周俊文 閆云友 李華萍 龐銳劍

摘 ?要：文章依托現(xiàn)有邊坡支護(hù)工程，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)U型錨索進(jìn)行回收試驗(yàn)，分析了其結(jié)構(gòu)的合理性、極限承載力及錨索中鋼絞線的可回收性?；厥諘r(shí)，采用單根張拉千斤頂和卷?yè)P(yáng)機(jī)從一側(cè)拔出繞過(guò)半圓弧承載體的U型鋼絞線，其拉拔力不大于張拉錨固力，設(shè)備輕便簡(jiǎn)單，效率高。U型可回收錨索在臨時(shí)支護(hù)工程中的應(yīng)用，對(duì)減少城市地下污染、地下空間的開(kāi)發(fā)利用及城市可持續(xù)性發(fā)展具有積極作用。

關(guān)鍵詞：U型可回收錨索;現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn);可回收性

中圖分類號(hào)：TU753 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）19-0063-04

Abstract： The rationality of the structure and the ultimate load capacity， as well as the recycle-ability of the strands mounted in the ground are verified through the recycle test of the U-shaped ground anchor cable relying on the existing slope support project. During the strand recycling， the U-shaped strand by passing the semi-circular load bearing bracket can be drawn out from one side by using an individual strand jack and a winch， the drawing force is not greater than the tension force.The high recycling efficiency can be achieved with light and simple equipment. The application of U-shaped recyclable anchor cable in temporary support engineering has a positive effect on reducing urban underground pollution， the development and utilization of underground space and the sustainable urban development.

Keywords： U-shaped recoverable anchor cable; field test; recyclability

1 概述

隨著我國(guó)巖土工程技術(shù)的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨索作為永久結(jié)構(gòu)的一部分，無(wú)需進(jìn)行回收，而對(duì)于城市建設(shè)中的一些臨時(shí)支護(hù)用錨索，在完成支護(hù)任務(wù)后，如果不進(jìn)行回收，鋼絞線永久埋于地下，容易造成地下環(huán)境的污染及地下空間的占用，從長(zhǎng)久考慮，既不利于城市規(guī)劃，也不滿足可持續(xù)發(fā)展要求[1]。為了實(shí)現(xiàn)資源回收利用，國(guó)內(nèi)外眾多科研院所、施工單位針對(duì)可回收錨索方案進(jìn)行了大量研發(fā)，包括張?chǎng)析蝃2]等對(duì)國(guó)內(nèi)外可回收錨索的種類進(jìn)行了匯總，并總結(jié)了當(dāng)前可回收錨索所存在的問(wèn)題。盛宏光[3]等對(duì)多種可回收錨索（桿）進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究分析其結(jié)構(gòu)、錨固性能、回收性能的合理性。

柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司一直致力于預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，根據(jù)市場(chǎng)需要開(kāi)發(fā)了一種U型可回收式錨索，為了檢驗(yàn)錨索結(jié)構(gòu)的合理性及錨索回收工藝的可行性，依托邊坡支護(hù)工程，開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，在驗(yàn)證U型可回收錨索的可回收性的同時(shí)，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化和施工工藝改進(jìn)提供依據(jù)。

2 工程概況

錨索試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣西樂(lè)百高速公路某標(biāo)段邊坡坡腳處，邊坡高度約為40米，坡面長(zhǎng)度約為120米。坡體巖性為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，支護(hù)設(shè)計(jì)為三級(jí)邊坡，支護(hù)方式為錨桿隔梁+擋土墻。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)錨索結(jié)構(gòu)

根據(jù)工程項(xiàng)目要求，試驗(yàn)用錨索為6孔U型可回收錨索，每根錨索由3根公稱直徑為15.2mm，公稱抗拉強(qiáng)度為1860MPa的PE護(hù)套無(wú)粘結(jié)光面鋼絞線、承載體、隔離架、錨具等多個(gè)部件組成（見(jiàn)圖2）。其中3根鋼絞線分別繞過(guò)三個(gè)獨(dú)立的半圓形承載體形成U形結(jié)構(gòu)，相隔60度分布，沿長(zhǎng)度方向分三級(jí)布置，每級(jí)鋼絞線長(zhǎng)度分別為29m、32m、35m，承載體間距為3m。

