CN103362124A - 用于土木工程的可回收锚索 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于土木工程的可回收锚索，锚索的锚固段设置锚固组件，锚固组件包括承载体、持力套和挤压套，锚索的锚固段穿过承载体内套于持力套，持力套内套于挤压套，挤压套通过持力套挤压于锚索的锚固段，形成在设定拉力下的可滑移式结构，本发明具有两个摩擦副，锚索达到其设定位移和设定锚固力时，锚索从挤压套装置中平稳滑出，拉力平稳变小，使锚索的拉力得以安全释放；在张拉时以及较大的冲击力下能够实现缓冲式滑移，不会对锚索造成损伤，避免现有技术中锚索破坏前缺乏征兆及破坏时因锚索应力过大而造成的事故，利于及时发现险情，保证不发生工程事故的同时使得锚索能够回收利用，且结构简单，成本较低。

Description

用于土木工程的可回收锚索

技术领域

本发明涉及一种锚索锚固结构，特别涉及一种用于土木工程的可回收锚索。

背景技术

锚索较为普遍的适用于在基坑、边坡等土建工程的加固作业中。现有技术中，为保证锚索的加固效果，锚索普遍采用永久性地留置于地层的方式，如在较大的外力作用下，则锚索会被拉断且锚索本身受力状况会变坏而不能继续使用，也就是说，锚索不能重复利用，不仅造成材料浪费，并且对锚固工程造成恶劣影响。为了解决上述，出现了回收式的锚索技术，如中国专利（公开号CN202380463U）公开了一种注浆囊式可回收锚索，该注浆囊式可回收锚索由注浆囊和绕过注浆囊的无粘结性钢绞线等组成，通过压力注浆使注浆囊膨胀变大提供锚固力，无粘结性钢绞线外端张拉后用夹片式组合锚具固定；由于采用的是无粘接钢绞线，将预应力放张后可以抽出钢绞线重新利用。该方法由于通过压力注浆使注浆囊膨胀变大，因此注浆囊的密封性要求比较高，导致施工工艺比较复杂；并且，注浆囊整个装置成本较高，钢绞线回收后，注浆囊装置报废，使用成本较高；钢绞线绕过注浆囊后端，由于后端承载件、较大的压力以及转弯半径的存在，会对无粘结钢绞线的表层造成破坏，影响钢绞线的抗腐蚀性和耐久性，甚至影响重复使用性。中国专利（公告号CN201531030U）公开了一种用于控制锚固力的可滑动锚具，该可滑动锚具为用于控制锚固力的挤压套结构。当瞬时产生巨大冲击能量而导致锚索受力急剧增大而在锚索瞬间冲击力超过可滑动锚具与锚索之间的最大静摩擦力时，锚索相对于可滑动锚具产生滑动，从而缓冲瞬间冲击力，以此达到抗震的目的。该结构的锚索锚固组件主要目的是在较大冲击力下防止锚索拉断，因而，并不具有缓冲能力，也就无法达到可回收效果，在发生滑移时，依然会对锚索造成损害，导致锚索失效，无法再利用。

因此，需要一种锚索，能够回收利用，可根据需要设置张拉荷载和张拉位移，在张拉以及外冲击力作用下，可缓冲式平稳滑移，不会对锚索造成损伤；且结构简单，成本较低，具有较好的安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于土木工程的可回收锚索，能够回收利用，可根据需要设置张拉荷载和张拉位移，在张拉以及外冲击力作用下，可缓冲式平稳滑移，不会对锚索造成损伤；且结构简单，成本较低，具有较好的安全性。

本发明的用于土木工程的可回收锚索，锚索的锚固段设置锚固组件，所述锚固组件包括承载体、持力套和挤压套，锚索的锚固段穿过承载体内套于持力套，所述持力套内套于挤压套，所述挤压套通过持力套挤压于锚索的锚固段，形成在设定拉力下可滑移式结构。

