土層錨桿及應(yīng)用介紹

1、研究生課程考核試卷（適用于課程論文、提交報(bào)告）科目：現(xiàn)代施工技術(shù)教師：姚剛姓名：馮昊學(xué)號(hào)： 20151602011t專業(yè)：土木工程類別：學(xué)術(shù)上課時(shí)間：2015 年10 月至2015 年11 月考 生 成 績(jī)：卷面成績(jī)平時(shí)成績(jī)課程綜合成績(jī)閱卷評(píng)語(yǔ)：閱卷教師 （簽名 ）土層錨桿技術(shù)及其應(yīng)用馮昊 （重慶大學(xué)土木工程學(xué)院 ） 【摘要】：本文介紹土層錨桿技術(shù)的發(fā)展過程、分類、錨桿的工作機(jī)理和分析方法，以及對(duì)錨桿體系的試驗(yàn) 的研究成果。闡明了土層錨桿在實(shí)際運(yùn)用中的設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)。簡(jiǎn)要講解了常見土層錨桿的施工過程及工藝 要點(diǎn)，以及土層錨桿施工過程中常見的質(zhì)量通病與預(yù)防措施【關(guān)鍵詞】 土層錨桿 施工技術(shù) 工作機(jī)

2、理Soil anchor technology and its applicationFeng Hao（Social Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China） Abstract:This article introduced the development process, classification, anchor working mechanism and analysis method of the anchor technology,and the research results of the

3、 anchor system.The main design points of the soil anchor in the practical application have been clarified. To discuss the key points of construction technology in the construction process of the common soil anchor.and the common defect of the quality of the anchor,and also the measures to take preca

4、utions against it .Key words: Soil anchor Construction technology Working mechanism0 概述錨桿技術(shù)是一種將受拉桿件一端固定（稱錨固段 ）在邊坡或地基的巖 （土）層中，另一端與工程建筑物相連接， 用以支承由于土壓力、 水壓力或風(fēng)壓力所施加于建筑物的推力， 從而利 用地層錨固力以維持建筑物穩(wěn)定的技術(shù)。錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)的土層錨桿通常由錨頭、錨頭墊座、 支護(hù)結(jié)構(gòu)、鉆孔、防護(hù)套管、拉索、錨固體、錨底板等部分組成，其長(zhǎng)度通常需要考慮錨固 長(zhǎng)度、非錨固長(zhǎng)度、錨固段長(zhǎng)度等因素1土層錨桿的發(fā)展上個(gè)世紀(jì)五十年代以前，錨桿技術(shù)只是作為施

5、工過程的一種臨時(shí)性措施，五十年代中 期，在國(guó)外的隧道工程中開始廣泛采用小型永久性灌漿錨桿和噴射混凝土代替以往的隧道襯 砌結(jié)構(gòu)。六十年代以來(lái)， 錨桿技術(shù)的迅速發(fā)展，不僅在臨時(shí)性建筑物基礎(chǔ)開挖中使用， 在修 造永久性建筑物時(shí)也較為廣泛地應(yīng)用。 與此同時(shí)， 可供錨固的地層不僅限于巖石， 而且也有 了在軟巖、 風(fēng)化層以及砂卵石、 軟粘土等土層中進(jìn)行錨固的經(jīng)驗(yàn)。 1969年在墨西哥召開的第 七屆國(guó)際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程會(huì)議上， 曾把土層錨桿技術(shù)作為一個(gè)專門的問題來(lái)討論。 七十年代以后， 召開的多次地區(qū)性國(guó)際會(huì)議上， 均有涉及有關(guān)錨桿技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)與研究介紹。 當(dāng)前錨桿技術(shù)的試驗(yàn)和理論研究仍在不斷發(fā)展之中。八十年

6、代以來(lái)，瑞典、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、日 本等國(guó)家分別研制了多種不同類型的錨桿施工工具和灌漿工藝， 各國(guó)還各自制定了錨桿設(shè)計(jì) 和施工的技術(shù)規(guī)程。 錨桿技術(shù)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中正起著越來(lái)越重要的作用。 土層錨桿在交通、 水 利、建筑、電力、市政、采礦等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在上述各領(lǐng)域中，土層錨桿常用于深 基礎(chǔ)、邊坡穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)抗傾覆。土層錨桿技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)， 其主要優(yōu)點(diǎn)有： 錨桿施工機(jī)械及設(shè)備的作業(yè)空間不大， 因- 1 -此可以適合各種地形及場(chǎng)地； 用錨桿代替鋼橫撐做側(cè)壁支撐， 不但可節(jié)省大量鋼材， 還可 改善施工條件； 錨桿的設(shè)計(jì)拉力可由抗拔試驗(yàn)獲得， 因此可保證設(shè)計(jì)有足夠的安全度； 錨桿可采用預(yù)應(yīng)力，以控制

