锚杆锚索设计与施工课件

第6章锚杆(索)设计与施工本章重点锚杆(索)的结构与分类及其应用锚杆(索)的设计与计算锚杆(索)的构造设计锚杆(索)的施工锚杆(索)的试验与观测§6.1概述§6.1.1岩土锚固技术应用

岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中，以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术；由于这种技术大大减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而目前在工程中得到极其广泛的应用。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以保持地层开挖面的自身稳定，由于锚杆锚索的使用，它可以提供作用于结构物上以承受外荷的抗力；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；可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的符合体，使其能有效地承受拉力和剪力。在岩土锚固中通常将锚杆和锚索统称为锚杆。§6.1.2锚杆(索)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系，主要由锚头、自由段和锚固段组成，如图6.1所示。(1)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、保护帽和外端锚筋组成。(2)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，要求能够承受最大设计拉力。1-台座；2-锚具；3-承压板；4-支挡结构；5-钻孔；6-自由隔离层；7-钢筋；8-注浆体；Lf-自由段长度；La-锚固段长度(3)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。(4)锚杆配件：为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件，如定位支架、导向帽、架线环、束线环、注浆塞等(图6。2)。1-台坐；2-锚具；3-承压板；4-支档结构；5-自由隔离层；6-钻孔；7-对中支架；8-隔离架；9-钢绞线；l0-架线环；ll-注桨体；12-导向帽；Lr-自由段；La-锚固段 按是否预先施加应力分为预应力锚杆(索)和非预应力锚杆(索)：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；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。 按锚固形态分为圆柱形锚杆、端部扩大型锚杆(索)和连续球型锚杆(索)。 除此之外，按锚固机理还可分为有粘结锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固型锚杆和混合型锚杆。目前在边坡加固工程中广泛采用锚钉也是一种较短的粘结型锚杆，它是通过在边坡中埋入段而密的粘结型锚杆使锚杆与坡体形成复合体系，增强边坡的稳定性；这种锚杆一般适用于土质地层和松散的岩石地层。§6.1.3锚杆(索)在边坡处治中的应用

