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可回收锚索技术在大型基坑支护中的应用
发布者:检测一室 周恒 发布时间:2017-3-15 阅读:266次 【字体:

   随着我国经济的飞速发展和建设规模的不断扩大,建筑的高度也不断刷新,人们对建筑地下空间的合理应用意识也在慢慢增强,随之而来的基坑工程问题慢慢变多。在基坑工程中的锚索是支护结构的组成,一般作为辅助部分,它是用钢绞线作为材料,将拉力传递到稳定岩土层中的锚固体结构。它通过外端固定于支护面层,另一端穿过滑动面而锚固在稳定岩体中,则在滑面上产生抗滑阻力,同时增大抗滑摩擦阻力,使结构面处于压紧状态,以提高岩土体的整体性。因此从整体上改善岩土体的力学性能,有效地控制岩土体的位移,提高其稳定性,达到整治顺层、边坡及危岩、危石的目的。因此锚索的应用和发展是一个重要的问题。
   锚索是桩锚支护结构形式的重要组成,尤其体现在支护深基坑或大基坑中,与内支撑或地下连续墙支护结构相比有其明显的经济性优势,但也有其明显的缺点。锚索钻孔时会涌出砂水,从而引起地面沉降就是其显著性的缺点,所以根据不同的周围环境和要求要选择不同的支护形式。在深基坑工程中,由于支护结构承担水土压力,设计中使用的悬臂结构支护形式若不能达到限值要求,则可以设计使用内撑或锚索这两种方式作为水平支点,来达到设计限值要求。但上述方法各有优缺点,采用内撑方法的优点是可以减小支护结构的侧向变形,缺点是施工复杂,需要拆除工作,造价偏高;采用第二种方法可以克服内支撑形式的缺点,对于水平位移和沉降要求宽裕的一些较大的深基坑中,用桩锚支护,会产生更好的效益,还可以提供良好的工作面,因此采用桩锚结构的支护形式有其明显的优势。
   锚索按工作性能分为压力型锚索和拉力型锚索,锚索也可以分为预应力锚索和非预应力锚索,一般工程中大部分应用的为预应力锚索,同时锚索按照是否可以回收分为可回收锚索和不可回收锚索,不可回收锚索在支护结构施工完成之后锚索永久的留在岩土体中,而可回收锚索在地下室建造完成之后和土方回填之前进行回收再利用。
   随着绿色环保意识在施工工程中的不断增强,近年来无论是在施工新设备、设计理论、建筑材料上,还是在施工方法和施工组织管理上,都在绿色环保方面作了许多改善和提高,预应力可回收锚索的大量应用就是其中的具体表现。常规的不可回收锚索在基坑支护结构中发挥临时性的作用,但地下结构施工完成后锚索由于不可回收会永久的留在岩土体中,形成了地下环境污染,同时侵犯临近建筑的地下空间,并成为后续工程的地下障碍物,这些都是它的弊端。如何解决这些弊端?可回收锚索应运而生了。可回收锚索可以克服这些弊端,同时符合环保和可持续发展的时代特点,因此我国众多研发机构和企业单位均进行了大量的科研工作,同时研发的各类型的可回收锚索在深基坑支护结构中得到了大量的应用,并取得了良好的经济和社会效益,因此可回收锚索是工程需要的良好产物。
   锚索的回收通常是回收钢绞线,而使用的水泥浆、波纹管和其它附属件仍然留在岩土体中。目前可回收锚索的发展特别快,形成了很多回收类型,主要是机械方法回收、化学方法回收和物理方法回收。机械方法回收的钢绞线通常与连接件通过机械特殊构造连接,在回收时通过张拉锚索或者反方向旋转锚索将其与连接件脱离;化学方法回收的钢绞线通常在连接件上安装强酸或强碱性装置,在回收时启动装置后将钢绞线回收;物理方法回收通常在钢绞线的连接件上装有发热线圈或小的爆破装置,在回收时启动装置,然后回收钢绞线。现阶段国内应用较广泛的可回收锚索有德国的DYWIDAG可回收式锚索、英国研制的SBMA可回收式锚索、日本的JCE压力集中型可回收式锚索。研制成功的众多类型的可回收锚索,在工程上大量应用,取得良好的经济效益。不同的可回收锚索应用的范围和承载力有所差异,因此要根据不同的需求来加以选择应用。
   在基坑开挖到一定的深度,进行腰梁的施工和锚索的打设,锚索的主要施工工艺如下图所示:
   普通锚索与预应力可回收锚索的不同受力机理:
   注浆体承受拉力的锚索是拉力型锚索,注浆体承受压力的锚索称为压力型锚索,而施工中应用最广泛的是普通的自由式拉力型锚索。普通的自由式拉力型锚索是由锚索杆体、注浆体、外锚头组成。其受力形式是:张拉自由段的锚索杆体,锚固段中的杆体将拉力以剪应力的方式传递给前段的周围的注浆体,注浆体再通过剪应力的方式将力传递给稳定的岩土体。而可回收锚索其受力形式是:张拉钢绞线,通过承压头把力传给后端的承载体,承载体将以剪力的形式将力传给周围的注浆体,注浆体同样以剪力的形式传给周围的稳定的岩土体。
   如图所示普通拉力型锚索和本工程的压力型可回收锚索的锚固段受力图(上部为拉力型的普通锚索,下部为压力型的可回收锚索),分析两者区别:
   首先,拉力型可回收锚索注浆体处于受力形式,截面有变小的趋势,摩阻力会变小;承压型可回收锚索注浆体处于受压形式,注浆体截面有变大的趋势,所以注浆体和岩土体的粘结力和摩擦阻力变大,而压力型可回收锚索比一般的拉力型锚索能承受更大的力。
   其次,压力型可回收锚索和一般的拉力型锚索在锚固段的受力传递方式不相同:拉力型锚索在端头部受力较大,然后向尾部衰减;而承压型锚索在锚索尾部受力较大,然后受力向着前段衰减。因此可回收锚索有利于将预应力传递到更深的稳定岩土层中,有利于锚固段的受力发挥。
   再次,相对于一般的拉力型锚索,锚索杆体和注浆体之间通过注浆体粘结,而承压预应力可回收锚索杆体和注浆体无粘结,预应力钢绞线外套有波纹管,将注浆体和钢绞线隔开。
   预应力可回收锚索施工简便、环保,在城市发展更新较快的现在,是不可替代的建筑材料,其材料特性、施工技术、管理技术及检测技术都应得到足够的重视。基坑工程中取得了一定的现场实验和监测数据,同时在施工技术方面,使用双套管的锚索施工工艺,能显著降低地面的沉降量,但也有其显著的施工价格偏贵,施工时间偏长的缺点,因此对其在广泛的工程应用,仍有较多的问题值得研究。
                                         


 

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