7、建筑物的變位量；施工量、噪音和振動(dòng)均很小。2土層錨桿的研究現(xiàn)狀從上個(gè)世紀(jì) 50 年代，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了錨桿技術(shù)至今， 錨桿技術(shù)從研究到應(yīng)用有了迅 猛的發(fā)展， 并逐漸形成了適合我國(guó)地質(zhì)的技術(shù)特點(diǎn)。特別是20世紀(jì) 80年代后，把錨桿、 噴射混凝土支護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控測(cè)量、 信息反饋技術(shù)相結(jié)合， 采用及時(shí)支護(hù)、 分期施工全環(huán)封閉等一 整套發(fā)揮圍巖自承能力的設(shè)計(jì)原則， 已經(jīng)成功的應(yīng)用于地質(zhì)復(fù)雜的地下工程中。 如高地應(yīng)力、 軟巖大變形巷道地層控制工程 （金川礦） 、開拓于半膠結(jié)的泥頁(yè)巖中并受采礦動(dòng)壓影響的煤 礦巷道工程，覆蓋巖層厚度僅 10m的 Q3黃土質(zhì)泥土的隧洞工程（軍都山隧洞）。這些有代表 性的錨固工

8、程的建成， 標(biāo)志著我國(guó)巖土錨固技術(shù)尤其是在軟巖中的錨固技術(shù)得到了實(shí)質(zhì)性的 突破發(fā)展。 目前，在施工方法上我國(guó)還是以水泥注漿的錨桿為主， 雖然此類錨桿的成本較低， 但就其應(yīng)用的性價(jià)比而言， 仍然不及樹脂錨桿， 其在發(fā)達(dá)國(guó)家的礦山工程和地下工程中已大 量使用。對(duì)于樹脂錨桿的研究和應(yīng)用，我國(guó)與國(guó)外還有一定的差距。二十一世紀(jì)以來(lái)， 土層錨桿研究比較活躍的話題比較多， 主要是圍繞工程及設(shè)計(jì)中的一 些疑點(diǎn)展開的。 主要有以下三個(gè)方面： 土層錨桿的加固機(jī)理和計(jì)算理論的研究， 又分為一 下兩個(gè)方面： a、錨固體系失穩(wěn)破壞形式和力學(xué)模型的研究；b、軟土地及中錨桿支護(hù)體系穩(wěn)定性的研究。 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院提出

9、了應(yīng)用塑性力學(xué)上限解對(duì)用錨索、 錨樁加固的邊 坡穩(wěn)定性分析方法， 武漢巖土研究所用有限單元法計(jì)算分析了預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)錨索單體加固機(jī)理進(jìn) 行了大量深入的研究。錨固體系試驗(yàn)研究，主要有錨固體系和預(yù)應(yīng)力錨固的變形、試驗(yàn)。 監(jiān)測(cè)和控制研究。 武漢巖土研究所通過大噸位試驗(yàn)分析了預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)錨索單體加固機(jī)理。 對(duì) 灌漿工藝、降水方案等施工工藝的研究。3土層錨桿的分類 a按工作年限錨桿可分為： 臨時(shí)性錨桿 （工作年限小于 2年）；永久性錨桿 （ 工作年限大 于或等于 2年 ） 。b按鉆孔工藝錨桿可分為： 普通鉆孔錨桿；旋轉(zhuǎn)式鉆孔錨桿；擴(kuò)孔錨桿。 c按力的傳遞方式錨桿可分為：摩擦型錨桿，通常稱為灌漿錨桿，其支承機(jī)理為摩

10、擦抵 抗力 F 大于支承抵抗力 p；承壓型錨桿，錨固體有一個(gè)支承面，錨固的一部分或大部分是 局部擴(kuò)大的，其支承機(jī)理為摩擦抵抗力 F 小于支承抵抗力 Q；摩擦組合型錨桿， 如擴(kuò)孔注 漿錨桿、串鈴狀錨桿、螺旋錨桿等，其支承機(jī)理為抵抗摩擦力 F 約等于支承抵抗力 Q。 d按注漿工藝錨桿可分為：導(dǎo)管法注漿直軸錨桿（巖石，硬粘土 ）；低壓注漿錨桿；高壓注漿錨桿；擴(kuò)孔不足錨桿 （硬或硬粘性粘土 ）。 e按粘接長(zhǎng)度錨桿可分：全長(zhǎng)粘接錨桿；部分粘接錨桿。f按工作機(jī)理錨桿可分為：主動(dòng)錨桿，荷載主動(dòng)地加到錨桿上，土體保持相對(duì)靜止錨 桿和土體的相互作用由錨桿的拉伸和位移而引發(fā)。 用于支撐上部結(jié)構(gòu)的錨桿均屬此類。 被

