錨桿(索)設計與施工課件

1、佛山辦：王 志 紅2008年11月錨（桿）索設計與施工第1頁，共50頁。提 綱 錨（桿）索概述 錨（桿）索設計 錨（桿）索施工 錨（桿）索試驗與檢測第2頁，共50頁。錨（桿）索概述第3頁，共50頁。錨（桿）索概述一、什么是錨（桿）索 由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動面，把一端（錨桿）錨固在堅硬的巖層中（稱內錨頭），然后在另一個自由端（稱外錨頭）進行張拉，從而對巖層施加壓力對不穩(wěn)定巖體進行錨固，這種方法稱預應力錨索，簡稱錨索。第4頁，共50頁。錨（桿）索概述二、錨索和錨桿的區(qū)別 在國內，一般情況下，錨索是需要施加預應力的，因此它是主動受力，多應用于已出現(xiàn)變形或對變形要求嚴格的工程部位； 錨桿則一般不施加

2、預應力（有時也會施加很小的預應力），因此它是被動受力，只有當被錨固巖土體發(fā)生一定變形時它才發(fā)揮錨固力。 第5頁，共50頁。錨（桿）索概述二、錨索和錨桿的區(qū)別 錨索長度一般在2050米，錨桿則不到20米。 在國際上，錨索只是錨桿的一種類型。 本質上樁、錨桿、錨索、土釘都是利用土層的摩擦力（端承力），但習慣上將直徑大、豎直向的錨固體稱為樁；將小直徑、水平向、傾斜向的錨固體稱為錨桿、土釘，其中以鋼絞線作為配筋的又稱為錨索。 第6頁，共50頁。錨（桿）索概述第7頁，共50頁。錨（桿）索概述三、預應力錨索的應用煤礦中的巷道支護：將巷道的圍巖束縛在一起,使圍巖自身支護自身。加固邊坡：能夠提供足夠的抗滑力，

3、并能提高潛在滑移面上的抗剪強度，有效地阻止坡體位移?，F(xiàn)在錨桿不僅用于礦山、邊坡支護，也用于工程技術中，對隧道、基坑、壩體等進行主動加固。第8頁，共50頁。錨（桿）索概述錨桿與鋼筋混凝土樁聯(lián)合使用，構成鋼筋混凝土排樁式錨桿擋墻。錨桿與鋼筋混凝土格架聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土格架式錨桿擋墻第9頁，共50頁。錨（桿）索概述錨桿與鋼筋混凝土板肋聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土板肋式錨桿擋墻。錨桿與鋼筋混凝土板肋、錨定板聯(lián)合使用形成錨定板擋墻第10頁，共50頁。錨（桿）索概述四、預應力錨索的組成 錨索結構一般由內錨頭、錨索體和外錨頭三部分共同組成。內錨頭又稱錨固段或錨根，是錨索錨固在巖體內提供預應力的根基，按其結構形

4、式分為機械式和膠結式兩大類，膠結式又分為砂漿膠結和樹脂膠結兩類，砂漿式又分二次灌漿和一次灌漿式。 第11頁，共50頁。錨（桿）索概述 外錨頭又稱外錨固段，是錨索借以提供張拉噸位和鎖定的部位，其種類有錨塞式、螺紋式、鋼筋混凝土圓柱體錨墩式、墩頭錨式和鋼構架式等； 錨索體，是連結內外錨頭的構件，也是張拉力的承受者，通過對錨索體的張拉來提供預應力，錨索體由高強度鋼筋、鋼紋線或螺紋鋼筋構成。 第12頁，共50頁。錨（桿）索概述1-臺座；2-錨具；3-承壓板；4-支擋結構；5-鉆孔；6-自由隔離層；7-鋼筋；8-注漿體；Lf-自由段長度；La-錨固段長度第13頁，共50頁。錨（桿）索概述五、預應力錨索的