3.2 錨索施工工藝

（1）制索：在工廠內(nèi)根據(jù)錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及張拉設(shè)備等計(jì)算下料長(zhǎng)度，采用砂輪切割機(jī)下料，并按設(shè)計(jì)要求剝除張拉段鋼絞線的PE護(hù)套，清除鋼絞線表面油脂，然后按裝配順序?qū)摻g線與其他部件進(jìn)行組裝。組裝并包裝好后發(fā)送至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，錨索編號(hào)1#、2#、3#。

（2）鉆孔：將鉆機(jī)就位，并水平穩(wěn)固安裝，在施鉆過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查并修正。按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔施工，孔徑Φ150mm，孔深為33m，錨孔傾角為15°，鉆孔深度由現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)，成孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，利用鉆機(jī)高壓風(fēng)反復(fù)吹洗孔洞，將孔內(nèi)的粉塵或泥水清理干凈，并清除孔外周圍雜物。

（3）錨索安裝：在錨索放入錨孔之前，檢查錨索外包裝是否完好，拆除包裝后，對(duì)錨索進(jìn)行仔細(xì)檢查，核對(duì)錨索編號(hào)，確保錨索組裝滿足設(shè)計(jì)要求，錨索長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)要求相符，組成錨索的無(wú)鉆結(jié)鋼絞線應(yīng)無(wú)明顯彎曲、扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，鋼絞線的防護(hù)介質(zhì)無(wú)損傷，如有損傷，按要求進(jìn)行修復(fù)。錨索檢查合格，將錨索插入孔內(nèi)至設(shè)計(jì)要求深度，錨索安放后，不得隨意提拔。

（4）注漿：注漿作業(yè)在三根試驗(yàn)錨索按設(shè)計(jì)要求安裝就位后立即進(jìn)行，錨索采用純水泥漿灌注，配制漿體按水灰比0.45控制，將漿液攪拌均勻，然后按1#、2#和3#的順序?qū)﹀^索注漿，注漿最大壓力控制在0.6MPa，為了監(jiān)測(cè)錨索中漿體的抗壓強(qiáng)度，分別在錨索灌注前后各制作一組試塊（共6塊）。

（5）錨具安裝：錨具安裝與鋼支座密貼對(duì)中，錨具中軸線與錨索中軸線一致。

（6）錨索張拉：采用與錨索張拉力配套的千斤頂和油泵，并對(duì)張拉設(shè)備（千斤頂和張拉用油表）進(jìn)行配套標(biāo)定，在試塊測(cè)試強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度40MPa后，對(duì)錨索進(jìn)行張拉，張拉采用分級(jí)循環(huán)加載，通過(guò)對(duì)錨索逐級(jí)加載、卸載，循環(huán)逐步分級(jí)增加荷載。在整個(gè)張拉過(guò)程中，張拉速度控制在100MPa/min 左右，張拉加載等級(jí)和觀測(cè)時(shí)間見(jiàn)表1。

（7）錨索鋼絞線回收：錨索卸載后，用YDC240Q千斤頂對(duì)U形鋼絞線的一端施加拉拔力，將鋼絞線依次拔出，并進(jìn)行記錄鋼絞線回收時(shí)的最大拉拔力。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 錨索張拉力控制

為了驗(yàn)證不同張拉力對(duì)錨索鋼絞線回收難易的影響，對(duì)三根錨索采用了不同的張拉力控制，1#、2#和3#錨索的張拉力依次為936kN、1014kN和1170kN。錨索實(shí)驗(yàn)記錄見(jiàn)表2，錨索張拉荷載-位移曲線見(jiàn)圖3。

從分析記錄表中各級(jí)張拉加載和卸載時(shí)鋼絞線伸長(zhǎng)量數(shù)據(jù)可以看出：

（1）同一循環(huán)中，在卸載時(shí)，鋼絞線不能回到加載時(shí)的狀態(tài)，隨著加載循環(huán)中最大力的增加，鋼絞線的相對(duì)伸長(zhǎng)殘余量越大，說(shuō)明加載時(shí)鋼絞線的伸長(zhǎng)量中存在一定的塑性伸長(zhǎng)，這是因?yàn)槭苠^索鉆孔直徑的限制，U型錨索中的鋼絞線在U型承載體處的彎曲半徑小，鋼絞線受拉時(shí)，在承載體處的鋼絞線存在較大的彎曲應(yīng)力而導(dǎo)致的。

（2）張拉力在鋼絞線公稱破斷力的60%（含60%）之前，卸載時(shí)鋼絞線伸長(zhǎng)量中的殘余塑性變形相對(duì)比較小，當(dāng)最大張拉力大于60%時(shí)，卸載時(shí)鋼絞線伸長(zhǎng)量中的殘余塑性變形顯著增加。