采用锚杆(索)加固边坡，能够提供足够的抗滑力，并能提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移，这是一般支挡结构所不具备的力学作用。 另外锚杆在边坡加固中通常与其他支挡结构联合使用，例如： (1)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。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或劲性混凝土桩，锚杆可以是预应力或非预应力锚杆。如图6.7所示 (2)锚杆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，锚杆锚点设在格架结点上，锚杆可以是预应力锚杆(索)或非预应力锚杆(索)。如图6.8所示。 (3)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，这种结构主要用于直立开挖的Ⅲ、Ⅳ类岩石边坡或土质边坡支护，一般采用自上而下的逆作法施工。如图6.9所示。 (4)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成的直立土质边坡，如图6.10所示。 (5)锚杆与钢筋混凝土面板联合使用形成锚板支护结构，适用于岩石边坡。锚杆在边坡支护中主要承担岩石压力，限制边坡侧向位移，而面板则用于限制岩石单块塌落并保护岩体表面防止风化。锚板可根据岩石类别采用现浇板或挂网喷射混凝土层。 (6)锚钉加固边坡，在边坡中埋入段而密的抗拉构件与坡体形成复合体系，增强边坡的稳定性。这种方法主要用于土质边坡和松散的岩石边坡，加固高度较小，多用于临时边坡加固§6.2锚杆(索)的设计与计算§6.2.1锚杆(索)设计的基本原则

在计划使用锚杆的边坡工程中，应充分研究锚固工程的安全性、经济性和施工的可行性。设计前认真调查边坡工程的地质条件，并进行工程地质勘察及有关的岩土物理力学性能实验，以提供锚固工程范围类的岩土性状、抗剪强度、地下水、地震等资料。对于土质边坡还应提供土体的物理性质和物理状态指标。 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。对于永久性锚杆的锚固段不应设在有机质土、液限大于50％或相对密度小于0.3的土层中；因有机质土会引起锚杆的腐蚀破坏；液限大于50％的土层由于其高塑性会引起明显的徐变而导致锚固力不能长期保持恒定；相对密度小于0.3的土层松散不能提供足够的锚固力。当对支护护结构变变形量容容许值要要求较高高、或岩岩层边坡坡施工期期稳定性性较差、、或土层层锚固性性能较差差、或采采用了钢钢绞线和和精轧钢钢时，宜宜采用预预应力锚锚杆。但但预应力力作用对对支承结结构的加加载影响响、对锚锚固地层层的牵引引作用以以及相邻邻构筑物物的不利利影响应应控制在在安全范范围之内内。设计的锚锚杆必须须达到所所设计的的锚固力力要求，，防止边边坡滑动动剪断锚锚杆，锚锚杆选用用的钢筋筋或钢绞绞线必须须满足有有关国家家标准，，特别是是预应力力钢绞线线，除了了满足Gl3／T5224—95标准外，还必必须获得IS09002国际质量认证证；同时必须须保障钢筋或或钢绞线有效效防腐，以避避免锈蚀导致致材料强度降降低。非预应力锚杆杆长度一般不不要超过l6m，单锚设计吨吨位一般为l00～400kN，最大设计荷荷载一般不超超过450kN。预应力锚杆杆(索)长度一般不要要超过50m，单束锚索设设计吨位一般般为500～2500kN，最大设计荷荷载一般不超超过3000kN，预应力锚索索的间距一般般为4～10m。进行锚杆设计计时，选择的的材料必须进进行材性试验验，锚杆施工工完毕后必须须对锚杆进行行抗拔试验，，验证锚杆是是否达到设计计承载力的要要求；同时对对于公路上遇遇到的大型滑滑坡在采用预预应力锚索加加固后必须进进行至少一年年的位移监测测。