5、作用提供作用于結構物上以承受外荷的抗力（樁錨和墻錨）使錨固地層產生壓應力區(qū)并對加固地層起到加筋作用；增強地層的強度，改善地層的力學性能；（邊坡）使結構與地層連鎖在一起，形成一種共同工作的符合體，使其能有效地承受拉力和剪力第14頁，共50頁。錨（桿）索概述六、錨索和錨桿的分類根據(jù)其使用的材料可以分為：木錨桿、管縫錨桿、螺紋錨桿等。按是否預先施加應力分為：預應力錨桿(索)和非預應力錨桿(索)。按錨固形態(tài)分為：圓柱形錨桿、端部擴大型錨桿(索)和連續(xù)球型錨桿(索) 。按錨固機理還可分為：有粘結錨桿、摩擦型錨桿、端頭錨固型錨桿和混合型錨桿。 第15頁，共50頁。錨（桿）索概述七、巖土工程預應力錨索類型

6、第16頁，共50頁。錨（桿）索設計第17頁，共50頁。錨（桿）索設計一、錨(桿)索 設計流程 第18頁，共50頁。錨（桿）索設計二、錨桿(索)錨固設計荷載的確定 根據(jù)邊坡的推力大小和支護結構的類型綜合考慮進行確定首先計算支護結構外側土的推力或側壓力，及地面附加荷載 。然后根據(jù)支擋結構的形式計算該支護結構要達到穩(wěn)定需要錨固提供的支撐力。根據(jù)這個支撐力和錨桿數(shù)量、布置便可確定出錨桿(索)錨固荷載的大小，該荷載的大小作為錨筋截面計算和錨固體設計的重要依據(jù)。 第19頁，共50頁。錨（桿）索設計三、錨桿(索)錨固的設計在確定出錨桿軸向設計荷載后，需要對錨桿進行結構設計。根據(jù)錨桿軸向設計荷載計算錨桿的錨筋

7、截面，并選擇合理的鋼筋或鋼絞線配置錨筋；在配置錨筋后可由錨筋的實際面積和錨筋的抗拉強度標準值計算出錨桿承載力設計值。然后方能進行錨桿體和錨固體的設計計算。 第20頁，共50頁。錨（桿）索設計錨桿錨固力的計算方法隨錨固體形式不同而異，圓柱型錨桿的錨固力由錨固體表面與周圍地層的摩擦力提供；端頭擴大型錨桿的錨固力則由擴座端的面承力及與周圍地層的摩擦力提供。 第21頁，共50頁。錨（桿）索設計四、錨桿(索)的鎖定荷載和錨頭設計對于錨桿，原則上可按錨桿設計軸向力(工作荷載)作為預應力值加以鎖定，但鎖定荷載應視錨桿的使用目的和地層性狀而加以調整。邊坡坡體結構完整性較好時，可將設計錨固力的100作為鎖定荷載

8、。 第22頁，共50頁。錨（桿）索設計 邊坡坡體有明顯蠕變且預應力錨桿與抗滑樁相結合，或因坡體地層松散引起的變形過大時，應由張拉試驗確定鎖定荷載。通常這種情況下將鎖定荷載取為設計錨固力的5080 第23頁，共50頁。錨（桿）索設計 當邊坡具有崩滑性時，鎖定荷載可取為設計錨固力的3070； 如果設計的支擋結構容許變位時，鎖定荷載應根據(jù)設計條件確定，有時按容許變形的大小可取設計錨固力的5070。 當錨固地層有明顯的徐變時，可將錨桿張拉到設計拉力值的l.21.3倍，然后再退到設計錨固力進行鎖定，這樣可以減少地層的徐變量引起的預應力損失。 第24頁，共50頁。錨（桿）索設計 錨桿頭部的傳力臺座(張拉臺

9、座)的尺寸和結構構造應具有足夠的強度和剛度，不得產生有害的變形；可采用C25以上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，一般為梯形斷面。 第25頁，共50頁。錨（桿）索設計 預應力錨桿的錨具品種較多，錨具型號、尺寸的選取應保持錨桿預應力值的恒定，設計中必須在工程設計施工圖上注明錨具的型號、標記和錨固性能參數(shù)。表6.8為OVM錨具的基本參數(shù)。 第26頁，共50頁。錨（桿）索設計五、錨桿(索)的防腐設計 錨固體防腐 錨固于無腐蝕條件地層內的錨固段，經除銹后，直接由水泥砂漿密封防腐，但鋼桿(索)必須居中，一般使用定位器，使水泥砂漿保護層厚度不小于20mm。 錨固于具有腐蝕條件地層內的錨固段應作特殊仿佛處理，一般可用環(huán)

