深基坑與邊坡工程巖土錨桿索的類型工作特性及適用條件

1、1、預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿 預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較 （a）預(yù)應(yīng)力錨桿）預(yù)應(yīng)力錨桿 (anchor) （b）非預(yù)應(yīng)力錨桿）非預(yù)應(yīng)力錨桿(bolt) 預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿受力特性比較預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿受力特性比較 預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿的比較預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿的比較 預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力錨桿非預(yù)應(yīng)力錨桿非預(yù)應(yīng)力錨桿 1、安裝后能及時(shí)提供支護(hù)抗力，、安裝后能及時(shí)提供支護(hù)抗力， 使巖體處于三軸應(yīng)力狀態(tài)使巖體處于三軸應(yīng)力狀態(tài) 1、安裝后地層移動錨桿才能被動、安裝后地層移動錨桿才能被動 地發(fā)揮作用地發(fā)揮作用 2、控

2、制地層與結(jié)構(gòu)物變形能力強(qiáng)、控制地層與結(jié)構(gòu)物變形能力強(qiáng) 2、控制地層與結(jié)構(gòu)物變形能力差、控制地層與結(jié)構(gòu)物變形能力差 3、按一定密度布置錨桿，施加預(yù)、按一定密度布置錨桿，施加預(yù) 應(yīng)力后能在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)，應(yīng)力后能在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)， 有利于地層穩(wěn)定有利于地層穩(wěn)定 3、難于在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)、難于在地層內(nèi)形成壓縮區(qū) 4、預(yù)加應(yīng)力后，能明顯地提高潛、預(yù)加應(yīng)力后，能明顯地提高潛 在滑移面或巖石軟弱結(jié)構(gòu)面的抗在滑移面或巖石軟弱結(jié)構(gòu)面的抗 剪強(qiáng)度剪強(qiáng)度 4、僅靠桿體自身強(qiáng)度發(fā)揮其抗拉、僅靠桿體自身強(qiáng)度發(fā)揮其抗拉 抗剪作用抗剪作用 5、張拉工序能檢驗(yàn)錨桿的承載能、張拉工序能檢驗(yàn)錨桿的承載能 力力 5、尚缺乏

3、檢驗(yàn)此類錨桿施工質(zhì)量、尚缺乏檢驗(yàn)此類錨桿施工質(zhì)量 與承載力的有效方法與承載力的有效方法 6、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與施工工藝比較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與施工工藝比較復(fù)雜 6、結(jié)構(gòu)簡單，施工方便、結(jié)構(gòu)簡單，施工方便 2、拉力型與壓力型錨桿、拉力型與壓力型錨桿 拉力型錨桿和壓力型錨桿結(jié)構(gòu)示意圖拉力型錨桿和壓力型錨桿結(jié)構(gòu)示意圖 (a)拉力型錨桿拉力型錨桿 (b)壓力型錨桿壓力型錨桿 拉力型與壓力型錨桿的荷載分布拉力型與壓力型錨桿的荷載分布 （77年年Mastrantuono與與Tomiolo報(bào)導(dǎo)）報(bào)導(dǎo)） 3、荷載集中型與荷載分散型、荷載集中型與荷載分散型(SBMA)錨桿錨桿 荷載集中型荷載集中型 荷載分散型荷載分散型 荷

4、載分散型錨桿承載體的構(gòu)造荷載分散型錨桿承載體的構(gòu)造 荷載集中型與荷載分散型錨桿工作特性比較荷載集中型與荷載分散型錨桿工作特性比較 荷載集中型錨桿粘結(jié)應(yīng)力分布特征荷載集中型錨桿粘結(jié)應(yīng)力分布特征 l單孔復(fù)合錨固；單孔復(fù)合錨固； l荷載分散；荷載分散； l灌漿體由受拉變?yōu)槭軌?。灌漿體由受拉變?yōu)槭軌骸?壓力分散型結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖壓力分散型結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖 壓力分散型錨桿壓力分散型錨桿(單孔復(fù)合錨固）粘單孔復(fù)合錨固）粘 結(jié)應(yīng)力分布特征結(jié)應(yīng)力分布特征 拉力集中型拉力集中型壓力分散型壓力分散型 l 簡單防腐簡單防腐 l 灌漿體受拉易開灌漿體受拉易開 裂裂 l 多層防腐多層防腐 l 灌漿體受壓不易開裂灌漿體受壓不易開裂

