锚杆锚索工程

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1、 一、锚杆一、锚杆( (索索) )的结构和分类的结构和分类 二、锚杆（索）设计计算二、锚杆（索）设计计算16000160001600020锚杆布置剖面图15001500排水管22M30水泥砂浆110mm锚杆与格构梁纵向钢筋双面焊接N5122000对中支架1锚杆 1050N1323005050 （一）锚杆（一）锚杆( (索索) )的结构的结构 （二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类 （三）锚杆（三）锚杆( (索索) )与其他支与其他支挡结构联合使用挡结构联合使用 锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系，主要由体系，主要由锚头锚头、自由段自由

2、段和和锚固段锚固段组成。组成。 （一）锚杆（一）锚杆( (索索) )的结构的结构 (1) (1)锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，由垫墩、垫板、锚具、保护帽和外端锚筋的部件，由垫墩、垫板、锚具、保护帽和外端锚筋组成。组成。（一）锚杆（一）锚杆( (索索) )的结构的结构 (2) (2)锚固段：锚杆远端将拉力传递给稳定地层的锚固段：锚杆远端将拉力传递给稳定地层的部分，锚固深度和长度应按照实际情况计算获取，部分，锚固深度和长度应按照实际情况计算获取，要求能够承受最大设计拉力。要求能够承受最大设计拉力。（一）锚杆（一）锚杆( (索索) )的结构的结构 (

3、3) (3)自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。（一）锚杆（一）锚杆( (索索) )的结构的结构 （一）锚杆（一）锚杆( (索索) )的结构的结构1-台座台座2-锚具锚具3-承压板承压板4-支档结构支档结构5-自由隔离层自由隔离层6-钻孔钻孔7-对中支架对中支架8-隔离架隔离架9-钢绞线钢绞线l0-架线环架线环ll-注浆体注浆体12-导向帽导向帽Lf-自由段自由段La-锚固段锚固段1 1、按是否、按是否预先施加应力预先施加应力分：分： 预应力锚杆预应力锚杆( (索索) )和和非预应力锚杆

4、非预应力锚杆( (索索) ) 非预应力锚杆非预应力锚杆( (索索) )是指锚杆锚固后不施加外力，是指锚杆锚固后不施加外力，锚杆处于被动受载状态；锚杆处于被动受载状态； 预应力锚杆预应力锚杆( (索索) )是指锚杆锚固后施加一定的外是指锚杆锚固后施加一定的外力，使锚杆处于主动受载状态。力，使锚杆处于主动受载状态。（二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类2 2、按、按锚固形态锚固形态分：分： 圆柱形锚杆圆柱形锚杆 端部扩大型锚杆端部扩大型锚杆( (索索) ) 连续球型锚杆连续球型锚杆( (索索) ) （二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类圆柱形锚杆圆柱形锚杆 锚杆的承载力主要锚杆

5、的承载力主要依靠锚固体与周围岩土依靠锚固体与周围岩土介质间的粘结摩阻强度介质间的粘结摩阻强度提供。提供。 （二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类 该类锚杆适用于该类锚杆适用于各类岩石和较坚硬的土层各类岩石和较坚硬的土层，一般，一般不在软弱粘土层中应用，因软粘土层中的粘结摩阻不在软弱粘土层中应用，因软粘土层中的粘结摩阻强度较低，很难满足设计抗拔力的要求。强度较低，很难满足设计抗拔力的要求。圆柱形锚杆圆柱形锚杆（二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类 端部扩大型锚杆端部扩大型锚杆( (索索) ) 锚杆的承载力主锚杆的承载力主要依靠锚要依靠锚固体与周围固体与周围岩土介质间的粘结摩岩