10、氧樹脂涂刷鋼筋的方法。 第27頁，共50頁。錨（桿）索設計 自由段防腐 采用、級鋼筋制作錨桿的非錨固段(位于土層區(qū)段) 可采用出銹、刷瀝青船底漆二度，瀝青玻纖布纏裹二層。第28頁，共50頁。錨（桿）索設計 自由段防腐 對于預應力錨桿自由段防腐：采用鋼絞線、精軋螺紋鋼筋制作的予應力錨桿(索)非錨固段防腐宜采用桿體表面出銹、刷瀝青船底漆二度后繞扎塑料布，在塑料布上再涂潤滑油，最后裝入塑料套管中，形成雙層防腐，自由段套管兩端l00200mm范圍內用黃油充填，外綁扎工程膠布固定。 第29頁，共50頁。錨（桿）索設計 錨頭防腐 對于永久性錨桿的承壓板一般應刷瀝青。一次灌漿硬化后承壓板下部殘留空隙，應再次

11、充填水泥漿和潤滑油。 如錨桿不須再次張拉，則錨頭的錨具涂以潤滑油、瀝青后用內配鋼筋網的混凝土罩封閉。 如錨桿需要重新張拉，則可采用盒具密封，但盒具的空腔內必須有潤滑油充填。 第30頁，共50頁。錨（桿）索設計 臨時性錨桿的防腐 對于臨時性錨桿重點對外錨頭和自由段作防腐處理，錨固段一般可依靠注漿材料達到防腐效果。 非預應力錨桿非錨固段可用除銹后刷瀝青防銹漆處理。預應力錨桿自由段可采用除銹后刷瀝青防銹漆或加套管方案。 外錨頭防腐可采用外涂防腐材料或外包混凝土方案解決。 第31頁，共50頁。錨（桿）索設計六、錨桿(索)的一般構造要求錨桿總長度為錨固段長、自由段長和外錨段之和。錨桿自由段長度按外錨頭到

12、潛在滑裂面的長度計算，但予應力錨桿自由段長度不小于5.0m；第32頁，共50頁。錨（桿）索設計六、錨桿(索)的一般構造要求錨桿錨固段長度按計算確定，同時土層錨桿錨固段長度宜大于4.0m、小于14.0m，巖石錨桿錨固段長度宜大于3.0m、小于10.0m；如果巖石錨桿承載力設計值250kN，且錨固區(qū)段為結構完整無明顯裂隙的硬質巖石時，錨固段長度可用2.03.0m。第33頁，共50頁。錨（桿）索的施工第34頁，共50頁。錨（桿）索施工 錨桿施工包括施工準備、造孔、錨桿制作與安裝、注漿、錨桿鎖定與張拉等五個環(huán)節(jié)。第35頁，共50頁。錨（桿）索施工一、施工準備施工前的準備工作包括施工前的調查和施工組織設

13、計兩部分。施工前的調查是為施工組織設計提供必要資料。 錨固工程計劃、設計圖、邊坡巖土性狀等資料 施工場地調查； 施工用水、用電條件調查等；第36頁，共50頁。錨（桿）索施工二、造孔鉆孔應滿足設計要求的孔徑、長度和傾角，采用適宜的鉆孔方法確保精度，要使后續(xù)的桿體插入和注漿作業(yè)能順利地進行。一般要求：經緯儀或手工進行測量放線確定孔位選取適當?shù)你@孔機具并確定機座水平定位和立軸傾角(即錨孔傾角)第37頁，共50頁。錨（桿）索施工鉆孔深度應超過設計長度0.51.Om，同時錨孔錨固段必須進入中風化或更堅硬的巖層，深度一般不得小于5m。鉆孔過程中應注意巖芯的拾取，以求不斷地準確地劃分地層、確定不穩(wěn)定巖土體厚

