1 绪论
1.1 引言
锚杆的使用极大促进了基坑锚固技术的发展。随着我国建设项目越来越多、工程条件越来越复杂，新技术和新材料的不断发展，岩土锚固技术也在不断丰富。其中，以锚杆作为支护方式在锚固技术中得到极为广泛的应用。同时，锚杆也面临着许多问题。近年来，虽然在地铁、深基坑等支护工程中使用了大量锚杆，但大多数都是临时支护。然而，由于设计因素，常规锚杆在支护工程完成后会导致大量锚杆埋在地下空间，影响地下空间的可持续发展，造成材料的极大浪费。锚杆在地下空间中，对邻近场地的二次开发造成许多不利影响。随着地下空间工程建设的不断发展，传统锚杆的缺陷也越来越突出。
早在 20 世纪 90 年代，杭州便率先出台限制使用锚杆的政策来解决地下空间“红线”问题；武汉市在 2005 年也出台了限制使用锚杆规定，即限制锚杆不得超出规划的红线范围；昆明在政府相关文件中明确规定，锚杆不得超出项目建设用地红线垂直投影范围、锚杆宜采用可回收式[1]。对于国内外每年使用量达数亿根的锚杆都未回收，可回收式锚杆的发展对于解决这种问题具有重大意义。基于此，国内外许多专家学者对可回收式锚杆理论与应用进行了大量研究，各种形式的可回收式锚杆涌现在理论及工程应用之中，为解决实际问题做出了巨大贡献。目前可回收式锚杆的回收方法主要有力学式、机械式和化学式[2]，采用与土体脱离、锚杆与锚固段脱离或锚头处断裂等方式。其中，力学式和机械式回收方法在回收中有较大的回收力。热熔方式的树脂锚杆有回收力小、对基坑影响小的优点。工程中对锚索形式的可回收锚杆应用较为广泛，可回收锚索易于施工和回收，且有良好的支护效果，但对于土体土质不良条件下，具有成孔困难的问题，且重复利用率不高，限制了可回收锚索的应用。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 锚固技术的发展
锚固技术最早应用于矿山巷道方面。20 世纪的中期是锚固技术应用快速发展的时期。德国鲍尔公司采用土层锚杆、高预应力长锚索和短锚杆相结合的加固技术。随着单孔复合锚固技术的发展，锚杆的传动机理得到了改善，承载力和耐久性得到了很大程度的提高。我国在 20 世纪 50 年代开始采用楔形缝锚杆支护巷道工程。20 世纪 60 年代，普通砂浆锚杆和喷射混凝土支护技术被广泛应用于矿井巷道、铁路隧道和边坡加固工程中。20 世纪 70 年代，土层锚杆被应用于深基坑支护工程。
经过多年的应用与发展，岩土锚固技术在实际工程应用中解决了大量工程问题，同时也在应用中不断地发展和完善。近年来，岩土锚固技术得到了更充足的发展，在理论、计算、施工以及标准化建设等许多方面都取得了较大的成就
1.2.1 锚固技术的发展
锚固技术最早应用于矿山巷道方面。20 世纪的中期是锚固技术应用快速发展的时期。德国鲍尔公司采用土层锚杆、高预应力长锚索和短锚杆相结合的加固技术。随着单孔复合锚固技术的发展，锚杆的传动机理得到了改善，承载力和耐久性得到了很大程度的提高。我国在 20 世纪 50 年代开始采用楔形缝锚杆支护巷道工程。20 世纪 60 年代，普通砂浆锚杆和喷射混凝土支护技术被广泛应用于矿井巷道、铁路隧道和边坡加固工程中。20 世纪 70 年代，土层锚杆被应用于深基坑支护工程。
经过多年的应用与发展，岩土锚固技术在实际工程应用中解决了大量工程问题，同时也在应用中不断地发展和完善。近年来，岩土锚固技术得到了更充足的发展，在理论、计算、施工以及标准化建设等许多方面都取得了较大的成就
尤春安[3]根据锚固系统和岩土体共同受力及变形理论，通过在弹性条件下对几何方程及物理方程的求解，得出压力型锚杆的预应力锚固段应力分布理论表达式。并进一步通过试验研究提出了锚固界面的力学理论。通过建立力学模型得出本构关系，得到锚固界面应力分布的规律与理论解，再通过有限元分析得出应力分布的变化规律。
张季如等[4]通过进行理论假定围岩或者土体与锚固体两者间的剪切位移和剪力的关系为线性，从而对其建立了双曲线模型，再通过锚杆现场抗拔性能试验研究，验证了双曲函数模型。经分析指出，锚杆摩阻力从锚固的顶端至尾端且呈不均匀的分布衰减现象，并证明了双曲模型的正确性。
