边坡工程--锚杆课件.pptx

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1、第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工国内：在20世纪50年代开始应用瞄杆，60年代开始大量采用 锚固技术发展概况发展概况国际：1911年美国矿山巷道支护中利用岩石锚杆边坡基坑隧道坝体码头船闸桥梁矿山巷道铁路隧道公路隧道第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工2 锚杆(索)的结构与分类结构结构锚头：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、保护帽和外端锚筋锚固段：锚杆远端将拉力传递给稳定

2、地层的部分，锚固深度和长度应按照实际情况计算，要求能够承受最大设计拉力自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构锚杆配件：为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件，造和注浆体组成。如定位支架、导向帽、架线环、注浆塞第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工分类分类应用对象预先施加应力锚固形态岩石锚杆(索)土层锚杆(索)预应力锚杆(索)非预应力锚杆(索)圆柱型锚杆(索)端部扩大型锚杆(索)连续球型锚杆(索)锚固机理粘结型锚杆(索)摩擦型锚杆(索)断头固结型锚杆(索)混合型锚杆(索)第第六章六章 锚杆（索）设计与施工

3、锚杆（索）设计与施工第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工3 锚杆(索)在边坡处治中的应用第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工TniiiniiNniisPTLcPNfF111)(第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工锚杆在边坡处治中通常与其他支挡联合使用锚杆+钢筋混凝土抗滑桩第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工锚杆+钢筋混凝土格架第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工锚杆+钢筋混凝土板肋第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工锚杆+钢筋混凝土板肋+锚定板第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）

4、设计与施工6 62 2 锚杆锚杆( (索索) )的设计与计算的设计与计算前期： 调查边坡工程的地质条件 工程地质勘察 岩土物理力学性能实验锚固工程的安全性经济性施工的可行性岩土性状抗剪强度地下水地震资料等1 设计原则注意事项第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工设计锚杆的使用寿命：应不小于公路或被服务建筑物的正常使用年限，一般使用期限在两年以内的工程锚杆应按临时锚杆设计，使用期限在两年以上的锚杆应按永久性锚杆进行设计。锚固段：永久性锚杆的锚固段不应设在有机质土 腐蚀液限大于50高塑性 徐变相对密度小于03 松散 锚固力不够第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工支

5、护结构变形量容许值要求较高岩层边坡施工期稳定性较差土层锚固性能较差采用预应力锚杆选材：进行材性试验设计的锚杆必须达到所设计的锚固力要求防止边坡滑动剪断锚杆锚杆选用的钢筋或钢绞线必须满足有关国家标准钢筋或钢绞线有效防腐，避免锈蚀导致材料强度降低第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工布置：（1）非预应力锚杆长度一般不要超过16m，单锚设计吨位一般为100-400kN，最大设计荷载一般不超过450kN。（2）预应力锚杆(索)长度一般不要超过50m，单束锚索设计吨位一般为500-2500kN，最大设计荷载一般不超过3000kN预应力锚索的间距一般为4-10m。(3)锚杆上覆地层厚度应不

6、小于40m，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。(4)锚杆水平与垂直间距宜大于25m，以避免应力集中，同时不得小于15m，以免群锚效应发生而降低锚固力。 第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工后续：（1）锚杆施工完毕后必须对锚杆进行抗拔试验，验证锚杆是否达到设计承载力的要求（2）大型滑坡在采用预应力锚索加固后必须进行位移监测(5）锚杆的安设角度，需要考虑邻近状况、锚固地层位置和施工方法。一般锚杆的俯角不小于15，不大于45；俯角愈大，有利于抵抗侧压力的水平分力，但同时由于垂直分力加大，会引起护壁桩向下压力增大的不利影响。（6）最优锚固角)2/45(第

7、第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工2 锚杆(索)的设计程序第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工3 锚杆(索)锚固设计荷载的确定边坡的推力大小支护结构的类型4 锚杆(索)锚筋的设计(1) 锚筋的截面积计算ptkgfkNA第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工锚固工程的作用锚杆承载力锚杆的长度数量现场提供的施加应力锁定设备等综合考虑选用锚筋(2) 锚筋选用ggAA 第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工NkfANptkgg(3) 实际锚筋承载力5 锚杆(索)锚固力计算与锚固体设计锚杆(索)的锚固力锚杆(索)承载力/容许承载力 极限

