第7章-锚杆与锚索的设计与施工课件.ppt

1、1 岩土锚固技术概述岩土锚固技术概述3 锚杆设计计算锚杆设计计算4 锚杆喷射混凝土、锚杆挡墙、土钉锚杆喷射混凝土、锚杆挡墙、土钉2 锚杆（索）类型与特点锚杆（索）类型与特点5 锚杆试验锚杆试验7 岩土锚固技术岩土锚固技术一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述1.1 1.1 什么是岩土锚固技术什么是岩土锚固技术 锚固是指通过可确定力锚固是指通过可确定力的方向和大小的锚固受的方向和大小的锚固受拉杆件（钢筋或钢绞线拉杆件（钢筋或钢绞线等），将被加固的岩土等），将被加固的岩土体或建筑结构体与相对体或建筑结构体与相对稳定的岩土体稳定的岩土体“锚锚”在在一起，以达到限制被加一起，以达到限制被加固岩土体有

2、害变形的发固岩土体有害变形的发展，保护围岩、边坡、展，保护围岩、边坡、建筑结构体等的稳定。建筑结构体等的稳定。锚杆、稻草土砖、加筋土锚杆、稻草土砖、加筋土1.2 1.2 锚固技术的起源及发展历程锚固技术的起源及发展历程十八世纪中叶，锚杆为一英国采矿专家发明十八世纪中叶，锚杆为一英国采矿专家发明一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述 锚杆发明于十八世纪中叶锚杆发明于十八世纪中叶在在1890年，美国首先将岩石锚杆应用于矿山巷道年，美国首先将岩石锚杆应用于矿山巷道,1910开始支护顶板开始支护顶板 在在1918年，西利西安矿山开采中使用锚索支护年，西利西安矿山开采中使用锚索支护 在在1934年，阿

3、尔及利亚的舍尔法大坝加高工程使用预应力锚年，阿尔及利亚的舍尔法大坝加高工程使用预应力锚 在在1957年，西德年，西德Bauer公司在深基坑中首次使用土层锚杆公司在深基坑中首次使用土层锚杆 国内锚固技术应用起始于上世纪国内锚固技术应用起始于上世纪50年代，主要用于矿山巷道支护年代，主要用于矿山巷道支护上世纪上世纪60年代，矿山巷道、铁路隧道及边坡加固工程大量使用普通砂浆锚杆年代，矿山巷道、铁路隧道及边坡加固工程大量使用普通砂浆锚杆 1964年，梅山水库的坝基加固采用了预应力锚索年，梅山水库的坝基加固采用了预应力锚索 上世纪上世纪70年，北京国际信托大厦等基坑工程中采用土层锚杆支护年，北京国际信托

4、大厦等基坑工程中采用土层锚杆支护1.2 1.2 锚固技术的起源及发展历程锚固技术的起源及发展历程一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述涨壳式内锚头涨壳式内锚头粘结式内锚头粘结式内锚头拉式预应力锚索拉式预应力锚索压式预应力锚索压式预应力锚索高强钢丝高强钢丝高强、低松弛钢绞线，减少材料的蠕变高强、低松弛钢绞线，减少材料的蠕变两次高压灌浆预应力锚索两次高压灌浆预应力锚索分散型压式预应力锚索分散型压式预应力锚索分散型拉压式预应力锚索分散型拉压式预应力锚索锚索设计承载力：锚索设计承载力：600KN 预应力锚索：预应力锚索：扩孔预应力锚索扩孔预应力锚索12000KN一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概

5、述 Eg.锦屏水电站预应力锚索的吨位已达锦屏水电站预应力锚索的吨位已达5000KN 锚固深度已达锚固深度已达120m，李家峡水电站还使用了，李家峡水电站还使用了10000KN 级预应力锚索。级预应力锚索。1.3 1.3 锚固技术的特点锚固技术的特点 充分发挥岩土体自身能量，调用充分发挥岩土体自身能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力和提高岩土的自身强度和自稳能力 大大减轻结构物自重，节约工程造价大大减轻结构物自重，节约工程造价 主动制约机制主动制约机制 随机补强随机补强 深层控制深层控制一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述1.4 锚固技术的分类锚固技术的分类按应用对象分类按应用对象分类岩

6、石锚固岩石锚固土层锚固土层锚固海洋锚固海洋锚固按施加预应力分类按施加预应力分类预应力锚固预应力锚固非预应力锚固非预应力锚固巨型锚固：锚固力大于巨型锚固：锚固力大于800t大型锚固：锚固力大型锚固：锚固力300 800t小型锚固：锚固力小型锚固：锚固力100 t中型锚固：锚固力中型锚固：锚固力100 300t按锚固机理分类按锚固机理分类粘结型锚固粘结型锚固摩擦型锚固摩擦型锚固混合型混合型端头锚固型端头锚固型一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述按锚固体传力形式按锚固体传力形式压力型锚固压力型锚固拉力型锚固拉力型锚固剪力型锚固剪力型锚固按锚固体形态按锚固体形态圆柱型圆柱型端头扩大型端头扩大型连续