进一步，所述锚固组件还包括固定连接于承载体的密封筒，所述挤压套位于密封筒内，密封筒内腔密封且注有润滑防锈材料；

进一步，所述持力套至少内表面设有沿圆周方向的防滑纹，所述防滑纹之间沿纵向呈波形平滑过渡；

进一步，所述持力套的内表面和外表面均设有防滑纹；

进一步，所述持力套为柱状弹簧或具有塑性的非金属材料；

进一步，所述持力套为拉簧；

进一步，每根锚索的锚固段上的挤压套为至少两个沿纵向并列，靠近承载体的挤压套为首级挤压套，相邻挤压套之间设定滑移间距；

进一步，还包括紧固板，所述紧固板和承载体分列密封筒前后两端并夹紧密封筒形成密封，首级挤压套前端作用于承载体端面；穿过同一承载体的锚索至少为两根，每根锚索的锚固段均对应设有密封筒和挤压套；所述锚索为无粘接钢绞线，锚索的锚固段去除无粘接钢绞线的PE套管和油脂；所述紧固板与每根锚索的尾端对应设有用于容纳锚索尾端部的盲孔；

进一步，还包括导向帽，所述导向帽至少包括与紧固板后端固定连接的导向锥头；导向帽上分布有通孔，所述紧固板和承载体上均设有用于通过注浆管至导向帽的注浆过孔；

进一步，所述导向帽还包括与导向锥头一体成形的导向筒体，所述导向筒体与导向锥头的过渡处至少在其外表面为平滑过渡，且位于导向筒体与导向锥头的过渡处加厚处理；所述导向帽上的通孔沿圆周方向均布，纵向相邻的通孔之间沿圆周方向错开；所述紧固板和导向帽由高强度非金属材料制成。

本发明的有益效果：本发明的用于土木工程的可回收锚索，采用在挤压套与钢绞线之间设置持力套的结构，实现过渡挤压锚固，锚索的钢绞线与持力套之间以及持力套与挤压套之间具有两个摩擦副，锚索达到其设定位移和设定锚固力时，锚索从挤压套装置中平稳滑出，拉力平稳变小，使锚索的拉力得以安全释放；在张拉时以及较大的冲击力下能够实现缓冲式平稳滑移，不会对锚索造成损伤，避免现有技术中锚索破坏时因锚索应力过大而造成事故，利于及时发现险情，保证不发生安全事故的同时使得锚索能够回收利用，且结构简单，成本较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为挤压套、持力套和锚索装配结构图；

图3为承载体平面图；

图4为紧固板平面图；

图5为导向帽结构示意图；

图6为本发明使用状态的示意图；

图7为本发明回收过程示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为挤压套、持力套和锚索配合结构图，图3为承载体平面图，图4为紧固板平面图，图5为导向帽结构示意图，图6为本发明使用状态的示意图，图7为本发明回收过程示意图；如图所示：本实施例的用于土木工程的可回收锚索，锚索1的锚固段11设置锚固组件，所述锚固组件包括承载体2、持力套4和挤压套3，锚索的锚固段穿过承载体2内套于持力套，所述持力套内套于挤压套，所述挤压套3通过持力套4挤压于锚索的锚固段，形成在设定拉力下可滑移式结构，即设定所需的锚固力，超出该锚固力的拉力可使锚固段11与挤压套及持力套发生滑移；承载体可采用如图所示的承载板结构，还可以采用锚固领域常用的承载结构。

本实施例中，所述锚固组件还包括固定连接于承载体2的密封筒5，所述挤压套位于密封筒5内，密封筒5内腔密封且注有润滑防锈材料；当然，锚索1穿过承载体2处须通过密封胶带9密封，防止注浆体与锚索张拉段粘结；润滑防锈材料可采用油脂等密封和防腐材料，实现对锚索的密封和防腐，并长期使用不会影响其受力条件。

本实施例中，所述持力套4至少内表面设有沿圆周方向的防滑纹，所述防滑纹之间沿纵向呈波形平滑过渡；纵向波形防滑纹在挤压时不会对锚索造成损伤，当锚索的拉力或位移急剧增大时，该锚索可以通过挤压套内波形防滑纹与锚索的平稳滑移来避免锚索因拉力过大而失效。

本实施例中，所述持力套4的内表面和外表面均设有防滑纹；在持力套4与挤压套3之间以及持力套4与锚索1的锚固段11之间均设置有防滑纹，具有较好的防滑效果，同时，实现双重防滑和双重保护，可减小同样锚固力条件下的挤压力的施加。

本实施例中，所述持力套为柱状弹簧或具有塑性的非金属材料；利用柱状弹簧的内外表面直接形成的波形纹作为防滑纹，简单且成本低；同时，在锚索滑移时，利用弹簧本身所具有的弹性，在较大拉力下可发生弹性变性，具有较好的缓冲效果，避免突变，从而进一步避免安全事故的发生。