6、土介质间的粘结摩阻强度阻强度和和扩大头处的扩大头处的端承强度端承强度共同提供。共同提供。 （二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类 该类锚杆适用于粘土该类锚杆适用于粘土等软弱土层、因比邻等软弱土层、因比邻地界限制土锚长度不宜过长的土层地界限制土锚长度不宜过长的土层。端部扩大型锚杆端部扩大型锚杆( (索索) )（二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类 连续球型锚杆连续球型锚杆( (索索) ) 锚杆的承载力主锚杆的承载力主要依靠锚要依靠锚固体与周围固体与周围岩土介质间的粘结摩岩土介质间的粘结摩阻强度阻强度提供。提供。 （二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类 该类锚杆适用于

7、该类锚杆适用于淤泥、淤泥质粘土等极软土层、淤泥、淤泥质粘土等极软土层、或对锚固力有较高要求的土层或对锚固力有较高要求的土层。端部扩大型锚杆端部扩大型锚杆( (索索) ) （二）锚杆（二）锚杆( (索索) )的分类的分类1 1、锚杆与钢筋混凝土桩联合使用、锚杆与钢筋混凝土桩联合使用 构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙，排桩可构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙，排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或混凝土桩，锚杆可以以是钻孔桩、挖孔桩或混凝土桩，锚杆可以是预应力或非预应力锚杆。是预应力或非预应力锚杆。（三）锚杆（三）锚杆( (索索) )与其他支挡结构联合使用与其他支挡结构联合使用2 2、锚杆与钢筋混凝土格架联合使用、锚杆

8、与钢筋混凝土格架联合使用 形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙，锚杆形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙，锚杆锚点设在格架结点上，锚杆可以是预应力锚锚点设在格架结点上，锚杆可以是预应力锚杆杆( (索索) )或非预应力锚杆或非预应力锚杆( (索索) )。（三）锚杆（三）锚杆( (索索) )与其他支挡结构联合使用与其他支挡结构联合使用3 3、锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用、锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用 形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙，这种结构形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙，这种结构主要用于直立开挖的岩石边坡或土质边坡支护。主要用于直立开挖的岩石边坡或土质边坡支护。（三）锚杆（三）锚杆( (索索) )与其他支挡结构联合使

9、用与其他支挡结构联合使用4 4、锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用、锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用 形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。成的直立土质边坡。（三）锚杆（三）锚杆( (索索) )与其他支挡结构联合使用与其他支挡结构联合使用 （一）设计锚固力的确定（一）设计锚固力的确定 （二）锚杆钢筋截面面积计算（二）锚杆钢筋截面面积计算 （三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定 （四）锚杆的布置（四）锚杆的布置 （五）锚筋的选用（五）锚筋的选用 锚杆（索）锚固设计荷载的确定应根据边坡锚杆（索）锚固设计荷载的确定应根据边坡的推力大小和

10、支护结构的类型综合考虑进行确定的推力大小和支护结构的类型综合考虑进行确定。 首先应当计算边坡的推力或侧压力，然后根首先应当计算边坡的推力或侧压力，然后根据支挡结构的形式计算该边坡要达到稳定需要锚据支挡结构的形式计算该边坡要达到稳定需要锚固提供的固提供的支撑力支撑力。根据这个。根据这个支撑力支撑力和和锚杆数量锚杆数量、布置布置便可确定出锚杆（索）锚固荷载的大小，该便可确定出锚杆（索）锚固荷载的大小，该荷载的大小作为荷载的大小作为锚筋截面计算锚筋截面计算和和锚固体设计锚固体设计的重的重要依据。要依据。 （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定 锚索的锚索的极限锚固力极限锚固力通常由破坏性拉拔试通

11、常由破坏性拉拔试验确定。极限拉拔力指锚索沿握裹砂浆或砂验确定。极限拉拔力指锚索沿握裹砂浆或砂浆固结体沿孔壁滑移破坏的临界拉拔力；浆固结体沿孔壁滑移破坏的临界拉拔力； 容许锚固力容许锚固力指极限锚固力除以适当的安指极限锚固力除以适当的安全系数全系数( (通常为通常为2.02.5)2.02.5)，它将为设计锚固力，它将为设计锚固力提供依据，提供依据， 通常容许锚固力为通常容许锚固力为设计锚固力设计锚固力1.21.51.21.5倍；倍；设计锚固力设计锚固力根据滑坡体推力和安全系数根据滑坡体推力和安全系数确定。确定。 （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定 预应力锚索将根据滑坡体结构和变形预应力锚