§6.2.2锚杆(索)的设计程序锚杆(索)设计流程图如如图6.11所示。在边坡锚杆加加固中要选择择合理的锚杆杆型式，必须须结合被加固固边坡的具体体情况，根据据锚固段所处处的地层类型型、工程特征征、锚杆承载载力的大小、、锚杆材料、、长度、施工工工艺等条件件综合考虑进进行选择。表表6.1给出了土层、、岩层中的预预应力和非预预应力常用锚锚杆类型的有有关参数，可可供边坡锚杆杆加固选型使使用。§6.2.3锚杆(索)锚固设计荷载载的确定锚杆(索)锚杆锚固设计计荷载的确定定应根据边坡坡的推力大小小和支护结构构的类型综合合考虑进行确确定。首先应应当计算边坡坡的推力或侧侧压力，然后后根据支挡结结构的形式计计算该边坡要要达到稳定需需要锚固提供供的支撑力。。根据这个支支撑力和锚杆杆数量、布置置便可确定出出锚杆(索)锚固荷载的大大小，该荷载载的大小作为为锚筋截面计计算和锚固体体设计的重要要依据。§6.2.4锚杆(索)锚筋的设计按照设计程序序，在确定出出锚杆轴向设设计荷载后，，需要对锚杆杆进行结构设设计，结构设设计的第一步步就是根据锚锚杆轴向设计计荷载计算锚锚杆的锚筋截截面，并选择择合理的钢筋筋或钢绞线配配置锚筋；在在配置锚筋后后可由锚筋的的实际面积和和锚筋的抗拉拉强度标准值值计算出锚杆杆承载力设计计值，然后方方能进行锚杆杆体和锚固体体的设计计算算。(1)锚杆锚筋的截截面积计算：：假设锚杆轴向向设计荷载为为N，则可由下式式初步计算出出锚杆要达到到设计荷载N所需的锚筋截截面：(6.3)式中：Ag——由N计算出的锚筋筋截面；k——安全系数，对对于临时锚杆杆取1.6～1.8对于永久性锚锚杆取2.2～2.4；fpkt——锚筋(钢丝、钢绞线线、钢筋)抗拉强度设计计值。(2)锚筋的选用：：根据锚筋截面面计算值Ag，对锚杆进行行锚筋的配置置，要求实际际的锚筋配置置截面。。配筋的选材材应根据锚固固工程的作用用、锚杆承载载力、锚杆的的长度、数量量以及现场提提供的施加应应力和锁定设设备等因数综综合考虑。对于采用棒式式锚杆，都采采用钢筋做销销筋。如果是是普通非预应应力锚杆，由由于设计轴向向力一般小于于450kN,长度最长不超超过20m．因此锚筋一一般选用普通通Ⅱ、Ⅲ级热轧钢筋，，如果是预应应力锚杆可选选用Ⅱ、Ⅲ级冷拉热轧钢钢筋或其他等等级的高强精精轧螺纹钢筋筋。钢筋的直直径一般选用用2～32。对于长度较长长、锚固力较较大的预应力力锚杆应优先先选用钢绞线线、高强钢丝丝，这样不但但可以降低锚锚杆的用钢量量，最大限度度地减少钻孔孔和施加预应应力的工作量量，而且可以以减少预应力力的损失。(3)按实际锚筋截截面计算锚杆杆承载力设计计值：假设实际锚筋筋配置截面为为Ag(Ag≥≥Ag′)，由下式按实实际锚筋计算算锚杆承载力力设计值：(6.4)式中：Ng——实际锚筋配置置情况下锚杆杆的承载力设设计值；k——安全系数，取取值同前；fptk——所配锚筋(钢丝、钢绞线线或钢筋)的抗拉强度设设计值。§6.2.5锚杆(索)的锚固力计算算与锚固体设设计锚杆(索)的锚固力也可可称为锚杆(索)承载力。锚杆杆极限锚固力力(极限承载力)是指锚杆锚筋筋沿握裹砂浆浆或砂浆沿孔孔壁产生滑移移破坏时所能能承受的最大大临界拉拔力力，它可以通通过破坏性拉拉拔试验确定定。锚杆容许许锚固力(容许承载力)是极限锚固力力(极限承载力)除以适当的安安全系数(通常为2.0～2.5)，这种锚固力力在《公路钢筋混凝凝土规范》中称为容许承承载力，而在在《工民建钢筋混混凝土结构规规范》中又称为锚杆杆锚固力(承载力)标准值；这种种标准值为设设计锚固力提提供参考，通通常锚杆容许许锚固力是锚锚杆设计锚固固力(或称为锚固力力设计值)的1.2～1.5倍。