本实施例中，所述持力套为拉簧，拉簧更能适应锚索由于张拉而产生的滑移，能够发生更大的弹性变形，从而更具有缓冲作用。

本实施例中，每根锚索1的锚固段11上的挤压套3为至少两个沿纵向并列，靠近承载体2的挤压套为首级挤压套31，相邻挤压套之间设定滑移间距；采用多级挤压套的结构，当然，挤压套均需设有持力套，形成多级锚固力，受力简单稳定，离散度低，具有较好的滑移平稳性，可以减小挤压套装置的误差，提高锚索整体受力的准确性，均匀性好，可靠性高；使得锚索在张拉过程中，在拉力不变的前提下而位移持续增加，张拉操作人员可控制锚索的张拉力，并掌握锚孔底部钢绞线和锚具的受力及滑移状态；

本实施例中，每根锚索的挤压套为三个，可根据需要设置张拉荷载和张拉位移，如图所示，分别为首级挤压套31、中间挤压套32和末级挤压套33，当然，挤压套内均对应设有持力套；即本发明中，同根锚索上挤压套的个数ｎ≥1，n个挤压套及其握裹的拉簧（持力套）对锚索提供n级设定锚固力；当单根锚索上挤压套个数ｎ≥2时，可将末端的一个或多个挤压套通过其握裹的拉簧对锚索提供的锚固力作为一级或多级安全受力储备，当锚索因其锚固的岩土体或结构受力超过设计预期时，则前述提供一级或多级安全受力储备的挤压套及其握裹的持力套开始工作，即可实现对锚索锚固力的一级或多级安全受力储备；当单根锚索上挤压套个数ｎ≥2时，相邻挤压套之间由于具有间距，当相邻挤压套当中处于张拉方向的挤压套握裹的拉簧与锚索之间开始滑移时，相邻挤压套之间的预留间距逐渐减小，锚索在其张拉端呈现位移增长但张拉力基本保持恒定的特征，该特征自动反映当前锚索的拉力值和相应各级挤压套的滑移状况，形成对锚索的分级张拉,实现可回收锚索的张拉和回收过程的可控性并具有智能性；在上述技术方案中，单根锚索在末级挤压套后端留有富余长度，当钢绞线在所有挤压套内均开始滑移时，锚索的富余长度逐渐减小，直至富余长度的端部进入末级挤压套33之前，锚索可在基本保持恒定拉力的同时，提供足够的滑移长度，该滑移长度可通过增大或减小锚索的富余长度予以任意调节，由此实现对锚索的纵向滑移能力储备。

如图6所示，锚索1在张拉过程中锚索的拉力略超过首级挤压套设定的锚固力时，在锚索拉力不变的情况下，锚索1开始平稳地滑移，直至首级挤压套31与中间挤压套32紧密接触；继续增加锚索1的拉力而未达到前两级挤压套设定的锚固力时，锚索1不再滑移；继续增加锚索1的拉力达到前两级挤压套设定的锚固力时，锚索1继续平稳滑移，此时可根据需要停止张拉，为锚索的使用状态；本实施例为三级挤压套，当多个挤压套时，可以此类推，根据张拉或者回收的需要，合理选择挤压套可智能化控制锚索1的张拉力和回收力。

如图6及图7所示，当需要回收锚索时，张拉锚索1使拉力超过前两级挤压套设定的锚固力，锚索1平稳滑移，直至中间挤压套32与末级挤压套33紧密接触；再继续增加锚索的拉力而未达到三级挤压套设定的锚固力时，锚索1不再滑移；继续对锚索1施加拉力，当单根锚索1的拉力达到单根锚索1全部挤压套设定的锚固力时，锚索1开始平稳滑移；在挤压套开始从锚索1的锚固段11上平稳滑出时（即钢绞线富余长度尾端进入末级挤压套33时），锚索1上的拉力也在平稳变小，锚索1继续平稳滑移直至在锚索1拉力接近于零的情况下，锚索1从可回收锚索装置中安全平稳滑出，实现锚索1的安全回收。