11、 動(dòng)錨桿。 敷設(shè)在土中的錨桿用作抵抗土的可能位移， 它們之問的相互作用主要由土體的位移 而激發(fā)，隧道支撐結(jié)構(gòu)、擋土墻、土坡穩(wěn)定等均屬此類。4錨桿的適用條件 土層錨桿按錨固段構(gòu)造形式不同可分為 : 圓柱型錨桿、 端部擴(kuò)大頭型錨桿、 連續(xù)球體型錨桿 3 類。（1）圓柱型錨桿 : 采用鉆機(jī)成孔 , 常壓灌漿形成錨固體 , 其施工簡(jiǎn)單 , 適用于承載力要求 較低的非粘性土 , 硬粘性土等密度較大而含水量小的土層。（2）端部擴(kuò)大頭型錨桿 : 鉆孔端頭采用爆擴(kuò)孔或機(jī)械擴(kuò)孔 , 其施工工藝較為復(fù)雜 , 但承載力 較高 , 適用于一般粘性土土層。（3）連續(xù)球體型錨桿 : 采用二次高壓注漿工藝在錨固段形成多個(gè)連

12、續(xù)擴(kuò)頭體 , 使之與周圍土 體有更高的嵌固強(qiáng)度 , 此類錨桿適用有較高承載力要求的飽和軟粘土土層。 按使用期限可分為臨時(shí)性錨桿和永久性錨桿 2 類。作為永久性錨桿應(yīng)避免錨固段設(shè)置在未經(jīng) 處理的下列土層中 : 有機(jī)質(zhì)土層。因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)土?xí)疱^固體腐蝕破壞; 液限 W L50%的高塑性土層。土層的高塑性會(huì)引起明顯蠕變 , 從而導(dǎo)致錨固力的損失或喪失 ; 相對(duì)密度 Dr 0.3 的松散地層。此類地層單位面積上的摩阻力極低 , 難以達(dá)到工程所需的錨固力。5錨桿的錨固機(jī)理 錨桿是依靠一端穩(wěn)固的錨固于深層穩(wěn)定土體來(lái)提供承載力的， 錨固機(jī)理指的是錨固段的 抗力構(gòu)成和內(nèi)力傳遞。 對(duì)于粘結(jié)式錨桿和端頭錨固式錨桿

13、有不同的錨固機(jī)理。 錨桿的受力簡(jiǎn) 圖如圖 1、 2 所示。應(yīng)用最為普遍的是粘結(jié)式錨桿。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨桿， 其荷載的傳遞機(jī)理是： 當(dāng)外加荷載在 注漿體與錨桿之間產(chǎn)生相互作用力時(shí)， 此作用力由注漿體傳遞給圍巖， 錨固的關(guān)鍵是桿體與 注漿體、 注漿體與圍巖之間力傳遞的可靠性。 對(duì)于非預(yù)應(yīng)力錨桿而言， 尤其是在軟巖和破碎 巖石中的錨桿， 通常把注漿體和桿體看成一個(gè)單元， 其荷載傳遞機(jī)理則是： 外荷載使圍巖與 錨固體之間產(chǎn)生相對(duì)位移， 因此產(chǎn)生的相互作用力作為錨固力。 粘結(jié)式錨桿的受力簡(jiǎn)圖如圖 1 所示。對(duì)于端頭錨固式錨桿， 以螺旋錨為例。 螺旋錨主要由錨片、 錨桿和錨頭組成。 在施工中， 螺旋錨需要外

14、力矩作用下才能扭入土體。 在拉拔荷載作用下， 葉片與巖體之間產(chǎn)生用來(lái)維持 錨固體平衡的正壓力。 此錨桿不需要注漿， 旋入土體的錨片相當(dāng)于錨定板， 在外力作用下表 面產(chǎn)生被動(dòng)土壓力，作為與外力平衡的內(nèi)力。其受力如圖 2 所示。 目前，對(duì)巖體和土體中的錨桿工作機(jī)理有各種不同的觀點(diǎn)，先介紹常見的集中觀點(diǎn)。6錨桿的工作原理6.1摩擦作用由于土層錨桿在正常工作狀態(tài)下，涉及拉桿、 注漿體、土體等各部分的相互作用， 受力 情況復(fù)雜， 所涉及的各部分材料性能差異很大， 所以對(duì)錨桿體系的工作機(jī)理一時(shí)還難以分析 清楚。一般認(rèn)為： 主要靠錨固段的注漿與被錨固土體之間的摩擦力來(lái)維持被錨固土體的平衡 和穩(wěn)定。 一個(gè)灌漿

15、錨桿的砂漿錨固段， 當(dāng)錨固段受力時(shí)， 錨桿所受的拉力首先通過錨固周邊 的握裹力傳遞到砂漿中， 然后再通過錨固段鉆孔周邊的地層摩擦力而傳遞到錨固地層中。 因 此，錨桿除了本身截面積需要承受拉力外， 還必須同時(shí)滿足三個(gè)條件： 錨固段砂漿握裹力 必須能承受極限拉力； 錨固地層對(duì)砂漿的摩擦力必須能承受極限拉力； 錨固的土體在最 不利的條件下必須能保持整體的穩(wěn)定。試驗(yàn)和實(shí)踐證明：?jiǎn)胃^桿的承載能力除錨筋必須具有足夠的截面積以承受極限拉力 外，對(duì)于錨固于巖層中的錨桿， 其抗拔力取決于砂漿與錨筋間的握裹力； 對(duì)于錨固于土層中 的錨桿， 其抗拔力取決于錨固體與土層之間的極限摩阻力。 當(dāng)有擴(kuò)大頭時(shí)， 還與擴(kuò)孔部