5、壓力分散型錨固的耐久性顯著提高壓力分散型錨固的耐久性顯著提高 4、機(jī)械固定型和膠結(jié)固定型錨桿、機(jī)械固定型和膠結(jié)固定型錨桿 傳統(tǒng)的機(jī)械固定型錨桿結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的機(jī)械固定型錨桿結(jié)構(gòu) 楔縫式錨桿楔縫式錨桿 漲殼式錨桿漲殼式錨桿 南非貝爾公司南非貝爾公司 漲殼錨桿漲殼錨桿 法國生產(chǎn)的法國生產(chǎn)的 漲殼錨桿漲殼錨桿 機(jī)械固定型錨桿特性機(jī)械固定型錨桿特性 l 及時(shí)提供支護(hù)抗力或預(yù)加預(yù)應(yīng)力；及時(shí)提供支護(hù)抗力或預(yù)加預(yù)應(yīng)力； l 會在巖層中產(chǎn)生大的應(yīng)力，對巖層強(qiáng)度要求較會在巖層中產(chǎn)生大的應(yīng)力，對巖層強(qiáng)度要求較 高；高； l 通常無防腐措施，使用壽命有限；通常無防腐措施，使用壽命有限； l 加工工藝復(fù)雜，成本高于粘結(jié)型錨

6、桿；加工工藝復(fù)雜，成本高于粘結(jié)型錨桿； l 對鉆機(jī)直徑、深度控制要求較嚴(yán)。對鉆機(jī)直徑、深度控制要求較嚴(yán)。 膠結(jié)料固定型錨桿膠結(jié)料固定型錨桿 l非成卷式水泥漿固定非成卷式水泥漿固定 l快硬水泥卷固定快硬水泥卷固定 l樹脂卷固定樹脂卷固定 (a)樹脂固定的張拉錨桿樹脂固定的張拉錨桿 (b)全長用速凝和緩凝樹脂全長用速凝和緩凝樹脂 的張拉錨桿的張拉錨桿 (c)全長用樹脂錨固的非張全長用樹脂錨固的非張 拉錨桿拉錨桿 用速凝（黑色）和緩凝（帶點(diǎn)色）樹脂固定的巖石錨桿用速凝（黑色）和緩凝（帶點(diǎn)色）樹脂固定的巖石錨桿 (a)用塑料袋包裝；用塑料袋包裝； (b)用玻璃管包裝；用玻璃管包裝； 1固化劑加填料；固

7、化劑加填料；2玻璃管；玻璃管； 3不飽和聚酯樹脂；不飽和聚酯樹脂；4堵頭；堵頭； 5聚乙烯袋；聚乙烯袋；6玻璃管；玻璃管；7硬塑料蓋。硬塑料蓋。 樹脂錨桿用的樹脂卷樹脂錨桿用的樹脂卷 機(jī)械固定與膠結(jié)料固定相結(jié)合的錨桿機(jī)械固定與膠結(jié)料固定相結(jié)合的錨桿 漲殼式中空灌漿錨桿漲殼式中空灌漿錨桿 美國威廉姆斯美國威廉姆斯(williams)生產(chǎn)的漲殼式錨桿結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的漲殼式錨桿結(jié)構(gòu) 威廉姆斯巖石錨桿注漿漿液流動圖威廉姆斯巖石錨桿注漿漿液流動圖 杭州圖強(qiáng)公司生產(chǎn)的漲殼式中空錨桿結(jié)構(gòu)杭州圖強(qiáng)公司生產(chǎn)的漲殼式中空錨桿結(jié)構(gòu) 漲殼式中空錨桿作用于巖石時(shí)能形成壓應(yīng)力區(qū)漲殼式中空錨桿作用于巖石時(shí)能形成壓應(yīng)力區(qū) 不同類型

