边坡综合项目工程锚固关键技术孙霁.doc

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1、研究生研究生课程考试试卷考试科目： 边坡工程学 考生姓名： 孙 霁 考生学号： 160 学 院： 土木工程学院 专 业： 土木工程（岩土工程）考 生 成 绩： 任课教师 (签名) 考试日期：07月07日边坡工程锚固技术摘要：边坡工程是岩土工程领域一种重要构成某些，它安全与稳定性对咱们建设工程影响非常重大，采用锚固技术来加固危险或潜在不稳定边坡是边坡工程加固中一种非常有效办法。本文阐述了锚固技术发展状况，锚杆特点和构造，边坡工程锚杆受力原理与设计办法以及锚固技术施工、锚杆实验与监测。核心词：边坡工程，锚固，锚杆设计，施工1 概述1.1 边坡工程概述边坡工程是岩土工程领域一种重要构成某些，它涉及到

2、咱们土木工程建设方方面面：无论是水库岸坡、公路铁路路堑边坡、隧道进出口边坡还是建筑物切坡等，均有边坡影子。边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。天然山坡谷坡是自然边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成，。人工边坡是受到人类活动影响而形成边坡，可以人为控制边坡几何参数，又分为开方边坡（挖方形成边坡）和构筑边坡（填方形成边坡）。边坡按构成又分岩质边坡（岩坡）和土质边坡（土坡）。岩坡失稳与土坡失稳重要区别在于土坡中潜在滑动面位置不明显，而岩坡中滑动面普通比较明确。岩坡中构造面规模、性质及其组合方式在很大限度上决定着岩坡失稳位置和破坏形式；构造面产状或性质一有变化，岩坡稳定性就会受到影响。一旦受

3、到较大外界干扰，不稳定边坡往往会失稳，因而，边坡安全与稳定性是咱们工程建设中经常遇到问题。一旦边坡失稳而引起滑坡、崩塌等灾害，就会影响工程施工进度与质量，甚至还会导致生命财产重大损失，因此关于边坡防治解决已经进行了近年并获得了诸多经验和巨大成就。欧美国家从19世纪中叶就开始了对滑坡灾害研究和治理，而国内研究则从20世纪中叶开始，从最初挡土墙到抗滑桩到近来注浆加固、锚固技术以及锚固与抗滑桩相结合形式，咱们获得了不错成果，但是，对边坡受力分析、稳定性判断、影响因素以及锚固技术加固办法等仍需要咱们更加努力地去研究和完善！1.2 锚固技术概述岩土工程源远流长，人类最早岩土工程就是穴居。岩土工程研究对象

4、是复杂地质体。它们在漫长地质年代演化过程中，经历了地质构造运动、物理、化学和生物风化以及人类活动等作用，同步在一定期间、一定空间与一定条件下，处在相对稳定平衡状态。但是由于自然或以为因素干扰，它们原有平衡状态会遭到破坏，原有应力场也会发生充分布，因而产生过量破坏后形态则有也许导致各种各样地质灾害发生，如滑坡、泥石流、坍塌等。为了防止和治理这些所导致地质灾害，工程上常将一种受拉杆件埋入岩土体，用于调动和提高岩土体自身强度和自稳能力，这种受拉杆件在工程上称为锚杆，它所起到作用则为锚固，应用力学、物理数学、地质学和材料学等科学知识来解决岩土工程中锚杆设计、计算、施工好监测等方面问题技术和工艺就成为锚

5、固工程。锚固技术不但在边坡工程治理中效果明显，在矿山开发、隧道支护、深基坑支护、坝体抗倾覆、围岩加固等工程中也得到行之有效应用。由于它应用范畴十分广泛，并且安全、合用、经济、有效，相信在将来它必将在国内土木工程建设发挥更大作用。1.3 锚固技术发展与应用锚固技术在土木工程中应用已有约1历史了，最早应当是美国于19在阿伯施莱辛（Aberschlesin）弗里登斯（Friedens）煤矿使用锚杆支护顶板，19至19在某些金属矿山也开始使用锚杆，从而为锚杆技术将来推广和发展奠定了基本。1934年阿尔及利亚开始把预应力锚杆应用于舍尔法坝加高工程；1957年，西德Bauer公司在深基坑支护中开始使用土层

6、锚杆；20世纪60年代，捷克斯洛伐克和西德在大型地下洞室中应用了高预应力长锚杆和低预应力短锚杆；至20世纪80年代后，英国、日本等国家开发了单孔复合锚固新技术，改进了锚杆传力机制，明显地提高了锚杆承载力和耐久性；锚杆技术在全球范畴内得到了广泛应用，并且锚固技术理论研究、技术创新和工程应用都得到了很大发展。其中，理论研究重要着重于岩层（地层）锚固荷载传递机理以及不同类型注浆锚杆用于不同地层时锚杆与注浆体、注浆体与岩层（地层）间粘结力及其分布状态。国内锚固技术始于50年代后期，京西矿务局安淮煤矿、河北龙烟铁矿、湖南湘潭锰矿等单位先后相继使用楔缝式岩石锚杆支护矿山巷道。进入20世纪60年代后，普通砂