本实施例中，还包括紧固板6，所述紧固板6和承载体2分列密封筒5前后两端并夹紧密封筒5形成密封，首级挤压套31前端作用于承载体2端面，通过锚索的锚固张拉力使首级挤压套31前端抵住承载体2端面；结构简单紧凑，易于实现；所述紧固板6与每根锚索1的锚固段11尾端对应设有用于容纳锚索尾端的盲孔61，如图所示，该盲孔61用于容纳锚索1的锚固段11尾端，利于锚索的锚固段11定位，避免钢绞线弯曲拉出时出现弯矩和应力集中；穿过同一承载体2的锚索1至少为两根，每根锚索1的锚固段11均对应设有密封筒5和挤压套3；紧固板6与承载体2分列于密封筒5的前后两端并通过纵向设置的螺杆8紧固并夹持密封筒5形成密封，如图所示，紧固板6和承载体2还设有用于通过螺杆8的紧固孔，如图所示，紧固板6的紧固孔62和承载体2的紧固孔22，螺杆沿圆周方向也为四个均布，具有较好的夹持固定效果；本实施例中，同一承载体2的锚索1为四根沿圆周方向均布，形成一组锚索的锚固结构；所述锚索1为无粘接钢绞线，锚索1的锚固段11去除无粘接钢绞线的PE套管和油脂，无粘接钢绞线为外表面包裹一层润滑油脂和一层非金属层的钢绞线，当去除非金属层和润滑油脂层时即为普通锚索或有粘结锚索，利于保证锚固效果。

本实施例中，还包括导向帽7，所述导向帽7至少包括与紧固板6后端固定连接的导向锥头；导向帽7上分布有通孔71，所述紧固板6和承载体2上均设有用于通过注浆管至导向帽7的注浆过孔；使用时，注浆管依次穿过承载体2的注浆过孔23和紧固板6的注浆过孔63，注浆管口位于导向帽7内，将该锚索1放于锚固工程的深孔13内，注浆管通过导向帽7预先设置的通孔71过浆，待水泥浆等达到强度后再进行张拉。

本实施例中，所述导向帽7还包括与导向锥头一体成形的导向筒体，所述导向筒体与导向锥头的过渡处至少在其外表面为平滑过渡，且位于导向筒体与导向锥头的过渡处加厚处理；所述导向帽上的通孔沿圆周方向均布，纵向相邻的通孔之间沿圆周方向错开，即如图所示，本实施例中，导向筒体和导向锥头均设有通孔71，导向筒体上的通孔圆周方向分布为四个，纵向相邻的通孔之间沿圆周方向错开45度圆心角，呈十字交叉结构，保证导向帽的整体强度并利于过浆；导向帽7通过设置于导向筒体上的内螺纹与紧固板上的外螺纹形成的螺纹连接副67与紧固板6固定连接；所述紧固板和导向帽由高强度非金属材料制成，优选为尼龙材料，轻便且成本较低。

本发明的具体实施例：每根锚索的第一级、二级挤压套的设计锚固力为75kN，末级挤压套的安全储备锚固力为30kN，共四根锚索；使用过程中，如图6所示，调整并控制锚固力时，锚索1在开始张拉过程中，锚索1的拉力持续增加，直至达到4×75kN，即实现整孔四根锚索300kN的第一级锚固力，此时略增加整孔锚索拉力，拉力增量一般可控制第一级锚固力的5%，即15kN以内，此时，锚索将发生平稳滑移，滑移过程中，张拉端的张拉力基本保持不变，滑移量达到10mm时，中间挤压套与首级挤压套发生接触；继续提高张拉力，当锚索的拉力未达到4×150kN时，锚索不再与拉簧（持力套）产生相对滑移，张拉端的拉力持续上升，直至拉力达到中间挤压套与首级挤压套设定的锚固力600kN，该锚固力即整孔锚索的设计拉力；当张拉端拉力略大于600kN时，锚索再次平稳滑移，张拉端呈现拉力基本恒定而位移持续增长的特征，该特征表明张拉力已经达到设计拉力，此时停止张拉，即可实现智能防止锚索过张拉。

