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(zhēng)辯標(biāo)題：可回收錨桿工藝改良及其在工程中的運(yùn)用姓名：張加冕專(zhuān)業(yè)：建筑與土木工程指點(diǎn)教師：論文主要內(nèi)容桿實(shí)驗(yàn)改良改良研討道路如以下圖有限元仿真分析現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)可回收錨桿消費(fèi)工藝、施工技術(shù)等確定可回收錨桿的消費(fèi)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(chǎng)基坑支護(hù)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(lèi)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(lèi)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(duì)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(qiáng)度必需高于周?chē)鷰r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(duì)巖土體的徑向阻力。

錨桿實(shí)物圖1.1.2錨桿的分類(lèi)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(lèi)：〔1〕力學(xué)式：運(yùn)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(guò)本身螺旋擠壓嵌入巖土體〔3〕機(jī)械式：機(jī)械構(gòu)造把錨桿的錨固段和自在段拆分開(kāi)〔4〕充氣式：在海洋工程施工過(guò)程中，研討創(chuàng)新了充氣式錨桿〔5〕擴(kuò)體式：擴(kuò)體技術(shù)就是經(jīng)過(guò)運(yùn)用一種特種錨桿鉆桿改動(dòng)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(kuò)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(jì)一個(gè)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(shí)候，經(jīng)過(guò)一些方式引燃容器內(nèi)的化學(xué)試劑，經(jīng)過(guò)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(hù)體系中本質(zhì)是錨拉作用，即經(jīng)過(guò)錨桿插入巖土體，改動(dòng)巖土體的本身構(gòu)造，經(jīng)過(guò)錨桿的錨固拉拔對(duì)圍護(hù)構(gòu)造周?chē)膸r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(lèi)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(yùn)用廣泛，錨桿在不同工程領(lǐng)域運(yùn)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(shí)際，錨桿的力學(xué)作用大體分為三類(lèi)：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(yùn)用，是作為構(gòu)造中的拉錨構(gòu)造，應(yīng)力經(jīng)過(guò)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(hù)領(lǐng)域，錨桿運(yùn)用范圍廣。錨桿在支護(hù)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(yùn)用量越來(lái)越大，但是許多大城市發(fā)文制止基坑支護(hù)中運(yùn)用錨桿〔錨索〕，緣由是錨桿〔錨索〕設(shè)計(jì)的程度長(zhǎng)度都在20m以上，超出規(guī)劃紅線很多，給周?chē)罄m(xù)地下工程呵斥施工困難。錨桿支護(hù)構(gòu)造作為基坑支護(hù)重要構(gòu)造，在工程中有很大的經(jīng)濟(jì)和工效優(yōu)勢(shì)，基坑支護(hù)首選錨桿支護(hù)。為了在工程中運(yùn)用錨桿，錨桿的可回收性被人們?cè)絹?lái)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(shí)現(xiàn)方法有機(jī)械拆解法，化學(xué)試劑分解法、微爆破截?cái)喾ǖ?。?duì)錨桿的可回收性的實(shí)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(duì)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(hù)技術(shù)是用于基坑和邊坡的一種比較新型支護(hù)技術(shù)。錨桿自上世紀(jì)70年代運(yùn)用于基坑支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域以來(lái)，由于其投資低、施工進(jìn)度快、工藝構(gòu)造簡(jiǎn)單，在國(guó)內(nèi)基坑支護(hù)中得到廣泛運(yùn)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(yùn)用不可回收錨桿，制止基坑施工地下支護(hù)超越土地規(guī)劃紅線。基于以上緣由，研討運(yùn)用可回收錨桿成為急迫需求處理的問(wèn)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(yùn)用于普通土層和普通砂層基坑支護(hù)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(jì)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(yùn)用，抗拔力經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(yùn)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(guò)錨桿進(jìn)展注漿處置，錨桿抗拔強(qiáng)度等同于錨桿本身?xiàng)U體破斷強(qiáng)度，可達(dá)100kN。在樁錨支護(hù)體系中，樁間運(yùn)用可回收錨桿，錨桿單根長(zhǎng)度應(yīng)在11.5m～14.5m，用大扭矩力錨桿鉆機(jī)安裝，錨桿抗拔力可以滿足15米以內(nèi)深基坑樁錨支護(hù)構(gòu)造對(duì)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(pán)、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(zhǎng)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(shí)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。可回收性錨桿的創(chuàng)新之處自攻式可回收深基坑錨桿在工程運(yùn)用中以“經(jīng)濟(jì)、高效、綠色環(huán)保〞為主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)?！?〕不需求養(yǎng)護(hù)水泥漿錨固段，不需求混凝土等強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)快速支護(hù)；〔2〕在基坑支護(hù)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(kāi)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(duì)地下空間不會(huì)呵斥污染，可回收再利用，降低工程本錢(qián)，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(zhǎng)度可根據(jù)工程隨時(shí)調(diào)整，〔5〕錨桿安裝終了后，不需求等強(qiáng)，安裝即可張拉，有效控制圍護(hù)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(shí)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(jī)理及其拉拔實(shí)驗(yàn)