7、浆锚杆和喷射混凝土支护开始应用于矿山巷道、铁路隧道和边坡整治等工程中。举世瞩目长江三峡工程，长1607m、高170m双线五级永久船闸高边坡工程，采用4000余根长2561m、设计承载能力为3000kN（某些为1000kN）预应力锚杆和近10万根长814m高强锚杆作整体加固或局部加固，大大增强了边坡整体稳定性。这也是锚固技术在边坡工程中典型应用，除了在边坡工程、矿山巷道、铁路隧道中获得了巨大应用，在深基坑支护、坝基工程、防止高架桥倾倒和桥墩滑动等方面也获得了广泛应用；可以看到，锚固技术在土木工程建设中得到了大量应用并获得了明显社会经济效益。综合总结历史上锚固工程生产应用，锚固技术重要有如下几种方

8、面用途：（1） 深基本和地下构造工程支护：重要用在深基坑支挡、高层建筑地下室抗浮、地下构造工程支护与加固，如地下停车场、地铁或地下街道等，如图1所示。图1 锚固技术在深基本工程中应用（a）深基坑支挡；（b）地下室抗浮；（c）地下停车场；（d）地铁或地下街道（2） 构造抗倾覆应用：防止高塔倾倒、防止高架桥倾倒、防止坝体倾倒、防止挡土墙倾倒等，如图2所示。图2 锚固技术在构造抗倾覆中应用（a）防止高塔倾倒；（b）防止高架桥倾倒；（c）防止坝体倾倒；（d）防止挡土墙倾覆（3） 边坡稳固工程：重要有边坡加固、斜坡挡土墙、锚固挡墙、滑坡防治等，如图3所示。图3 锚固技术在边坡稳定工程中应用（a）边坡加固

9、；（b）斜坡挡土墙；（c）锚固挡墙；（d）滑坡防治（4） 道桥基本加固：防止桥墩基本滑动、悬臂桥加固、吊桥桥墩锚固、大跨拱形构造物稳定，如图4所示。图4 锚固技术在道桥基本中加固应用（a）防止桥墩基本滑动；（b）悬臂桥加固；（c）吊桥桥墩锚固；（d）大跨拱形构造物稳定（5） 加压装置中应用：桩静荷载实验装置、沉箱下沉加重，如图5所示。图5 锚固技术在加压装置中应用（a）桩静荷载实验装置；（b）沉箱下沉加重（6） 既有构造物补强与加固：运用锚固技术对构造物滑移、变形和裂缝等破坏进行加固解决。（7） 巷道及隧道工程支护：防止隧道（井巷）坍塌、控制隧道（井巷）围岩变形，如图6所示。图6 锚固技术在巷

10、道及隧道工程支护中应用（a）防止隧道坍塌；（b）控制隧道（井巷）围岩变形（8） 锚固技术还广泛地应用于其她工程方方面面。2 锚杆2.1锚杆构造锚杆是固定在岩土层钻孔中或直接打入岩土层中控制地层变形作用受拉杆件，它一端与工程构筑物相连，另一端锚固在稳定岩土层中，必要时还可以对它施加预应力，以承受土压力、水压力或地震作用等荷载所产生拉力，并将此拉力传入深处稳定岩土层中，从而有效地防止构造变形、维护构筑物稳定。工程上所指锚杆普通是对受拉杆件所处锚固系统统称。锚杆普通由外锚头、拉杆和内锚段构成；沿轴线方向可以分为自由段和锚固段，其中自由段普通位于需要加固岩土层中予以加固，而锚固段则处在稳定岩土层中以提

11、供抗力。普通锚杆承载能力重要与其锚固段性质有关，而锚杆变形量则重要与其自由段有关。普通锚杆构造图如图7所示。图7 锚杆构造示意图1紧固装置；2承压板；3台座；4套管；5拉杆；6锚固砂浆体锚杆各某些作用如下：（1） 外锚头 外锚头是构筑物与拉杆连接某些，它作用是把构筑物传来作用力有效地传给拉杆。普通拉杆是沿水平线向下倾斜方向设立，其与作用在构筑物上侧向岩土压力不在同一方向上。因而，为了把构筑物外荷载有效地传给拉杆，不但要保证外锚头构件自身材料强度足够，相邻构件可以紧密固定连接，并且要把集中外力分散开。因而，外锚头普通由台座、承压板和紧固装置等部件构成，图1中L1为拉杆从外锚头中伸出来一某些以保证

12、锚固紧密。在设计时，依照锚固目，锚头应具备补偿张拉、松弛能力。（2） 拉杆 锚杆中拉杆普通应当位于锚杆装置中心线上，其作用为把外锚头拉力传递给内锚段锚固砂浆体，因此拉杆与锚固砂浆体应有可靠地粘结力或紧压力，由于拉杆要承受一定荷载，因此它普通采用抗拉强度较高钢材或压应力钢绞线等生产。（3） 内锚段 内锚段锚固体位于锚杆靠后某些稳定岩土层中，起作用重要是将来自拉杆作用力通过锚固砂浆体与周边岩土层之间摩阻力传给稳定地层。在锚固工程中，内锚段锚固体可靠性直接决定着整个锚固工程可靠限度，因而，内锚段锚固体设计决定着整个锚杆支护成败。此外，在评价内锚段锚固效果时不能仅仅从材料结合破坏原理来判断，而更应当重