16、分的 壓力有關(guān)。錨固段與周圍土體的摩阻力。 它直接影響承載力的大小。 研究的手段主要有試驗(yàn)、 數(shù)值 模擬和解析解，下面著重對(duì)試驗(yàn)解和數(shù)值解進(jìn)行討論。通過試驗(yàn)可知， 錨固力的增加與錨固長(zhǎng)度的增加不成正比， 隨著錨固段長(zhǎng)度的增加， 錨 固力的增加變緩。錨桿長(zhǎng)度有個(gè)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度，過長(zhǎng)則對(duì)增加承載力沒有貢獻(xiàn)。在錨桿受力后， 錨固段與圍巖間產(chǎn)生剪應(yīng)力。 這個(gè)剪應(yīng)力的峰值與錨桿承載力的峰值不是同時(shí)出現(xiàn)。 當(dāng)承載 力較小時(shí)， 剪應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到峰值，此時(shí)錨桿的位移較小。 當(dāng)錨桿的承載力達(dá)到峰值時(shí)， 錨桿 的位移較大。錨固段與圍巖間的剪應(yīng)力峰值大小與圍壓有關(guān)，圍巖越大則極限摩阻力越大。 隨著錨固段的增長(zhǎng)， 其與圍巖的

17、平均摩阻力會(huì)減小， 這也驗(yàn)證了靠增加桿長(zhǎng)來(lái)增加錨固力是 不經(jīng)濟(jì)的。 進(jìn)一步的研究表明， 錨固段表面的剪應(yīng)力是不均勻的， 隨著外力的增加，剪應(yīng)力 峰值向遠(yuǎn)端移動(dòng)。 但峰值只是分布在錨固段前部的一定范圍內(nèi)。 通過試驗(yàn)來(lái)研究錨桿的傳力 機(jī)理是最為可靠的手段。 與樁基承載力一樣， 理論計(jì)算對(duì)于巖土體只是輔助手段。 通過試驗(yàn)， 能夠得到理論上無(wú)法得出的數(shù)據(jù)， 這是研究者首先采取的手段。 缺點(diǎn)是， 試驗(yàn)數(shù)據(jù)受環(huán)境影 響較大，同樣的錨桿，兩次的結(jié)果會(huì)偏差很大。由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展， 對(duì)土中錨固的研究可采用數(shù)值解法， 常用的有有限元、 邊界元、 DDA 等。數(shù)值模擬結(jié)果顯示， 當(dāng)預(yù)應(yīng)力逐漸增大時(shí)， 水泥漿體因拉剪

18、應(yīng)變過大而產(chǎn)生剪切滑移現(xiàn) 象，超過剪切強(qiáng)度的剪應(yīng)力開始向縱深轉(zhuǎn)移， 這與工程實(shí)際吻合。 拉力型錨桿應(yīng)力集中現(xiàn)象 明顯，應(yīng)力分布主要集中在錨固段上部較小的范圍內(nèi)。 剪力型錨桿錨固體中的應(yīng)力分布范圍 比較大，應(yīng)力集中小，較均勻。能夠充分利用錨固體的錨固作用，承載力較大。錨固體產(chǎn)生 塑性變形后， 應(yīng)力集中程度降低， 應(yīng)力向深部彈性區(qū)轉(zhuǎn)移， 這使得深部錨固體表面應(yīng)力增大。 拉桿的剛度對(duì)錨固體表面應(yīng)力的分布有很大影響。剛度越大，錨固體表面應(yīng)力分布越均勻， 這是因?yàn)閯偠仍黾邮瑰^固段整體同步位移的原因。數(shù)值模擬是研究力學(xué)問題強(qiáng)有力的手段。 它的前提是介質(zhì)是連續(xù)的。對(duì)于整體性較好的巖土體，模擬效果較好。當(dāng)土體

19、發(fā)生破碎時(shí)， 結(jié)果與實(shí)際偏差較大。而巖土體結(jié)構(gòu)往往是在局部破碎的情況下工作，這并不整體穩(wěn)定性。6.2圍巖凝聚力的增加對(duì)于層理不發(fā)育，整體性能較好的圍巖，軸對(duì)稱圓形巷道的開挖將引起圍巖螺旋線型破 壞（圖 2），塑性區(qū)中滑移線是兩組夾角為的螺旋線，對(duì)于這組可能的滑移線，錨桿桿體的 “銷釘作用”可以增大破壞面的抗剪強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 , 錨桿承受的剪力，是錨桿 可以承受的最大剪力。在純剪力的條件下考慮米賽斯準(zhǔn)則，有 :式中： 是鋼材的屈服極限， D是錨桿的直徑。 顯然，由于錨桿增加了破壞面的抗剪強(qiáng)度，相當(dāng)于提高了破壞面的等效凝聚力。式中： c為破壞面等效凝聚力； Sc ,Sl 分別為錨桿沿巷道