7、球体型连续球体型一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述1.4 锚固技术的分类锚固技术的分类1.5 锚固在岩土工程中的力学功用锚固在岩土工程中的力学功用 锚固一般应用于基础及边坡工程，主要功用有：锚固一般应用于基础及边坡工程，主要功用有：抵抗抵抗竖向位移、抵抗倾倒力、控制地下洞室围岩变形和防止脱竖向位移、抵抗倾倒力、控制地下洞室围岩变形和防止脱落、阻止地层的剪切破坏、抵抗结构物基底水平位移。落、阻止地层的剪切破坏、抵抗结构物基底水平位移。一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述hUQhP锚杆锚杆1）抵抗竖向位移）抵抗竖向位移坑、洼、箱式结构：水库、地下车库、船坞等坑、洼、箱式结构：水库、地下车

8、库、船坞等当地下水位较高时存在结构抗浮问题当地下水位较高时存在结构抗浮问题传统抗浮措施：配重、加大结构、抗浮桩传统抗浮措施：配重、加大结构、抗浮桩锚杆抗浮：减小结构体积、主动控制位移、造价低锚杆抗浮：减小结构体积、主动控制位移、造价低VShQUPspnP一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述2）抵抗倾倒）抵抗倾倒QUKPAEpEP坝体受力矩坝体受力矩护坡桩受力矩护坡桩受力矩结构物的倾倒主要是受外载作用产生正弯距结构物的倾倒主要是受外载作用产生正弯距传统方法：增加自重或刚度传统方法：增加自重或刚度锚固技术：锚固技术：0MMmMMMmtPtMMmP一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述3）控制

9、地下洞室围岩变形和防止塌落）控制地下洞室围岩变形和防止塌落传统方法：木、钢支撑或混凝土衬砌传统方法：木、钢支撑或混凝土衬砌锚固技术：主动加固、提高围岩强度、锚固技术：主动加固、提高围岩强度、保证三轴应力状态保证三轴应力状态锚固技术是新奥法的三大支柱技术之一锚固技术是新奥法的三大支柱技术之一4）阻止地层的剪切破坏）阻止地层的剪切破坏应力环应力环均部锚杆加固围岩均部锚杆加固围岩tnPTLcPNfmNtnPtPP一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述5）抵抗结构物基底的水平位移）抵抗结构物基底的水平位移PmFTcosQPTFfTNFsincossinfmNfPmT6）预加固地基）预加固地基锚固压缩

10、地基差异变形锚固压缩地基差异变形一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述1.6 锚固技术的应用领域锚固技术的应用领域1）深基础工程）深基础工程基坑支护基坑支护地下停车场地下停车场地下室抗浮地下室抗浮地下铁道或地下街地下铁道或地下街一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述2）边坡稳定）边坡稳定边坡加固边坡加固斜坡挡土斜坡挡土滑坡防治滑坡防治锚固挡墙锚固挡墙一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述3）结构抗倾）结构抗倾防止高塔倾倒防止高塔倾倒防止高架桥倾倒防止高架桥倾倒防止高坝倾倒防止高坝倾倒防止挡土墙倾倒防止挡土墙倾倒一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述4）加压装置）加压装置5）洞室加固）洞

11、室加固桩荷载试验桩荷载试验沉箱下沉加压沉箱下沉加压洞室变形控制洞室变形控制一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述6）冲击区的抗浮及防护）冲击区的抗浮及防护坝下游冲击区防护坝下游冲击区防护排洪洞冲击区防护排洪洞冲击区防护一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述7）各种构筑物的稳定与锚固）各种构筑物的稳定与锚固桥墩基础加固桥墩基础加固悬臂桥锚固悬臂桥锚固吊桥桥墩锚固吊桥桥墩锚固大跨度结构物稳定大跨度结构物稳定一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述hP锚杆锚杆一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述1.8 存在的问题及修订原因存在的问题及修订原因一、岩土锚固技术概述一、岩土锚固技术概述1.8 存

12、在的问题及修订原因存在的问题及修订原因2.1 预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较（a）预应力锚杆）预应力锚杆(anchor)（b）非预应力锚杆）非预应力锚杆(bolt)预应力锚杆与非预应力锚杆受力特性比较预应力锚杆与非预应力锚杆受力特性比较2.1 预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆预应力锚杆非预应力锚杆非预应力锚杆1、安装后能及时提供支护抗力，、安装后能及时提供支护抗力，使岩体处于三轴应力状态使岩体处于三轴应力状态1、安装后地层移动锚杆才能被动、安装后地层移动锚杆才能被动地发挥作用地发

13、挥作用2、控制地层与结构物变形能力强、控制地层与结构物变形能力强2、控制地层与结构物变形能力差、控制地层与结构物变形能力差3、按一定密度布置锚杆，施加预、按一定密度布置锚杆，施加预应力后能在地层内形成压缩区，有应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定利于地层稳定3、难于在地层内形成压缩区、难于在地层内形成压缩区4、预加应力后，能明显地提高潜、预加应力后，能明显地提高潜在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度强度4、仅靠杆体自身强度发挥其抗拉、仅靠杆体自身强度发挥其抗拉抗剪作用抗剪作用5、张拉工序能检验锚杆的承载能、张拉工序能检验锚杆的承载能力力5、尚缺乏检验此类锚杆施