13、要从锚固段设计与否适应所在地层来评价。2.2 锚杆种类锚杆种类划分办法纵多，当前国内外多按照锚固长度分类，按锚固方式分型。按锚固长度可分为两类：集中（端头）锚固类锚杆和全长锚固类锚杆。锚固装置或杆体只有一某些与锚孔壁接触锚杆称为集中锚固类锚杆；锚固装置或杆体所有与锚孔壁接触锚杆称为全长锚固类锚杆。两类锚杆按锚固方式可分为两种，即机械锚固型和粘结锚固型。锚固装置或杆体与锚孔壁接触，以摩擦阻力为重要锚固作用锚杆，称为机械锚固型锚杆；杆体某些或全长用胶结材料把杆体和锚孔壁粘结起来，以粘结力为重要锚固作用锚杆，称为粘结锚固型锚杆。锚杆大体分类见表1所示。表1 锚杆分类分 类锚 杆 名 称端头锚固类锚杆

14、机械锚固型锚杆倒楔锚杆、楔缝锚杆、胀壳锚杆粘结锚固型锚杆快硬水泥卷锚杆、树脂药卷锚杆、砂浆锚杆摩擦型锚杆楔管锚杆、缝管锚杆全长锚固类锚杆树脂锚杆、缝管锚杆、砂浆锚杆其她类型锚杆自钻式锚杆、可回收式锚杆、屈服锚杆、钢花管式锚杆针对不同地质条件、不同实际工程条件下工程构造需要，当前已研制出相应各式各样锚杆，总计已有数百种之多，但真正用于工程中锚杆种类还是有限。除了以上分类外，按锚杆和土体相对运动状况分为积极锚杆和被动锚杆；按应用对象分为岩石锚杆和土层锚杆，岩石锚杆是指内锚段锚固于各类岩层中锚杆，而自由段可以位于土层或岩层中，土层锚杆是指锚固于各类土层中锚杆；按使用年限与否不不大于2年分为暂时锚杆和

15、永久锚杆；按与否预先施加应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆；按受力特性分为普通锚杆和屈服锚杆；按锚杆锚固段受力状态进行分类，可分为拉力型锚杆、压力型锚杆、拉力分散型锚杆、压力分散型锚杆和拉压分散型锚杆，其中拉力分散型、压力分散型、拉压分散型三种锚杆又统称为荷载分散型锚杆。其中，拉力型锚杆是现阶段使用最广泛锚杆形式，但是其受力机理存在严重剪应力集中现象，易使浆体拉裂，锚固削弱；压力型锚杆通过无粘结预应力钢绞线把拉力荷载传到设在锚固段末端承载体上进而传给锚固段砂浆体，使得锚固段砂浆体受力状态由老式受拉改良为受压，但锚固段末端依然存在应力集中现象；拉力分散型锚杆和压力分散型锚杆都是相应在拉力型和压力型

16、锚杆基本上恰当改进形成，其受力本质不变；而拉压分散型锚杆则是拉力分散型和压力分散型锚杆“结合体”，它既逐段剥除无粘结钢绞线使之形成拉力锚固区段，又在相应部位设立承载体形成压力锚固区段，从而达到了充分运用整个内锚固段承载体能力目。2.3 锚杆技术支护作用原理从20世纪60年代开始，人们就不断地研究锚杆支护加固作用原理，但由于岩土介质复杂多变性以及锚固方式多样性，对锚固技术当前尚未形成统一理论。对于岩土体锚固作用机理研究，重要是活最大锚固力以及如何迅速有效、经济合理地运用锚固力，当前以达到普遍共识重要有三种理论：悬吊理论、组合梁理论和组合拱（压缩拱/挤压加固）理论；正在研究发展新理论有：最大水平应

17、力理论、全长锚固中性点理论、围岩强度强化理论和围岩松动理论等。悬吊理论以为锚杆支护作用就是将洞室顶板软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，以增强较软弱岩层稳定性。组合梁理论以为，若果顶板岩层中存在若干分层则顶板锚杆作用，一方面依托锚杆锚固力增长各岩层间摩擦力，防止岩层沿层面滑动导致各岩层离层现象；另一方面，锚杆杆体可增长岩层间抗剪强度，制止岩层间水平错动，从而将顶板锚固范畴内几种薄岩层锁成一种较厚岩层（即组合梁）。这种组合梁在上覆岩层荷载作用下有材料力学知识懂得，其最大弯曲应变和应力都会明显减小，其挠度也减小，组合梁越厚，梁内最大应力、应变和梁挠度也越小。组合拱理论以为在拱形洞室围岩破裂区用锚杆加固，