20、跨度和軸向間距，為破壞等效凝 聚力。3)其中，如果忽略巖體的泊松比的改變，則巖體等效剪切模量可近似地表示為：由于錨桿的預(yù)應(yīng)力作用，可以有效地限制被錨固土體的變形量，從而增加土體的穩(wěn)定性；6.3圍巖內(nèi)摩擦角增大錨桿的預(yù)應(yīng)力將在圍巖中產(chǎn)生一個(gè)均勻壓縮帶，使圍巖等效內(nèi)摩擦角得到提高(圖6.4圍巖等效單軸抗壓強(qiáng)度提高按照全長(zhǎng)粘結(jié)式錨桿的中性點(diǎn)理論， 錨桿安設(shè)后將隨圍巖共同變形， 此時(shí)， 中性點(diǎn)以下錨桿表面剪力將阻止巷道表面位移。錨桿的這種加固作用表現(xiàn)為巖體峰值抗壓強(qiáng)度的提高， 加固巖體等效單軸抗壓強(qiáng)度表示為錨桿密度參數(shù)考慮到中性點(diǎn)以下錨桿剪應(yīng)力對(duì)巷道表面收斂的控制作用，有：式中 : 為巷道斷面圓的半徑

21、。6.5圍巖等效變形模量增加由于錨桿的彈性模量遠(yuǎn)高于巖體變形模量E，當(dāng)錨桿隨巖體變形時(shí)，這種變形特征差異造成了巖體等效變形模量的增加，可近似表示為：式中:G 為原巖體剪切模量； Gb為錨桿體剪切模量。6.6土體穩(wěn)定性增大灌漿可大大增加錨桿和土界面強(qiáng)度 , 也可增加土體穩(wěn)定性。7土層錨桿的設(shè)計(jì)7.1設(shè)計(jì)原則土層錨桿的承載力主要取決于錨固體的抗拔力, 而錨固體的抗拔力可以從兩方面考慮:一方面是錨固體抗拔力應(yīng)具有一定的安全系數(shù) , 另一方面是它在受力情況下發(fā)生的位移必須 不超出一定的允許值。7.2設(shè)計(jì)計(jì)算土層錨桿的設(shè)計(jì)工作包括 : 錨桿的配置及其與結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系、錨桿設(shè)計(jì)拉力的確定、 錨桿截面設(shè)計(jì)、

22、錨頭聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)、錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)、錨桿和結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算等內(nèi)容。（1）錨桿對(duì)接擋墻 （ 樁） 加固力計(jì)算。深基礎(chǔ)支擋墻 （ 樁） 所需的加固力計(jì)算是根據(jù)作 用于支擋墻 （ 樁 ） 上力的平衡關(guān)系求得。 計(jì)算方法與錨桿排數(shù)、 墻 （ 樁） 嵌入基坑面以下深 度以及支承狀況和開挖工序有關(guān)。具體分析計(jì)算可參考有關(guān)書籍。（ 2）土層錨桿的極限抗拔力計(jì)算和錨固體長(zhǎng)度計(jì)算。土層錨桿的極限抗拔能力取決于錨固段地層對(duì)錨固漿體產(chǎn)生的摩阻力 , 其式可表達(dá)為 :Tu= DLe式中 : T u 為錨桿的極限抗拔力 （kN）;D 為錨桿鉆孔的直徑 （m）;L e 為錨桿的有效錨固長(zhǎng)度 （m）; 為錨固段周邊的抗剪強(qiáng)度

23、 （MPa）。錨桿的極限抗拔力是由錨桿、 固護(hù)系統(tǒng)和土體的整體、 穩(wěn)定性決定的 , 而土層的抗剪強(qiáng)度是 由下式計(jì)算 : =c+K0 htg 式中 :c 為錨固區(qū)土層的粘聚力 ; 為土的內(nèi)摩擦角 ;h 為錨固段以上地層覆蓋厚度 ;為錨固 段以上地層容重 ;K 0為錨固段孔壁的土壓系數(shù)。當(dāng)采用護(hù)孔型錨桿時(shí) , 應(yīng)按下式計(jì)算 :Tu=DLe +qA式中: qA 為土壓抵抗力 ;q 為單位面積上的土壓力 ;A 為土壓作用的面積。需要指出的是 , 由于影響抗剪強(qiáng)度的因素很多 , 因而用以上公式計(jì)算的錨桿極限抗拔 力與實(shí)際情況差別很大。 因此 , 錨桿的抗拔力往往是通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得 , 計(jì)算得出的數(shù)值要