8、低預(yù)應(yīng)力錨桿的性能比較不同類型低預(yù)應(yīng)力錨桿的性能比較 不同類型低預(yù)應(yīng)力錨桿工作時(shí)形成的剪力錐不同類型低預(yù)應(yīng)力錨桿工作時(shí)形成的剪力錐 5、可重復(fù)高壓灌漿型錨桿、可重復(fù)高壓灌漿型錨桿 錨桿結(jié)構(gòu)圖錨桿結(jié)構(gòu)圖 注漿套管工作原理注漿套管工作原理 密封性密封性 均勻性均勻性 重復(fù)性重復(fù)性 預(yù)埋二次劈裂灌漿管預(yù)埋二次劈裂灌漿管 密封裝置密封裝置 重復(fù)高壓灌漿型錨固技術(shù)的優(yōu)越性重復(fù)高壓灌漿型錨固技術(shù)的優(yōu)越性 l抗拔力提高抗拔力提高 60120% ； l蠕變量減小蠕變量減小 1/22/3 ； l節(jié)約造價(jià)節(jié)約造價(jià) 1/3 左右。左右。 一次常壓灌漿體與二次一次常壓灌漿體與二次 高壓灌漿體的比較高壓灌漿體的比較 上

9、海太平洋飯店軟土基坑錨固工程上海太平洋飯店軟土基坑錨固工程 (1986) 天津百貨大樓軟土基坑工程天津百貨大樓軟土基坑工程 (-13.5 m)最大最大 位移量僅位移量僅 5 cm(1994) 6、擴(kuò)體型錨桿、擴(kuò)體型錨桿 錨桿荷載傳遞方式的比較錨桿荷載傳遞方式的比較 (a)摩擦型摩擦型 (b)摩擦支承復(fù)合型摩擦支承復(fù)合型 （1）底端擴(kuò)體型錨桿）底端擴(kuò)體型錨桿 爆炸成型的底爆炸成型的底 端擴(kuò)體錨桿端擴(kuò)體錨桿 用旋轉(zhuǎn)葉片形成的擴(kuò)體錨桿用旋轉(zhuǎn)葉片形成的擴(kuò)體錨桿 固定地層固定地層 砂砂 固定長度：固定長度：610m 極限承載力極限承載力 9001400 kN 比比=12cm的圓柱體錨固體承載的圓柱體錨固

10、體承載 力提高力提高23倍。倍。 （2）多段擴(kuò)體型錨桿）多段擴(kuò)體型錨桿 擴(kuò)體型錨桿承載力計(jì)算擴(kuò)體型錨桿承載力計(jì)算 l砂性土砂性土 l黏性土黏性土 7.全長摩擦型錨桿全長摩擦型錨桿 （1）縫管錨桿）縫管錨桿 縫管錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造：縫管錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造： 1開縫鋼管；開縫鋼管；2擋環(huán)；擋環(huán)；3托板托板 縫管錨桿外形縫管錨桿外形 縫管錨桿的工作特性縫管錨桿的工作特性 l使圍巖處于三維壓縮狀態(tài)（三向預(yù)應(yīng)力）使圍巖處于三維壓縮狀態(tài)（三向預(yù)應(yīng)力） l立即提供支護(hù)抗力；立即提供支護(hù)抗力； l錨固力隨時(shí)間而增加；錨固力隨時(shí)間而增加； l圍巖位移后錨桿仍能保持較高的承載力。圍巖位移后錨桿仍能保持較高的承載力。 圍巖處于

11、三維壓縮狀態(tài)圍巖處于三維壓縮狀態(tài) 巖石移動使錨桿巖石移動使錨桿 進(jìn)一步鎖緊巖石進(jìn)一步鎖緊巖石 1桿體和托板作用在巖石上的力；桿體和托板作用在巖石上的力； 2巖石；巖石；3托板；托板；4擋環(huán)擋環(huán) 錨桿錨固力隨時(shí)間而增長的曲線錨桿錨固力隨時(shí)間而增長的曲線 1黑色頁巖；黑色頁巖；2錳礦體；錳礦體； 3綠泥巖綠泥巖 縫管錨桿的錨固力與拔出量的關(guān)系縫管錨桿的錨固力與拔出量的關(guān)系 1砂巖；砂巖；2錳礦體；錳礦體；3綠泥巖綠泥巖 縫管錨桿適用范圍縫管錨桿適用范圍 l軟弱巖層軟弱巖層 l受爆破震動影響的礦山隧道受爆破震動影響的礦山隧道 l高應(yīng)力巖爆地層高應(yīng)力巖爆地層 （2）水脹式錨桿）水脹式錨桿(swelle

