索)的回收率普遍不高，一般只能达到50%，并不同程度地存在一些问题，如:施工工艺繁杂、工人劳动强度大、回收所需的设备复杂笨重、回收率较低等。
[0006]对于一种以扩大头锚杆为代表的可回收锚索，扩大头处产生应力集中，在软土地层中，扩大头处变形和流变是较大的，对锚固变形的控制是困难的。该锚索是将无粘接的钢绞线绕跨在承载体上，当锚索的长度大于20m时，回收锚索时克服的阻力等于2倍锚索长度*其单位长度的摩阻力，需在U形承载体上拐弯抽出，产生的总回收阻力可能大于了单根锚索的极限张拉力，出现拉断现象，导致锚索无法全部回收。
[0007]目前采用的电热熔解锁回收的方法，由于锚索埋设于地下时间较长，锚索张拉变形较大，可能会使通电的导线被拉断，无法通电加热，产生无法解锁的现象。
[0008]可拆卸锚索及其施工工艺，发明专利号201210485262.2，采用解锁的方法实现拆卸锚索，从其说明书的图2中看出，卡片锁定的锚索前部位于一个大球形空腔室内，其卡片和锚索没有约束，在安装过程中，当受轴向压力作用时，锚索带动卡片很容易从锁孔中脱开，使工作锚索失效。该种锚索在深圳前海一个基坑支护中出现了工作锚索失效案例，发生了基坑全部垮塌的重大工程安全事故，该事故视频在全国范围流传，导致深圳市建委发文禁用该种锚索，证明了该种锚索工作的不可靠。另外，由于锚头是包裹在锚固体中，锚固体为水泥土或水泥砂浆体，从该专利图2可发现，解锁卡块后面是承压板，解锁拉出的卡块是没有位置移动的，要将卡块移动，必须将承压板一起移动，并在锚固体中挤出空间才能解锁，这种解锁的拉力很大，可能将拉索拉断，无法拆卸锚索。其外，该专利中的回收索与解锁卡块之间的连接是硬连接(焊接)，或粘接，拉出解锁卡块后，回收索与卡块之间难以解脱，回收锚索的可靠性较差。在软土中，多根无粘结的锚索位于一个锚头上，施加预应力后，将会使锚固体(水泥土或水泥砂浆体)破损，导致锚固失效。
[0009]该专利的锚头还存在一个问题，即当锚索穿过承压板时，锚索与锚头腔体之间的密封措施是没有显示出来，在这样高压流体环境中，水泥浆、泥浆将沿锚索边缘进入到锚头内，会使拆卸锚头操作失效。
[0010]为了提高在软土地层中，获得较大的锚固力，有效控制变形，提高回收率和保证锚固安全，迫切需要研制一种可回收锚筋的预应力锚固结构，以实现锚固安全和锚筋的全部回收。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题在于，克服现有锚杆(索)锚固力较低、锚固变形大和锚筋回收存在的技术问题和结构缺陷，提供一种既提供较高锚固力，有效控制变形，又能方便回收锚索的可回收锚筋的应力分散型加劲粧，同时还提供该加劲粧的施工方法。在支护作用完成之后，能将锚筋从土体中回收出来，使锚固体与锚筋脱离，实现锚筋的重复利用，清除留在地层中障碍物，达到降低工程造价的目的。
[0012]为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的:
[0013]可回收锚筋的应力分散型加劲粧，包含:锚固体，锚固体内设有预应力锚筋、牵引锚筋和承载体，承载体为圆柱形，外缘对称分布一对突出的耳环;承载体上盖为顶紧预应力锚筋和锁片的圆板，锁紧卡块和顶紧卡块互成楔形，预应力锚筋通过锁片对称锚固在承载座与锁紧卡块上，牵引锚筋通过锁片锚固在中间的顶紧卡块中，下部为一个空腔体;预应力锚筋和牵引锚筋为无粘结的钢绞线。
[0014]锚固体是一个大直径的旋喷搅拌水泥土体或水泥砂浆体，其直径大于150mm，长度大于3m。大直径的锚固体增加了锚固体与软土地层的接触面积，虽然软土的摩阻力不高，但较大的接触面积可以得到较高的锚固力，为获得较大锚固力提供了条件。
[0015]承载体是由高强塑料或钢材制成，多个承载体之间使用一根牵引锚筋串联在一体，前一个承载体中的预应力锚筋从后一个承载体外部的耳环孔中穿过。
[0016]承载体内是一个通过密封件密封的腔体，预应力锚筋和牵引锚筋从承载体进出位置设有一个突出的圆台密封装置。
[0017]承载体后连接一个分散体，将承载体传递来的作用力通过较长的分散体给予分散到锚固体中；分散体呈圆柱笼形结构，由高强塑料制成。所述的分散体是针对软土地层中锚固体强度较低而采取的分散措施，分散体安装于承载体的后面，由高强塑料制成，呈圆柱形笼子，将承载体传递来的作用力，通过自身与锚固体之间较大的接触面，将其分散到锚固体中，以免锚固体受力集中导致被损坏；
