引言

 

　　进入二十一世纪以来，世界经济进入高速发展阶段，特别是中国经济的发展的速度更是处于领跑状态，我国在基础建设上的大力投资以及发展前所未有。作为岩土工程一个重要分支的锚杆锚固技术也得到了跨越式的发展，广泛应用于基坑工程、铁路工程、水利水电工程、边坡工程、地下室工程、抗浮工程、隧道工程以及矿山巷道工程等工程施工领域。作为近代岩土工程领域中的一个重要分支，使用岩土锚固，可以充分调用和提高岩土体的自身强度和自稳能力，改善岩土体的应力状态，大大缩小结构物体积和减轻结构物的自重，显著地节省了工程材料，提高施工过程的安全性，岩土锚固技术已经成为提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程稳定问题经济、有效的方法之一。

 

　　锚杆支护技术，无论是用于临时支护还是永久支护，作为施工后留在岩体土层中的锚杆，一般将永久埋于地下及土层中，造成地下空间的污染，同时锚杆施工后，其锚固段和一部分自由段将超出暴露在该建筑物的征地红线范围外，这样在该建筑物周围开发其他建设项目时，必将造成基础施工的麻烦。

 

　　为了解决这个问题，国内外提出了可回收式锚杆技术这个创新观点。此观点的提出，正好解决锚杆技术在工程实践中的一些问题困难，同时可以带来一定的经济效益以及节约大量的社会资源。

 

　　1.国内外可回收式锚杆技术的现状

 

　　锚杆加固技术特别是在边坡护理工程、地下结构工程、基坑工程、矿山巷道支护工程、抗浮工程、抗震工作等领域中更是发挥了其举足轻重的地位和取得了一定得工程成果。

 

　　同时据统计，国内外各类锚杆已达700余种，每年在各类工程的中的使用量超过数亿根。因此，研究开发可回收式锚杆，对使用锚杆加固技术更好地服务于工程建设并有效解决其在工程使用中存在的资源浪费问题具有重要意义。目前在国内外，对于锚杆回收式技术的研究开发还比较少，这项新的技术的研究开发还处于起步阶段。

 

　　目前研制出的可回收式锚杆主要可分为以下几类：

 

　　1.1力学式可回收式锚杆

 

　　力学式可回收式锚杆，即使用夹具滑落拆除锚杆法，采用预应力钢绞线作为拉杆，靠前在前端的夹具，将荷载传递给锚固体。设计时，保证在外力A作用下，夹具绝对不会脱落。拆除时，可施加远远大于A的外力B，使夹具脱落，从而拔出拉杆。目前所研究出的此类锚杆主要有德国的DYWIDAG回收式锚索、英国AnthonyD.Barley等研制开发SBMA回收式锚索、日本国土防灾株式会社开发的JCE锚索。

 

　　1.2自旋式可回收式锚杆

 

　　为了克服砂土层砂浆锚杆和普通锚杆技术的缺陷，尝试以挤压密实摩擦锚固为主导的自攻旋进形式作为锚杆的设计方案。可回收式自旋土层锚杆是一种新型螺旋形式的受拉杆件，它不强调锚叶的作用，而是以锚固段通过强力旋扭作用使锚固段对锚固体周围土体挤压形成较高的锚固力。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。它的锚固作用能改变地层力学特性以提高土层结构体的自身稳定性。这种土层自旋锚杆无需打孔，利用机械钻具直接将自旋锚杆强力旋进土体中。扭进过程中杆体所占空间的土体被强行挤压向周边分布，使得锚杆体近周围土体形成不均匀挤压区，强化了锚杆的锚固力。

 

　　1.3机械式可回收式锚杆

 

　　机械式可回收锚杆是将锚杆体与机械的联结器联结起来，回收时施加与锚固方向相反的力矩，使杆体与机械联结器脱离后取出。许多岩土工作者基于机械式回收原理，开发设计出了一系列机械式可回收式锚杆，主要有压力型可回收式锚杆、端锚可回式收树脂锚杆、可回收式楔式锚杆、可回收式塑料胀套式锚杆等。

 

　　1.4可回收式充气锚杆

 

　　充气锚杆的提出源于海洋工程，为在海底施工作业和机器（机器人）提供抗浮锚固力，国外研究刚刚起步。充气锚杆是一种全新概念的新型锚杆，是针对软土在压力作用下可产生挤压变形的特性而研发的。充气锚杆具有较大的承载潜能，但因研究尚处于初步阶段，仍有待于进一步的试验与理论研究，如进行充气压力与体积变形的研究、承载特性与失效机制的研究以及现场试验研究。