18、在杆体两端将形成圆锥形分布压应力，如果沿洞室周边布置锚杆群，只要间距合理，各个锚杆形成压应力圆锥体将互相交错，在围岩中形成一种均匀压缩带，即压缩拱，它可以承受其上部破碎岩石施加径向荷载。这些锚杆加固原理在实际工程中并不是独立存在，往往同步存在几种理论综合伙用，只但是在不同条件时不同作用占据主导地位而已。对于地锚荷载传递机理研究，美国、英国、澳大利亚、法国等处在国际领先水平。该研究重要内容是从锚杆到灌浆体力学机理研究以及灌浆体与钻孔孔壁之间力学机理研究。对于拉力型锚杆研究表白，其锚杆杆体表面与砂浆体之间粘结剪应力沿锚固段长度方向分布可近似简化为指数函数关系，如（1）式所示： （1）式中：距离锚固

19、顶端x处剪应力；锚固段顶端处剪应力；锚杆直径；锚杆中剪应力与主应力有关常数。由上式可以看出，锚杆同锚固段砂浆体之间粘结剪应力不是沿杆长均匀分布。针对此成果，国内外陆续从改进荷载传递路过出发，开发出许多与老式拉力型锚杆相比有许多长处新型锚杆，是锚固技术得到了更广泛发展。虽然锚固技术研究及应用日趋广泛，但是由于岩土体复杂多变性，当前研究依然有许多问题。其中涉及理论研究相对滞后于工程应用；拉力型锚杆虽然应用广泛，但是存在着其自身承载力、耐久性、抗变形能力不够强缺陷；对锚固体传力机制实际应用大某些都采用了抱负简化模式以及对锚杆加固机理没有完全精确结识等。针对于这些问题，在此后锚杆技术研究工作中应对症下

20、药，加强对锚杆加固机理结识，研究适合于实际工程锚杆粘结力计算公式、开发具备良好受力特性和耐久性能新型锚杆以及对处在地震作用、冻融环境和冲击荷载等特殊条件下工作锚杆特殊性能及设计办法研究等。3 锚杆在边坡工程中加固3.1 边坡破坏及影响因素边坡工程是岩土工程最常用工程之一，常用于公路、铁路、露天矿山、水利水电等工程建设中。边坡工程最大问题就是其稳定性问题，因边坡失稳导致滑坡、坍塌等工程事故不胜枚举，给人们生命财产带来了极大威胁。因而，边坡防治理论与技术始终以来都是咱们所研究重点课题。边坡破坏形式普通有平面型破坏、圆弧型破坏、倾倒型破坏和楔形破坏。从形态上可分为崩塌和滑坡。普通岩质边坡才会发生崩塌

21、，体现为块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下，在崩塌过程中，岩体没有明显滑移面。它经常发生在坡顶裂隙发育处，由于由于风化等因素削弱了节理粘聚力，或者由于雨水进入了裂隙产生水压力所致，此外气温变化、冻融松动岩石，地震等外力作用也也许导致其发生。滑坡是岩土体在重力作用下，沿坡内软弱面产生整体滑动。与崩塌相比，滑坡普通以深层破坏形式浮现，其滑动面往往进一步坡体内部，甚至延伸到坡脚如下，其破坏速度虽比崩塌缓慢，但不同滑坡其滑速也许相差很大。实际状况中边坡破坏形式是各种各样，除了上述两种重要破坏形式外，尚有结余崩塌和滑坡之间滑塌（即又有滑动又有崩落），以及其她倾倒、流动等破坏方式。影响边坡稳定性因素诸多，其

22、内部因素涉及边坡构造面性质、坡度、高度、内部应力、岩土体容重、抗剪切强度和内部水压力等；外部因素重要涉及附加荷载、温度变化、植被破坏、坡脚破坏、地震、爆破和施工荷载等。3.2 岩土工程边坡勘察为了精确地拟定边坡稳定性最重要和最直接因素，以便充分理解边坡，从而有效地维护或加固治理，就应当对边坡进行必要工程地质勘察。工程地质勘察目是通过工程地质测绘、钻探和实验描绘边坡工程地质条件，提出边坡稳定性计算参数、分析边坡稳定性，拟定边坡也许破坏形态，并应提出潜在不稳定边坡整治与加固办法和监测方案。因而，勘察阶段应重要查明如下问题：（1） 边坡地貌形态、发育阶段和微地貌特性，当存在滑坡、崩塌等不良地质现象时

23、，应查明其性质和范畴；（2） 构成边坡岩土层性质、成因、分布和种类，有软弱夹层时应查明其性质和分布；（3） 对于岩质边坡应查明构造面产状、间距、类型、张开度、充填度、胶结状况、组合关系和重要构造面产状与坡面关系等，对有裂隙土质应查明裂隙性状；（4） 地下水类型、水量、水压、补给、水力坡度和动态变化；（5） 岩石风化限度、地区气象条件和潜在地震等因素对边坡稳定性影响；（6） 岩土物理力学性质和软弱构造面抗剪强度。3.3 锚杆设计基本原则边坡工程锚固就是对潜在会发生失稳或将来也许会失稳滑动体采用锚固技术进行加固。采用锚杆加固不但可以增长滑动面上摩擦力和抗剪力，并且有直接抵抗边坡下滑。设计前应完毕上