（3）1#、2#和3#錨索在初始荷載和第四循環(huán)的最大張拉力間的伸長(zhǎng)量（除去塑性殘余變形）分別為126.78mm、126.38mm和129.38mm，比理論伸長(zhǎng)量計(jì)算值（鋼絞線的彈性模量取1.95x105MPa，錨索長(zhǎng)度按三級(jí)長(zhǎng)度中的最小長(zhǎng)度29m減去張拉夾持位0.5m，取28.5m）134.5mm偏小一些，原因是三根U形鋼絞線的長(zhǎng)度不一樣，而整體張拉時(shí)的伸長(zhǎng)量是相等的，所以每根鋼根絞線的受力一樣，即三根鋼絞線之間存在相互制約，錨索的整體張拉伸長(zhǎng)量比理論計(jì)算值偏小是合理的。

4.2 錨索回收拉力

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，錨索中鋼絞線的回收采用了千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)和手拉葫蘆等多種方式相結(jié)合的方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，U型錨索中鋼絞線在拉拔過(guò)程中，因千斤頂具有出力平穩(wěn)的優(yōu)級(jí)點(diǎn)，在鋼絞線另一端通過(guò)U型錨索承載體之前，采用千斤頂拉拔更有優(yōu)勢(shì)，在鋼絞線另一端完全通過(guò)U型錨索承載體之后，受到的阻力明顯降低，換用卷?yè)P(yáng)機(jī)或手拉葫蘆，可大大提高回收效率。U形可回收錨索的回收拉力見(jiàn)表3。

從表3數(shù)據(jù)可以看出，錨索的張拉力大小對(duì)鋼絞線回收時(shí)的拉拔力幾乎沒(méi)有影響;在同一錨索中，最長(zhǎng)鋼絞線在回收時(shí)的拉拔力明顯大于另兩根鋼絞線。

在回收過(guò)程中，鋼絞線拔出后，后半段呈螺旋形，原因?yàn)楹蟀攵武摻g線在通過(guò)承載體時(shí)產(chǎn)生塑性變形導(dǎo)致。

5 結(jié)論

通過(guò)此次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)此U型可回收錨索可得出如下結(jié)論：

（1）U型可回收錨索，最大張拉力達(dá)到鋼絞線公稱破斷力的75%（1170kN）時(shí)，錨索鋼絞線未出現(xiàn)破斷失效。證明U型錨索的承載能力滿足地錨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載力要求。

（2）試驗(yàn)中U型可回收錨索鋼絞線回收順利，證明錨索基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

（3）不考慮張拉墊墩下的土地的壓縮，在循環(huán)加載過(guò)程中，錨索隨著試驗(yàn)荷載的增大，位移增大，且隨著張拉加荷循環(huán)級(jí)數(shù)增加，相同荷載情況下，本級(jí)循環(huán)位移量要高于上一級(jí)循環(huán)時(shí)位移量，說(shuō)明錨索中鋼絞線以彈性變形為主，伴隨塑性變形發(fā)展。

（4）錨索中鋼絞線采用整體張拉時(shí)的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量小于理論計(jì)算值，這主要是錨索中三根U形回轉(zhuǎn)的鋼絞線之間的相互制約造成的。

（5）U型可回收錨索中鋼絞線采用單根拉拔的方式回收，成功率為100%，回收工藝簡(jiǎn)單可行。

（6）錨索的張拉力大小對(duì)鋼絞線回收時(shí)的拉拔力幾乎沒(méi)有影響;在同一錨索中，最長(zhǎng)鋼絞線在回收時(shí)的拉拔力明顯大于另兩根鋼絞線。

（7）錨索鋼絞線回收可采用單根張拉千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)、手拉葫蘆等設(shè)備，不同工程項(xiàng)目可根據(jù)實(shí)際工況組合選用。實(shí)驗(yàn)證明，前半段選用千斤頂拉拔，施力平穩(wěn)，操作安全，后半段采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉拔，效率高，二者組合使用，提升錨索鋼絞線回收效率。

（8）在回收過(guò)程中，因鋼絞線在通過(guò)承載體時(shí)產(chǎn)生塑性變形而呈螺旋狀，拔出時(shí)會(huì)有比較大的彈力，因此在錨索鋼絞線回收時(shí)，施工人員應(yīng)注意安全，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)作好安全隔離標(biāo)識(shí)，最后拉拔應(yīng)緩慢，確保施工人員和設(shè)備安全。

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