24、經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證后方可使用。（3） 錨桿截面積計(jì)算。在確定錨桿桿體的截面積時(shí)按以下公式計(jì)算 :S=K*Nt /f ptk式中:S為錨桿截面積 ;Nt為錨桿設(shè)計(jì)軸向力 ;K為錨桿安全系數(shù) ;f ptk為錨拉桿強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。7.3錨桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算土層錨桿在深基坑中作為支擋結(jié)構(gòu)而承受土壓力, 必須進(jìn)行外部穩(wěn)定和內(nèi)部穩(wěn)定的方面的驗(yàn)算。 外部穩(wěn)定是指錨桿圍護(hù)系統(tǒng)和土體全部合在一起的整體穩(wěn)定。 由于邊坡本身失穩(wěn)或 受荷載作用 ,從支護(hù)墻基礎(chǔ)底部產(chǎn)生滑動(dòng)而向外推移 ,整個(gè)體系沿滑縫向下滑動(dòng) , 整個(gè)土錨均 在土體深滑裂面范圍之內(nèi) , 造成整體失穩(wěn) , 一般采用圓弧法驗(yàn)算其穩(wěn)定性。, 對(duì)于內(nèi)部穩(wěn)定內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算是

25、指土錨與支護(hù)墻基礎(chǔ)假想支點(diǎn)之間深滑動(dòng)面的穩(wěn)定驗(yàn)算 的驗(yàn)算 ,可以采用圖解法來(lái)進(jìn)行分析 , 現(xiàn)以在均質(zhì)土中的單排錨桿護(hù)壁為例說明內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算。錨桿極限抗力的水平分力 (maxRh) 可以從圖 1-b 中的平衡圖得出 :Egh=G-(E ah-E 1htg )tg( - )maxRh=f A(Eah-E1h+Erh), f A=1/1+tg tg( -)8土層錨桿的布置要求(1)錨桿的水平和垂直間距 , 一般不宜于大于 4m, 以避免單根錨桿承載力過大而應(yīng)力集中， 但也不得小于 1.5m, 以免群錨效應(yīng)而降低錨固力。(2) 錨桿錨固體上覆土層厚度不應(yīng)小于 4m, 以避免上部地表荷載對(duì)錨桿的影響 ,

26、 同時(shí)也是 為了防止高壓注漿時(shí)上覆土隆起。(3) 傾斜錨桿的傾角不于 , 并不得大于 , 以到為宜。 傾角過小 , 不宜于保證錨桿施工質(zhì)量 , 傾角過大 , 則不利于錨桿錨固力的發(fā)揮。(4)錨桿自由長(zhǎng)度不宜小于 5 m, 應(yīng)根據(jù)錨桿與滑裂面和邊坡坡面的交點(diǎn)的距離而定, 其自由段長(zhǎng)度應(yīng)超過破裂面 1m。(5) 錨桿數(shù)量 n 應(yīng)根據(jù)錨固工程所需加固力 T 和設(shè)計(jì)錨固力確定。9錨桿施工過程及工藝要點(diǎn)常見土層錨桿的施工包括以下幾個(gè)工序：鉆孔、安放拉桿、灌注、養(yǎng)護(hù)、肋柱及擋板鋼筋綁扎、錨頭固定、支模、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、拆模。對(duì)于后期需施加預(yù)應(yīng)力的錨桿，還要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求安排張拉的準(zhǔn)確時(shí)間。9.1 施

27、工前準(zhǔn)備施工前的準(zhǔn)備包括施工前的調(diào)查和施工組織設(shè)計(jì)。 施工前調(diào)查包括： 收集場(chǎng)地巖土報(bào)告， 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方案； 分析地下水性質(zhì)、埋深， 預(yù)測(cè)降水效果及對(duì)錨桿施工的影響； 地下障礙 物的核實(shí)； 了解作業(yè)限制、 環(huán)保規(guī)則、 地方法規(guī)； 了解施工空間、 各種設(shè)備、 工程道路情況， 了解現(xiàn)場(chǎng)各工種配合要求。施工組織設(shè)計(jì)，也就是開工前，詳細(xì)制定施工組織設(shè)計(jì)，確定施工方法、施工程序、使 用機(jī)械設(shè)備、工程進(jìn)度、質(zhì)量控制和安全管理等事項(xiàng)、內(nèi)容包括：工程概況：工程名稱、地 點(diǎn)、工期要求、工程量、目的；巖土勘察報(bào)告中地層、地下水位簡(jiǎn)介；錨桿設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介；施工 機(jī)械設(shè)備， 臨時(shí)設(shè)施， 施工材料； 作業(yè)程序， 各工種人員

28、配備； 施工管理， 質(zhì)量、 進(jìn)度控制， 施工適用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)；安全、文明施工措施；應(yīng)支付的工程驗(yàn)收技術(shù)資料。9.2 鉆孔鉆孔前的準(zhǔn)備工作包括： 首先是鉆孔機(jī)具的選擇必須滿足土層錨桿的鉆孔要求， 堅(jiān)硬粘 土和不易塌孔的土層， 可以選用地質(zhì)鉆機(jī)、 螺旋鉆機(jī)和土錨專用機(jī)； 飽和粘性土與易塌孔的 土層， 宜選用帶護(hù)壁套管的土錨桿專用鉆機(jī)。 其次鉆孔前，還要正確定出孔位，其水平向誤 差 100mm，垂直向誤差 50mm，傾角誤差值為 2 ；最后安放桿體前，濕式鉆孔應(yīng)用水沖洗， 直至孔口留出清水為止。鉆孔的施工方法有兩種，一是清水循環(huán)鉆進(jìn)成孔法。這種方法在實(shí)際工程中運(yùn)用最廣， 軟硬土層都能適用， 但需要有