12、索将根据滑坡体结构和变形状况确定状况确定锁定值锁定值，即：，即： (1) (1) 当滑坡体结构完整性较好时，当滑坡体结构完整性较好时，锁定锚固力可达设计锚固力的锁定锚固力可达设计锚固力的100%100% (2) (2) 当滑坡体蠕滑明显，预应力锚当滑坡体蠕滑明显，预应力锚索与抗滑桩相结合时，锁定锚固力应为设索与抗滑桩相结合时，锁定锚固力应为设计锚固力的计锚固力的50%50%80%80% （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定1 1、岩质滑坡锚固力计算、岩质滑坡锚固力计算 （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定coscos)cos(sintan)sinsin)sin(cos(TVAWCL

13、TUVAWKf1 1、岩质滑坡锚固力计算、岩质滑坡锚固力计算 （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定coscos)cos(sintan)sinsin)sin(cos(TVAWCLTUVAWKf后缘裂缝静水压力后缘裂缝静水压力V V：221HVW沿滑面扬压力沿滑面扬压力U U：LHUW21AA地震加速度地震加速度( (重力加速度重力加速度g)g)1 1、岩质滑坡锚固力计算、岩质滑坡锚固力计算 （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定costansinsbsKCLWKKTtan)sin)sin(cosUVAWWbcos)cos(sinVAWWcoscos)cos(sintan)sinsin)

14、sin(cos(TVAWCLTUVAWKf2 2、堆积层、堆积层( (包括土质包括土质) )滑坡锚固力计算滑坡锚固力计算 （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定 根据传递系数法进行计算，考虑锚索沿滑面施根据传递系数法进行计算，考虑锚索沿滑面施加的抗滑力，可不考虑垂直滑面产生的法向阻滑力，加的抗滑力，可不考虑垂直滑面产生的法向阻滑力，所需锚固力为：所需锚固力为：cos/PT TT设计锚固力设计锚固力(kN/m)(kN/m)PP滑坡推力滑坡推力(kN/m)(kN/m)锚索倾角锚索倾角( () ) 滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZ/T0219DZ/T021920

15、062006）（个人认为（个人认为该公式意义该公式意义不明确）不明确）2 2、堆积层、堆积层( (包括土质包括土质) )滑坡锚固力计算滑坡锚固力计算 （一一）设计锚固力的确定）设计锚固力的确定三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求 （二二）锚杆钢筋截面面积计算）锚杆钢筋截面面积计算1 1、滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范（三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定 内锚固段长度内锚固段长度不宜大于不宜大于10m10m，预应力，预应力锚索的锚固长度可根据锚索的锚固长度可根据理论计算、类比法理论计算、类比法和拉拔试验和拉拔试验三种方

16、法综合确定，其中三种方法综合确定，其中经验经验类比方法更为重要类比方法更为重要。1 1、滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范（三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定T设计锚固力设计锚固力( (kNkN) )；K安全系数，取值安全系数，取值2.02.04.04.0；n钢绞线根数；钢绞线根数；d钢绞线直径钢绞线直径( (mmmm) )；D孔径孔径( (mmmm) )；C1 1砂浆与钢绞线允许粘结强度砂浆与钢绞线允许粘结强度( (MPaMPa) )；C2砂浆与岩石的胶结系数砂浆与岩石的胶结系数( (MPa) )，为砂浆强度的，为砂浆强度的1/101/10除以安全系数除以安全系

17、数1.751.753.03.0。 （1 1）理论计算）理论计算按锚索体从胶结体中拔出时，锚固长度按锚索体从胶结体中拔出时，锚固长度( (单位单位m)m)；11dCnKTLm按胶结体与锚索体一起沿孔壁滑移，锚固长度按胶结体与锚索体一起沿孔壁滑移，锚固长度( (单位单位m)m)；22DCKTLm1 1、滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范（三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定（2 2）类比法）类比法序序 号号 吨吨 位位 内锚固段长度内锚固段长度/ /m m 1 1 30003000kNkN 级以上级以上 7 78 8 2 2 3000300020002000kNkN 级