14、工质量、尚缺乏检验此类锚杆施工质量与承载力的有效方法与承载力的有效方法6、结构构造与施工工艺比较复杂、结构构造与施工工艺比较复杂6、结构简单，施工方便、结构简单，施工方便2.1 预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆2.2拉力型与压力型锚杆拉力型与压力型锚杆拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图(a)拉力型锚杆拉力型锚杆 (b)压力型锚杆压力型锚杆拉力型锚索结构示意图拉力型锚索结构示意图图3 压力型锚索的结构图 拉力型与压力型锚杆的荷载分布拉力型与压力型锚杆的荷载分布2.3 荷载集中型与荷载分散型锚杆荷载集中型与荷载分散型锚杆荷载集中型荷载集中型荷载分散型荷

15、载分散型荷载集中型与荷载分散型锚杆工作特性比较荷载集中型与荷载分散型锚杆工作特性比较荷载集中型锚杆粘结应力分布特征荷载集中型锚杆粘结应力分布特征l单孔复合锚固；单孔复合锚固；l荷载分散；荷载分散；l灌浆体由受拉变为受压。灌浆体由受拉变为受压。压力分散型结构构造图压力分散型结构构造图压力分散型锚杆压力分散型锚杆(单孔复合锚固）粘单孔复合锚固）粘结应力分布特征结应力分布特征荷载分散型锚杆承载体的构造荷载分散型锚杆承载体的构造拉力集中型拉力集中型压力分散型压力分散型l 简单防腐简单防腐l 灌浆体受拉易开灌浆体受拉易开裂裂l 多层防腐多层防腐l 灌浆体受压不易开裂灌浆体受压不易开裂压力分散型锚固的耐久

16、性显著提高压力分散型锚固的耐久性显著提高拉力分散型锚索结构图拉力分散型锚索结构图l 在调查、试验及研究的基础上，充分考虑与其使在调查、试验及研究的基础上，充分考虑与其使 用目的相适应的用目的相适应的安全性、经济性安全性、经济性和施工的和施工的可行性可行性。l 确保被锚固结构物和邻近结构物的安全，位移可确保被锚固结构物和邻近结构物的安全，位移可控制在适当范围。控制在适当范围。l 永久性锚杆的使用年限应与所服务的建筑物使用永久性锚杆的使用年限应与所服务的建筑物使用年限相同，防腐等级也应达到相应要求。年限相同，防腐等级也应达到相应要求。l一般均应进行基本试验。一般均应进行基本试验。l使用期使用期2年

17、以上按永久性锚杆进行设计。年以上按永久性锚杆进行设计。l永久性锚杆的锚固段不应设置在下列地层：永久性锚杆的锚固段不应设置在下列地层：4.1 锚杆设计一般要求锚杆设计一般要求3.0rD%50L(2)液限液限 的土层的土层(3)相对密度相对密度 的土层的土层(1)有机质、淤泥质土有机质、淤泥质土u施工资料施工资料 施工条件与周边环境施工条件与周边环境 设备与工艺设备与工艺 环保情况环保情况u工期与报价资料工期与报价资料 任务书、标书、合同等任务书、标书、合同等 预算价目与市场价格表预算价目与市场价格表 工期与进度工期与进度u场地与勘察资料场地与勘察资料 地层剖面地层剖面 岩土类型、物理力学性质岩土

18、类型、物理力学性质 地下水地下水u工程结构设计资料工程结构设计资料 工程情况工程情况 边坡设计边坡设计 基坑开挖设计基坑开挖设计设计内容：设计内容：锚杆配置锚杆配置 锚杆自由段长度的确定锚杆自由段长度的确定 锚杆的安全系数锚杆的安全系数 锚杆预应力筋设计锚杆预应力筋设计 锚固体的设计锚固体的设计 锚头设计锚头设计 锚杆防腐设计锚杆防腐设计 锚杆张拉锁定锚杆张拉锁定 锚杆及构筑物的稳定性验算锚杆及构筑物的稳定性验算调调 查查计算作用于挡土墙上的侧压力计算作用于挡土墙上的侧压力锚杆布置与安设角度锚杆布置与安设角度确定锚杆设计锚固力确定锚杆设计锚固力锚固体设计锚固体设计锚杆长度设计锚杆长度设计锚杆应

19、力筋设计锚杆应力筋设计锚杆稳定性验算锚杆稳定性验算锚杆预应力设计锚杆预应力设计锚头设计锚头设计锚杆试验锚杆试验邻近状况、锚固地层位置邻近状况、锚固地层位置勘察资料、施工条件勘察资料、施工条件锚固体形式锚固体形式安全系数安全系数锚固体直径锚固体直径锚固地层力学性质锚固地层力学性质锚杆观测锚杆观测锚锚 杆杆 设设 计计 流流 程程 图图永久性锚杆永久性锚杆临时性锚杆临时性锚杆4.4 锚杆的设计锚杆的设计锚杆的配置锚杆的配置 锚杆层数与标高锚杆层数与标高支护结构刚度与锚杆承受的荷载支护结构刚度与锚杆承受的荷载结构物受力的最佳支撑点结构物受力的最佳支撑点地层条件（锚固体所处位置）地层条件（锚固体所处位

