張加冕答辯可回收性錨桿工藝改進(jìn)及其在工程中的應(yīng)

論文爭辯標(biāo)題：可回收錨桿工藝改良及其在工程中的運用姓名：張加冕專業(yè)：建筑與土木工程指點教師：論文主要內(nèi)容桿實驗改良改良研討道路如以下圖有限元仿真分析現(xiàn)場檢測與監(jiān)測可回收錨桿消費工藝、施工技術(shù)等確定可回收錨桿的消費和施工工藝的改良西安地鐵2#線、西安市北客站南地下廣場基坑支護工程分析內(nèi)因和外因?qū)嶋H分析研討內(nèi)容及目的錨桿的可回收性研討主要內(nèi)容錨桿的定義和分類錨桿的作用和用途錨桿的力學(xué)性質(zhì)錨桿的物理性質(zhì)錨桿的工程特性錨桿的可回收性分析錨桿的可回收性研討1.1錨桿的定義和分類1.1.1錨桿的定義如今錨桿不僅用于礦山，也用于工程技術(shù)中，對邊坡，隧道，壩體進(jìn)展主體加固。錨桿組成必需具備的要素：〔1〕桿體的抗拉強度必需高于周圍巖土體；〔2〕桿體深化巖土體的一端和巖土體嚴(yán)密接觸構(gòu)成摩擦〔或粘結(jié)〕阻力；〔3〕桿體位于巖土體外部的另一端可以構(gòu)成對巖土體的徑向阻力。

錨桿實物圖1.1.2錨桿的分類錨桿按照桿體材質(zhì)可分為木錨桿、竹錨桿、螺紋鋼錨桿、玻璃鋼錨桿等；錨桿按照錨固方式可分為脹殼式、楔縫式、粘結(jié)式、阻力式、倒錐式等；錨桿按照性質(zhì)用途可分為注漿錨桿、可回收錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿等?？苫厥斟^桿大體可分為六類：〔1〕力學(xué)式：運用特殊夾具的滑落撤除錨桿傳力桿體的方法〔2〕自攻螺旋式：經(jīng)過本身螺旋擠壓嵌入巖土體〔3〕機械式：機械構(gòu)造把錨桿的錨固段和自在段拆分開〔4〕充氣式：在海洋工程施工過程中，研討創(chuàng)新了充氣式錨桿〔5〕擴體式：擴體技術(shù)就是經(jīng)過運用一種特種錨桿鉆桿改動成孔直徑，使自在段成孔直徑比較小，而土體深處錨固段的成孔直徑被擴展，增大錨固段直徑，提高錨固段的摩阻力，〔6〕化學(xué)式：在錨桿桿體的錨固段和自在段分界位置設(shè)計一個容器，容器內(nèi)預(yù)先設(shè)置填充一種特種化學(xué)試劑，錨桿回收的時候，經(jīng)過一些方式引燃容器內(nèi)的化學(xué)試劑，經(jīng)過高溫將錨桿金屬桿體融化切斷，拔出錨桿自在段。1.2錨桿的作用和用途1.2.1錨桿的作用錨桿的作用在支護體系中本質(zhì)是錨拉作用，即經(jīng)過錨桿插入巖土體，改動巖土體的本身構(gòu)造，經(jīng)過錨桿的錨固拉拔對圍護構(gòu)造周圍的巖土體進(jìn)展擠壓，提高巖土體本身承載才干。1.3錨桿的力學(xué)性質(zhì)錨桿的力學(xué)性質(zhì)在不同的地質(zhì)條件中有所不同，錨桿的種類繁多，不同構(gòu)造的錨桿在同一種地質(zhì)條件下，有各自不同的力學(xué)性質(zhì)。由于錨桿的運用廣泛，錨桿在不同工程領(lǐng)域運用中，作用不同，錨桿的力學(xué)性質(zhì)不同?，F(xiàn)階段的研討實際，錨桿的力學(xué)作用大體分為三類：懸吊、組合和擠壓。1.4錨桿的物理性質(zhì)錨桿在工程中的運用，是作為構(gòu)造中的拉錨構(gòu)造，應(yīng)力經(jīng)過錨桿的桿體由錨桿的一端傳導(dǎo)到另一端。錨桿由于在施工中詳細(xì)選用的原材不同，各種錨桿的物理性質(zhì)也各不一樣。根據(jù)選用資料有螺紋鋼、竹、木、鋼管、鋼絞線等，錨桿本身的剛性、硬度、撓度、破斷力等物理性質(zhì)各不一樣。錨桿采用的錨固資料有化學(xué)錨固劑、純水泥漿、水泥砂漿、碎石混凝土等，因此錨桿作為一種組合構(gòu)造的物理特性也各不一樣。錨桿的工程特性工程施工中基坑支護領(lǐng)域，錨桿運用范圍廣。錨桿在支護技術(shù)中作為一種構(gòu)造，有其特殊的工程特性。錨桿的工程特性：錨固力、抗拔力、預(yù)應(yīng)力、拉拔延伸率等。按照錨桿能否有預(yù)應(yīng)力分為預(yù)應(yīng)力錨桿和非預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿根據(jù)其受力方向和工程特性可分為承壓的壓力型和抗拉拔的拉力型。錨桿的可回收性分析隨著錨桿技術(shù)的成熟，工程施工中錨桿的運用量越來越大，但是許多大城市發(fā)文制止基坑支護中運用錨桿〔錨索〕，緣由是錨桿〔錨索〕設(shè)計的程度長度都在20m以上，超出規(guī)劃紅線很多，給周圍后續(xù)地下工程呵斥施工困難。錨桿支護構(gòu)造作為基坑支護重要構(gòu)造，在工程中有很大的經(jīng)濟和工效優(yōu)勢，基坑支護首選錨桿支護。為了在工程中運用錨桿，錨桿的可回收性被人們越來越注重。錨桿的可回收性根據(jù)回收部位有部分回收的和全部回收的?？苫厥招缘募夹g(shù)實現(xiàn)方法有機械拆解法，化學(xué)試劑分解法、微爆破截斷法等。對錨桿的可回收性的實際研討也只是定性分析。2.自攻式深基坑可回收錨桿的發(fā)明可回收性錨桿的研討背景可回收性錨桿的適用范圍可回收性錨桿的組成構(gòu)造及其性能可回收性錨桿的創(chuàng)新之處

