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試論“可拆卸錨索及其施工工藝”
2015-06-15

浙江中橋預應力設備有限公司  金國喜

 

一、引言

錨索主要用于地下基坑的支護,作為建筑物或者地下結構工程地下開挖過程中防止建筑工地周圍未挖地面塌陷,以及防止不良地面橫斷面發生塌陷的安全措施。由于使用預應力錨索的外支撐替代砼大梁的內支撐,不僅能縮短施工周期,節約建設成本,而且能為機械設備提供更大的操作空間,因此,近幾年來基坑圍護用預應力錨索的使用越來越普遍。目前,國內尚無可供方便可靠拆卸回收的錨索產品,國外雖然已有拆卸回收的錨索產品,但回收繁瑣以及高價格等因素限制了使用,因而國內普遍使用永久性錨索支護,工程完工后留在基坑周邊的錨索造成地下污染,同時占用大量的地下空間,給相鄰地塊的開發造成很大的影響。普通錨索難以回收是制約其使用的主要因素,所造成地下環境污染問題,導致國際上許多國家已開始限用普通錨索。本文結合所申請的國家專利“可拆卸錨索及其施工工藝”,對其成功試用后的產品的功能特點予以介紹。

二、可拆卸錨索技術原理

隨著城鎮化建設的不斷深入,建設過程中減輕乃至消除地下污染已迫在眉睫,越來越多的建筑基坑設計中要求使用可回收錨索,現有產品與用戶需求之間的矛盾日益凸顯,可拆卸錨索及其施工工藝正是基于這一現狀而發明的。

可拆卸錨索技術是利用錐度原理將回收索及工作索分別緊固,其實質是將軸向力轉化為徑向力,對錨索施加夾持力達到緊固目的。錐度配合相當于收縮配合,可以使得負荷均勻分布。

小錨環的外錐與大錨環的內錐相配合,小錨環和大錨環聯接處按需要加工有內錐孔,與夾套的外錐面相配合,夾套及小錨環設計為剖分式,小錨環的剖分數與工作錨索的數量一致,其中心位置為一與回收索配合的圓柱形內孔。在安裝時小錨環外錐面與大錨環的圓錐形孔相配合,圓柱形內孔中夾持回收索;夾套的外錐面與小錨環和大錨環聯接處的圓錐形孔相配合,夾套內夾持有工作索。在軸向力的作用下接觸面之間產生很大的正壓力,靠摩擦承載負荷,外錐面在聯接時的楔形作用所需要的軸向力是靠工作索收緊產生的。

三、專利介紹

本發明提供一種可拆卸錨索及其施工工藝,可以做到解除載荷后,通過拔出回收索,使太陽錨環往中心孔方向縮回,剖分夾套脫開,從而解除對工作索的前端夾持,達到錨索的方便快捷回收。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:在承載體承載端蓋和殼體形成的內腔中,提供由太陽錨環和行星錨環組成的組合錨環,兩錨環厚度相同,配合面有嚴格要求,在太陽錨環外圓面形成圓周分割的半錐孔,行星錨環內圓面上形成數量相同的圓周分割狀半錐孔,太陽錨環和行星錨環組合形成完整的錐孔,錐孔與夾套將工作索固緊。錐孔中心分布圓直徑為灌漿構造特征,保證太陽錨環側的夾套在回收索拔出時自由松脫。本發明的特征為,太陽錨環按工作索數量要求沿孔徑向輻射狀剖分,即太陽錨環剖分結構,剖分形成的軸向條狀溝槽,提供錨環組分離的空間,可方便回收索拔出錨環以及工作索回收;厥諘r,用千斤頂張拉回收索,由于存在的軸向條裝溝槽,回收索退出錨固端后,太陽錨環借助于回收索拔出時對中心圓孔所施加的壓力瞬間消失而自動回縮,錨環組分離,太陽錨環側剖分夾套松脫,解脫對工作索的錨固,使工作索不受任何夾持力作用,達到方便、快速回收。

四、產品的用途及優點

產品廣泛使用于地下結構工程基坑支護。對可回收錨索技術的研究,日美等發達國家起步比較早,并研制開發出了多型錨具,國內的研究和應用相對落后于其他工程技術發達的國家,雖然取得了一些相應的專利技術,但沒能形成相關產品和實際使用。