在设计时时，锚杆的设设计荷载必须须小于锚固力力设计值。锚杆锚固力的的计算方法随随锚固体形式式不同而异，，圆柱型锚杆杆的锚固力由由锚固体表面面与周围地层层的摩擦力提提供；而端头头扩大型锚杆杆的锚固力则则由扩座端的的面承力及与与周围地层的的摩擦力提供供。(1)圆柱型锚杆锚锚固力与锚固固长度计算对于圆柱型锚锚杆，根据锚锚固机理，锚锚杆的极限锚锚固力可按下下式计算：(6.5)式中：L——锚固体长度；；d——锚固体长度；；qs——锚固体表面与与周围岩土体体之间的极限限粘结强度。。式(6.4)给出了锚杆承承载力设计值值Ng(≥锚杆设计荷载载)，由式(6.5)可得锚杆要达达到锚固力设设计值Ng所需的最小锚锚固体长度：：(6.6)式中：Lm——锚固体长度；；k——安全系数，对对于临时锚杆杆取1.6～1.8对于永久性锚锚杆取2.2～2.4；Ng——锚杆锚固力设设计值；qs——锚固体表面与与周围岩土体体之间的极限限粘结强度标标准值(表6.5)。(2)端部扩大头型型锚杆的锚固固力和锚固长长度计算如图6.12所示，端部扩扩大头型锚杆杆的极限锚固固力由三部分分组成：直孔孔段圆柱型锚锚固体摩阻力力、扩孔段圆圆柱型锚固体体摩阻力以及及扩大头端面面承载力。前前两项摩阻力力可由式(6.5)计算，而扩大大头端面承载载力目前主要要运用锚定板板抗拔力计算算公式近似计计算。砂土中锚杆的的极限锚固力力计算：(6.7)粘性土中锚杆杆的极限锚固固力计算：(6.8)式中：Pa——锚杆极限锚固固力；L1，L2，D，d——锚固体结构尺尺寸；qs——锚固体表面与与周围岩土体体之间的极限限粘结强度标标准值(表6.5)；h，γ——扩大头上覆土土层的厚度和和土体容重；；cu——土体不排水抗抗剪强度；βc——锚固力因数，，与h／D呈正比例增加加，当h／D>10时，βc保持恒定不再再随h／D的增加而改变变。已知锚杆的承承载力设计值值为Ng，则满足该承承载力设计值值所需的最小小锚固长度可可由公式(6.7)和(6.8)求得，为：砂性土：(6.9)粘性土：(6.10)在实际工程设设计中，为了了便于计算，，通常对式(6.9)和(6.10)根据经验进行行简化，简化化后的计算公公式为：式中：Ng——锚杆锚固力设设计值；k——安全系数，对对于临时锚杆杆取1.6～1.8对于永久性锚锚杆取2.2～2.4；Bc——扩大头承载力力修正系数，，对于临时锚锚杆取4.5～6.5对于永久性锚锚杆取3.0～5.0；qs——锚固体表面与与周围岩土体体之间的极限限粘结强度标标准值(表6.5)。注：(1)表中qs系一次常压灌灌浆工艺确定定，适用于注注浆标号M25～M30；当采用高压压灌浆时，可可适当提高。。(2)极软岩：岩石石单轴饱和抗抗压强度fp≤5MPa；软质岩：岩岩石单轴饱和和抗压强度5MPa≤fp≤30MPa硬质岩：岩石石单轴饱和抗抗压强度fp≥30MPa。(3)表中数据用作作初步设计时时计算，施工工时宜通过试试验检验。(4)岩体结构面发发育时，取表表中下限值。。(3)锚筋与锚固砂砂浆间的最小小握裹长度计计算前面对于圆柱柱型锚杆和端端头扩大型锚锚杆的极限锚锚固力计算公公式是基于锚锚固段锚杆体体与周围岩土土问的极限摩摩阻力给出的的，这种公式式的应用条件件是锚杆破坏坏首先从锚固固体与周围岩岩土之间的界界面剪切滑移移，一般来讲讲对于土层或或较软的岩石石满足这种条条件。对于坚坚硬的岩层，，如果锚固体体与岩层问的的极限摩阻力力大于锚筋与与锚固砂浆之之间的极限握握裹力，锚杆杆将首先从锚锚筋与锚固砂砂浆之间开始始剪切破坏，，此时应根据据锚筋与锚固固砂浆之间的的粘结强度来来计算锚杆的的锚固长度。。