24、述工程地质勘察以得到有关工程范畴内地下水、抗剪强度、岩土性状与地震等信息。设计锚杆使用寿命应不不大于被服务建筑物正常使用年限，普通使用年限在两年以内工程锚杆应按照暂时锚杆进行设计，使用年限在两年以上工程锚杆都应按照永久性锚杆进行设计。对于永久性锚杆，锚固段设计位置选取：（a）不应设在液限或高塑性土层中，由于其高塑性会引起土层发生明显徐变，从而慢慢地导致锚固力损失或丧失；（b）不应设在相对密度松散土层中，由于此类土层单位面积上摩擦阻力很小，难以提供工程设计所规定锚固力；（c）不应设在有机质土层中，由于绝大某些有机质土都会腐蚀锚杆体而导致其破坏。当被支护边坡构造变形量容许值规定较高、岩层边坡施工期

25、稳定性较差、土层锚固性能较差或是使用精轧钢及钢绞线时，宜采用预应力锚杆。锚杆所施加预应力积极地变化了边坡岩土体受力状态和滑动面上不平衡条件，既提高了岩土体稳定性，又增长了滑动面上抗滑力，从而有效地加固了边坡。但施加预应力对支撑构造加载影响、对相邻构筑物不利影响以及对锚固地层牵引作用应控制在规定稳定安全范畴内。设计锚杆必要满足所需要锚固力规定，以防边坡滑动剪坏锚杆，锚杆选用钢筋必要符合关于国标。边坡锚固设计应选取适当计算办法：极限平衡法是边坡稳定计算最惯用办法，易于拟定所需锚固力并给出整体安全系数；数值分析办法能给出边坡应力应变场、塑性区域和施工过程时空效应，有助于锚杆布置设计和合理安排施工，同

26、步也是对极限平衡法验算。拟定对不稳定边坡加固时，应鉴别边坡破坏模式，拟定边坡不稳定限度及范畴论证加固方案和经济可行性。对于岩石边坡，当存在也许滑移软弱夹层、节理和层理面时，宜采用赤平投影法分析不稳定块体几何形状、体积及滑动方向，对于边坡稳定性应采用块体极限平衡法进行验算。对于土坡，则在勘探基本上采用极限平衡理论对边坡稳定性进行分析。对于较高边坡，宜设立若干台阶缓冲，每个台阶高度视地质条件普通设为610m，坡度为1:0.51:1.5。锚杆锚固力分布原则应遵循边坡压脚固腰原则，将锚杆重要分布在边坡中部或下部。边坡锚固设计应动态设计，依照边坡开挖所揭示岩土地质条件和所监测边坡变形变化趋势而适时调节锚

27、杆支护参数，以达到最佳加固稳定效果。边坡应设立防排水系统，治坡先治水，在任何条件下都应当一方面考虑边坡截、防、排水设计，以减少地下水渗入压力，抑制地表水渗入，防止水压力对稳定性影响。随开挖、随锚固、随防护也是边坡防护和加固工程设计施工一条重要原则。3.4 锚杆设计程序在完毕有关工程地质勘察后，对地质状况有了基本理解，拟定潜在滑移体位置、规模、大小、形态等，然后对边坡破坏方式进行判断，分析采用锚杆方案可行性、安全性和经济性，拟定所用方案可行后来，计算边坡作用在支档加固构造物上侧压力，依照侧压力大小方向以及边坡详细状况选取适当锚杆类型，并拟定锚杆布置形式、数量、承载力设计值，计算锚固钢筋截面尺寸、

28、数量和选取材料。拟定了锚固钢筋后，依照锚固钢筋承载力设计值进行锚固体直径、锚固段长度、注浆材料和工艺等设计。若采用了预应力加载形式，还应拟定预应力张拉值和锁定值，和给出张拉程序。最后完毕外锚头和防腐构造设计，给出施工建议、实验、验收和监测规定。设计流程如图8所示。对于惯用预应力和非预应力锚杆类型及关于参数，如表2所示。表2 惯用锚杆类型选取表材 料锚杆承载力设计值（kN）锚杆长度（m）应力类型备 注岩层锚杆钢筋（HRB335、HRB400）45010预应力锚杆超长时施工以便精轧螺纹钢筋400110010预应力或非预应力锚杆体防腐性好，施工安装以便工程地质勘察判断边坡稳定性分析与破坏方式判断所用

29、锚杆可行性与经济性 计算边坡作用在支档构造上侧压力 选取锚杆类型、拟定锚杆数量、间距、倾角，计算锚杆轴拉承载力设计值 计算锚筋截面，选取锚筋材料和数量实验成果不满足设计参数规定 设计锚固体直径、锚固段长度以及注浆材料和工艺（若是预应力锚杆还应拟定预应力张拉值和锁定值）锚杆基本实验施工信息反馈必要时调节锚杆设计施工与监测结束 拟定锚杆自由段长度和锚杆总长度 外锚头和防腐等构造办法 必要时进行锚杆挡墙整体性验算 施工建议、实验、验收和监测规定图8 锚杆设计流程图锚杆布置与安顿角度原则上应依照实际地层状况及锚杆与其她支挡构造联合使用品体状况拟定，普通规定如下：（1） 锚杆上覆地层厚度不应不大于4.0

