边坡工程第十章_精品文档.ppt

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第第10章章锚杆（索）加固技术锚杆（索）加固技术10.1概概述述岩土锚固的基本原理就是利用锚杆（索）周围地层岩土锚固的基本原理就是利用锚杆（索）周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定。

挖面的自身稳定。

l锚杆锚索的使用可以提供作用于结构物上以承受外锚杆锚索的使用可以提供作用于结构物上以承受外荷的抗力；荷的抗力；l可以使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋可以使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用；可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；作用；可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；l可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，使其能有效地承受拉力和剪力。

复合体，使其能有效地承受拉力和剪力。

10.2锚杆的结构与分类锚杆的结构与分类锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系，主要由锚头、自由段和锚固段组成。

系，主要由锚头、自由段和锚固段组成。

1台座；台座；2锚具；锚具；3承承压压板板；4支支挡挡结结构构；5钻钻孔孔；6自自由由隔隔离离层层；7钢筋；钢筋；8注浆体；注浆体；Lr自由段；自由段；La锚固段锚固段1台座；台座；2锚具；锚具；3承压板；承压板；4支挡结构；支挡结构；5自由隔离层；自由隔离层；6钻钻孔；孔；7对中支架；对中支架；8隔离架；隔离架；9钢绞线；钢绞线；10架线环；架线环；11注浆注浆体；体；12导向帽；导向帽；Lr自由段；自由段；La锚固段锚固段锚索结构示意图锚索结构示意图

（1）锚锚头头：

锚锚杆杆外外端端用用于于锚锚固固或或锁锁定定锚锚杆杆拉拉力力的的部部件件，由由垫垫墩墩、垫垫板板、锚锚具具、保保护护帽帽和和外外端端锚锚筋筋组成。

组成。

（2）锚锚固固段段：

锚锚杆杆远远端端将将拉拉力力传传递递给给稳稳定定地地层层的的部部分分，锚锚固固深深度度和和长长度度应应按按照照实实际际情情况况计计算算获获取取，要求能够承受最大设计拉力。

要求能够承受最大设计拉力。

（3）自自由由段段：

将将锚锚头头拉拉力力传传至至锚锚固固段段的的中中间间区区段段，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。

（4）锚锚杆杆配配件件：

为为了了保保证证锚锚杆杆受受力力合合理理、施施工工方方便便而而设设置置的的部部件件，如如定定位位支支架架、导导向向帽帽、架架线线环环、束线环、注浆塞等。

束线环、注浆塞等。

锚杆的分类锚杆的分类l按应用对象划分：

按应用对象划分：

岩石锚杆、土层锚杆岩石锚杆、土层锚杆l岩石锚杆是指内锚段锚固于各类岩层中的锚杆，而岩石锚杆是指内锚段锚固于各类岩层中的锚杆，而自由段可以位于岩层或土层中。

自由段可以位于岩层或土层中。

l土层锚杆是指锚固于各类土层中的锚杆，其构造、土层锚杆是指锚固于各类土层中的锚杆，其构造、设计、施工与岩石锚杆有共同点也有其特殊性。

设计、施工与岩石锚杆有共同点也有其特殊性。

按是否预先施加预应力划分锚杆类型按是否预先施加预应力划分锚杆类型非预应力锚杆、预应力锚杆非预应力锚杆、预应力锚杆l非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力，锚杆处于非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力，锚杆处于被动受载状态；非预应力锚杆通常采用被动受载状态；非预应力锚杆通常采用、级螺纹级螺纹钢筋，锚头较简单。

钢筋，锚头较简单。

l预应力锚杆是指锚杆锚固后施加一定的外力，使锚杆预应力锚杆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。

处于主动受载状态。

按锚固形态的锚杆分类按锚固形态的锚杆分类圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆、连续球型锚杆圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆、连续球型锚杆l圆柱形锚杆适用于各类岩石和较坚硬的土层，一般圆柱形锚杆适用于各类岩石和较坚硬的土层，一般不在软弱粘土层中应用不在软弱粘土层中应用。

l端部扩大型锚杆较适用于粘土等软弱土层以及比邻地端部扩大型锚杆较适用于粘土等软弱土层以及比邻地界限制土锚长度不宜过长的土层和一般圆柱型锚杆无界限制土锚长度不宜过长的土层和一般圆柱型锚杆无法满足要求的情况法满足要求的情况。

