一种可复用式NPR锚索及回收方法

一种可复用式npr锚索及回收方法
技术领域
1.本发明属于边坡预警监测技术领域，具体涉及一种可复用式npr锚索及回收方法。


背景技术：

2.随着近年来一系列工程地质灾害的发生，边坡失稳问题引发普遍关注。由于受到地质条件、自然条件、人为因素等影响，在矿山、水电、公路、铁路等建设工程领域，边坡失稳破坏已成为一种常见的工程地质灾害，不仅影响工程进度，一些重大事故还会造成人员伤亡和财产损失。
3.研究表明，2个块体相对运动的核心问题是构造带(面)上牛顿力的变化，也即滑动力大于抗滑力是滑坡产生的充分必要条件，而滑动力和抗滑力一般无法直接测量，遂采用npr锚索穿过滑坡体和滑床之间的潜在滑动面，使其成为一个整体起到支护作用，并且通过力学传感器测量锚索轴力以实现滑动力监测，也称之为牛顿力监测预警设备。
4.牛顿力监测预警设备可应用于边坡工程、隧道工程、井巷工程等多种支护工程中，并同时承担支护、监测、预警的任务。随着技术的不断改进和成熟，牛顿力监测所遇到的工程场景愈来愈多，在一些场景中需要对npr锚索设备进行拆除、更换或回收等，在边坡的临时性支护与监测中会时常面临此种工程问题。通常有以下几种情况：(1)使用npr监测系统进行边坡临时支护与监测，在完成临时支护和监测任务后，需要对npr整套监测设备回收，例如矿山边坡的扩帮开采；(2)监测方案因实际工程环境的变化而发生变更，监测点位需要移位或更换，需要将原位置的牛顿力设备连同锚索一同取出； (3)经过人为改造，边坡隐患消失，出于保护环境以及节约资源方面的考虑，需要撤除牛顿力设备和锚索，以待二次使用。
5.然而，由于常规锚杆(索)的技术性缺陷，导致锚杆(索)回收困难，无法复用，从而造成材料和人力的极大浪费，同时对周边岩土环境形成“污染”，影响到岩土体的进一步开挖、利用、改造。另一方面，由于牛顿力监测设备集支护、监测、预警为一体，体型较大，技术性较强，成本较高，倘若不能对整套设备进行有效回收和复用，将造成资源的极大浪费。
6.因此，为有效回收复用牛顿力监测设备，需要研发一种可回收复用的 npr锚索，以确保整套牛顿力设备的最大化利用，解决材料和设备的浪费问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是克服上述现有技术中npr锚索回收困难，无法复用，造成资源极大的浪费的问题提供一种可复用式npr锚索及回收方法。
8.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种可复用式npr锚索，所述锚索包括：
10.安装件，固设于所述锚索的锚固端；
11.转轮，安装在所述安装件上，并可在外力作用下做回转运动；
12.钢绞线，所述钢绞线绕过所述转轮，并沿所述转轮的外周面进行回折，所述钢绞线
的两端由恒阻设备固定于恒阻端；
13.割刀，沿所述转轮的径向伸出其外圆周面，响应于拉拽所述钢绞线的任意一端，以带动所述转轮做回转运动，使所述割刀顶触所述钢绞线并将其割断。
14.如上所述的可复用式npr锚索，优选，所述转轮通过铆钉铆接于所述安装件上，并通过摩擦力使所述转轮保持稳定；
15.响应于拉拽所述钢绞线的任意一端，所述钢绞线带动所述转轮克服摩擦力做回转运动。
16.如上所述的可复用式npr锚索，优选，拉拽所述钢绞线使所述转轮做回转运动并割断所述钢绞线的力为a，其中，7.5x10
4 n
·
m≤a≤105n
·
m。
17.如上所述的可复用式npr锚索，优选，所述安装件包括：
18.底板，固设在所述锚索的锚固端，其中部设有安装孔，以安装所述转轮；
19.密封罩，所述密封罩固连在所述底板相对于恒阻端的一侧，其内壁与所述转轮的之间形成u形孔道，以供所述钢绞线穿过该u形孔道后进行回折。
20.如上所述的可复用式npr锚索，优选，每个所述安装件上通过所述转轮连接有一个所述钢绞线，同一所述锚索上的所述钢绞线不少于一根，相对应的，同一所述锚索上的所述安装件不少于一个；
21.当所述安装件为多个，多个所述安装件呈线性排列，相对远离所述锚索的恒阻端的所述安装件上的所述钢绞线，对应穿过相对靠近所述锚索的恒阻端的所述安装件后由所述恒阻设备固定。