极限锚固力力计算公式为为：(6.11)式中：L——锚固体长度；；dg——锚筋直径；n——锚筋数量；qg——锚筋与锚固砂砂浆之间的极极限粘结强度度。锚杆锚固力设设计值为Ng，锚杆要达到到锚固力设计计值所需的锚锚筋与锚固砂砂浆问的最小小握裹长度：：(6.12)式中：Lg——锚筋与锚固砂砂浆间的最小小握裹长度；；k——安全系数，对对于临时锚杆杆取1.5～1.8对于永久性锚锚杆取2.0～2.3；qg——锚筋与锚固砂砂浆间的极限限粘结强度标标准值(表6.6)。注：(1)当采用两根钢钢筋点焊成束束作法时，粘粘结力应乘以以0.85折减系数。(2)当采用三根钢钢筋点焊成束束作法时，粘粘结力应乘以以0.7折减系数。(3)成束钢筋不应应超过三根，，钢筋总截面面积不应超过过孔径面积的的20％，以保证钢钢筋在砂浆中中的锚固效果果，除非采用用特殊的锚固固段钢筋和注注浆体设计，，并通过实验验可适当增加加钢筋数量。。§6.2.6锚杆弹性变形形计算锚杆的变形是是由锚杆本身身在外荷作用用下变形和由由于地层徐变变引起的变形形组成，由地地层徐变引起起的锚杆变形形计算可以通通过徐变系数数计算锚杆在在不同时期的的徐变位移。。锚杆本身在在外荷载作用用下变形以弹弹性变形为主主，下面是锚锚杆弹性变形形的计算方法法。(1)非预应力土层层锚杆弹性变变形的计算对于土层锚杆杆在外荷载作作用下，除了了锚杆自由段段产生弹性变变形外，锚固固段也存在一一部分变形，，一般需要通通过试验确定定，在初步设设计时可以近近似估算：(6.13)式中：Sc——锚杆弹性变形形；Lf，La——锚杆自由段和和锚固段长度度；A，Ac——杆体截面面积积和锚固体截截面面积；Es，Ec——杆体弹性模量量和锚固体组组合弹性模量量，锚固体组组合弹性模量量可有下式确确定：(6.14)Am，Em——锚固体中砂浆浆体的截面积积和弹性模量量。(2)非预应力岩石石锚杆弹性变变形的计算非预应力岩石石锚杆的弹性性变形主要为为锚杆自由段段的弹性变形形，估算公式式为：(6.15)(3)预应力锚杆(索)弹性变形的计计算预应力锚杆在在受到的轴向向拉力小于预预应力实际保保留值时，可可按刚性拉杆杆考虑；如果果承受的轴向向拉力大于预预应力实际保保留值，预应应力锚杆将再再次产生拉伸伸变形，此时时锚杆的变形形量可根据拉拉力超出预应应力保留值的的增量代入公公式(6.13)和(6.15)中的Ng计算变形量。。如果计算的变变形量增量值值较小时，预预应力锚杆也也可近似按刚刚性拉杆考虑虑。§6.2.7锚杆(索)的锁定荷载和和锚头设计对于锚杆，原原则上可按锚锚杆设计轴向向力(工作荷载)作为预应力值值加以锁定，，但锁定荷载载应视锚杆的的使用目的和和地层性状而而加以调整。。1)边坡坡体结构构完整性较好好时，可将设设计锚固力的的100％作为锁定荷荷载。2)边坡坡体有明明显蠕变且预预应力锚杆与与抗滑桩相结结合，或因坡坡体地层松散散引起的变形形过大时，应应由张拉试验验确定锁定荷荷载。通常这这种情况下将将锁定荷载取取为设计锚固固力的50％～80％。3)当边坡具有崩崩滑性时，锁锁定荷载可取取为设计锚固固力的30％～70％。4)如果设计的支支挡结构容许许变位时，锁锁定荷载应根根据设计条件件确定，有时时按容许变形形的大小可取取设计锚固力力的50％～70％。5)当锚固地层有有明显的徐变变时，可将锚锚杆张拉到设设计拉力值的的l.2～1.3倍，然后再退退到设计锚固固力进行锁定定，这样可以以减少地层的的徐变量引起起的预应力损损失。锚杆头部的传传力台座(张拉台座)的尺寸和结果果构造应具有有足够的强度度和刚度，不不得产生有害害的变形；可可采用C25以上的现浇钢钢筋混凝土结结构，一般为为梯形断面，，表6.7为推荐尺寸表表。