12、x bolt) 水脹式錨桿水脹式錨桿 機(jī)械整形機(jī)械整形 41mm 28mm 工作特性：與縫管錨桿相似工作特性：與縫管錨桿相似 適用范圍：適用范圍： l軟巖支護(hù)軟巖支護(hù) l強(qiáng)巖爆區(qū)段支護(hù)強(qiáng)巖爆區(qū)段支護(hù) l初期支護(hù)初期支護(hù) 8、無錨頭型錨桿、無錨頭型錨桿 當(dāng)由于某些原因，在對預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張當(dāng)由于某些原因，在對預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張 拉后，不容許錨頭外露于結(jié)構(gòu)物表面。拉后，不容許錨頭外露于結(jié)構(gòu)物表面。 可采用在結(jié)構(gòu)物表面安設(shè)臨時(shí)的可拆除傳可采用在結(jié)構(gòu)物表面安設(shè)臨時(shí)的可拆除傳 力墩座，并在與結(jié)構(gòu)物表面相鄰的鉆孔灌注水力墩座，并在與結(jié)構(gòu)物表面相鄰的鉆孔灌注水 泥漿形成上粘結(jié)段。并在上粘結(jié)段具有與臨時(shí)泥漿形成

13、上粘結(jié)段。并在上粘結(jié)段具有與臨時(shí) 傳力墩座具有相同鎖定力時(shí)，即拆除錨墩。這傳力墩座具有相同鎖定力時(shí)，即拆除錨墩。這 就是無錨頭型錨桿。就是無錨頭型錨桿。 無錨頭預(yù)應(yīng)力錨桿的構(gòu)造無錨頭預(yù)應(yīng)力錨桿的構(gòu)造 (a)在臨時(shí)錨墩上對桿體張拉在臨時(shí)錨墩上對桿體張拉 (b)拆除臨時(shí)錨頭及錨墩后的拆除臨時(shí)錨頭及錨墩后的 錨桿剖面圖錨桿剖面圖 荷載從錨桿傳遞到結(jié)構(gòu)物的方法荷載從錨桿傳遞到結(jié)構(gòu)物的方法 (a)常規(guī)方法傳遞；常規(guī)方法傳遞；(b)通過凹槽內(nèi)的錨頭傳遞；通過凹槽內(nèi)的錨頭傳遞； (c)通過上（第二）粘結(jié)段傳遞通過上（第二）粘結(jié)段傳遞 （1）葉尼塞河）葉尼塞河sayane-shushensh Hps消力池底消

14、力池底 板的預(yù)應(yīng)力錨固板的預(yù)應(yīng)力錨固 消力池表面粘結(jié)錨固的最終的結(jié)構(gòu)型式質(zhì)量檢驗(yàn)：消力池表面粘結(jié)錨固的最終的結(jié)構(gòu)型式質(zhì)量檢驗(yàn)： l 錨桿拉力值為錨桿拉力值為1021kN，一年后測定的拉力損失為，一年后測定的拉力損失為20 l 使用幾年后，洪水未對消力池表面產(chǎn)生任何影響使用幾年后，洪水未對消力池表面產(chǎn)生任何影響 （2）莫斯科運(yùn)河船閘閘墻的無錨頭型）莫斯科運(yùn)河船閘閘墻的無錨頭型 錨固錨固 莫斯科運(yùn)河老鋼筋混凝土船閘的修補(bǔ)莫斯科運(yùn)河老鋼筋混凝土船閘的修補(bǔ) 船閘閘墻的張拉船閘閘墻的張拉 9 中空注漿錨桿（系列）中空注漿錨桿（系列） （ 1 ） 特點(diǎn)：特點(diǎn)： l 桿體為表面帶有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)螺紋的中空桿體，可

15、采桿體為表面帶有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)螺紋的中空桿體，可采 用連接套接長，在狹小空間可施工大于用連接套接長，在狹小空間可施工大于10m長的長的 錨桿；錨桿； l 注漿時(shí)漿液由中空桿體底端流向孔口，止?jié){塞與注漿時(shí)漿液由中空桿體底端流向孔口，止?jié){塞與 托板能有效阻止外溢，可保證桿體與孔壁間注漿托板能有效阻止外溢，可保證桿體與孔壁間注漿 飽滿，使錨桿伸入的巖體范圍得到有效加固；飽滿，使錨桿伸入的巖體范圍得到有效加固； l 通過連接套與對中環(huán)，使桿體居中，桿體被均勻通過連接套與對中環(huán)，使桿體居中，桿體被均勻 的砂漿保護(hù)層包裹，顯著提高了耐久性；的砂漿保護(hù)層包裹，顯著提高了耐久性； l 必要時(shí)，可通過自由段的隔離措施