29、配套的排水循環(huán)系統(tǒng)。 有些施工單位為了方便， 在現(xiàn)場(chǎng)只設(shè)置 排水系統(tǒng)， 沒有設(shè)置重復(fù)利用水系統(tǒng)裝置。在軟黏土成孔時(shí)， 如果不用跟管鉆進(jìn)， 應(yīng)在鉆孔 孔口處放入 1m 到 2m的護(hù)壁套管， 以保證孔口處土層不坍塌。 二是螺旋鉆孔干作業(yè)法。 該法 適用于無(wú)地下水條件的黏土、粉質(zhì)黏土、密實(shí)性和穩(wěn)定性都較好的砂土等地層。9.3安放拉桿 土層錨桿用的拉桿，常用的有鋼管、粗鋼筋、鋼絲束和鋼絞線。主要根據(jù)土質(zhì)、土層錨 桿的承載能力和現(xiàn)有材料的情況來(lái)選擇。 所受承載能力較小時(shí)， 多用粗鋼筋 ; 所受承載能力 較大時(shí)，多用鋼絞線。（ 1）鋼筋拉桿。 鋼筋拉桿由一根或數(shù)根粗鋼筋組合而成， 如為數(shù)根粗鋼筋則需用綁扎

30、或電 焊連接成一整體。土層錨桿的長(zhǎng)度一般都在 10m 以上，有的達(dá) 30m 甚至更長(zhǎng)，為了將拉桿 安置在鉆孔的中心， 防止自由段產(chǎn)生過大的撓度和插人鉆孔時(shí)不攪動(dòng)土壁， 對(duì)錨固段， 還為 了增加拉桿與錨固體的握裹力，在拉桿表面需設(shè)置定位器 （ 或撐筋環(huán) ） 。鋼筋拉桿的定位器 用細(xì)鋼筋制作，在鋼筋拉桿軸心按 120夾角布置，間距一般為 2 2.5m。定位器的外徑宜小 于鉆孔直徑 10mm 。（2）鋼絲束拉桿。鋼絲束拉桿可以制成通長(zhǎng)一根，它的柔性較好，往鉆孔中沉放較方便。 但施工時(shí)應(yīng)將灌漿管與鋼絲束綁扎在一起同時(shí)沉放，否則放置灌漿管有困難。鋼絲束拉桿的錨固段亦需用定位器， 該定位器為撐筋環(huán)， 如圖

31、 1 所示。鋼絲束的鋼絲分為內(nèi) 外兩層，外層鋼絲綁扎在撐筋環(huán)上，撐筋環(huán)的間距為0.5 至 1.0m，這樣錨固段就形成一連串的菱形， 使鋼絲束與錨固體砂漿的接觸面積增大， 增強(qiáng)了鉆結(jié)力， 內(nèi)層鋼絲則從撐筋環(huán)的 中間穿過。鋼絲束拉桿的錨頭要能保證各根鋼絲受力均勻， 常用者有徽頭錨具等， 可按預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)錨具 選用。沉放鋼絲束時(shí)要對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心， 如有偏斜易將鋼絲束端部插人孔壁內(nèi)， 既破壞了孔壁， 引起坍孔，又可能堵塞灌漿管。為此，可用長(zhǎng)25cm 的小竹筒將鋼絲束下端套起來(lái)。（ 3）鋼絞線拉桿。 鋼絞線拉桿的柔性更好， 向鉆孔中沉放更容易，因此在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用得比 較多， 用于承載能力大的土層錨桿。 要仔細(xì)

32、清除錨固段的鋼絞線表面的油脂， 以保證與錨固 體砂漿有良好的錨結(jié)。 自由段的鋼絞線要套以聚丙烯防護(hù)套等進(jìn)行防腐處理。 鋼絞線拉桿需 用特制的定位架。安放錨桿體時(shí)， 應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎， 注漿管宜隨錨桿一同放人孔內(nèi)，管端距孔底為 50 1OOm，m桿體放人角度與鉆孔傾角保持一致，安好后使桿體始終處于鉆孔中心; 若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌，應(yīng)重新透孔、清孔，直至能順利送人錨桿為止。9.4灌槳灌漿是土層錨桿施工中的一個(gè)重要工序。 施工時(shí)， 應(yīng)將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)， 以備將來(lái)查 用。灌漿的作用是 : 形成錨固段， 將錨桿錨固在土層中 ; 防止鋼拉桿腐蝕 ; 充填土層中的孔 隙和裂縫。灌漿方法有一次灌漿法和二次灌漿