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2 可回收钢管锚杆
2.1 桩锚支护结构形式
桩锚支护结构的选择应全面考虑地质条件、开挖深度、对周围环境造成的影响以及施工工艺和经济等。结构形式及适用条件如表 2-1 和表 2-2：
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张季如等[4]通过进行理论假定围岩或者土体与锚固体两者间的剪切位移和剪力的关系为线性，从而对其建立了双曲线模型，再通过锚杆现场抗拔性能试验研究，验证了双曲函数模型。经分析指出，锚杆摩阻力从锚固的顶端至尾端且呈不均匀的分布衰减现象，并证明了双曲模型的正确性。
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2 可回收钢管锚杆
2.1 桩锚支护结构形式
桩锚支护结构的选择应全面考虑地质条件、开挖深度、对周围环境造成的影响以及施工工艺和经济等。结构形式及适用条件如表 2-1 和表 2-2：
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2.2 锚杆的分类
2.2.1 传统锚杆的分类
（1）按照是否施加预应力来划分，有预应力锚杆和非预应力锚杆。当锚杆杆体为柔性杆体时即锚索。由于锚索在受力后变形较大，会对基坑造成影响，为了保证基坑的沉降和变形在允许的范围内，锚索安装后一般均需施加预应力以减小锚索工作阶段的变形，在实际工程中的应用较为广泛。非预应力锚杆一般在锚杆施工完毕后即可进入工作阶段，不需施加预应力。
2.2.1 传统锚杆的分类
（1）按照是否施加预应力来划分，有预应力锚杆和非预应力锚杆。当锚杆杆体为柔性杆体时即锚索。由于锚索在受力后变形较大，会对基坑造成影响，为了保证基坑的沉降和变形在允许的范围内，锚索安装后一般均需施加预应力以减小锚索工作阶段的变形，在实际工程中的应用较为广泛。非预应力锚杆一般在锚杆施工完毕后即可进入工作阶段，不需施加预应力。
（2）依锚固力传递形式来分，有拉力型锚杆和压力型锚杆。拉力型锚杆通过机械或胶结等方式将锚杆的拉力传递给注浆体，再通过注浆体与岩土体之间的摩阻力传递给锚固范围之内的岩土体。压力型锚杆通过末端承载体来传递拉力，承载体将拉力以压力形式传递给注浆体，通过注浆体与岩土体之间的摩阻力传递给锚固范围之内的稳定岩土体。
（3）依注浆体结构形式来分，有端部扩大头形、球形、圆柱形及不规则形等。改变注浆体结构形式主要目的为改变注浆体与岩土体之间的接触面积大小，从而改变摩阻力的大小。
2.2.2 可回收锚杆的分类
可回收锚杆的回收原理一般为通过某种方式将锚杆杆体与注浆体或承载体脱离，以达到回收的目的。依回收方式有以下几种类型。
（1）机械式回收锚杆。机械式可回收锚杆在回收时通过利用机械将锚杆从整个体系中脱离，达到回收的目的。
（2）力学式回收锚杆。力学式可回收锚杆在回收时对每一根钢绞线施加作用力将其拔出，或在回收的时候对提前设置的一种工作时不起作用，为回收而设置的钢绞线施加作用力，从而将剩余的钢绞线进行回收。JCE 可回收锚索、自行可切断式可回收锚索、定阈式可回收锚索均为力学式可回收锚索。
（3）化学式回收锚杆。化学式可回收锚杆回收时通过爆破或熔融的方式将锚杆与支护结构脱离，从而达到回收的目的。IH 可回收锚索、DYWIDAG 可回收锚索等通过热熔方式进行回收，为化学式可回收锚索。
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（3）依注浆体结构形式来分，有端部扩大头形、球形、圆柱形及不规则形等。改变注浆体结构形式主要目的为改变注浆体与岩土体之间的接触面积大小，从而改变摩阻力的大小。
2.2.2 可回收锚杆的分类
可回收锚杆的回收原理一般为通过某种方式将锚杆杆体与注浆体或承载体脱离，以达到回收的目的。依回收方式有以下几种类型。
（1）机械式回收锚杆。机械式可回收锚杆在回收时通过利用机械将锚杆从整个体系中脱离，达到回收的目的。