l连续球型锚杆一般适用于淤泥、淤泥质粘土等极软土连续球型锚杆一般适用于淤泥、淤泥质粘土等极软土层或对锚固力有较高要求的土层锚杆。

层或对锚固力有较高要求的土层锚杆。

端部扩大头型锚杆端部扩大头型锚杆1台座；台座；2锚具；锚具；3承压板；承压板；4支挡结构；支挡结构；5钻孔；钻孔；6自由隔离层；自由隔离层；7钢筋；钢筋；8注浆体；注浆体；9端部扩头体；端部扩头体；Lr自由段长度；自由段长度；La锚固段长度锚固段长度连续球体型锚杆连续球体型锚杆l台座；台座；2锚具；锚具；3承压板；承压板；4支挡结构；支挡结构；5钻孔；钻孔；6自由隔离层；自由隔离层；7止浆密封装置；止浆密封装置；8预应力筋；预应力筋；9注浆导管；注浆导管；10锚固体；锚固体；Lr自由段长度；自由段长度；La锚固段长度锚固段长度10.3预应力锚索预应力锚索预应力锚索是一种可承受拉力的结构系统。

预应力锚索是一种可承受拉力的结构系统。

核心受拉体是高强预应力筋；核心受拉体是高强预应力筋；安安装装后后，可可立立即即向向被被加加固固体体主主动动施施加加压压应应力力，限限制制其发生有害变形和位移。

其发生有害变形和位移。

10.3.1预应力锚索发展简况预应力锚索发展简况世界上大规模应用预应力锚索并世界上大规模应用预应力锚索并获得成功的典型实例为获得成功的典型实例为20世纪世纪30年年代阿尔及利亚舍尔法大坝的加高加代阿尔及利亚舍尔法大坝的加高加固工程。

该坝在改扩建时把坝体加固工程。

该坝在改扩建时把坝体加高高3m，用，用37根预应力锚索进行加固。

根预应力锚索进行加固。

每根锚索由每根锚索由630根直径为根直径为5mm的高强的高强钢丝组成，单孔施加荷载达到钢丝组成，单孔施加荷载达到10MN,锚索间距锚索间距6m，钢筋混凝土锚，钢筋混凝土锚头设置在加高后的坝顶上。

头设置在加高后的坝顶上。

20年后年后预应力损失仅为预应力损失仅为9。

10.3.1预应力锚索发展简况预应力锚索发展简况l岩岩体体预预应应力力锚锚索索单单根根预预应应力力承承载载力力已已达达到到16MN（德德国）。

单根锚索长度国）。

单根锚索长度114m。

l土层锚索单孔安装荷载已达到土层锚索单孔安装荷载已达到1MN。

l我国的预应力锚固技术应用始于我国的预应力锚固技术应用始于20世纪世纪60年代。

年代。

l国国内内单单孔孔安安装装荷荷载载最最大大已已达达10MN（李李家家峡峡水水电电站站），单单项项工工程程应应用用预预应应力力锚锚索索数数量量已已达达4540余余根根（三三峡峡）。

）。

10.3.2预应力锚索基本特征预应力锚索基本特征l预应力锚索以群组形式出现；预应力锚索以群组形式出现；l预应力锚索具有很强的主动调控性；预应力锚索具有很强的主动调控性；l预预应应力力锚锚索索属属高高效效预预应应力力范范畴畴，只只要要利利用用较较小小材材料料截截面，即可获得较高的预应力；面，即可获得较高的预应力；l预预应应力力锚锚索索将将结结构构与与地地层层紧紧密密地地联联结结在在一一起起，形形成成共共同工作的体系；同工作的体系；l预预应应力力锚锚索索能能够够在在尽尽可可能能少少地地扰扰动动被被锚锚固固体体的的状状况况下下，达达到到加加固固、增增稳稳的的目目的的，所所以以预预应应力力锚锚索索是是一一种种高高效效、经济的加固技术。

经济的加固技术。

10.3.3预应力锚索基本组成构件预应力锚索基本组成构件l预应力锚索基本组成：

锚索束体（简称束体）、外锚头和锚固预应力锚索基本组成：

锚索束体（简称束体）、外锚头和锚固孔（简称锚孔）。

孔（简称锚孔）。

l束体束体它可用各种预应力材料，按一定方式编制而成，其下它可用各种预应力材料，按一定方式编制而成，其下端与锚孔底部固结，上端与外锚头相连，中间部分起到产生并端与锚孔底部固结，上端与外锚头相连，中间部分起到产生并传递预应力的作用。