8、锚固力(极限承载力)/安全系数（2.0-2.5）锚杆极限锚固力(极限承载力) ：锚筋沿握裹砂浆或砂浆沿孔壁产生滑移破坏时所能承受的最大临界拉拔力，它可以通过破坏拉拔试验确定。 锚固体表面与周围地层的摩擦力第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工(1)圆柱型锚杆(索)的锚固力及锚固长度极限锚固力：kLdqkPPsusuLdqP L：锚固体长度 d：锚固体直径 qs：锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度锚固力：第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工（2）端头扩大型锚杆的锚固力P=NgsgmdqkNL最小锚固长度：第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施

9、工扩座端的面承力周围地层摩擦力直段圆柱周围地层摩擦力扩大段圆柱周围地层摩擦力hdDDqLdqLPcssu)(412221极限锚固力：砂土ucssucdDDqLdqLP)(412221粘土 c：锚固力因素 h：扩大头覆土层厚度 cu：土体不排水抗剪强度强度第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工kPPu锚固力：hdDDqLdqLkNcssg)(412221砂土ucssgcdDDqLdqLkN)(412221粘土第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工（3）锚筋与锚固砂浆间的最小握裹长度gguqLndP极限锚固力：P=NgggggqndkNL最小锚固长度：坚硬岩石，锚固

10、体与岩层的极限模阻力大于锚固与砂浆之间的握裹力，锚杆从钢筋与砂浆之间产生剪切破坏第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工6 锚杆弹性变形计算(1) 非预应力土层锚杆弹性变形的计算gccasfcNAELAELS)3(自由段锚固段一般由试验确定近似估算式：第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工mmmscAAEAAEE锚固体组合弹性模量：(3) 预应力锚杆弹性变形的计算预应力锚杆受到的轴向拉力小于小于预应力实际保留值：刚体预应力锚杆受到的轴向拉力大于大于预应力实际保留值：变形体（轴向拉力-预应力实际保留值） Ng ，同（1） 、（2）(2) 非预应力岩石锚杆弹性变形的计

11、算gsfcNAELS 近似估算式：第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工7 锚杆(索)的锁定荷载和锚头设计一般：按锚杆设计轴向力(工作荷载)作为预应力值加以锁定，但锁定荷载应视锚杆的使用目的和地层性状而加以调整1)边坡坡体结构完整性较好时，可将设计锚固力的100作为锁定荷载。2)边坡坡体有明显蠕变且预应力锚杆与抗滑桩相结合，或因坡体地层松散引起的变形过大时，应由张拉试验确定锁定荷载。通常这种情况下将锁定荷载取为设计锚固力的50-80。3)当边坡具有崩滑性时，锁定荷载可取为设计锚固力的30-704)如果设计的支挡结构容许变位时，锁定荷载应根据设计条件确定，有时按容许变形的大小可取

12、设计锚固力的5070。第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工5)当锚固地层有明显的徐变时，可将锚杆张拉到设计拉力值的1.2-1.3倍，然后再退到设计锚固力进行锁定，这样可以减少地层的徐变量引起的预应力损失。8 锚杆(索)的防腐设计 对锚杆进行防腐设计时，应充分调查腐蚀环境，并选择适宜的防腐方法。防腐方法应适应岩土锚固的使用目的，即不能影响锚杆各部件(包锚固体、自由段和锚头)的功能，因此对锚杆的不同部位要作不同的防腐结构设计。永久性锚杆应采用双层防腐，临时性锚杆可采用简单防腐，但当腐蚀环境严重时，也必须采用双层防腐。 第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工1)锚固

13、体防腐 锚固于无腐蚀条件地层内的锚固段，经除锈后可不再作特殊处理，直接由水泥砂浆密封防腐，但钢杆(索)必须居中，一般使用定位器，使水泥砂浆保护层厚度不小于20mm。对于锚固于具有腐蚀条件地层内的锚固段应作特殊防腐处理，一般可用环氧树脂涂刷钢筋的方法。2)自由段防腐 防腐构造必须不影响张拉钢材的自由伸长，对于非预应力锚杆自由段防腐采用、级钢筋制作锚杆的非锚固段(位于土层区段)仿佛处理可采用除锈、刷沥青船底漆二度，沥青玻纤布缠裹二层。对于预应力锚杆自由段防腐：采用钢绞线、精轧螺纹钢筋制作的预应力锚杆(索)非锚固段防腐宜采用杆体表面除锈、刷沥青船底漆二度后绕扎塑料布，在塑科布上再涂润滑油，最后装第第