3可回收性錨桿作用機(jī)理及其拉拔實(shí)驗(yàn)3.1荷載傳送機(jī)理3.2錨固原理3.3抗拔力計(jì)算3.1載荷傳送機(jī)理自攻式深基坑可回收錨桿是一種特殊類(lèi)型的錨桿，它屬于自旋式，主要是利用螺旋絲的多點(diǎn)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(diǎn)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(shí)，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(guò)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(jì)。經(jīng)過(guò)實(shí)際和實(shí)驗(yàn)研討，錨桿在進(jìn)展破壞拉拔時(shí)，破壞面的外形是比較復(fù)雜的，受多種要素影響。可將破壞面簡(jiǎn)化成圓筒形，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(jì)算抗拔力計(jì)算公式是根據(jù)錨桿所引起的破壞面推導(dǎo)出來(lái)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(jì)算公式推導(dǎo)之前，對(duì)實(shí)踐的破裂面進(jìn)展一定的實(shí)際簡(jiǎn)化。經(jīng)過(guò)分析研討，可以把實(shí)踐破裂面簡(jiǎn)化成錐形，進(jìn)展實(shí)際研討。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是將實(shí)踐曲線簡(jiǎn)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(shí)際分析時(shí)，做了三條假設(shè)，假設(shè)如下：〔1〕巖土體是均勻介質(zhì)，各個(gè)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(jì)算時(shí)不計(jì)。簡(jiǎn)化的錨桿破壞面的受力情況測(cè)壓系數(shù)的曲線錨固力的實(shí)測(cè)值和公式計(jì)算值的比較4消費(fèi)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(shí)驗(yàn)4.3消費(fèi)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(lèi)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(yùn)動(dòng)作用下旋入土層中，因此安裝扭矩是這種錨桿施工過(guò)程中的重要參數(shù)。安裝錨桿的設(shè)備比較特殊，鉆機(jī)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(gè)技術(shù)研討方向，需求科學(xué)根據(jù)。原地旋轉(zhuǎn)簡(jiǎn)化計(jì)算模型。4.2螺旋構(gòu)造可行性實(shí)驗(yàn)(1)可行性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備：手持式風(fēng)炮，手持式電動(dòng)錨桿鉆機(jī)，拉拔器，小型加固腰梁等實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備：潛孔鉆機(jī)，拉拔器，小型加固腰梁等4.3消費(fèi)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(jī)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(gè)：一組兩個(gè)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(duì)以上兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)展加固處置。2、泥漿護(hù)壁引孔技術(shù)在施工過(guò)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(jì)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(jì)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(yùn)用中遇到一系列的技術(shù)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)處理這些技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)制造了三種公用施工設(shè)備和機(jī)具：高效耐壓注水器、便攜錨桿鉆機(jī)〔MG-28〕，小型高壓泥漿泵〔三缸〕。這三種機(jī)具設(shè)備在施工中的運(yùn)用，提高了施工效率，降低了用工量。+2、便攜錨桿鉆機(jī)MG-28研討設(shè)計(jì)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(jī)。+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(dòng)力為電動(dòng)2.2kw，分量在40～50kg范圍內(nèi)。應(yīng)優(yōu)先聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)三缸柱塞泵。設(shè)計(jì)改造的高壓泵如圖：6可回收性錨桿在工程中的運(yùn)用6.1工程概略6.2基坑支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)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(yàn)6.1工程概略西安地鐵3號(hào)線港務(wù)區(qū)地鐵車(chē)站可回收錨桿工程運(yùn)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(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)基坑支護(hù)總體上采用上部“錨桿墻〞，下部排樁加錨桿的支護(hù)型式，錨桿采用可回收錨桿。支護(hù)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(jī)具進(jìn)場(chǎng)→鉆孔機(jī)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(kāi)挖，預(yù)留一定的富余量，人工開(kāi)挖和機(jī)械開(kāi)挖應(yīng)該相互配合和補(bǔ)充。6.5錨桿施工的配合要求：主要是與土方開(kāi)挖的配合施工6.6錨桿抗拉拔實(shí)驗(yàn)錨桿支護(hù)施工必需進(jìn)展錨桿的現(xiàn)場(chǎng)抗拉拔實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)第三方進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，拉拔力實(shí)驗(yàn)是根據(jù)錨桿圖紙?jiān)O(shè)計(jì)拉拔力參數(shù)進(jìn)展的。經(jīng)過(guò)拉拔力實(shí)驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求，確定錨桿的工程質(zhì)量，保證基坑支護(hù)構(gòu)造的平安。拉拔力實(shí)驗(yàn)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(hào)規(guī)格型號(hào)入土深度施工時(shí)間用時(shí)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