18、级 6 67 7 3 3 2000200010001000kNkN 级级 5 56 6 4 4 10001000kNkN 级以下级以下 4 45 5 锚固长度推荐值表锚固长度推荐值表1 1、滑坡防治工程设计与施工技术规范滑坡防治工程设计与施工技术规范（三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定（3 3）拉拔试验）拉拔试验 当滑体地质条件复杂，或防治工程重要时，可当滑体地质条件复杂，或防治工程重要时，可结合结合理论计算和类比理论计算和类比方法，并对锚索进行破坏性试方法，并对锚索进行破坏性试验，以确内锚固段的合理长度。验，以确内锚固段的合理长度。 拉拔试验可分为拉拔试验可分为7 7天、天、1414天、

19、天、2828天三种情况进行天三种情况进行，水灰比按，水灰比按0.380.380.450.45调配。调配。2 2、建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(GB50330-2002)（三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定 预应力锚杆自由端长度不应小于预应力锚杆自由端长度不应小于5m5m，且应，且应超过潜在滑移面。超过潜在滑移面。 锚杆的锚固段长度应按公式计算，同时，锚杆的锚固段长度应按公式计算，同时，土层锚杆的锚固段长度不应小于土层锚杆的锚固段长度不应小于4m4m，且不宜大，且不宜大于于10m10m；岩层锚杆的锚固段长度不应小于；岩层锚杆的锚固段长度不应小于3m3m

20、，且，且不宜大于不宜大于45D45D或或6.5m,6.5m,或或55D55D或或8m(8m(预应力锚索预应力锚索) )。 位于软质岩中的预应力锚索位于软质岩中的预应力锚索, ,可根据地区经可根据地区经验确定最大锚固长度。验确定最大锚固长度。2 2、建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(GB50330-2002)（三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定 预应力锚杆自由端长度不应小于预应力锚杆自由端长度不应小于5m5m，且应，且应超过潜在滑移面。超过潜在滑移面。 锚杆的锚固段长度锚杆的锚固段长度应按公式应按公式计算，同时，计算，同时，土层锚杆的锚固段长度不应小于土层

21、锚杆的锚固段长度不应小于4m4m，且不宜大，且不宜大于于10m10m；岩层锚杆的锚固段长度不应小于；岩层锚杆的锚固段长度不应小于3m3m，且，且不宜大于不宜大于45D45D或或6.5m,6.5m,或或55D55D或或8m(8m(预应力锚索预应力锚索) )。 位于软质岩中的预应力锚索位于软质岩中的预应力锚索, ,可根据地区经可根据地区经验确定最大锚固长度。验确定最大锚固长度。2 2、建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(GB50330-2002)（三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定 锚杆锚固体与地层的锚固段长度应满足：锚杆锚固体与地层的锚固段长度应满足：rba

22、kaDfNl1Nak锚杆轴向拉力标准值锚杆轴向拉力标准值( (kNkN) )； D锚固体直径锚固体直径( (m m) )；frb地层与锚固体粘结强度特征值（地层与锚固体粘结强度特征值（kPakPa），应通过试验），应通过试验确定，无试验资料是查表；确定，无试验资料是查表；1 1 锚固体与地层的粘结工作系数，对永久性锚杆取锚固体与地层的粘结工作系数，对永久性锚杆取1.001.00，对临时性锚杆取，对临时性锚杆取1.331.33 （三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定2 2、建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(GB50330-2002)rbakaDfNl1 （三

23、）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定2 2、建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(GB50330-2002)rbakaDfNl1 （三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定2 2、建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(GB50330-2002) （三）锚固长度的确定（三）锚固长度的确定2 2、建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(GB50330-2002)（四四）锚杆的布置）锚杆的布置 (1) (1)锚杆上覆地层厚度应锚杆上覆地层厚度应不小于不小于4.0m4.0m，以避，以避开车辆反复荷载的影响，也避