 

　　1.5扩大头（囊式）锚杆

 

　　扩大头（囊式）锚杆技术（也称扩体锚杆技术）是用一种特制的钻孔机械，按设计要求钻孔（可垂直、水平、倾斜），钻孔到设计深度后，按设计要求扩孔（可用旋喷方式、机械方式）；成孔和扩孔时用泥浆护孔壁；向中安放已制做好的锚杆；根据计算浆量向锚杆囊体中注特制的水泥浆；然后拔注浆管，再向注浆管中注浆，使钻孔中充满水泥浆，拔出注浆管，达一定强度后进行预应力张拉，锚固到底板上即完成。在高层建筑、轨道交通、桥隧工程、城市地下交通枢纽、港口码头、水库高坝、边坡工程、矿山建设、国防工程等领域有着广泛的应用。目前在一些工程中取得了不错的经济和社会效益。

 

　　1.6化学式可回收式锚杆

 

　　化学式可回收式锚杆即用高热燃烧剂将拉杆熔化切断法，在锚杆的锚固段与自由段的连接处先设置有高热燃烧剂的容器，拆除时，通过引燃导线点火，将锚杆在该处熔化切割拔出，用高热燃烧剂将拉杆的一部分熔化，也有采用燃烧剂将拉杆全长去除。此类锚杆的回收往往比较快速，通过化学手段完成锚杆的回收。与此同时，此类锚杆的施工工艺往往比较复杂，而且对化学药剂的制作保存有相当严格的要求，在实际工程应用中很少会使用到。

 

 

　　国内外，通过上述的一些新式可回收锚杆的开发与创新，可以看出可回收式锚杆在工程上展示出了其优越性，在能完成临时锚固要求的同时，可回收技术的研制和开发可以大大节省材料，从而实现在工程上的回收利用。虽然通过一些物理模型试验、数值仿真试验、工程现场观测等方法，对一部分可回收式锚杆的加固机理进行了探讨，可回收式锚杆的研究工作取得了一定的进展，但是仍然存在不少问题：

 

　　（1）对于可回收式锚杆来说学术界并没有形成统一的可回收式锚杆的加固机理；

 

　　（2）对于可回收式锚杆的研究，在数值模拟、理论分析与实际情况往往出入较大；

 

　　（3）对于可回收式锚杆的理论研究明显滞后于工程实践的应用研究；

 

　　（4）对于可回收式锚杆的研究在对锚固体力的传递只有定性描述；

 

　　（5）对于已开发出的可回收式锚杆来说，往往很少在实际的工程项目中的得到应用。

 

　　3.可回收式锚杆的研究发展方向

 

　　通过对国内外可回收式锚杆的分析及初步探讨，可回收式锚杆技术的研究发展应从以下几个方面进行展开：

 

　　1）对已创新出的可回收式锚杆的锚固机理进行研究；

 

　　2）对可回收式锚杆进行理论方面的计算；

 

　　3）对可回收式锚杆进行数值模拟研究；

 

　　4）可回收式锚杆进行群锚效应的研究；

 

　　5）对可回收式锚杆回收部分进行二次回收利用研究；

 

　　6）复合可回收式锚杆与土钉墙工作机理及设计方法的研究；

 

　　7）相关研究成果的共享及数据库的建立；

 

　　8）各种特殊条件下可回收式锚杆的性能及设计方法；

 

　　9）对可回收是锚杆进行大量的实验以及实验结果的可行性分析研究

 

 

　　创新、创新、再创新！科技发展的生命就是创新，国内外可回收式锚杆还处于起步摸索阶段，截至目前，国内外在可回收式锚杆方面的研究已作出一定的成绩，但是在实际工程中并未得到大范围的推广，主要是由于相关理论的不完善和试验方法、设备的不健全，对可回收式锚杆的创新研究仍然存在许多不足。实施创新驱动发展战略，特别是土木工程领域，随着更多的学者及工程人员的参与，以及对锚杆与土层作用机理、工程规范、试验仪器、数值模拟及观测手段的不断发展完善。人类合理开发和节约自然资源、能源的要求不断提高，可回收式锚杆的理论计算、锚固机理、群锚效应、计算模型、各种特殊条件下的性能及锚杆的二次回收利用等方面的定量研究将是今后研究的重点方向，这些都将为可回收式锚杆的创新研究提供指导方向，其相关成果将完善可回收式锚杆的基础理论，推动可回收式锚固技术的发展。