22.如上所述的可复用式npr锚索，优选，所述底板上设有用于进行锚固注浆的注浆孔；
23.和/或，所述底板上设有供所述钢绞线穿过的绞线孔。
24.如上所述的可复用式npr锚索，优选，所述恒阻设备包括：
25.恒阻套管，所述恒阻套管具有一定长度；
26.恒阻体，滑动安装于所述恒阻套管内部，并在滑动过程中与所述恒阻套管内壁产生恒阻力；
27.穿孔，用于固定所述钢绞线，多个所述穿孔对应设置在所述恒阻体上，并关于所述恒阻体截面周向均布；
28.锚板，螺纹装配在所述恒阻套管相对于所述锚固端的一端，以限定所述恒阻设备的位置。
29.如上所述的可复用式npr锚索，优选，所述恒阻设备还包括：应力传感器，设置在所述锚板对应所述锚固端的一侧，以对所述锚索应力进行监测。
30.如上所述的可复用式npr锚索，优选，所述安装件外部套接有帽盖。
31.一种npr锚索的回收方法，用于回收上述npr锚索，包括：
32.步骤s1，拉拽同一钢绞线的任意一端，使所述钢绞线带动所述转轮做回转运动；
33.步骤s2，所述割刀随所述转轮转动以顶触所述钢绞线并将其割断；
34.步骤s3，拉出被割断的两根钢绞线。
35.与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
36.本发明的可复用式npr锚索通过设置安装件使npr锚索装备的回收复用成为可能，
而且npr锚索回收操作简单方便，有效解决了现有npr锚索设备回收困难的难题，充分复用了npr锚索设备，节约了成本、阻止了材料的过度浪费、保护了岩土环境，一举多得。
附图说明
37.构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
38.图1为本申请具体实施例中所提供锚索的钢绞线为2根的结构示意图；
39.图2为图1中的a
‑
a剖视图；
40.图3为本申请具体实施例中所提供安装件的结构示意图；
41.图4为本申请具体实施例中所提供安装件的主视图；
42.图5为图4中的b
‑
b剖视图；
43.图6为本申请具体实施例中所提供锚索的张拉示意图；
44.图7是为本申请具体实施例中所提供锚索的回收示意图。
45.附图标记说明如下：
46.1、钢绞线；
47.2、安装件；
48.21、底板；22、密封罩；23、转轮；24、u形孔道；25、注浆孔；26、割刀；27、绞线孔；
49.3、帽盖；4、垫板；5、应力传感器；6、恒阻套管；7、恒阻体；8、锚板；9、注浆管；10、铆钉。
具体实施方式
50.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
52.本发明提出一种可复用式npr锚索，旨在解决现有npr锚索回收困难的难题。
53.参照图1
‑
7所示，在本发明一实施例中，所述锚索包括：
54.安装件，固设于所述锚索的锚固端；
55.转轮，安装在所述安装件上，并可在外力作用下做回转运动；
56.钢绞线，所述钢绞线绕过所述转轮，并沿所述转轮的外周面进行回折，所述钢绞线的两端由恒阻设备固定于恒阻端；
57.割刀，沿所述转轮的径向伸出其外圆周面，响应于拉拽所述钢绞线的任意一端，以带动所述转轮做回转运动，使所述割刀顶触所述钢绞线并将其割断。
58.每根钢绞线绕过转轮后回折，转轮上设有割刀，响应于拉拽所述钢绞线的任意一端，割刀随转轮进行转动，从而沿转轮径向对钢绞线进行挤压切割，从而割断钢绞线，由于钢绞线两端均延伸至恒阻设备，从而提高了npr锚索钢绞线的回收复用率，同时达到降低成本、节约资源、保护环境的目的。
59.在本申请的另一可选实施例中，所述转轮通过铆钉铆接于所述安装件上，并通过
摩擦力使所述转轮保持稳定(铆接过程中铆紧转轮，使铆钉与转轮、铆钉与安装件或安装件与转轮之间具有摩擦)；铆钉铆接后的转轮与铆钉或者安装件产生摩擦力，从而具有一定的稳定性，在进行锚索安装过程中不会发送回转运动，从而避免进行锚索安装时候割刀对钢绞线产生损伤。