预应力锚杆的的锚具品种较较多，锚具型型号、尺寸的的选取应保持持锚杆预应力力值的恒定，，设计中必须须在工程设计计施工图上注注明锚具的型型号、标记和和锚固性能参参数。表6.8为OVM锚具的基本参参数。§6.2.8锚杆(索)的防腐设计对锚杆进行防防腐设计时，，应充分调查查腐蚀环境，，并选择适宜宜的防腐方法法。防腐方法法应适应岩土土锚固的使用用目的，即不不能影响锚杆杆各部件(包锚固体、自自由段和锚头头)的功能，因此此对锚杆的不不同部位要作作不同的防腐腐结构设汁。。永久住锚杆杆应采用双层层防腐，临时时性锚杆可采采用简单防腐腐，但当腐蚀蚀环境严重时时，也必须采采用双层防腐腐。1)锚固体防腐锚固于无腐蚀蚀条件地层内内的锚固段，，经出锈后可可不再作特殊殊处理，直接接由水泥砂浆浆密封防腐，，但钢杆(索)必须居中，一一般使用定位位器，使水泥泥砂浆保护层层厚度不小于于20mm。对于锚固于于具有腐蚀条条件地层内的的锚固段应作作特殊仿佛处处理，一般可可用环氧树脂脂涂刷钢筋的的方法。2)自由段防腐防腐构造必须须不影响张拉拉钢材的自由由伸长，对于于预应力锚杆杆自由段防腐腐：采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋制作锚锚杆的非锚固固段(位于土层区段段)仿佛处理可采采用出锈、刷刷沥青船底漆漆二度，沥青青玻纤布缠裹裹二层。对于于预应力锚杆杆自由段防腐腐：采用钢绞绞线、精轧螺螺纹钢筋制作作的予应力锚锚杆(索)非锚固段防腐腐宜采用杆体表面面出锈、刷沥沥青船底漆二二度后绕扎塑塑料布，在塑塑科布上再涂涂润滑油，最最后装入塑料料套管中，形形成双层防腐腐，自由段套套管两端l00～200mm范围内用黄油油充填，外绕绕扎工程胶布布固定。3)锚头防腐永久性锚杆的的承压板一般般应刷沥青。。一次灌浆硬硬化后承压板板下部残留空空隙，应再次次充填水泥浆浆和润滑油，，经防腐处理理后的非锚段段外端应伸入入钢筋混凝土土构件内50mm以上。如锚杆杆不须再次张张拉，则锚头头的锚具涂以以润滑油、沥沥青后用内配配钢筋网的混混凝土罩封闭闭，混凝土标标号不低于C30，厚度不小于于l00mm，混凝土保护护层不小于30mm。如锚杆需要要重新张拉，，则可采用盒盒具密封，但但盒具的空腔腔内必须有润润滑油充填。。4)临时性锚杆的的防腐对于临时性锚锚杆重点对外外锚头和自由由段作防腐处处理，锚固段段一般可依靠靠注浆材料达达到防腐效果果。非预应力力锚杆非锚固固段可用出锈锈后刷沥青防防锈漆处理。。预应力锚杆杆自由段可采采用出锈后刷刷沥青防锈漆漆或加套管方方案。外锚头头防腐可采用用外涂防腐材材料或外包混混凝土方案解解决。§6.3锚杆(索)的构造设计§6.3.1锚杆的一般构构造要求1)锚杆总长度为为锚固段长、、自由段长和和外锚段之和和。锚杆自由由段长度按外外锚头到潜在在滑裂面的长长度计算，但但予应力锚杆杆自由段长度度不小于5.0m；锚杆锚固固段长度按按计算确定定，同时土土层锚杆锚锚固段长度度宜大于4.0m、小于14.0m，岩石锚杆杆锚固段长长度宜大于于3.0m、小于10.0m；如果岩石石锚杆承载载力设计值值≤250kN，且锚固区区段为结构构完整无明明显裂隙的的硬质岩石石时，锚固固段长度可可用2.0～3.0m。2)锚杆对中支支架(架线环)应沿锚杆轴轴钱方向每每隔l.0～2.0m设置一个，，对于岩石石锚杆支架架间距可适适当增大至至2.0～2.5m。3)在无特殊要要求的条件件下，锚杆杆浆体一般般采用水泥泥砂浆，其其强度设计计值不宜低低于M20。4)锚杆外锚头头、台座、、腰梁及辅辅助件应按按《公路钢筋混混凝土及预预应力混凝凝土桥涵设设计规范》、《钢结构设计计规范》进行设计。。