(一)國外研究應用現狀

在發達國家和地區,已在法律上明確規定土地使用者或建設者對地塊的使用范圍,包括地上高度范圍、地下深度范圍、平面上長度寬度范圍等,也即平面上,地塊的使用不得超越紅線范圍。由于普通錨索會長期占據大量地下空間,在國外部分國家和地區使用已受限制,促使其投入大量人力物力就可回收錨索技術進行研究和相應的產品開發,并取得了實效。如日本國土防災技術株式會社研制的JCE回收式錨索和U形裝置式可回收錨索產品就是典型的代表。

日本JCE回收式錨索,技術較為成熟,施工也比較方便,在日本已應用于實際工程中。但JCE回收式錨索的錨頭不可回收,起錨頭長度尺寸大,結構復雜,造成使用成本較高,同時存在錨索無法回收的可能,而U形裝置式的回收用時長,效率低,不利于工程施工。

(二)國內研究現狀

早在20世紀90年代,我國就開展了以減小地下污染為目的的可回收錨索技術的研究。礦務部門相繼開發了諸如麻花式可回收錨桿、偏楔式可回收錨桿、脹殼式可回收錨桿等產品,由于桿長較短、抗拔力較低,均只能應用于巖體支護,雖然無法推廣使用于基坑支護等領域,但為可回收錨索技術及應用做出了有益的探索與研究。

目前,使用普通錨索難以回收所造成的地下環境污染問題,引起了有關部門的深切關注,同時也制約了普通錨索的應用,設計部門已要求設計要求大部分基坑使用可回收錨索,香港就已經限制錨索在基坑支護中超越紅線范圍。然而,在國內,可回收錨索產品及應用尚屬空白,相關研究報道也不多,雖然專利技術有不少,但均存在不足,無法形成產品。廣東省先后進行了強力回收法試驗、國外引進產品實際使用試驗,由于存在諸多限制因素,試驗結果不盡如人意,至今未能在國內的實際工程中應用。

(三)可拆卸錨索優勢

國外引進產品和現有的專利技術無法滿足現實需求,在此背景下,通過潛心研究及前期試驗,發明了“可拆卸錨索及其施工工藝”技術,該技術主要具有以下優勢:

a能快速經濟地回收錨索,與普通錨具施工工藝基本一致,有利于降低施工成本、加快施工進度、提高經濟效益。

b通過使用不同數量錐孔的組合錨環,實現多根鋼絞線的靈活組裝。

c結構簡單,制作方便,索體受力均勻,錨固可靠。

d回收時僅需對回收索施加23T拉拔力,抽出100mm后,即可人力拔出工作索,每束回收僅需10min時間,解鎖簡單、快速、便利,回收可靠。

e回收施工完成后,留于地下無法回收的承載體體積少于日本JCE同類產品的90%。毫不影響邊臨地塊的二次施工。

五、現實意義及應用前景

“可拆卸錨索及其施工工藝”是一種有別于傳統錨索的新的錨索體系,可為我國工程建設提供一種可靠頂用的可回收錨索,填補了國內產品空白,具有深遠的現實意義。

“可拆卸錨索及其施工工藝”技術,可以很好地解決錨索永久埋藏于地下無法取出,長期占用地下空間,導致浪費和造成污染的問題。它不僅可以將錨索回收后重復利用以降低造價,施工簡單可行,更重要的是可以解決地下建筑垃圾問題,這對于地下空間的長期開發利用具有非常廣闊而深遠的意義。

本“可拆卸錨索及其施工工藝”專利,在浙江中橋預應力設備有限公司的精心制作成品后已在江蘇、浙江、廣東等多個城市多個項目中得到了應用和驗證,取得了穩定的效果和滿意的結果,獲得了用戶和專家的一致好評。

可回收錨索及其施工工藝,突破了現有可回收錨索施工中所存在的技術瓶頸,填補了可回收錨索在我國實際工程應用中的空白,具有廣闊的應用前景以及顯著的經濟效益和社會效益。

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