（2）力学式回收锚杆。力学式可回收锚杆在回收时对每一根钢绞线施加作用力将其拔出，或在回收的时候对提前设置的一种工作时不起作用，为回收而设置的钢绞线施加作用力，从而将剩余的钢绞线进行回收。JCE 可回收锚索、自行可切断式可回收锚索、定阈式可回收锚索均为力学式可回收锚索。
（3）化学式回收锚杆。化学式可回收锚杆回收时通过爆破或熔融的方式将锚杆与支护结构脱离，从而达到回收的目的。IH 可回收锚索、DYWIDAG 可回收锚索等通过热熔方式进行回收，为化学式可回收锚索。
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3.1 试验简介 ................................... 19
3.2 试验步骤及试验方法 ............................ 19
4 可回收钢管锚杆基本理论 ........................... 33
4.1 可回收钢管锚杆支护结构介绍 ............................ 33
4.2 可回收钢管锚杆支护基坑的破坏形式 ............. 33
5 工程应用 ................................. 43
5.1 工程背景 ................................ 43
5.2 周边环境及工程地质情况 ............................. 43
5 工程应用
5.1 工程背景
本文工程应用依托实际工程为背景，对可回收钢管锚杆支护结构进行有限元数值分析，分析时将实际工程中的可回收锚索替换为可回收钢管锚杆，进而分析可回收钢管锚杆在实际工程中的支护效果。
该基坑工程位于郑州市中原区，中原路以北，华山路以西，豫园路以南，天山路以东。拟建建筑物 6 栋 32-33 层高层建筑，独立商业和地下车库，基坑周边道路高程 127.50m。该工程为三层地下车库，现场场地为拆迁荒地，基坑开挖深度为 12.5m。
拟建场地所处地貌为黄河冲积倾斜平原，无不良地质。该场地周围为拆迁荒地，南侧为拟建地铁车站二沙站，部分地铁站附属建筑物进入本工程用地红线内。基坑与周边环境位置如图 5-1：
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6 结论与展望
6.1 结论
本文通过对钢管锚杆回收技术及钢管锚杆的锚固性能的试验研究，经过对可回收钢管锚杆的支护作用分析得出以下几个结论：
（1）本文通过大量材料筛选，选择了一种双酚 A 型环氧树脂 E20 作为钢管锚杆的回收介质。双酚 A 型环氧树脂 E20 常态下强度高、力学性能好，与金属粘结强度高，可作为一种优越的减模剂材料。其可在 64-76 摄氏度之间进行熔融，熔融温度对钢管几乎无影响。通过在钢管表面涂敷双酚 A 型环氧树脂 E20 减模剂。进行钢管锚杆的支护，在支护完毕后对钢管与减模剂接触面升温至树脂熔融，从而可对钢管施加较小的力达到回收的目的。
（2）通过对同一强度等级的试件破坏现象分析，在常态下，涂敷减模剂的试件破坏发生在钢管于减模剂界面，未涂敷减模剂的试件破坏发生在钢管与砂浆界面。在熔融状态下，涂敷减模剂的试件破坏发生在减模剂内部。可知减模剂与砂浆的黏结强度高于减模剂与钢管的黏结强度，且两者均高于钢管与砂浆的黏结强度。
（3）试验表明钢管涂敷减模剂后，其黏结强度得到一定的提高。涂敷减模剂的钢管在拔出力作用下大致有压密、荷载增长、强度提高、粘结力消失和荷载下降几个阶段，在荷载增长阶段，主要有摩擦力和粘结力作用，摩擦力起主要作用，在强度提高阶段，主要为粘结力得到充分发挥，粘结力消失阶段，由于粘结力的突然消失，侧阻力发生陡降后进入摩擦力作用阶段，荷载下降阶段无粘结力，侧阻力即为摩擦力。可知涂敷减模剂可一定程度上提高侧阻力。在熔融状态下，其黏结强度极大的降低。
（4）根据试验得出的结果，对桩锚支护结构进行分析，提出了可回收钢管锚杆支护设计方法，并对回收时的回收力进行分析，提出了回收力的计算方法。
参考文献（略）
参考文献（略）