30、m以避开坡顶荷载影响以及因采用高压注浆而是上覆土层隆起。（2） 锚杆水平与垂直间距宜不不大于1.5m以避免应力集中以及因群桩效应而减少锚固力。（3） 锚杆安顿角度应结合邻近状况、锚固地层位置和施工办法来设定，普通锚杆俯角不不大于15，不不不大于45。实际工程中再结合详细锚固位置选取适当角度。对于预应力锚杆安顿角度也可按照如下办法综合拟定最佳锚固角度。如图9所示，某一边坡滑动斜面上有一块岩块，受到水上举力U和张裂隙中水力V作用。安装一根与该面成角拉力为T锚杆，锚杆拉力T分解为平行于斜面抵抗力，垂直于斜面法向力：图9 锚杆最佳锚固角度选取由极限平衡条件得： （2）上式表白，锚杆张力减小了沿斜面向下

31、下滑力，增长了法向力即增长了岩块与斜面间摩擦阻力。上式移项求T对角最小值：，可得锚杆最佳倾角： （3）得到边坡稳定系数： （4）3.5 锚杆锚固设计荷载锚杆锚固设计荷载应依照边坡侧压力或推力大小以及支护构造类型综共计算拟定。一方面应计算边坡侧压力或推力，再依照支护构造类型计算此边坡在规定稳定系数下需要提供支护力，由此支护力和预定锚杆数量、布置形式就可以求出锚杆锚固设计荷载。3.6 锚杆钢筋设计拟定了锚杆轴向设计荷载后，就需对锚杆进行构造设计：依照锚杆轴向设计荷载计算锚杆锚筋截面并选取适当钢绞线或钢筋配备锚筋；接着由锚筋实际截面积和抗拉强度原则值计算锚杆承载力设计值，进而进行锚杆体和锚固体设计计

32、算。（1）锚筋截面面积计算锚杆轴向拉力原则值和设计值由如下两式（5）、（6）计算： （5） （6）式中：锚杆轴向拉力原则值（kN）；锚杆轴向拉力设计值（kN）；锚杆受到水平拉力原则值（kN）；锚杆倾角（）；可变荷载分项系数，取1.30，当可变荷载较大时按荷载规范拟定。锚筋截面面积计算按式（7）拟定： （7）式中：锚杆钢筋或预应力钢绞线截面面积（m2）；钢筋抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69，暂时性锚杆取0.92；边坡工程重要性系数；钢筋抗拉强度设计值（kPa）。（2）锚杆锚固体与地层锚固长度计算锚固长度计算式为式（8）： （8）式中：锚固段长度（m）；锚固体直径（m）；地层与锚固体粘结强度

33、特性值（kPa），应通过实验拟定，当无实验时可查阅有关资料；锚固体与地层粘结强度工作条件系数，永久性锚杆取1.00，暂时性锚杆取0.92。（3）锚筋与锚固砂浆间锚固长度计算锚筋与锚固砂浆间锚固长度按式（9）计算 （9）式中：锚杆钢筋与砂浆间锚固长度（m）；锚筋直径（m）；钢筋或是钢绞线数量；边坡工程重要性系数；钢筋与锚固砂浆间粘结强度设计值（MPa），应通过实验拟定，当无实验时可按表3取值；钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，永久性锚杆取0.60，暂时性锚杆取0.72。表3 钢筋、钢绞线与砂浆之间粘结强度设计值（MPa）锚 杆 类 型水泥砂浆或水泥浆强度级别M25M30M35水泥砂浆与螺纹钢筋间2

34、.102.402.70水泥砂浆与钢绞线、高强钢丝间2.752.953.4注：1.当采用二根钢筋点焊成束做法时，粘结强度应乘0.85折减系数；2.当采用三根钢筋点焊成束做法时，粘结强度应乘0.70折减系数。3.7 锚杆弹性变形计算锚杆变形是由锚杆自身在外荷载作用下变形和地层徐变引起变形构成。由徐变系数计算锚杆在不同步期徐变位移从而得到地层徐变引起锚杆变形；而锚杆自身在外荷载作用下变形以弹性变形为主。锚杆弹性变形和水平刚度系数由锚杆实验拟定，当无实验资料时，自由段无粘结锚杆水平刚度系数Kh计算式如下： （10）式中：锚杆水平刚度系数（kN/m）；锚杆无粘结自由段长度（m）；锚杆体弹性模量（kN/m

35、2）；杆体截面面积（m2）；锚杆倾角（）。对于预应力岩石锚杆和全粘结岩石锚杆可按刚性拉杆计算。3.8 锚头设计和锚杆锁定荷载锚头构造构造和形状尺寸应依照锚杆设计荷载、工程地质条件、支挡构造好施工条件综合拟定，并保证足够强度和刚度，不能产生有害变形以保证支护效果稳定性。锚杆头部普通由台座、承压板和紧固器（紧固装置）三大某些构成。台座普通由钢筋混凝土构造制作，也可加以钢板辅助。承压板应由高强度钢板制作，以防因锚杆拉力过大而使之变形严重，承压板外表面必要与锚杆垂直。设计时，台座应符合钢筋混凝土设计规范有关规定，紧固器具和承压板应满足机械零件有关设计规定。锚杆锁定荷载指进行锚杆锁定期施加在锚杆上预拉力