20、置）方便施工方便施工地下障碍物地下障碍物4.4 锚杆的设计锚杆的设计锚杆的配置锚杆的配置 锚杆水平间距锚杆水平间距支护结构刚度、承受的荷载与锚杆极限承载力支护结构刚度、承受的荷载与锚杆极限承载力一般在一般在1.51.54.0m4.0m，并与支护桩间距协调，并与支护桩间距协调考虑群锚效应考虑群锚效应（a）拉力型锚杆）拉力型锚杆 （b）压力型锚杆）压力型锚杆 （c）群锚效应原理示意）群锚效应原理示意 锚杆倾角锚杆倾角锚杆作用力方向与锚杆轴线方向一致最有利锚杆作用力方向与锚杆轴线方向一致最有利考虑邻近状况考虑邻近状况锚固体地层位置锚固体地层位置施工方法施工方法对基坑工程而言，倾角过大会产生较大垂直分

21、力，水对基坑工程而言，倾角过大会产生较大垂直分力，水平力减小平力减小一般锚杆按小于一般锚杆按小于45450 0倾角设计，最好在倾角设计，最好在13130 035350 0范围范围注意锚杆倾角在注意锚杆倾角在-10-100 010100 0范围，灌浆材料硬化时产生范围，灌浆材料硬化时产生的残余浆渣及灌浆料的泛浆会影响锚杆承载力。的残余浆渣及灌浆料的泛浆会影响锚杆承载力。4.4 锚杆的设计锚杆的设计锚杆的配置锚杆的配置2450自由段自由段锚固段锚固段外锚段外锚段基底基底主动滑动面主动滑动面挡土桩挡土桩腰梁腰梁2/mkNq土层锚杆结构示意图土层锚杆结构示意图锚固体锚固体杆体杆体相关规范规定：相关规范

22、规定：24504.4 锚杆的设计锚杆的设计 锚杆安全系数是对锚杆的工作荷载或锚杆轴向拉锚杆安全系数是对锚杆的工作荷载或锚杆轴向拉力设计值而言的，即设计时所规定的锚杆极限状力设计值而言的，即设计时所规定的锚杆极限状态时的承载力（锚杆轴向拉力极限值）应当是锚态时的承载力（锚杆轴向拉力极限值）应当是锚杆的杆的工作荷载工作荷载与与安全系数安全系数的乘积的乘积.安全系数取决于锚杆的安全系数取决于锚杆的工作年限工作年限和破坏后产生的和破坏后产生的危害程度危害程度.锚杆设计安全系数包括两种：锚杆设计安全系数包括两种：锚固体设计安全系数锚固体设计安全系数预应力筋设计的安全系数预应力筋设计的安全系数锚杆设计的安

23、全系数取值锚杆设计的安全系数取值n 预应力锚杆锚固体设计的安全系数：预应力锚杆锚固体设计的安全系数：锚杆破坏后危害程度锚杆破坏后危害程度最小安全系数最小安全系数服务年限服务年限22年年服务年限服务年限2 2年年危害轻微，不会构成公共安全问题危害轻微，不会构成公共安全问题危害较大，但公共安全无问题危害较大，但公共安全无问题危害大，会出现公共安全问题危害大，会出现公共安全问题1.41.61.81.82.02.2 多数国家规定不小于多数国家规定不小于1.671.67，即设计荷载不大于抗拉强度，即设计荷载不大于抗拉强度标准值的标准值的60%60%我国一般规定：临时性我国一般规定：临时性1.61.6，永

24、久性，永久性1.81.84.4 锚杆的设计锚杆的设计锚杆预应力筋的设计锚杆预应力筋的设计n 长度在长度在15m15m以内的短锚杆或较短锚杆，无论预应力或非预以内的短锚杆或较短锚杆，无论预应力或非预应力的，均可使用普通钢筋或高强度的精轧螺纹钢筋应力的，均可使用普通钢筋或高强度的精轧螺纹钢筋.n 长度大于长度大于15m15m及设计承载力较高的预应力锚杆，应优先选及设计承载力较高的预应力锚杆，应优先选用钢绞线或钢丝用钢绞线或钢丝.抗拉强度比钢筋高抗拉强度比钢筋高达到屈服点时产生的延伸量比钢筋大得多达到屈服点时产生的延伸量比钢筋大得多使用钢绞线，锚杆出现预应力损失的现象较少使用钢绞线，锚杆出现预应力损

25、失的现象较少n 锚杆预应力筋横截面积的计算：锚杆预应力筋横截面积的计算：ptktfNKAAptkf锚杆预应力筋规格与强度锚杆预应力筋规格与强度ykfyfyf）（mmd235HPB335HRB400HRB208506506235335400210210300300360360ptkfpyfyf）（mmdnMSi2407.122.15618601720147013201220390104040071snMSi248CrSi245HT2.810热处理钢筋热处理钢筋钢绞线钢绞线普通钢筋。普通钢筋。强度标准值，强度标准值，抗拉强度设计值，抗拉强度设计值，抗压强度抗压强度设计值设计值预应力钢筋预应力钢筋y

26、kfyfyf锚杆的设计锚杆的设计锚固体设计锚固体设计1.1.拉力型锚杆的圆柱状锚固体拉力型锚杆的圆柱状锚固体 锚杆极限抗拔力锚杆极限抗拔力 锚固段长度锚固段长度rtqLDNKPstqLdnNKPrtqDNKLrtqdnNKL安全系数安全系数K锚固段长度锚固段长度L锚固体直径锚固体直径单根钢筋或钢绞线直径单根钢筋或钢绞线直径钢筋或钢绞线根数钢筋或钢绞线根数锚杆轴向拉力设计值锚杆轴向拉力设计值锚固体与地层间锚固体与地层间的粘结强度的粘结强度灌浆体与杆体间灌浆体与杆体间的粘结强度的粘结强度tNDdnrqsq灌浆体与杆体间的粘结强度降低系数灌浆体与杆体间的粘结强度降低系数2/mKN2.拉力型锚杆的扩体