为了防止腐蚀，在束体上还要设置一些附传递预应力的作用。

为了防止腐蚀，在束体上还要设置一些附件和防腐材料。

件和防腐材料。

l外锚头外锚头保持预应力并向被加固体传递预压力，一般由锚具、保持预应力并向被加固体传递预压力，一般由锚具、墩座（常用钢筋混凝土或钢制做），以及部分束体等组成。

墩座（常用钢筋混凝土或钢制做），以及部分束体等组成。

l锚孔锚孔起安放、固定束体，控制施力方向的作用，可用机械起安放、固定束体，控制施力方向的作用，可用机械钻凿等方法在被加固体中制作成型。

钻凿等方法在被加固体中制作成型。

l预应力锚索束体，依照它的不同部位实际所发挥的功能，可预应力锚索束体，依照它的不同部位实际所发挥的功能，可将其划分成三大段：

内锚段（锚固段）、自由段和外锚段将其划分成三大段：

内锚段（锚固段）、自由段和外锚段（外锚固段）。

（外锚固段）。

l内锚段内锚段是指束体下端最先与孔壁固结在一起的部分。

也是指束体下端最先与孔壁固结在一起的部分。

也称为锚固体，担负着对锚索所承受的集中荷载，扩散传入稳称为锚固体，担负着对锚索所承受的集中荷载，扩散传入稳定介质中的关键作用。

定介质中的关键作用。

l自由段自由段是产生预应力的源头。

指束体中能自由伸长并产是产生预应力的源头。

指束体中能自由伸长并产生预应力的部分；预锚锁定后一般是指内锚段上端至工作锚生预应力的部分；预锚锁定后一般是指内锚段上端至工作锚具间的这一段束体。

具间的这一段束体。

l外锚段外锚段是指伸出工作锚板外，可供千斤顶张拉、建立预是指伸出工作锚板外，可供千斤顶张拉、建立预应力的那部分束体。

建立预应力后，此段束体大部分将被切应力的那部分束体。

建立预应力后，此段束体大部分将被切除，只有很小的一段将与工作锚板、锚墩等共同组成预应力除，只有很小的一段将与工作锚板、锚墩等共同组成预应力锚索的外持力端。

锚索的外持力端。

10.3.4预应力锚索分类预应力锚索分类l按单孔施加预应力的大小，可将锚索分为四类：

按单孔施加预应力的大小，可将锚索分为四类：

巨型锚索（单孔加力巨型锚索（单孔加力8MN）；大型锚索大型锚索（38MN）；中型锚索（中型锚索（13MN）；小型锚索（小型锚索（被服务建筑物的正常使用年限被服务建筑物的正常使用年限;临时锚杆临时锚杆设计使用年限两年以内设计使用年限两年以内;永久性锚杆永久性锚杆设计使用年限两年以上；设计使用年限两年以上；永永久久性性锚锚杆杆的的锚锚固固段段不不应应设设在在有有机机质质土土、液液限限大大于于50或相对密度小于或相对密度小于0.3的土层中；的土层中；l当当允允许许变变形形量量小小，或或边边坡坡稳稳定定性性较较差差、或或土土层层锚锚固固性性能能较差、或采用了钢绞线和精轧钢时，宜采用预应力锚杆；较差、或采用了钢绞线和精轧钢时，宜采用预应力锚杆；10.5.1锚杆设计的基本原则锚杆设计的基本原则l防腐措施；防腐措施；l非预应力锚杆长度非预应力锚杆长度16m，l单单锚锚设设计计吨吨位位一一般般为为100400kN，最最大大设设计计荷荷载载一般不超过一般不超过450kN；l预应力锚杆长度预应力锚杆长度50m;l单单束束锚锚索索设设计计吨吨位位一一般般为为5002500kN，最最大大设设计荷载一般不超过计荷载一般不超过3000kN，l预应力锚索的间距一般为预应力锚索的间距一般为410m。

10.5.1锚杆设计的基本原则锚杆设计的基本原则10.5.2锚杆的设计程序锚杆的设计程序锚杆布置原则锚杆布置原则（l）锚杆上覆地层厚度应不小于）锚杆上覆地层厚度应不小于4.0m，以避开车辆反复荷载的，以避开车辆反复荷载的影响，也避免由于采用高压注浆使上覆土层隆起。

影响，也避免由于采用高压注浆使上覆土层隆起。

（2）锚杆水平与垂直间距宜大于）锚杆水平与垂直间距宜大于2.0m，以避免应力集中，同时，以避免应力集中，同时不得小于不得小于1.5m，以免群锚效应发生而降低