36、，原则上可以按照锚杆设计轴向力（工作荷载）作为预应力值加以锁定，但在实际工程中应依照锚杆使用目和地层性状灵活调节。岩体加固和边坡抗滑锚固，因岩体松散而施加预应力以及边坡坡体构造完整性较好时，可以以设计拉力值100%作为锁定荷载。坡体地层是松散土质时，因土质松散，由张力引起徐变和塑性变形较大，应由这些地点张拉实验拟定锁定荷载，普通这种状况下取锁定荷载为设计拉力值50%80%。若设计加固构造容许变形，锁定荷载依照设计条件取设计锚固力50%70%。预测地层有较大徐变状况，可先将锚杆张拉到设计拉力值1.21.3倍，然后再退到设计拉力值锁定，这样以减少地层徐变导致预应力损失。当边坡具备崩滑性时，锁定荷载

37、普通取为设计拉力值30%70%。3.9 锚杆防腐设计腐蚀定义为金属与环境之间物理化学互相作用。其成果使金属性能发生变化，并可导致金属、环境或由它们构成体系功能受到损伤。锚杆是金属材料，它会受到周边环境介质腐蚀，影响其腐蚀因素除了自身物理化学性质、地下水和地层水化和电学性质外，地层化学成分对腐蚀形成和发展影响也很大。特别是本地层中存在钠盐、钙盐和镁盐时会加快腐蚀速度，并且这些盐类可溶性高，易于分解在水中，为锚杆金属与周边介质提供有利电化学反映环境。因而，进行锚杆防腐设计，应充分调查腐蚀环境：涉及地层化学成分、含水量、地层有效电阻、地下和地表水化学成分和导电性、PH值等物理化学性质。选取防腐办法应

38、适应锚杆使用目，对锚杆锚头、自由段和锚固段分别采用不同防腐构造设计。永久性锚杆必要进行双层防腐，暂时性锚杆可采用简朴防腐，但腐蚀环境严重时也应采用双层防腐。（1）锚固体防腐普通腐蚀性环境中永久性锚杆，其锚固段经除锈后可不作特殊解决，采用水泥砂浆或水泥浆密封防腐，但杆体应使用对中定位器使其对中，保证水泥砂浆保护层厚度不不大于25mm。严重腐蚀环境中永久性锚杆，其锚固段内杆体宜用波纹管外套，管内空隙用环氧树脂或是砂浆体充填。暂时性锚杆，如无特殊规定期普通其锚固段采用水泥砂浆封闭防腐，保护层厚度不不大于10mm。（2）自由段防腐防腐构造不能对锚杆杆体自由伸长有影响。暂时性锚杆自由段杆体可涂润滑油或防

39、腐漆再包裹塑料布等简易防腐办法。对永久性锚杆自由段杆体表面宜涂润滑油或防腐漆，然后包裹塑料布，在塑料布上再涂润滑油或防腐漆，最后装入塑料套管中形成双层防腐。为防地表水浸入锚杆，也可在通过上述解决后，用水泥砂浆充填自由段空隙。（3）锚头防腐锚头是地表水浸入锚杆最危险通道，因而，除了对锚头零部件进行防腐外，还应注意封堵隔离地表水。永久性锚杆承压板普通涂敷沥青，一次灌浆硬化后承压板下部残留空隙，需再次充填水泥浆或润滑油，如锚杆不再张拉，则锚头涂以润滑油、沥青后用混凝土封闭，若需要再次张力，则采用盒具密封，盒具空腔内须用润滑油充填。暂时性锚杆锚头宜采用沥青防腐。4 边坡工程锚固施工锚固工程施工是锚固工

40、程实行，是实现设计者设计意图核心，其好坏直接影响到边坡工程锚杆承载能力和边坡工程稳定性。施工前必要对工程地质条件、锚固工程设计资料、材料设备等进行充分研究，选取出相对适当施工办法，施工过程中如遇与设计不符地层，施工技术人员应及时报告设计人员以作变更解决。锚杆施工重要内容有：施工准备、钻孔、锚杆制作与安装、注浆、锚杆张拉和锁定等。4.1 施工前准备施工前准备过程涉及施工前调查和施工组织设计。其调查是为施工组织设计提供必要资料，重要涉及查看资料与否齐全，对周边交通与否有影响，水电状况，对周边临近建筑、地下管线不良影响并制定想定防止办法，考虑施工噪音、排污对周边环境影响，理解作业限制、环保法令或地办