27、型锚固体拉力型锚杆的扩体型锚固体砂土中扩体型锚杆极限抗拔力砂土中扩体型锚杆极限抗拔力rrctqLdqLDdDhNKP21224安全系数安全系数K 锚固段长度锚固段长度21LLdD、岩土的重力密度岩土的重力密度扩体上覆的地层厚度扩体上覆的地层厚度锚杆轴向拉力设计值锚杆轴向拉力设计值锚固体与地层间的粘结强度锚固体与地层间的粘结强度tNhrq3/mKN2.拉力型锚杆的扩体型锚固体拉力型锚杆的扩体型锚固体粘土中扩体型锚杆极限抗拔力粘土中扩体型锚杆极限抗拔力rucutqLdCLDdDCNKP21224安全系数安全系数K 锚固段长度锚固段长度21LLdD、地层不排水抗剪强度地层不排水抗剪强度锚固力因子，取

28、锚固力因子，取 9.0锚杆轴向拉力设计值锚杆轴向拉力设计值锚固体与地层间的粘结强度锚固体与地层间的粘结强度tNuCcrq2/mKN锚杆的设计锚杆的设计锚固体设计锚固体设计3.压力型锚杆的扩体型锚固体压力型锚杆的扩体型锚固体u 锚固体承压面积锚固体承压面积u 锚固体长度锚固体长度cpfAnP5.1/2211rrqLDqLDP单元锚杆数单元锚杆数n 锚固段尺寸锚固段尺寸21LLD、单元锚杆承载体与灌浆体接触面积单元锚杆承载体与灌浆体接触面积锚杆的总承载力锚杆的总承载力PpA锚固段灌浆体局部受压时强度提高系数，锚固段灌浆体局部受压时强度提高系数，锚固段灌浆体受压时侧向地层约束力作用的抗压强度提高系数

29、，试验确定锚固段灌浆体受压时侧向地层约束力作用的抗压强度提高系数，试验确定灌浆体轴心抗压强度标准值灌浆体轴心抗压强度标准值cf5.0/pAA21rrqq、各单元灌浆体与地层的粘结强度各单元灌浆体与地层的粘结强度锚杆的设计锚杆的设计锚头设计锚头设计锚头是均衡地向锚杆体传递外力的主要部件。锚头是均衡地向锚杆体传递外力的主要部件。锚头通常由锚具、承压板和台座组成。锚头通常由锚具、承压板和台座组成。锚头一般形式有：锚头一般形式有：锚杆的设计锚杆的设计锚杆的防腐设计锚杆的防腐设计锚杆的设计锚杆的设计锚杆的防腐设计锚杆的防腐设计nPH 4.5n电阻率电阻率 2000.cmn出现硫化物出现硫化物n出现复杂电

30、流或造成对其他地下混凝土结构的化学侵蚀出现复杂电流或造成对其他地下混凝土结构的化学侵蚀n一级防护：一级防护：双层防腐保护，预应力筋全长均有套管双层防腐保护，预应力筋全长均有套管n二级防护：二级防护：单层防腐保护，锚固段预应力筋仅用灌浆防腐单层防腐保护，锚固段预应力筋仅用灌浆防腐锚杆的防腐保护决策图锚杆的防腐保护决策图锚杆的防腐保护要求锚杆的防腐保护要求拉力型锚杆一级防护构造拉力型锚杆一级防护构造拉力型锚杆二级防护构造拉力型锚杆二级防护构造可重复张拉锚杆的锚头防护构造可重复张拉锚杆的锚头防护构造 影响锚杆初始张拉力的因素影响锚杆初始张拉力的因素地层徐变地层徐变钢质杆体的松弛钢质杆体的松弛套管与杆

31、体钢材的摩擦套管与杆体钢材的摩擦地层内部粘性土层的压密地层内部粘性土层的压密预应力筋材锚固时的定位预应力筋材锚固时的定位 锚杆的变形锚杆的变形锚杆变形组成：杆体自由段的弹性伸长、锚固体与地层间锚杆变形组成：杆体自由段的弹性伸长、锚固体与地层间的剪切变形的剪切变形锚杆变形一般由试验确定，摩擦型可按下式估算：锚杆变形一般由试验确定，摩擦型可按下式估算：assfLhEATEALTucos施加于锚杆上的拉力施加于锚杆上的拉力T锚固体直径锚固体直径变形量变形量uAD地层抗剪切系数地层抗剪切系数sK锚固自由段长度锚固自由段长度fL锚固段长度锚固段长度aLAEDKAs锚固体横截面积锚固体横截面积A锚杆杆体横