14、六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工入塑料套管中，形成双层防腐，自由段套管两端100-200mm范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定。3)锚头防腐 永久性锚杆的承压板一般应刷沥青。一次灌浆硬化后承压板下部残留空隙，应再次充填水泥浆和润滑油，经防腐处理后的非锚段外端应伸人钢筋混凝土构件内50mm以上。如锚杆不须再次张拉，则锚头的锚具涂以润滑油、沥青后用内配钢筋网的混凝土罩封闭，混凝土标号不低于C30，厚度不小于lOOmm，混凝土保护层不小于30mm。如锚杆需要重新张拉，则可采用盒具密封，但盒具的空腔内必须有润滑油充填。第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工4)临时性

15、锚杆的防腐 对于临时性锚杆重点对外锚头和自由段作防腐处理，锚固段一般可依靠注浆材料达到防腐效果。非预应力锚杆非锚固段可用除锈后刷沥青防锈漆处理。预应力锚杆自由段可采用除锈后刷沥青防锈漆或加套管方案。外锚头防腐可采用外涂防腐材料或外包混凝土方案解决。部位锚杆的级别第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工6 63 3 锚杆锚杆( (索索) )的构造设计的构造设计1 锚杆的一般构造要求1)锚杆总长度为锚固段长、自由段长和外锚段之和。锚杆自由段长度按外锚头到潜在滑裂面的长度计算，但予应力锚杆自由段长度不小于5.0m；锚杆锚固段长度按计算确定，同时土层锚杆锚固段长度宜大于4.0m、小于14

16、.0m，岩石锚杆锚固段长度宜大于3.0m、小于10.0m；如果岩石锚杆承载力设计250kN，且锚固区段为结构完整无明显裂隙的硬质岩石时，锚固段长度可用2.03.0m。2)锚杆对中支架(架线环)应沿锚杆轴钱方向每隔1.02.0m设置一个，对于岩石锚杆支架间距可适当增大至2.02.5m。3)在无特殊要求的条件下，锚杆浆体一般采用水泥砂浆，其强度设计值不宜低于M20。4)锚杆外锚头、台座、腰梁及辅助件应按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范、钢结构设计规范进行设计。第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工2 锚杆挡墙的构造3 锚板支护结构的构造4 锚钉边坡的构造第第六章六章 锚杆（

17、索）设计与施工锚杆（索）设计与施工6.4 6.4 锚杆锚杆( (索索) )的施工的施工施工质量锚杆的承载力 边坡稳定性施工准备造孔锚杆制作与安装注浆锚杆锁定与张拉第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工1 施工前的准备工作施工前的准备施工前的调查锚固工程计划、设计图、边坡岩土形状施工场地调查、施工对交通的影响施工用水、用电条件调查边坡工程周边可能对施工造成影响的各种状态调查对于城区公路边坡，考虑施工噪音、排污的影响掌握作业限制、环保法规或地方法令对施工造成的影响其他条件的调查，如施工用便道、气象、安全等条件第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工确定施工方法施工程序

18、使用机械工程进度质量管理安全管理等施工组织设计第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工1 造孔1) 按照施工设计图采用经纬仪进行测量放线确定孔位以及锚孔方位角。要求锚孔人口点水平方向误差及垂直方向误差2) 根据实际地层及钻孔方向选取适当的钻孔机，确定机座水平定位和立轴倾角(即锚孔倾角)，开孔后，尽量保持良好的钻进导向。在锚过程中根据实际地层变化情况，随时调整钻进参数，以防止造成孔斜偏差。3)在边坡锚固的钻孔过程中应注意岩芯的拾取，以求不断地准确地划分地层、确定不稳定岩土体厚度，判断断裂破碎带、滑移面、软弱结构面的位置和厚度，而验证设计所依据的地勘资料，必要时修改设计。第第六章六章

