李 浩

（ 陕西西安 ）

一、前言

可回收式锚杆是在西安地铁二号线城运村～张家堡区间明挖基坑工程中采用的一项新工艺，基坑位于张家堡广场内。坑深度为15～18米，从地质纵断面显示，本段土层主要为黄土状土、粉质粘土和中粗砂。因本基坑要考虑轨排基地，内净空的导致不能使用内支撑支护系统。经技术经济综合比较、计算分析和工程类比，本工程推荐采用此工艺。

二、可回收式锚杆简介：

可回收式锚杆即自旋锚杆也称为螺旋锚杆。锚杆的前端有特制钻头，用来顺利前进，末端有螺纹用来预紧托板。拧入锚杆时不需要用机械的方法强迫推进，利用人工方法稍加轴向推进力，锚杆即可拧入钻眼，然后靠电钻回转力矩完成。自旋锚杆采用通用的电钻拧入，不需要冲击力，自旋锚杆支护可以有效地应用于中等硬度以下的围岩中，锚固力一般在80KN以上。在回采其间，利用电钻反转锚杆，锚杆即被旋出，实现了锚杆回收再利用。自旋式可回收锚杆在地铁基坑开挖防护中显现出安全、施工快捷、节约成本的优越性。自旋可回收土层锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土桩墙联结，另一端锚固在基坑或边坡中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或者挡土墙的土压力、水压力。

自旋锚杆由杆体、螺丝、螺丝端部金属头(金属头主要是利用电弧焊接上去的合金材料，主要是防止端头的螺丝旋进过程中变形)、螺母及托板组成。锚杆杆体为钢管体，杆体上的螺丝经机器冷加工后焊接上去。

          图1 锚杆结构图

三、可回收式锚杆的施工工艺

在地铁基坑开挖中，锚杆的安装工艺越简单，工作效率越高。自旋安装过程十分简单，利用锚杆钻机和钻杆在被加固的土体中打好小于锚杆外径的锚杆的钻孔,将锚杆锚固端置于钻孔口处,通过回转接头将锚杆与安装机具连接好,开动安装机具,锚杆即被旋入土体（岩体）；                                                                                  

上图为西安地铁二号线张家堡广场明挖基坑可回收式锚杆现场施工

施工工艺：

    土钉墙初喷    锚杆检验    布设锚杆点   钻机就位   锚杆钻进   锚固    锚杆回收（在主体结构到达锚杆位置前）

四、可回收式锚杆的作用机理

可回收式锚杆主要是通过利用多点接触的力学原理，锚杆是自旋形式进入到土体（岩体）中，杆体上螺丝深深地刻入到岩体中形成多点接触。由于杆体上螺丝与围岩接触，在孔壁处产生摩擦力，当土体（岩体）沿杆体轴向滑移时，刻入土体（岩体）的螺丝会与岩体产生较大的摩擦力，阻止了土体（岩体）的滑动。开挖基坑后的土体（岩体）在重力和构造应力等因素作用下土体（岩体）必将产生变形，由于土体（岩体）变形产生侧向应力挤压锚杆，侧向应力作用在螺丝之间的杆体上，而螺丝产生反作用力作用在土体（岩体）上，这样，锚杆在力的作用下形成多点锚固作用，从而使锚杆多点接触作用，大大提高了锚杆的锚固作用。它利用与地层的锚固力维持结构物的稳定。

图2 施工现场所用的锚杆图

自旋可回收土层锚杆具有一系列优点，随着研究开发的大量投入，土层锚杆应用数量迅速增加，施工工艺逐步完善，并形成成套施工专用机具。

五、土层可回收式锚杆的自身优点：

⏹无需打孔自旋安装将锚杆周围土层挤压使其物理力学特性大大提高，使得较小的杆体就可以获得较高的锚固力；

⏹直接旋进土层安装，施工速度提高十几倍，可形成快速施工

⏹因为无需注浆等待水泥固化和土层失水，因此锚杆安装完成就立刻达到锚固力，使结构得到最及时加固，大大提高施工安全

⏹自旋锚杆可以自带钻头和注浆连接体，对松散层位可实现打孔注浆加固一次完成

⏹没有注浆的自旋锚杆可以快速方便回收，不污染城市地层。

六、可回收式锚杆其工程优点为：

1)用自旋锚杆代替内支撑，能及时支撑围护结构和土层，因而在基坑内有较大的空间，有利于方便快速施工；

2)自旋式可回收锚杆对地层不会造成污染，有利于城市环保；

3)锚杆施工机械及作业空间相对不大，因此可为各种地形场地所选用；

4)自旋锚杆的参数可根据工程随时调整，因此可以保证设计有足够的安全度；

5)自旋锚杆施工随时可施加预应力，以及时控制结构的变形量；

6)施工速度比传统锚杆（索）提高十几倍，可实现高效快速施工；

七、锚杆现场试验参数：

采用潜孔钻机直接安装（ф50，旋丝距25mm和50mm）

试验（1）、  3米长锚杆，不打眼采用潜孔钻机直接安装。——锚固力52KN

试验（2）、  6米长锚杆，不打眼采用潜孔钻机直接安装。——锚固力125KN

试验（3）、 12米长锚杆，不打眼采用潜孔钻机直接安装。——锚固力大于200KN

自旋锚杆试验结论：

采用旋丝距25和50mm对锚固力基本无影响，施工也不受旋丝间距的影响

采用ф50规格的自旋锚杆在一般粘土中单位长度锚固力不小于15KN

施工采用潜孔钻机方案较好，安装速度快，施工可靠

锚固力与锚固长度成线性关系。砂层中的锚固力明显高于土层

采用潜孔钻机安装和拆卸都十分方便，能实现快速高效施工。

地铁土层中使用自旋锚杆，一般情况下可使用ф50，25-50m

旋丝。特殊情况下参数另定，但可能变化不大。

八、注意事项：

    锚杆安置前应紧跟开挖面，挖至每道锚索下500mm及时安装锚杆。回收时应在回填前采用同样的方法和机械把锚杆旋出，从而避免对地层造成污染。

九、结束语

西安地铁工程在土质边坡采用可回收式锚杆的过程中，操作工艺简单、方便大大提高了施工效率，增强了边坡的稳固性和安全性。目前，我国的经济建设正处于飞速发展时期，土木工程的建设规模不断扩大，鉴于自旋可回收式锚杆具有一系列优点，其用途广泛、优点突出，在我国有着良好的应用前景。西安地铁可回收式锚杆的成功应用也为今后在其他领域打下了更广泛的基础。下载本文