2自攻式深基坑可回收錨桿的發(fā)明本節(jié)針對自攻式深基坑可回收錨桿的適用范圍、組成構(gòu)造及其性能和創(chuàng)新之處進(jìn)展的全面的研討。2.1可回收性錨桿的研討背景錨桿支護技術(shù)是用于基坑和邊坡的一種比較新型支護技術(shù)。錨桿自上世紀(jì)70年代運用于基坑支護技術(shù)領(lǐng)域以來，由于其投資低、施工進(jìn)度快、工藝構(gòu)造簡單，在國內(nèi)基坑支護中得到廣泛運用。許多正在進(jìn)展地鐵建立的大城市曾經(jīng)發(fā)布紅頭文件明令制止運用不可回收錨桿，制止基坑施工地下支護超越土地規(guī)劃紅線?；谝陨暇売?，研討運用可回收錨桿成為急迫需求處理的問題。2.2可回收性錨桿的適用范圍2.2.1可回收錨桿適用地質(zhì)條件順應(yīng)地質(zhì)條件：可以廣泛運用于普通土層和普通砂層基坑支護錨固體系中?？苫厥斟^桿適用的土層地質(zhì)條件包括普通粉土、普通雜填土、普通粘性土、普通性黃土、硬度比較低的硬質(zhì)粘土等2.2.2可回收錨桿適用的基坑設(shè)計參數(shù)條件可回收錨桿適用的抗拔力要求，在普通土層和砂層運用，抗拔力經(jīng)過現(xiàn)場實驗測試：3m入土深度，拉拔力在20kN，可以作為邊坡土體加固的土釘運用。錨桿本身是中空的，有預(yù)留注漿孔，可用于注漿加固。假設(shè)經(jīng)過錨桿進(jìn)展注漿處置，錨桿抗拔強度等同于錨桿本身桿體破斷強度，可達(dá)100kN。在樁錨支護體系中，樁間運用可回收錨桿，錨桿單根長度應(yīng)在11.5m～14.5m，用大扭矩力錨桿鉆機安裝，錨桿抗拔力可以滿足15米以內(nèi)深基坑樁錨支護構(gòu)造對錨桿抗拔力的技術(shù)要求?？苫厥招藻^桿的組成構(gòu)造及其性能自攻式可回收深基坑錨桿主要由銜接盤、錨桿尾部接頭、桿體、接桿焊合件、中間接頭、套管接頭、前端接頭、前端錨桿和前端鉆頭組成。錨桿尾部接頭上設(shè)有螺紋，桿體、套管接頭和前端錨桿外繞有異性三角鋼絲，構(gòu)成螺旋外形，鉆頭焊接在前端錨桿上。桿體外繞三角鋼絲創(chuàng)新是可回收錨桿的關(guān)鍵技術(shù)隨著絲高增大，桿體的抗拔力也增大；桿體嵌入土體的長度添加，抗拔力也增大。每節(jié)桿體之間的特制銜接頭，六方錐形銜接確保實現(xiàn)錨桿抗拔力、可以大扭矩正反轉(zhuǎn)、可以接受大推力的技術(shù)要求?？苫厥招藻^桿的創(chuàng)新之處自攻式可回收深基坑錨桿在工程運用中以“經(jīng)濟、高效、綠色環(huán)保〞為主要創(chuàng)新點?！?〕不需求養(yǎng)護水泥漿錨固段，不需求混凝土等強，實現(xiàn)快速支護；〔2〕在基坑支護工程中，自攻式可回收深基坑錨桿替代鋼支撐，增大后續(xù)施任務(wù)業(yè)面，使土方開挖的施工效率提高一倍以上，主體構(gòu)造施工速度加快30％；〔3〕自攻式可回收深基坑錨桿對地下空間不會呵斥污染，可回收再利用，降低工程本錢，低碳環(huán)保；〔4〕自攻式可回收深基坑錨桿的分布密度和單根長度可根據(jù)工程隨時調(diào)整，〔5〕錨桿安裝終了后，不需求等強，安裝即可張拉，有效控制圍護構(gòu)造變形量；〔6〕施工速度比傳統(tǒng)錨桿(索)提高十倍以上，可實現(xiàn)平安高效快速施工。自攻式深基坑可回收錨桿表示圖3可回收性錨桿作用機理及其拉拔實驗