33、法兩種。灌漿材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，一般宜選用水泥 : 砂= 1 1:2 ，水灰比 0.38 0.45 的水 泥砂漿或水灰比 0.40 0.45 的純水泥漿，必要時(shí)可加人一定量的外加劑或摻合料。漿液應(yīng) 攪拌均勻，過篩，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前用完，注漿管路應(yīng)經(jīng)常保持暢通。灌漿時(shí)應(yīng)遵循以下步驟 : 常壓灌漿采用砂漿泵將漿液經(jīng)壓漿管輸送至孔底， 再由孔底返 出孔口，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí)， 可停止灌漿 ; 漿液硬化后不能充滿錨固體時(shí)， 應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿，注漿量不得小于計(jì)算量，其充盈系數(shù)為 1. 1 1.3; 灌漿時(shí)，宜邊灌注邊拔出 注漿管 ; 拔出套管，拔管時(shí)應(yīng)注意鋼筋有無(wú)被帶出的情況， 否則

34、應(yīng)再壓進(jìn)去直至不帶出為止， 再繼續(xù)拔管 ; 灌漿完畢應(yīng)將外露的鋼筋清洗干凈，并保護(hù)好。9.5張拉錨固 土層錨桿灌漿后，待錨固體強(qiáng)度達(dá)到 80% 設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上，便可對(duì)錨桿進(jìn)行張拉。張拉前 先在支護(hù)結(jié)構(gòu)上裝圍擦。張拉所用設(shè)備與內(nèi)外溫差大。 采用了分層施工，每層厚約 300 500mm，連續(xù)澆筑，并在前一層混凝土初凝之前，將- 10 - 后一層混凝土澆筑完畢。 采用疊合梁原理，將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)分兩次施工，緩解了大體積混凝土水化熱高、溫度應(yīng)力 過大對(duì)控制裂縫的不利影響。 在砼內(nèi)預(yù)埋溫度檢測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)測(cè)量砼的內(nèi)外溫差。10土層錨桿施工中常見的質(zhì)量通病與防治措施1、錨桿位移大土層錨桿在設(shè)計(jì)的試驗(yàn)荷載下， 位移量

35、不能滿足設(shè)計(jì)要求。 為此， 正式施工前先進(jìn)行錨 桿試驗(yàn)，通過試驗(yàn)調(diào)整初步設(shè)計(jì)， 針對(duì)不同工藝和土層地質(zhì)條件確定合理的錨桿長(zhǎng)度和直徑； 一般在粘土地層中鉆孔時(shí)，采用清水循環(huán)鉆進(jìn)，自造泥漿，孔壁不會(huì)產(chǎn)生泥皮；在容易發(fā)生 坍孔的砂性地層中鉆進(jìn)時(shí)， 可以采用護(hù)壁泥漿， 下錨后用清水清孔， 使孔內(nèi)泥皮減少到最低 程度， 清孔結(jié)束立即灌漿；在鉆孔過程中，應(yīng)根據(jù)地層條件的不同采用不同的鉆進(jìn)工藝，粘 性土中采用輕壓慢鉆進(jìn)、快轉(zhuǎn)速 (120r min) 成孔，有利于破土、造漿，砂性土中采用護(hù)壁 泥漿鉆孔、 高壓快鉆進(jìn)、 慢轉(zhuǎn)速 (40r min)成孔， 有利于孔壁的穩(wěn)定； 發(fā)現(xiàn)鋼筋下放不到孔 底的，應(yīng)使鉆孔超深

36、 0 3 05m；選用壓力和流量較大的注漿泵；根據(jù)氣溫、地溫等具體 情況， 通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)合理確定第二次灌漿的時(shí)機(jī)， 以保證第二次灌漿不泛出孔口， 第二次灌 漿量不宜小于第一次灌漿量的30；對(duì)于受力要求比較高的工程，可以考慮采用分層多次注漿 (注漿管的埋設(shè)數(shù)量要增加 )的方法；在錨桿抗拔試驗(yàn)后，應(yīng)對(duì)原有的構(gòu)造、設(shè)計(jì)參數(shù)、 施工工藝參數(shù)等進(jìn)行修改后， 再進(jìn)行正式施工； 在適當(dāng)位置補(bǔ)打錨桿； 在原錨桿附近用灌漿 進(jìn)行地基處理。2、錨桿鋼筋拔出施加預(yù)應(yīng)力時(shí)或永久性錨桿在受力過程中， 鋼筋從錨桿中拔出。 為此， 在自由段鋼筋涂 油脂以前， 將錨固段鋼筋包裹好， 并在鋼筋安設(shè)以前都應(yīng)保證錨固筋表面的清潔， 對(duì)沾有油 脂的錨固筋必須進(jìn)行蒸汽洗滌；考慮鋼筋和漿體的握裹力，選用壓力盒流量較小的注漿泵； 根據(jù)氣溫、 低溫等具體情況， 通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定第二次灌漿的時(shí)機(jī)， 以保證第二次灌漿不泛 出孔口，第二次灌漿量不宜小于第一次灌漿量的30；對(duì)自由段鋼筋或鋼索表面涂上油脂，并套上塑料套管， 對(duì)錨固段鋼筋可以先套上波紋管， 然后在波紋管內(nèi)外灌漿， 以防灌漿體開 裂而使地下