60.响应于拉拽所述钢绞线的任意一端，所述钢绞线带动所述转轮克服摩擦力做回转运动。当拉动钢绞线其中一端时，在钢绞线的带动下，转轮克服摩擦力产生回转运动，当割刀指向钢绞线时，钢绞线受张力作用于割刀发生挤压，从而被割刀割断。
61.通常的，所述割刀与所述转轮焊接连接，当然，于其他实施例中，所述割刀与所述转轮也可通过连接件拆卸固定连接。
62.在安装过程中需要对钢绞线施加预紧力，钢绞线在预紧力作用下与转轮间产生压力，并具有一定摩擦力，从而实现钢绞线与转轮的贴合耦合，因此在钢绞线的一端受外力作用被拉拽时会给转轮施加一个扭矩，
63.当该扭矩值不小于a时，所述转轮受钢绞线摩擦力做回转运动，加之钢绞线的一端持续受外力作用被拉紧，所述转轮持续受一数值不小于a的扭矩作用而转动，从而使割刀接触钢绞线并将整根钢绞线割断成两截，然后分别将两根钢绞线拉出即可，如此便可实现钢绞线的快速回收，npr锚索回收操作简单方便，有效解决了现有npr锚索回收困难，无法复用的难题。
64.传统的锚索施加预紧力进行张拉时，是单根进行张拉，而本发明的安装件把锚索打弯儿对折，单根钢绞线1变成两根，因此张拉时需要用大小相同的力同步对这两根钢绞线1进行张拉预紧，
65.拉拽所述钢绞线使所述转轮做回转运动并割断所述钢绞线的力为a， 7.5x10
4 n
·
m≤a，数值小于a的扭矩作用于所述转轮时，所述转轮不发生转动，数值不小于a的扭矩作用于所述转轮时，所述转轮与所述安装件由固定连接变为转动连接，其中，为了避免钢绞线受力过大断裂，a≤105n
·
m。
66.在本申请的另一实施例中，所述安装件包括：
67.底板，固设在所述锚索的锚固端，其中部设有安装孔，以安装所述转轮；
68.密封罩，所述密封罩固连在所述底板相对于恒阻端的一侧，其内壁与所述转轮的之间形成u形孔道，以供所述钢绞线穿过该u形孔道后进行回折。
69.所述密封罩与所述转轮之间形成所述u形孔道，以供所述钢绞线从中穿过，这样设计，方便钢绞线穿线并通过所述转轮快速实现u形回转；其中，转轮所对应的铆钉可以锚固在所述密封罩靠近底板处，通过底板对转轮在钻孔的轴向对转轮进行限位。
70.进一步地，所述底板可以为圆柱状厚钢板，所述密封罩可以为半圆形薄壳状结构。
71.在本申请的另一实施例中，每个所述安装件上通过所述转轮连接有一个所述钢绞线，同一所述锚索上的所述钢绞线不少于一根，相对应的，同一所述锚索上的所述安装件不少于一个；
72.当所述安装件为多个，多个所述安装件呈线性排列，相对远离所述锚索的恒阻端的所述安装件上的所述钢绞线，对应穿过相对靠近所述锚索的恒阻端的所述安装件后由所述恒阻设备固定。
73.具体地，在同一锚索中，钢绞线的数量为两根，相对应的，安装件数量为两个，相对
远离所述锚索的恒阻端的所述安装件上的所述钢绞线的穿过相对靠近所述锚索的恒阻端的安装件，并通过恒阻设备进行固定；相对靠近所述锚索的恒阻端的安装件上的钢绞线直接延伸至恒阻设备并固定。
74.在本实施例中，所述底板上设有用于进行锚固注浆的注浆孔；
75.和/或，所述底板上设有供所述钢绞线穿过的绞线孔。
76.进一步地，所述底板上设有注浆孔，当将npr锚索放入钻孔中后，需要对其进行注浆锚固，若所述底板将钻孔堵住，则浆料无法充满整个钻孔，而注浆孔的存在可使浆料顺利穿过所述底板充满整个钻孔，保证注浆锚固作业顺利进行。
77.在本申请的另一实施例中，恒阻设备包括：
78.恒阻套管，所述恒阻套管具有一定长度；
79.恒阻体，滑动安装于所述恒阻套管内部，并在滑动过程中与所述恒阻套管内壁产生恒阻力；
80.穿孔，用于固定所述钢绞线，多个所述穿孔对应设置在所述恒阻体上，并关于所述恒阻体截面周向均布；
81.注浆管，贯穿于所述恒阻体内，以进行注浆锚固；
82.锚板，螺纹装配在所述恒阻套管相对于所述锚固端的一端，以限定所述恒阻设备的位置。
83.恒阻体在恒阻管内进行滑动，并具有恒定的阻力，从而对待锚固工位进行锚固，避免产生塌方或者岩石崩塌等现象。
84.更进一步地，所述恒阻设备还包括：应力传感器，设置在所述锚板对应所述锚固端的一侧，以对所述锚索应力进行监测。
85.优选，应力传感器的两侧设置垫板，从而增加应力传感器接触面积，保证锚固的稳定性，并提高应力传感器的监测精度。