32、截面积锚杆杆体横截面积sA锚固体弹性模量锚固体弹性模量E锚杆杆体弹性模量锚杆杆体弹性模量sEmsmmssAAEAEAE锚杆灌浆体弹性模量锚杆灌浆体弹性模量mE锚杆灌浆体横截面积锚杆灌浆体横截面积mA 锚杆初始张拉力（锁定荷载）值：锚杆初始张拉力（锁定荷载）值：岩体岩体加固与边坡抗滑锚固，加固与边坡抗滑锚固，因岩体松散而施加的预应力或因岩体松散而施加的预应力或加固地基和抵抗下滑力而设置的锚杆，以加固地基和抵抗下滑力而设置的锚杆，以拉力设计值拉力设计值（工（工作荷载）作为锁定荷载。作荷载）作为锁定荷载。结构物背面地层为结构物背面地层为松散土层松散土层，一般情况锁定荷载为设计拉，一般情况锁定荷载为设

33、计拉力设计值的力设计值的0.60.8倍倍。对对允许变形允许变形的结构物的锚固，被锚固的结构物采用铰接构的结构物的锚固，被锚固的结构物采用铰接构造，允许其变位时锚杆不必按设计拉力锁定，可根据设计造，允许其变位时锚杆不必按设计拉力锁定，可根据设计条件决定锁定荷载，一般取设计拉力值的条件决定锁定荷载，一般取设计拉力值的0.50.7倍倍。预计地层有预计地层有明显徐变明显徐变的情况，可先将锚杆张拉到设计拉力的情况，可先将锚杆张拉到设计拉力值的值的1.21.3倍倍，然后退回到设计拉力值锁定。，然后退回到设计拉力值锁定。3.6.1 概述概述 3.6.2 喷射混凝土材料与构成喷射混凝土材料与构成 3.6.3

34、喷射混凝土主要性能与指标喷射混凝土主要性能与指标1）喷射混凝土抗压强度）喷射混凝土抗压强度 设计强度要求达到设计强度要求达到1520MPa。2）粘结强度）粘结强度 喷射混凝土与砖、混凝土或石料，均有较高的粘结强度。喷射混凝土与砖、混凝土或石料，均有较高的粘结强度。3）抗拔强度）抗拔强度 一般设计喷射混凝土厚度时常要用到喷射混凝土的抗拔或抗剪强度参一般设计喷射混凝土厚度时常要用到喷射混凝土的抗拔或抗剪强度参数。喷射混凝土抗拔强度与其抗压强度强度基本成线性相关。数。喷射混凝土抗拔强度与其抗压强度强度基本成线性相关。4）喷射混凝土厚度）喷射混凝土厚度 单独使用时，喷射混凝土厚度一般为单独使用时，喷射

35、混凝土厚度一般为50150mm；多次喷射时，喷层；多次喷射时，喷层厚度也可以到厚度也可以到250mm；联合使用时，根据工程性质不同，可以采用；联合使用时，根据工程性质不同，可以采用2050mm或者或者150mm。5）喷射混凝土设计）喷射混凝土设计LuRuKGh1.0 3.6.4 喷射混凝土施工中的回弹与粉尘问题喷射混凝土施工中的回弹与粉尘问题（1）喷射混凝土的回弹问题）喷射混凝土的回弹问题 回弹造成的不良影响回弹造成的不良影响（2）粉尘问题）粉尘问题锚杆式挡土墙的类型与特点 普通式 柱板式 板肋式桩板式 板壁式 格构式 垂直预应力锚杆 锚杆式挡土墙的结构形式普通式锚杆挡土墙两级柱板式锚杆挡土墙

36、示意图堑顶线肋柱锚杆肋柱挡土板挡土板正面图及平面图平台肋柱挡土板破裂面锚杆代表性横断面图自由段锚固段wH1H2 一般式锚杆挡土墙，如上图5-1所示，由横肋（腰梁）和灌浆锚杆组成。横梁可以采用混凝土现浇或采用直接采用型钢。灌浆锚杆采用钻机钻孔。孔径为100150mm，孔内安放钢筋或钢丝束，用灌注水泥砂浆的方法，使其锚固于稳定的地层内。水泥砂浆的强度等级一般不低于M30。腰梁设计可以采用混凝土现浇或采用型钢代替。若采用混凝土现浇，截面多为矩形。截面不小于？。若采用型钢代替，多选择工字钢或槽钢代替，截面尺寸根据计算确定。柱板式锚杆挡土墙 柱板式锚杆挡土墙，由肋柱、挡土板和灌浆锚杆组成，可采用拼装式，

37、也可以就地灌注。为便于施工，一般为直立式。柱板式锚杆挡土墙各构件的构造 肋柱的截面多为矩形，也可设计为T型。为安放挡土板和设置锚杆，截面的看度不宜小于30cm，现浇时截面高度不宜小于40cm。墙面板可采用钢筋混凝土槽形板、空心板和矩形板。矩形板的厚度一般不得小于15cm，现浇时不宜小于20cm。挡土板两端与肋柱的搭接长度不得小于10cm。当肋柱现浇时，必须将锚杆钢筋伸入肋柱内，其锚固长度应满足混凝土结构设计规范（GB50010-2002）的规定。当采用拼装时，锚杆和肋柱之间可采用螺栓连接或焊接短钢筋连接，现浇可采用设置弯钩的连接方式。结构的特点 能争取边坡高度，减小土石方开挖和占地，节省石料。