3可回收性錨桿作用機理及其拉拔實驗3.1荷載傳送機理3.2錨固原理3.3抗拔力計算3.1載荷傳送機理自攻式深基坑可回收錨桿是一種特殊類型的錨桿，它屬于自旋式，主要是利用螺旋絲的多點接觸力傳送荷載的。錨桿以自攻旋進(jìn)方式進(jìn)入巖土體中，桿體上的螺旋絲深深嵌入巖土體，構(gòu)成多點接觸構(gòu)造。由于桿體上螺旋絲與巖土嚴(yán)密接觸和相互擠壓，產(chǎn)生比較大的摩擦力，當(dāng)巖土體沿錨桿桿體方向平移時，產(chǎn)生比較大的摩阻力和剪切力，添加巖土體的自穩(wěn)性，防止巖土體形變。3.2錨固原理自攻式深基坑可回收錨桿的抗拔力經(jīng)過研討由三方面組成：破壞面內(nèi)巖土體的本身分量、破壞面上剪應(yīng)力合力的垂直分量和錨桿本身的分量。通常錨桿的分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于拉拔力，可以忽略不計。經(jīng)過實際和實驗研討，錨桿在進(jìn)展破壞拉拔時，破壞面的外形是比較復(fù)雜的，受多種要素影響?？蓪⑵茐拿婧喕蓤A筒形，圓筒行可以看成是錐形的特例。錨桿的螺旋體的抗拔力由三部分組成：錨桿與巖土體的摩擦力、螺旋絲剪切阻力和圓柱破壞面的摩擦力組成。3.3抗拔力計算抗拔力計算公式是根據(jù)錨桿所引起的破壞面推導(dǎo)出來的，首先需求用FLAC3D軟件模擬錨桿破壞的破壞面，得出的錨桿破壞面外形如下：圖4.1錨桿破壞面情況在進(jìn)展計算公式推導(dǎo)之前，對實踐的破裂面進(jìn)展一定的實際簡化。經(jīng)過分析研討，可以把實踐破裂面簡化成錐形，進(jìn)展實際研討。簡單的說，就是將實踐曲線簡化為與螺旋葉片邊緣相交，與程度面夾角為θ的斜線。在進(jìn)展實際分析時，做了三條假設(shè)，假設(shè)如下：〔1〕巖土體是均勻介質(zhì)，各個方向性質(zhì)一樣，本構(gòu)關(guān)系為非線性；〔2〕螺旋葉片是薄的，并而是剛性的，假定不變形；〔3〕錨桿自重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于拉拔力，假定計算時不計。簡化的錨桿破壞面的受力情況測壓系數(shù)的曲線錨固力的實測值和公式計算值的比較4消費工藝和設(shè)備的改良4.1扭矩安裝4.2螺旋構(gòu)造可行性實驗4.3消費工藝和設(shè)備的改良4.1扭矩安裝自攻式深基坑可回收錨桿是一種自旋螺旋錨桿，由于這種錨桿的特殊性，它的安裝工藝及施工設(shè)備與其它類型的錨桿完全不同，安裝錨桿需求施加一定的安裝扭矩和軸向壓力，在旋轉(zhuǎn)運動作用下旋入土層中，因此安裝扭矩是這種錨桿施工過程中的重要參數(shù)。安裝錨桿的設(shè)備比較特殊，鉆機的最大扭矩力是施工的重要參數(shù)目的。安裝錨桿的扭矩力受影響的要素很多，主要有：錨桿本身幾何外形，施工的地質(zhì)條件，施工的工藝等。確定錨桿的扭矩力是一個技術(shù)研討方向，需求科學(xué)根據(jù)。原地旋轉(zhuǎn)簡化計算模型。4.2螺旋構(gòu)造可行性實驗(1)可行性實驗實驗1實驗主要設(shè)備：手持式風(fēng)炮，手持式電動錨桿鉆機，拉拔器，小型加固腰梁等實驗設(shè)備實驗2實驗主要設(shè)備：潛孔鉆機，拉拔器，小型加固腰梁等4.3消費工藝和設(shè)備的改良