16、，對錨桿施加必要時(shí)，可通過自由段的隔離措施，對錨桿施加 預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力。 （2）類型）類型 1）普通中空注漿錨桿）普通中空注漿錨桿 適用于各類隧道與洞室工程，特別是隧道與洞適用于各類隧道與洞室工程，特別是隧道與洞 室的頂部。室的頂部。 2）自鉆式中空注漿錨桿）自鉆式中空注漿錨桿 鉆桿即為錨桿桿體，在難以成孔的困難復(fù)雜巖層中鉆桿即為錨桿桿體，在難以成孔的困難復(fù)雜巖層中 應(yīng)用具有獨(dú)特優(yōu)勢。應(yīng)用具有獨(dú)特優(yōu)勢。 3）漲殼式中空錨桿）漲殼式中空錨桿 Williams公司的漲殼式中空錨桿的細(xì)部構(gòu)造及工作原理公司的漲殼式中空錨桿的細(xì)部構(gòu)造及工作原理 (a)細(xì)部構(gòu)造；細(xì)部構(gòu)造； (b)漲殼工作時(shí)形成的抗力漲殼

17、工作時(shí)形成的抗力 10、纖維增強(qiáng)塑料錨桿、纖維增強(qiáng)塑料錨桿 纖維增強(qiáng)塑料是一種以合成樹脂為粘結(jié)纖維增強(qiáng)塑料是一種以合成樹脂為粘結(jié) 劑、復(fù)合纖維為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料。劑、復(fù)合纖維為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料。 纖維增強(qiáng)錨桿的優(yōu)點(diǎn)：纖維增強(qiáng)錨桿的優(yōu)點(diǎn)： l 防腐蝕，耐久性好；防腐蝕，耐久性好； l 絕緣，防靜電；絕緣，防靜電； l 抗拉和粘結(jié)強(qiáng)度高；抗拉和粘結(jié)強(qiáng)度高； l 重量輕，同等規(guī)格的桿體約為鋼材的重量輕，同等規(guī)格的桿體約為鋼材的1/4； l 易于切割易于切割 其相對密度為其相對密度為1.82.1 抗拉強(qiáng)度高達(dá)抗拉強(qiáng)度高達(dá) 600700 Mpa 纖維增強(qiáng)塑料錨桿的技術(shù)性能纖維增強(qiáng)塑料錨桿的技

18、術(shù)性能 深圳海川工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的路威深圳海川工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的路威 2006FRP錨桿技術(shù)性能錨桿技術(shù)性能 （1）錨桿基本尺寸）錨桿基本尺寸 錨桿外徑錨桿外徑 19.6mm，螺紋底徑，螺紋底徑 =18mm 有效直徑有效直徑 18.8mm (有效面積有效面積 S277.45mm） （2）拉伸試驗(yàn)）拉伸試驗(yàn) （3）螺母與桿體螺紋結(jié)合力）螺母與桿體螺紋結(jié)合力 （4）剪切強(qiáng)度）剪切強(qiáng)度 荷載分散型錨桿承載體的構(gòu)造荷載分散型錨桿承載體的構(gòu)造 機(jī)械固定型錨桿特性機(jī)械固定型錨桿特性 l 及時(shí)提供支護(hù)抗力或預(yù)加預(yù)應(yīng)力；及時(shí)提供支護(hù)抗力或預(yù)加預(yù)應(yīng)力； l 會在巖層中產(chǎn)生大的應(yīng)力，對巖層強(qiáng)度要求較會在巖層中產(chǎn)生大的應(yīng)力，對巖層強(qiáng)度要求較 高；高； l 通常無防腐措施，使用壽命有限；通常無防腐措施，使用壽命有限； l 加工工藝復(fù)雜，成本高于粘結(jié)型錨桿；加工工藝復(fù)雜，成本高于粘結(jié)型錨桿； l 對鉆機(jī)直徑、深度控制要求較嚴(yán)。對鉆機(jī)直