《土层锚杆支护》PPT课件

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1、4土层锚杆4.1锚杆的发展与应用锚杆是一种新型受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土桩墙联结，另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力、水压力，它是利用地层的锚固力来达到维持结构物稳定的。4.1.1锚杆在土木工程中的应用4.1.2土层锚杆的发展土层锚杆是在岩石锚杆的基础上发展起来的。用于隧道支护的岩石锚杆历史悠久，但直到1958年德国一个公司才首先在深基坑开挖中将其用于挡土墙支护。土层锚杆具有以下一系列优点：1）与内支撑相比，挖土施工空间大。2）锚杆施工机械设备作业空间不大，适用于各种场地条件。3）锚杆的设计拉力可由抗拔试验获得

2、，从而可以保证可靠的设计安全度。4）可以对锚杆施加预拉力，基坑变形容易控制。5）施工时的噪声很小。锚杆支护在我国也是首先用于地铁隧道的，80年代初开始用于高层建筑基坑支护。土层锚杆以普通压力灌浆的居多，也有二次灌浆及高压灌浆的，受拉杆件（锚筋）有粗钢筋、高强度钢丝束、钢绞线等，层数从一层发展到了四层，并已制定了多个行业规范。目前土层锚杆的应用已相当普遍，并且都为预应力锚杆。当然，任何技术的发展都是永恒的。锚杆技术的工艺材料、施工机具和理论研究等还在不断发展之中。4.2锚杆的构造及类型锚杆由锚头、锚筋和锚固体三部分组成。见图4-2至图4-7。锚头是锚杆体的外露部分。锚固体

3、通常位于钻孔的深部。锚头与锚固体间一般还有一段自由段。锚筋是锚杆的主要部分。贯穿锚杆全长。图4-2锚杆联结挡土桩、墙并锚固于土中的示意图图4-3钢筋锚杆锚头装置图4-4多根钢束锚杆锚头装置图4-5钢绞线及钢丝索锚夹具示意图4-6定位分隔器图4-7腰梁图4-8锚固体的基本类型4.3锚杆的抗拔作用4.3.1锚杆抗拔原理当锚固段锚杆受力后，首先通过锚杆(索)与周边水泥砂浆间的握裹力传到砂浆中，然后通过砂浆传到周围土体。随着荷载增加，锚索与水泥砂浆之间的粘结力（握裹力）逐渐从锚固体的上部向锚固体的下部和外部发展，当应力传到锚固体的外侧时，就会在锚固体与土体间产生摩擦力，随着摩擦

4、力的增大，锚固体与土体间可能发生相对位移，摩擦力又进一步增大，直到极限摩阻力。4.3.2锚杆的承载能力锚杆承载力的确定是锚杆支护设计的重要内容。普通灌浆锚杆（注浆压力0.3~0.5MPa）的承载能力（抗拔力）可以用下式确定：Nt=LmπDτ(4-2)式中Nt—锚杆承载能力（轴力）；Lm—锚固段长度；D—锚杆孔径（或锚固体直径）；τ—土的抗剪强度。显然：锚杆的承载力是锚固体的直径、长度及土的抗剪强度的函数。在设计时对锚杆承载力一般是有要求的，而锚固体的直径(钻孔直径)主要决定于钻孔设备。因此，只要能够确定土体的抗剪强度，就能容易的确定锚杆的长度了。由此看来，土的抗剪强度在

5、确定土层锚杆的承载能力或在土层锚杆的设计中都至关重要。=tan+c=KhK—土层系数，通常砂土K=1，粘土K=0.5；h—覆盖土层的高度，一般取锚固段中心到地面的高度（m）。4.3.3影响锚杆抗拔力的因素如前所述，锚杆的抗拔力显然与锚固体的直径和长度密切相关。但除了锚固体的这两个几何参数外，还有土层性质，注浆压力以及锚杆的形式三个因素。即：一、土层性质的影响土层的强度一般低于砂浆强度，如果施工灌浆的工艺良好，土层锚杆的抗拔力将主要决定于锚固体外围的土层抗剪强度。土体的抗剪强度变化很大，所以相同参数和施工质量的锚杆，抗拔力可以有很大的不同。倾角与长度是锚杆能否伸

6、入优良土层的决定因素，设计时应给予重视。二、注浆压力的影响灌浆压力对锚杆的抗拔力有很大影响。注浆压力越大，水泥浆颗粒越能够渗入到周围深部的土层中去，改善了原状土体的力学性能，增加锚固体与土层的摩擦力，也就增加了锚杆的抗拔力。曾有人做过试验，同一粉砂层中的相同长度的锚杆，当施工用的灌浆压力为1Mpa时其极限抗拔力为300kN，当灌浆压力增加到2.5Mpa时，其极限抗拔力达900kN。试验也已证明：虽然锚杆的承载力随灌浆压力的增大而增大，但并不是无止尽的增加。英国ATC有限公司的试验结论是：当注浆压力超过4Mpa后，抗拔力增长就很小了。三、锚杆形式的影响无论是带单个扩大头的

7、锚固体锚杆，还是有多截头圆锥形的异形锚固体锚杆，它们的抗拔力都比普通锚杆大得多。4.5锚杆设计4.5.1设计步骤1.调查基坑及周边场地状况，确定工程的重要性等级，选取锚杆支护结构的安全系数。作为锚杆支护设计的第一步，必须详细调查了解基坑及其周边的场地状况，如：地形、地貌，既有建筑物、构筑物、道路、管线、地下埋设物与建筑红线等，以及它们与基坑的相对位置。据此确定要重点保护的对象，工程的安全等级，锚杆支护结构的安全系数等。2.进行工程地质与水文地质勘察，确定地层参数地下水位、上层滞水，场地附近有无渗水源头，工程施工是否在雨季或冬季，土层类型、