38、预知肋柱式锚杆挡土墙因每一级墙需一次挖成，故适用于岩层比较完整、不易坍塌的地段，同时注意开挖后需及时施工。板肋式挡土墙 板肋式锚杆挡土墙示意图破裂面锚杆平台代表性横断面图横连梁锚头面板肋面板肋堑顶线破裂面锚杆锚固段自由段断面图正面图及平面图 格构式锚杆挡土墙 图5-3 格构式锚杆挡土墙示意图横连梁锚头破裂面锚杆堑顶线锚固段自由段竖肋横肋钢筋网喷射混凝土或绿化。垂直预应力锚杆挡土墙 自由段锚固段坡 面锚 头锚 杆灌 注 沥 青M30水 泥 砂 浆0.5m 借助与锚杆预应力墙身施加借助与锚杆预应力墙身施加的压力，代替墙身圬工的重量，的压力，代替墙身圬工的重量，从而减小墙身的断面尺寸。垂从而减小墙身

39、的断面尺寸。垂直预应力锚杆挡土墙具有直预应力锚杆挡土墙具有节省节省圬工、造价低廉和施工简便等圬工、造价低廉和施工简便等优点，适用于优点，适用于墙身所受推力较墙身所受推力较大的岩石地基和挡土墙变形需大的岩石地基和挡土墙变形需要严格控制的地段要严格控制的地段。锚杆的预。锚杆的预应力也可增大画面或破裂面的应力也可增大画面或破裂面的静摩擦力。静摩擦力。锚杆支护结构设计步骤 设计步骤 1 工程场地调查：（1）地下水位上层滞水与勘察报告是否符合；（2）场地周围上下水道、化粪池等有无漏水情况，附近有无渗水源头；（3）施工工程是否是雨季或冬季施工。2 考虑整个边坡（基坑）支护方案，根据开挖基坑深度，土质参数、

40、c等值以及设计经验，确定一层或几层锚杆及锚杆间距、倾角等。制定支护方案时要考虑并重视：（1）有无邻近民房或楼房，要保证墙、桩顶的位移。不致使邻房产生沉降或裂缝；（2）边坡（基坑）周围邻近的各种管线，保证其正常运行；（3）相邻道路不沉陷、不开裂，交通正常。3 计算桩墙单位长度所受的各层锚杆水平力。4 根据桩墙上计算出的水平力，计算锚杆的轴力（考虑倾角及间距）。5 计算锚杆锚固段长度。6 计算锚杆自由段长度。7 核算桩，墙与锚杆的整体稳定。8 计算锚杆锚索（粗钢筋或钢绞线）断面尺寸。9 计算锚杆腰梁工字钢或槽钢断面尺寸。10 绘制锚杆施工图。锚杆布置 锚杆层数 锚杆施工须先挖土到锚杆位置，停挖然后

41、进行锚杆施工，待锚杆预应力张拉后，方可挖下一步土。因此多一层锚杆，增加一次施工循环。在可能情况下，以少设锚杆层数为好。（锚杆上覆土层厚度不小于厚度不小于4.0m）锚杆间距 锚杆间距大，增大锚杆承载力，间距过小易于产生群锚效应。同时间距与挡土桩的间距有关。（锚杆的水平和垂直间距一般不宜大于4.0m，也不小于1.5m，以避免群锚效应而降低锚固力）倾角 倾角是锚杆与水平线的夹角，它与施工机械性能有关，与地层土质有关系。一般来说，倾角大时，锚杆可以进入较好的土层，但垂直分力大，对支护桩及锚桩腰梁受力大。由于锚杆需要好的承载力，故倾角稍大些为好。（锚杆倾角一般不小于10，不大于45）7.1 7.1 概述

42、概述1 1、概念、概念天然土体通过天然土体通过钻孔、插筋、注浆钻孔、插筋、注浆来设置来设置土钉土钉并与并与喷射砼面板喷射砼面板相相结合，形成类似重力挡墙的结合，形成类似重力挡墙的土钉墙土钉墙，以抵抗墙后的土压力，保，以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。持开挖面的稳定。（c)（b)（a)123245436土钉节点土钉节点2 2、工作原理：、工作原理：（1 1）摩擦加筋机理）摩擦加筋机理 土钉与周围土体间通过注浆产生握裹力，阻止基坑坑土钉与周围土体间通过注浆产生握裹力，阻止基坑坑壁沿破裂面产生滑动，起到了对坑壁土体的约束作用；同壁沿破裂面产生滑动，起到了对坑壁土体的约束作用；同时土钉还能够起到分

43、担荷载并将土中应力传递、扩散到土时土钉还能够起到分担荷载并将土中应力传递、扩散到土体深部的稳定土层中的作用。体深部的稳定土层中的作用。（2 2）类重力式挡土墙机理）类重力式挡土墙机理（3 3）准粘聚力机理）准粘聚力机理类重力式挡土墙机理类重力式挡土墙机理摩擦加筋机理摩擦加筋机理CC加筋前加筋前加筋后加筋后准粘聚力机理准粘聚力机理3 3、特点：、特点：（1 1）土钉密集设置于边壁土体中，通长黏接，起到加）土钉密集设置于边壁土体中，通长黏接，起到加固约束土体的作用，提高了土体的整体稳定性和粘聚力。固约束土体的作用，提高了土体的整体稳定性和粘聚力。（2 2）土钉不施加预应力，只在被动变形时才受力；）