19、 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工3 锚杆制作与安装1)严格按照设计进行钢筋(或钢绞线)选材，对进场的钢筋或钢绞线必须验明其产地、生产日期、出厂日期、型号，并核实生产厂家的资质证书及其各项力学性能指标2)严格按照设计长度进行下料。对进场钢筋经检验达到上述技术要求后，即可进行校直、除锈处理，然后，按照施工设计长度进行断料，其长度误差不应大于50mm。一般实际长度应大于计算长度的0.30.5m，但不可下得过短，以致无法锁定或者给后续施工带来不便。3)锚杆组装在严格管理下由熟练人员在工地制作。对于、级钢筋连接时宜采用对接焊或双面搭接焊，焊接长度不应小于8倍钢筋直径，精轧螺纹钢筋定型套筒连接。

20、锚杆自由段必须按照设计作防腐处理和定位处理。第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工4)锚束放人钻孔之前，应检查孔道是否阻塞，查看孔道是否清理干净，并检查锚索体的质量，确保锚束组装满足设计要求。安放锚束时，应防止锚束扭压、弯曲，注浆管宜随锚体一同放人钻孔，注浆管端部距管底宜为50100mm，锚束放人角度应与钻孔角度保持一致，在人孔过程中，注意避免移动对中器，避免自由长度段无粘结护套或防腐体系出现损伤。锚束插入孔内深度不应小于锚束长度的95。第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工4 4 注浆注浆1)按规定选择水泥浆体材料。2)锚束浆液在28天龄期后要求抗压强度达到设

21、计标号强度3)注浆作业应连续紧凑，中途不得中断，使注浆工作在初始注入的浆液仍具塑性的时间内完成；4)二次高压注浆形成连续球型锚杆的注浆还应注意：一次常压注浆作业应从孔底开始，直至孔口溢出浆液；对锚固体的二次高压注浆应在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5MPa时进行，注浆压力和注浆时间可根据锚固体的体积确定，并分段依次由下至上进行。第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工5 锚杆的张拉与锁定1)张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择。选择时应考虑它的通用性能，从而使得它具备除可能张拉配套锚具外，还能张拉尽可能多的其他系列锚具的通用性能，做到一项多用。同时张拉设备应能使预应

22、力筋的拉力既能从已有荷载上增加或降低，又能在中间荷载下锚固，最后张拉设备还应能拉锚以确定预应力荷载的大小。2)张拉前对张拉设备进行标定。对于1000kN以下的千斤顶，可用2000kN的压力机标定，标定的数据与理论出力误差应小于2。3)安装锚夹具前，要对锚具进行逐个严格检查。锚具安装必须与孔道对中，夹片安装要整齐，裂缝要均匀。第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工4)张拉前，必须待锚腽段席压台(或粱)等构件的混凝土强度达到设计强度方能进行张拉，同时必须把承压支撑构件的面整平，将台座、锚具安装好，并保证和锚索轴线方向垂直。5)张拉应按一定程序和设计张拉速度(一般为40kNmin)进

23、行。正式张拉荷载要分级逐步施加，表6-10第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工 6.5 锚杆(索) 试验与观测1) 锚杆(索)的性能试验锚固工程开工前进行的锚杆破坏性抗拔试验目的：确定锚杆的极限承载力锚杆数量一般为三根试验的锚杆参数、材料和施工工艺必须与工程锚杆相同与工程锚杆相同的地层采用逐级循环加荷第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工2 锚杆(索)的验收试验锚固工程完成后进行的锚杆破坏性抗拔试验目的：校核工程是否符合要求锚杆数量：锚杆总数的5，一般为三根最大试验载荷：采用逐级循环加荷永久性锚索：轴向拉力

24、值的15倍临时性锚索：轴向拉力值的12倍第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工3 锚杆(索)的蠕变试验软粘土中设置的锚杆，在较大荷载作用下会产生很大的蠕变变形我国有关锚杆标准规定：凡塑性指数大于20的土层中的锚杆，均应进行蠕变试验，且试验的根数不应少于3根。蠕变试验的加荷等级和观测时间应满足表613的要求第第六章六章 锚杆（索）设计与施工锚杆（索）设计与施工4 锚杆(索)的长期观测目的：了解锚杆预应力损失情况和锚杆的位移变化规律，以便确认锚杆的工作能力如果发现锚杆的工作性能较差或不能完全承担锚固力，可以根据观测结果采用二次张拉锚杆或增设锚杆数量等措施，以保证边坡锚固工程的可靠性。