41、法令对施工影响等。调查完毕后就硬制定施工组织设计，拟定施工办法、施工工艺程序、使用机械设备、劳动组织、工程进度以及安全管理办法等事项。施工组织设计书涉及工程目、工程概况、规划和设计条件、工程进度、组织安排表、机械设备、暂时设施、材料参数、作业程序及人员配备、施工管理与质量控制、安全管理工程验收技术资料、施工管理程序图标等内容。4.2 钻孔钻孔是锚杆施工第一步，是锚固工程费用最高、控制工期作业，如果钻孔速度慢，直接影响到工程进度和经济成本，若钻孔质量差，又会影响到整个锚固施工后续工作质量因而，锚杆钻孔应满足设计规定直径、深度、倾角等，采用适当钻孔办法保证精度，以保证后续工作顺利进行。普通规定有：

42、在钻机安放前，按照施工图采用经纬仪测量放线拟定空位和钻孔方向角并保证相应精度；标记好钻孔后依照实际地层及钻孔方向选用适当钻孔机具并拟定其方位角以以便施工；在钻孔过程中应有岩芯拾取并尽量提高岩芯采用率，由于岩芯采用率是精确划分地层、拟定不稳定岩土体厚度、判断断裂破碎带、滑移面、软弱构造面位置和厚度直接根据，从而验证地勘资料精确性。钻孔深度应超过设计长度0.51.0m，同步锚孔锚固段必要进入中风化或更坚硬岩层中，深度普通不得不大于5.0m。锚孔施工规定：锚孔定为偏差不适当不不大于20mm；锚孔偏斜度不应不不大于5%；钻孔深度超过设计长度不应不大于0.5m。钻孔机械应考虑钻孔通过岩土类型、成孔条件、

43、锚固类型、地形条件、现场环境、施工速度和经济性等因素。4.3 锚杆制作与安装锚杆制作中，棒式锚杆制作很简朴，普通先按照规定长度切割钢筋，并在外露端加工成螺纹以便安放螺母，然后再杆体上每隔23m安放隔离间以使杆体在孔中剧中，最后对杆体进行防腐解决。对于多股钢绞线锚杆制作较复杂，它往往是由数十根高强钢丝编集成束作为锚杆，其规定为：一方面钢丝必要通过质量检查、除油除锈，并保证各根钢丝平顺不交叠，然后沿轴线方向每隔1.01.5m设立一隔离架并使钢丝间有一定间隙，以保证灌浆是将空隙充填密实，最后应按照防腐设计规定进行相应防腐解决。锚杆安装规定为：杆体放入钻孔前，应检查杆体质量，保证杆体符合设计规定；安放

44、杆体时应防止杆体弯曲，注浆管宜通锚杆一起放入钻孔，注浆管头部距孔底宜为50100,mm，锚杆放入角度应与钻孔角度一致；杆体插入孔内深度不应不大于锚束长度95%，锚杆放入后不得随意敲击，不能悬挂重物。4.4 锚杆注浆锚杆注浆普通使用材料为水泥浆或水泥砂浆，浆液材料性能质量、搅拌质量、灌注工艺直接影响锚杆粘结强度和防腐效果。因而，锚杆注浆施工也是保证施工质量核心环节，应严格把关。一方面按照规定选取水泥浆体材料，然后保证锚固浆液在28d龄期后抗压强度达到设计强度级别，最后便是注浆施工了。注浆前应对锚孔进行清洗排除残渣和污水，浆液保证搅拌均匀，注浆作业应持续紧凑，半途若有较长时间中断，在再作业时宜用水

45、或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管线。注浆过程中边注浆边提注浆管，保证注浆管头插入浆液液面下5080mm，当孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止注浆。对于二次高压注浆形成持续球型锚杆注浆应特别注意：一次常压注浆作业从孔底开始至孔口溢出浆液；止浆密封装置注浆应待孔口溢出浆液后进行，注浆压力不适当低于2.5MPa；对锚固体二次高压注浆应在一次注浆形成水泥结石体强度达到5.0MPa时进行，注浆压力和注浆时间可依照锚固体体积拟定，并分段由下至上进行。4.5锚杆张拉和锁定锚杆张拉，就是通过张拉机械式锚杆杆体自由段产生弹性变形，从而对锚固构造施加预应力。在张拉过程中应注重张拉机具选取、标定、安装、张拉荷载分级

46、施加、锁定荷载以及量测精度等方面控制，普通规定为：（1）张拉设备应依照锚杆体材料和锁定荷载大小进行选取；（2）张拉前对张拉设备进行标定，如对于1000kN如下千斤顶，可用kN压力机标定，标定数据与理论出力不应不大于2%；（3）安装锚夹具前，要对锚具逐个检查；（4）张拉前，必要等锚固段、承压台等构件混凝土强度达到设计强度才干进行张拉，同步必要吧承压支撑构件表面整平，安装好台座、锚具，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进行，正式张拉迈进行两次预张拉，张拉力为设计值10%20%，正式张拉时张拉荷载要分级逐渐进行，不能一次加至锁定荷载。5 锚杆实验与监测由于通过给锚杆施加预应力荷载锁固于岩体中来增长岩体抗滑力或减小滑动力，达到稳定岩体目。但是，预应力会随着岩体变形而变化，虽然在张拉初期，预应力也会有一