44、土钉不施加预应力，只在被动变形时才受力；（3 3）内力分布为非线性，面层受力不是最大。）内力分布为非线性，面层受力不是最大。破裂面4 4、土钉的优缺点、土钉的优缺点1 1）优点：）优点：（1 1）材料用量和工程量少，施工速度快；工时节约）材料用量和工程量少，施工速度快；工时节约50%50%70%70%；（2 2）施工设备轻便，操作方法相对简单；）施工设备轻便，操作方法相对简单；（3 3）场地土层适用性强；）场地土层适用性强；（4 4）结构轻巧，柔性大，延展性好；）结构轻巧，柔性大，延展性好；（5 5）施工所需的场地较小，能贴近已有建筑物进行施工；）施工所需的场地较小，能贴近已有建筑物进行施工；

45、（6 6）安全可靠；分层开挖分层支护，信息化施工；）安全可靠；分层开挖分层支护，信息化施工；（7 7）经济；比锚杆节约）经济；比锚杆节约10 10 30%30%；比灌注桩支护节约；比灌注桩支护节约1/3 1/3 2/32/3；2 2）缺点）缺点（1 1）需有允许设置土钉的地下空间；浅层市政设施和）需有允许设置土钉的地下空间；浅层市政设施和地下构筑物容易影响土钉施工。地下构筑物容易影响土钉施工。（2 2）地质条件较差的土层（如地下水丰富的松散砂土、）地质条件较差的土层（如地下水丰富的松散砂土、流塑及软塑粘性土）需结合其他加固方法施工；流塑及软塑粘性土）需结合其他加固方法施工；（3 3）永久性支护

46、需考虑锈蚀等耐久性问题；）永久性支护需考虑锈蚀等耐久性问题；（4 4）由于占用地下空间，故可能会给邻近基础施工带）由于占用地下空间，故可能会给邻近基础施工带来不便。来不便。6 6、土钉与锚杆的比较、土钉与锚杆的比较 土土 钉钉 锚锚 杆杆被动受力被动受力 主动受力主动受力全长受力全长受力 滑裂面外锚固段的锚固力滑裂面外锚固段的锚固力密布密布,形成重力式挡土墙形成重力式挡土墙 数量少数量少面层不是主要受力部分面层不是主要受力部分 墙受力很大墙受力很大一般长度一般长度3-12m 3-12m 一般长度一般长度15-45m15-45m浆体直径浆体直径7070120mm 120mm 120120150m

47、m150mm单根受力单根受力100kN 100kN 3003003000kN(3000kN(设计荷载设计荷载)不施加或施加较小的预应力不施加或施加较小的预应力 施加预应力施加预应力7.1 7.1 土钉墙土钉墙设计设计（一）设计内容与步骤（一）设计内容与步骤 1 1、初拟土钉墙参数、初拟土钉墙参数 根据基坑深度、施工场地平面尺寸、基坑周围环境条件、岩土特性、根据基坑深度、施工场地平面尺寸、基坑周围环境条件、岩土特性、工程地质条件及工程性质，参照以往经验，初步确定土钉墙坡度、土钉垂工程地质条件及工程性质，参照以往经验，初步确定土钉墙坡度、土钉垂直间距、水平间距、各层土钉长度、钻孔直径、土钉钢筋直径

48、、倾角、面直间距、水平间距、各层土钉长度、钻孔直径、土钉钢筋直径、倾角、面层尺寸等参数；层尺寸等参数；2 2、土钉抗拉承载力计算；、土钉抗拉承载力计算；3 3、土钉墙整体稳定性分析；、土钉墙整体稳定性分析；4 4、上二步验算若没通过，应调整土钉墙参数再重新验算，直到满足要求。、上二步验算若没通过，应调整土钉墙参数再重新验算，直到满足要求。5 5、构造及排水系统设计，并画出施工图；、构造及排水系统设计，并画出施工图；6 6、现场监测和质量控制设计。、现场监测和质量控制设计。7.1 7.1 土钉墙土钉墙设计设计（二）土钉抗拉承载力计算（二）土钉抗拉承载力计算 单根土钉抗拉承载力计算应符合下式要求：

49、单根土钉抗拉承载力计算应符合下式要求：式中式中T Tjkjk第第j j 根土钉受拉荷载标准值根土钉受拉荷载标准值：荷载折减系数荷载折减系数 T Tujuj第第j j根土钉抗拉承载力设计值根土钉抗拉承载力设计值：jjTTuk025.1 jjjjjksseTcos/zxka iijjlqTksnsud1)245(/tg12tg12tg2kk tg7.1 7.1 土钉墙土钉墙设计设计（二）土钉抗拉承载力计算（二）土钉抗拉承载力计算j j第第j j根土钉与水平面的夹角。根土钉与水平面的夹角。r rs s土钉抗拉抗力分项系数，取土钉抗拉抗力分项系数，取1.31.3；d dnjnj第第j j根土钉锚固体直

50、径；根土钉锚固体直径；e eajkajk第第j j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值；个土钉位置处的基坑水平荷载标准值；s sxjxj、s szjzj第第j j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；q qsiksik土钉穿越第土钉穿越第i i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值，应层土土体与锚固体极限摩阻力标准值，应由现场试验确定，如无试验资料，可采用表由现场试验确定，如无试验资料，可采用表6.1.46.1.4确定；确定；l li i第第j j根土钉在直线破裂面外穿越第根土钉在直线破裂面外穿越第i i层层稳定土体内的长度，稳定土体内的长度，破裂面与水平破裂面与水