14、度，判斷斷裂破碎帶、滑移面、軟弱結構面的位置和厚度，從而驗證設計所依據(jù)的地勘資料，必要時修改設計。第38頁，共50頁。錨（桿）索施工三、錨桿制作與安裝棒式錨桿的制作，一般首先按要求的長度切割鋼筋，并在外露端加工成螺紋以便安放螺母，然后在桿體上每隔23m安放隔離件以使桿體在孔中居中，最后對桿體按要求進行防腐處理。第39頁，共50頁。錨（桿）索施工多股鋼絞線的錨桿制作較復雜，其錨固段的鋼絞線呈波浪形，自由段的鋼絞線必須進行嚴格的防護處理。第40頁，共50頁。錨（桿）索施工錨索安裝：嚴格按照設計進行鋼筋(或鋼絞線)選材對進場的鋼筋或鋼絞線必須驗明其產地、生日期、出廠日期、型號，并核實生產廠家的資質證

15、書及其各項力學性能指標。同時須進行抽樣檢驗。嚴格按照設計長度進行下料第41頁，共50頁。錨（桿）索施工錨束放入鉆孔之前，應檢查孔道是否阻塞，查看孔道是否清理干凈，并檢查錨索體的質量，確保錨束組裝滿足設計要求。安放錨束時，應防止錨束扭壓、彎曲，注漿管宜隨錨體一同放人鉆孔，注漿管端部距管底宜為50100mm，錨束插入孔內深度不應小于錨束長度的95。第42頁，共50頁。錨（桿）索施工四、注漿施工錨孔一般采用水泥漿或水泥沙漿灌注一般要求：按規(guī)定選擇水泥漿體材料。選用水泥標號應為灌漿漿液標號的1.52倍，且不宜低于42.5級的普通硅酸鹽水泥錨束漿液在28天齡期后要求抗壓強度達到設計標號強度。按試驗配置合

16、適的水灰比第43頁，共50頁。錨（桿）索施工五、張拉與鎖定張拉目的就是要通過張拉設備使錨桿桿體自由段產生彈性變形，從而對錨固結構施加所需求的預應力值。在張拉過程中應注重張拉設備選擇、標定、安裝、張拉荷載分級、鎖定荷載以及量測精度等方面的質量控制。第44頁，共50頁。錨（桿）索施工張拉設備要根據(jù)錨桿體的材料和鎖定力的大小進行選擇張拉前對張拉設備進行標定，對于1000kN以下的千斤頂，可用2000kN的壓力機標定，標定的數(shù)據(jù)與理論出力誤差應小于2。安裝錨夾具前，要對錨具進行逐個嚴格檢查。張拉前，必須待錨固段、承壓臺(或粱)等構件的混凝土強度達到設計強度方能進行張拉。第45頁，共50頁。錨（桿）索施

17、工張拉應按一定程序和設計張拉速度(一般為40kNmin)進行。正式張拉前進行二次預張拉，張拉力為設計拉力的l020。正式張拉荷載要分級逐步施加，不能一次加至鎖定荷載。注：Nt為錨索設計拉力，即最終鎖定荷載。第46頁，共50頁。錨（桿）索的試驗與檢測第47頁，共50頁。錨（桿）索試驗與檢測一、錨桿的性能試驗錨桿的性能試驗(又稱為破壞性試驗或基本試驗)是在錨固工程開工前為了檢驗設計錨桿性能所進行的錨桿破壞性抗拔試驗。目的是為了確定錨桿的極限承載力，檢驗錨桿在超過設計拉力并接近極限拉力條件下的工作性能和安全程度，及時發(fā)現(xiàn)錨索設計施工中的缺陷，以便在正式使用錨桿前調整錨桿結構參數(shù)或改進錨桿制作工藝。第48頁，共50頁。錨（桿）索試驗與檢測二、錨桿的蠕變試驗在軟粘土中設置的錨桿，在較大荷載作用下會產生很大的蠕變變形，為了掌握軟粘土中的錨桿的工作特性，國內外的有關標準都對錨桿的