该锚索在工作状态中，滑坡，泥石流等灾害发生时，锚索的拉力突然增大，则锚索可首先通过末级挤压套与前二级挤压套（中间挤压套与首级挤压套）之间的10mm间隙，在保持设计拉力600kN的持力状态下滑移，并消耗能量；其次，当该间隙逐渐减小和消失后，末级挤压套开始受力，发挥受力安全储备功能；当锚索受力超过设计拉力600kN和安全储备力120kN之和，即720kN时，锚索再次发生滑移，其末端的预留长度即可提供至少30mm的滑移能力，在该滑移能力储备消耗完之前，锚索及其服役的工程在破坏前将出现明显的变形、裂缝或塌陷等征兆，利于及时发现危险并采取相关防范措施将危害降到最低程度；本发明利用锚索单向受力的结构特点设置足够的滑移能力，提高了锚索适应复杂工程条件下可准确预期或难以准确预期的受力或滑移需要的能力，为复杂地质灾害治理及其他类似岩土工程问题的处理提供了技术支持和手段。

当锚索需要回收时，如图7所示，对锚索继续张拉，正常情况下，当锚索的拉力F略超过4×150kN时，即600kN时，锚索开始平稳滑移，直至末级挤压套与中间挤压套紧密接触；再进一步张拉，当锚索的拉力略超过设计拉力600kN和安全储备力120kN之和，即720kN时，锚索开始平稳滑移；持续张拉，当锚索末端的预留长度逐渐减小并消失后，末级、中间级、首级挤压套依次从锚索末端平稳滑脱；在挤压套从锚索末端平稳滑出的过程中，锚索拉力平稳变小；所有挤压套均脱落后，锚索中的张力减低为零，此时，回收抽取锚索只需克服无粘结锚索部分重力及钢绞线与周围润滑介质间摩擦力即可，可采用小型卷扬机进行回收和抽取，即可实现锚索***安全高效回收；当然，回收过程中，图6所示的外部锚固件12保持原状，使最前端外露并预留长度，回收时安装千斤顶并对该预留段向外（前）张拉，当锚索的尾端从全部挤压套中滑出后，则改用卷扬机等机械设备抽出并回收；如图6所示，无粘接钢绞线前端预留长度由于锚固时去除了PE套管和油脂，锚固后加上防腐套14并填充油脂，以便后期回收时保证该预留段不发生腐蚀。

本发明中，前端指的是锚索向外的一侧。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可回收锚索，其特征在于：锚索的锚固段设置锚固组件，所述锚固组件包括承载体、持力套和挤压套，锚索的锚固段穿过承载体内套于持力套，所述持力套内套于挤压套，所述挤压套通过持力套挤压于锚索的锚固段，形成在设定拉力下可滑移式结构。

2.根据权利要求1所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：所述锚固组件还包括固定连接于承载体的密封筒，所述挤压套位于密封筒内，密封筒内腔密封且注有润滑防锈材料。

3.根据权利要求2所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：所述持力套至少内表面设有沿圆周方向的防滑纹，所述防滑纹之间沿纵向呈波形平滑过渡。

4.根据权利要求3所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：所述持力套的内表面和外表面均设有防滑纹。

5.根据权利要求4所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：所述持力套为柱状弹簧或具有塑性的非金属材料。

6.根据权利要求5所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：所述持力套为拉簧。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：每根锚索的锚固段上的挤压套为至少两个沿纵向并列，靠近承载体的挤压套为首级挤压套，相邻挤压套之间设定滑移间距。

8.根据权利要求7所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：还包括紧固板，所述紧固板和承载体分列密封筒前后两端并夹紧密封筒形成密封，首级挤压套前端作用于承载体端面；穿过同一承载体的锚索至少为两根，每根锚索的锚固段均对应设有密封筒和挤压套；所述锚索为无粘接钢绞线，锚索的锚固段去除无粘接钢绞线的PE套管和油脂；所述紧固板与每根锚索的尾端对应设有用于容纳锚索尾端部的盲孔。

9.根据权利要求8所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：还包括导向帽，所述导向帽至少包括与紧固板后端固定连接的导向锥头；导向帽上分布有通孔，所述紧固板和承载体上均设有用于通过注浆管至导向帽的注浆过孔。

10.根据权利要求9所述的用于土木工程的可回收锚索，其特征在于：所述导向帽还包括与导向锥头一体成形的导向筒体，所述导向筒体与导向锥头的过渡处至少在其外表面为平滑过渡，且位于导向筒体与导向锥头的过渡处加厚处理；所述导向帽上的通孔沿圆周方向均布，纵向相邻的通孔之间沿圆周方向错开；所述紧固板和导向帽由高强度非金属材料制成。

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