86.在本申请的另一可选实施例中，所述安装件外部套接有帽盖。通过帽盖罩设一个或者多个安装件，从而导引和保护所述安装件。
87.本申请还提供了一种npr锚索的回收方法，用于回收上述实施例中任一 npr锚索，包括：
88.步骤s1，拉拽同一钢绞线的任意一端，使所述钢绞线带动所述转轮做回转运动；
89.步骤s2，所述割刀随所述转轮转动以顶触所述钢绞线并将其割断；
90.步骤s3，拉出被割断的两根钢绞线。
91.通常地，常规锚索的制作只需截取若干根等长的钢绞线，表面处理后再将它们绑扎到一起即可；而对本发明的可复用式npr锚索来说，由于单根钢绞线在穿过安装件后打了对折，单根变成“两根”(同一钢绞线回折)，因此钢绞线需要截取倍的原设计长度，一个安装件可插入一条钢绞线，对于孔样式的可复用式npr锚索对应个安装件，加之npr锚索中钢绞线是均匀布置的，因此当安装件为2个时，2个安装件在锚索的横切面上的角度相差90
°
，对应的，相邻两根钢绞线在锚索的横切面的夹角也为90度，当然，于其它实施例中，若钢绞线有三根，则三个安装件在锚索的横切面上的角度以及相邻两根钢绞线之间的夹角均为60度，若钢绞线有四根，则四个安装件在锚索的横切面上的角度以及相邻两根钢绞线之间的夹角为45度，以此类推。
92.在本申请中，可复用式npr锚索的编制流程为(以两根锚索为例)：
93.截取2段2倍设计长度的钢绞线分别穿入2个安装件中，使每个安装件上两端的钢绞线“等长”，并保证通过铆接使割刀指向恒阻端；2个安装件的安装应错开角度，在圆周方向相差90度为宜；在2个安装件的外部套上帽盖起导引和保护的作用，在中间段可使用若干个固线器对钢绞线进行固定和绑扎。
94.在本实施例中，可复用式npr锚索的安装流程为：
95.1、钻孔清孔：在清理场地及确定孔位后，采用传统钻孔施工工艺，依据隧道、巷道、边坡等具体工程设计方案与施工要求，进行钻孔作业，成孔标准要满足孔径和孔深的具体要求，钻孔后进行清孔，然后依次按照下锚、注浆锚固、锚墩制作、应力传感器安装、恒阻体安装、张拉锁定的安装流程进行施工。
96.2、注浆锚固：钻孔施工及清孔完成，装入预制规格的可复用式npr锚索，借助注浆管采用树脂药卷或高压注浆多npr锚索锚固段进行锚固。支模并浇筑锚墩，在锚墩强度达到设计强度80％以上时，方可进行预应力张拉作业。
97.3、npr恒阻设备安装：安装应力传感器、恒阻套管、恒阻体、锚板及垫板，并将钢绞线套入恒阻体。
98.4、张拉锁定阶段：上述结构安装完毕后，最后对npr锚索施加预应力。在锚索正式张拉前，应取10～20％的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，而无论是预张拉还是正式张拉，如前文所述，张拉时应用相同的力对钢绞线的两端头同时向外张拉，如果两端的力不一致不同步则可能触发安装件使锚索发生剪断，因此在张拉阶段应严格控制施工质量。在张拉完成后进行锁定，此时由于预紧力的作用，钢绞线已经与转轮间充分贴合耦合。至此即完成可复用式npr锚索的安装。
99.5、回收阶段：回收上述npr锚索的方法，包括：首先解除对锚索的锁定，然后再拉拔钢绞线的任意一端，使所述转轮与所述安装件由固定连接变为转动连接，接着，所述转轮自转带动所述割刀接触钢绞线并将其割断，然后将两头的钢绞线用力拽出即完成npr锚索的回收，最后再依次将恒阻体、应力传感器拆除回收以待二次使用，毕竟恒阻体、应力传感器造价成本很高，同时，为防止对环境或二次开挖工程产生影响，将钢筋混凝土锚墩也一并拆除。
100.综上所述，本发明过在npr锚索中嵌入安装件而使npr锚索具有可回收复用性，在临时支护监测工程结束时，可以实现包括钢绞线在内的整套 npr锚索设备的回收和复用，达到了npr锚索设备的最大化利用，有效节约了成本、阻止了材料的过度浪费、保护了岩土环境，一举多得，尽管钢绞线被割断成两截，npr锚索设备复用时需要更换新的钢绞线，但是除钢绞线外，npr锚索设备中其它成本较高的部件却得以保留复用，有效降低了成本。
101.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。