[0018]预应力锚筋在冠梁或腰梁上锁定的锚具中间布置一个引出牵引锚索的孔。
[0019]可回收锚筋的应力分散型加劲粧的施工方法如下:
[0020](I)用旋喷搅拌钻机或锚杆机，在锚固的地层中形成一个斜向的、大直径的水泥土或水泥砂浆加劲粧锚固体；
[0021](2)在承载体安装好预应力锚筋和牵引锚筋，并做好区别标记。
[0022](3)将U型喷浆头与钻杆相连接，使U型喷浆头的二个喷浆嘴穿入承载体的二个耳环园孔中；
[0023](4)利用钻杆的推力，将承载体推送到将形成的锚固体中，推送过程喷浆减阻，抽出钻杆过程并喷浆加固，以提高锚固体的强度和密实度；
[0024](5)当大直径的水泥土锚固体养护达到设计要求的强度时，采用组合千斤顶对不同长度的锚筋施加预应力，用锚具锁定在支护结构的冠梁或腰梁上；
[0025](6)当支护结构使命完成后，先用穿心千斤顶张拉牵引锚筋，将顶紧卡块拉入到承载体的空腔内，预应力锚筋的锁片和锁紧卡块脱开，使预应力锚筋与承载体脱离连接；
[0026](7)解除锁定在冠梁或腰梁上的锚具，使用牵引机将预应力锚筋和牵引锚筋一起从锚固的地层中回收出来。
[0027]所述的预应力锚筋为无粘结的钢绞线，平衡地布置在承载体中；钢绞线连续无结点；对预应力锚筋施加的预应力传递到承载体上，通过承载体外包裹的锚固体向外部地层分散。
[0028]有益效果:由于其解锁的拉力远小于每根钢绞线的拉断力，容易实现机械式安全解锁。回收拉出锚索的长度等于锚固的长度，回收的阻力没有叠加。使得回收的时间大大缩短，回收率达到99 %以上。
【附图说明】
[0029]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
[0030]图1为本发明所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧结构示意图。
[0031]图2为本发明所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧的承载体的内部结构剖面图。
[0032]图3为本发明所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧的承载体的内部结构平面图。
[0033]图4为本发明所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧的承载体与分散体组合示意图
[0034]图5为本发明所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧的串联承载体推送进入锚固体过程示意图
[0035]图6为本发明所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧的锚筋回收时解锁示意图。
[0036]图7为本发明所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧的预应力锁定用锚具平面示意图。
【具体实施方式】
[0037]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0038]本实施例中的加劲粧结构如图1所示，是分步施作完成的。既可在较硬的土层中形成，能提供500KN以上的锚固力，也可在软弱的土层如淤泥质土中形成，提供300KN以上的锚固力，在完成支护作用后，能将锚筋完全回收。
[0039](I)用旋喷搅拌钻机或锚杆机，在需要锚固的地层16中形成一个斜向的、大直径的水泥土或水泥砂浆加劲粧锚固体I ；
[0040](2)在承载体3安装好预应力锚筋2和牵引锚筋9，在锁紧卡块61和承载座62之间用锁片4锁紧预应力锚筋2;在顶紧卡块6中间用锁片4锁紧牵引锚筋9，如图2和图3所示;锁紧卡块61和顶紧卡块6互为倒楔形，由多块装配而成。需做好预应力锚筋2和牵引锚筋9之间的区别标记。
[0041](3)针对软土地层为分散由承载体传递来的作用力，在承载体3的后面加装一个分散体17，如图4。
[0042](4)将U型喷浆头14与钻杆13相连接，使U型喷浆头的二个喷浆嘴15穿入承载体3的二个耳环10园孔中，如图5所示；