4.3.1熱軋制造特種異性三角鋼絲技術(shù)

+4.3.2錨桿繞絲機的研發(fā)創(chuàng)新

5施工工藝和設(shè)備的改良5.1施工工藝的改良1、錐形六方銜接技術(shù)錨桿整體抗拔力的薄弱部位有兩個：一組兩個銜接件之間的銜接部位；錨桿桿體與銜接件的焊接部位。針對以上兩個薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)展加固處置。2、泥漿護壁引孔技術(shù)在施工過程中，為了降低扭矩力，提高施工效率，降低設(shè)備功耗，在滿足錨桿設(shè)計抗拔力的要求下，先用小直徑鉆桿成引孔，再進(jìn)展錨桿安裝，極大的降低錨桿安裝的摩阻力。3、高壓水沖孔技術(shù)為了在施工中，快速成引孔，結(jié)合原有工程施工閱歷，設(shè)計研制了小直徑鉆桿成孔技術(shù)和高壓水沖孔技術(shù)。5.2施工設(shè)備的改良1、高效耐壓注水器：合理選擇密封件，提供耐用效果可回收錨桿在工程運用中遇到一系列的技術(shù)問題，經(jīng)過處理這些技術(shù)問題，設(shè)計制造了三種公用施工設(shè)備和機具：高效耐壓注水器、便攜錨桿鉆機〔MG-28〕，小型高壓泥漿泵〔三缸〕。這三種機具設(shè)備在施工中的運用，提高了施工效率，降低了用工量。+2、便攜錨桿鉆機MG-28研討設(shè)計一種分量在30kg以內(nèi)，1～2人就能操作的，扭矩力大，能安裝加力桿，鉆速高，能注漿的輕型錨桿鉆機。+3、小型高壓注漿泵〔三缸〕小型高壓泵技術(shù)參數(shù)為：流量為20～50L/min，壓力為4MPa-10MPa，動力為電動2.2kw，分量在40～50kg范圍內(nèi)。應(yīng)優(yōu)先聯(lián)軸器驅(qū)動三缸柱塞泵。設(shè)計改造的高壓泵如圖：6可回收性錨桿在工程中的運用6.1工程概略6.2基坑支護構(gòu)造設(shè)計6.3施工預(yù)備和施工順序6.4錨桿施工內(nèi)容和配合要求6.5錨桿抗拉拔試驗6.1工程概略西安地鐵3號線港務(wù)區(qū)地鐵車站可回收錨桿工程運用案例:規(guī)范段底板埋深約11.70m，采用明挖法施工。地層以砂層為主。6.2基坑支護構(gòu)造設(shè)計基坑支護總體上采用上部“錨桿墻〞，下部排樁加錨桿的支護型式，錨桿采用可回收錨桿。支護斷面如圖7.2所示：6.3施工預(yù)備和施工順序6.4錨桿施工〔一〕可回收錨桿施工工藝鉆孔機具進(jìn)場→鉆孔機械安裝就位→鉆孔→打設(shè)→加圍檁→試張拉→張拉、錨固→回收〔1〕安規(guī)定位置進(jìn)展放坡開挖，預(yù)留一定的富余量，人工開挖和機械開挖應(yīng)該相互配合和補充。6.5錨桿施工的配合要求：主要是與土方開挖的配合施工6.6錨桿抗拉拔實驗錨桿支護施工必需進(jìn)展錨桿的現(xiàn)場抗拉拔實驗，經(jīng)過第三方進(jìn)展實驗，拉拔力實驗是根據(jù)錨桿圖紙設(shè)計拉拔力參數(shù)進(jìn)展的。經(jīng)過拉拔力實驗滿足設(shè)計要求，確定錨桿的工程質(zhì)量，保證基坑支護構(gòu)造的平安。拉拔力實驗的錨桿數(shù)量應(yīng)該是錨桿施工總數(shù)量的1%，最少三根錨桿。序號規(guī)格型號入土深度施工時間用時扭矩力(最大)入土角度1φ34*3m3.1m8：00～8:1313分鐘1431N·m15°2φ34*3m3.05m8:15～8:3621分鐘1232N·m16°3φ34*3m2.95m8:42～9:0119分鐘1055N·m15°4φ34*3m3m9:07～9:2215分鐘1141N·m1