24、免采用高压注浆使开车辆反复荷载的影响，也避免采用高压注浆使上覆土层隆起。上覆土层隆起。 (2)(2)锚杆水平与垂直间距不得小于锚杆水平与垂直间距不得小于1.5m1.5m，以，以避免群锚效应发生而降低锚固力；宜大于避免群锚效应发生而降低锚固力；宜大于2.5m2.5m，避免应力集中。避免应力集中。 (3)(3)一般锚杆的安设角度不小于一般锚杆的安设角度不小于15150 0，不大于，不大于45450 0。（四四）锚杆的布置）锚杆的布置 (4) (4)预应力锚索倾角主要由施工条件确定，预应力锚索倾角主要由施工条件确定，可根据两种方法综合考虑其最优倾角可根据两种方法综合考虑其最优倾角)2/45(o理论公

25、式理论公式 锚索倾角（）；锚索倾角（）； 滑面倾角（）；滑面倾角（）； 滑面内摩擦角（）滑面内摩擦角（）实际经验实际经验自由注浆锚索，锚固角倾角应大于自由注浆锚索，锚固角倾角应大于1111度，否则应增设止浆环进行压力注浆。度，否则应增设止浆环进行压力注浆。（四四）锚杆的布置）锚杆的布置 (5) (5)预应力锚索间距宜大于预应力锚索间距宜大于4m4m。 若锚索若锚索间距小于间距小于4m4m，需进行群锚效应计算。，需进行群锚效应计算。A:A:日本日本VSLVSL锚固设计施工规范锚固设计施工规范采用公式：采用公式：2/5.1dLD)/ln(2LTDB:B:日本日本VSLVSL锚固设计施工规范锚固设计

26、施工规范采用公式：采用公式：DD锚索最小间距（锚索最小间距（m m）；）；TT设计锚固力（设计锚固力（kNkN）；）； dd锚索钻孔孔径（锚索钻孔孔径（m m）；）；LL锚锚 索长度（索长度（m m）；）； 修正系数修正系数, ,取取10105 5 （kNkN2 2 m m ） 。（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用 (1) (1)普通的非预应力锚杆，由于设计轴向力普通的非预应力锚杆，由于设计轴向力一般小于一般小于450KN,450KN,长度最长不超过长度最长不超过20m20m，一般选用，一般选用普通普通、级热轧钢筋。级热轧钢筋。 (2)(2)预应力锚杆可选用预应力锚杆可选用、级冷拉热轧钢级冷拉热

27、轧钢筋或其他等级的高强精轧螺纹钢筋。筋或其他等级的高强精轧螺纹钢筋。 (3)(3)长度较长、锚固力较大的预应力锚杆应长度较长、锚固力较大的预应力锚杆应优先选用钢绞线、高强钢丝，不仅可以降低锚固优先选用钢绞线、高强钢丝，不仅可以降低锚固的用钢量，最大限度地减少钻孔和施加预应力的的用钢量，最大限度地减少钻孔和施加预应力的工作量，而且还可以减少预应力的损失。工作量，而且还可以减少预应力的损失。（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用 预应力锚索所采用的钢绞线应符合国标标准预应力锚索所采用的钢绞线应符合国标标准(GB/T522395(GB/T522395、GB/T522495)GB/T522495)，7 7丝标准型钢绞丝标准型钢绞线参数如表线参数如表（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用 预应力锚索所采用的钢绞线亦可按照美国标预应力锚索所采用的钢绞线亦可按照美国标准准(ASTMA41690a)(ASTMA41690a)、英国标准、英国标准(BS589680)(BS589680)、日、日本标准本标准(JISG353688) (JISG353688) 执行。执行。STMA41690a 7STMA41690a 7丝丝标准型钢绞线标准型钢绞线(270(270级级) )参数如表参数如表（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用（五）锚筋的选用