[0043](4)利用钻杆13的推力，将承载体3推送到将形成的锚固体I中，推送过程喷浆减阻，抽出钻杆过程并喷浆加固，以提高锚固体的强度和密实度;承载体3是一个全密封的结构，前面的圆板5和后面的空腔盖7均通过密封件8实现密封，同时锚筋的进出承载体时设置的圆台状密封装置11，如图2所示，这样确保施工过程中的浆液不能渗入承载体3的内部。
[0044](5)当大直径的水泥土锚固体I养护达到设计要求的强度时，采用组合千斤顶对不同长度的锚筋施加预应力，用锚具12锁定在支护结构的冠梁或腰梁上，如图1所示;为了让牵引锚筋引出，在锚具中心设一个孔，如图7所示。
[0045](6)当支护结构使命完成后，先用穿心千斤顶张拉牵引锚筋9，使顶紧卡块6与锁紧卡块61脱离，顶紧卡块6与牵引锚筋9相连被拉入到承载体的空腔7内，预应力锚筋2的锁片4和锁紧卡块61自然脱开，使预应力锚筋2与承载体3脱离连接，如图6所示；
[0046](7)解除锁定在冠梁或腰梁上的锚具12，使用牵引机将预应力锚筋2和牵引锚筋9一起从锚固的地层16中回收出来。
[0047]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.可回收锚筋的应力分散型加劲粧，包含:锚固体，锚固体内设有预应力锚筋、牵引锚筋和承载体，其特征在于，承载体为圆柱形，外缘对称分布一对突出的耳环;承载体上盖为顶紧预应力锚筋和锁片的圆板，锁紧卡块和顶紧卡块互成楔形，预应力锚筋通过锁片对称锚固在承载座与锁紧卡块上，牵引锚筋通过锁片锚固在中间的顶紧卡块中，下部为一个空腔体;预应力锚筋和牵引锚筋为无粘结的钢绞线。2.根据权利要求1所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧，其特征在于，锚固体是一个大直径的旋喷搅拌水泥土体或水泥砂楽体，其直径大于150mm，长度大于3m。3.根据权利要求1所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧，其特征在于，承载体是由高强塑料或钢材制成，多个承载体之间使用一根牵引锚筋串联在一体，前一个承载体中的预应力锚筋从后一个承载体外部的耳环孔中穿过。4.根据权利要求1所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧，其特征在于，承载体内是一个通过密封件密封的腔体，预应力锚筋和牵引锚筋从承载体进出位置设有一个突出的圆台密封装置。5.根据权利I所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧，其特征在于承载体后连接一个分散体，将承载体传递来的作用力通过较长的分散体给予分散到锚固体中；分散体呈圆柱笼形结构，由高强塑料制成。6.根据权利要求1所述的可回收锚筋的应力分散型加劲粧，其特征在于，预应力锚筋在冠梁或腰梁上锁定的锚具中间布置一个引出牵引锚索的孔。7.可回收锚筋的应力分散型加劲粧的施工方法如下: (1)用旋喷搅拌钻机或锚杆机，在锚固的地层中形成一个斜向的、大直径的水泥土或水泥砂浆加劲粧锚固体； (2)在承载体安装好预应力锚筋和牵引锚筋，并做好区别标记； (3)将U型喷浆头与钻杆相连接，使U型喷浆头的二个喷浆嘴穿入承载体的二个耳环园孔中； (4)利用钻杆的推力，将承载体推送到将形成的锚固体中，推送过程喷浆减阻，抽出钻杆过程并喷浆加固，以提高锚固体的强度和密实度； (5)当大直径的水泥土锚固体养护达到设计要求的强度时，采用组合千斤顶对不同长度的锚筋施加预应力，用锚具锁定在支护结构的冠梁或腰梁上； (6)当支护结构使命完成后，先用穿心千斤顶张拉牵引锚筋，将顶紧卡块拉入到承载体的空腔内，预应力锚筋的锁片和锁紧卡块脱开，使预应力锚筋与承载体脱离连接； (7)解除锁定在冠梁或腰梁上的锚具，使用牵引机将预应力锚筋和牵引锚筋一起从锚固的地层中回收出来。
【文档编号】E02D5/74GK106088088SQ201610642167
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月8日 公开号201610642167.7, CN 106088088 A, CN 106088088A, CN 201610642167, CN-A-106088088, CN106088088 A, CN106088088A, CN201610642167, CN201610642167.7
【发明人】刘全林, 张扬, 张衡, 刘斐然, 叶由德
【申请人】上海强劲地基工程股份有限公司