§6.3.2锚杆挡墙的的构造1)板肋式和桩桩排式锚杆杆挡墙中的的肋柱和排排桩的间距距一般为2.0～6.0m，肋柱间距距较小，排排桩间距较较大。它们们的截面尺尺寸除应满满足强度和和刚度要求求外，其宽宽度还应满满足挡土板板(挡土土拱拱板板)的支支座座、、锚锚杆杆穿穿孔孔和和锚锚固固要要求求，，一一般般肋肋柱柱宽宽度度不不小小于于300mm，肋肋高高不不小小于于300mm；钻钻孔孔桩桩的的直直径径不不小小于于500mm，挖挖孔孔桩桩的的直直径径不不小小于于800mm。2)肋柱柱和和排排桩桩截截面面一一般般采采用用对对称称配配筋筋作作法法，，但但如如果果顶顶端端设设单单锚锚的的桩桩锚锚结结构构可可根根据据立立柱柱的的内内力力包包络络图图采采用用不不对对称称配配筋筋作作法法。。3)锚杆杆布布置置上上下下排排垂垂直直问问距距不不宜宜小小于于2.5m，水水平平间间距距不不宜宜小小于于2.0m。锚锚杆杆锚锚固固体体上上覆覆土土层层不不宜宜小小于于4.0m，上上覆覆岩岩层层不不宜宜小小于于2.0m。倾斜锚锚杆的倾倾角l5º～35º为宜，不不宜大45º。对于直直立边坡坡，第一一锚点位位置应设设于坡顶顶下l.5～2.0m。4)桩和肋柱柱顶应没没置钢筋筋混凝土土联系梁梁，以保保证支挡挡结构整整体共同同工作；；如果支支护结构构在施工工期变形形较大时时，连系系梁宜后后浇或设设置后浇浇段。5)现浇挡土土板和拱拱板厚度度不宜小小于20cm，并应保保证其满满足支座座长度构构造要求求。6)锚杆挡墙墙混凝土土构件强强度等级级均不应应小于C20，肋柱宜宜采用碎碎石混凝凝土。同同时锚杆杆挡墙现现浇混凝凝土构件件温度伸伸缩缝的的间距不不宜大于于25～30m。7)外锚头的的防腐设设计作重重点考虑虑时，应应有可靠靠的防腐腐构造处处理，保保证其永永久防腐腐的可靠靠性。§6.3.3锚板支护护结构的的构造1)系统锚杆杆布置要要求：锚锚杆倾角角宜与水水平线成成5º～20º夹角；锚锚杆布置置宜采用用菱形排排列，或或采用行行列式排排列；锚锚杆间距距宜在1.5～2.5m，不应大大于锚杆杆长度的的一半，，I、Il类岩体最最大间距距为3m，Ⅲ类岩体最最大间距距为2.5m，Ⅳ类岩体最最大间距距为l.5m；锚杆长长度设计计应遵循循一般规规定。2)局部锚杆杆布置要要求：受受拉破坏坏时，锚锚杆方向向应按有有利于锚锚杆受拉拉布置；；受剪破破坏时，，宜逆着着不稳定定块体滑滑动方向向布置。。3)面板可采采用喷射射混凝土土和现浇浇混凝土土板；喷喷射混凝凝土的设设计强度度等级不不应低于于C20，喷射混混凝土l天龄期的的抗压强强度不应应低于5MPa，不同强强度等级级的喷射射混凝土土的设计计强度可可按表6.9采用。4)喷射混凝凝土的重重度可取取22kN／m3，弹性模模量按表表6.9采用，喷喷射混凝凝土与岩岩面的粘粘结力：：整体状状与块体体状岩体体不应低低于0.7MPa，碎裂状状岩体不不低于0.4MPa。喷射混混凝土与与岩体的的粘结强强度试验验方法应应遵循《锚杆喷射射混凝土土支护技技术规范范》的规定。。5)喷射混凝凝土面层层厚度不不应低于于50mm，一般为为80～120mm；含水岩岩层的喷喷射混凝凝土支护护厚度应应不低于于80mm；钢筋网网喷射混混凝土支支护厚度度不应小小于100mm，钢筋直直径宜为为6～l2，钢筋间间距为200～300mm，钢筋保保护层厚厚度不应应低于30mm。6)现浇板厚厚度宜为为150～200mm，混凝土土强度等等级标号号不应小小于C20。根据设设计需要要可采用用双层或或单层配配筋，钢钢筋直径径宜为8～14，钢筋间间距为200～300mm。面板与与锚杆应应有可靠靠连结。。面板应应沿纵向向按l5～20m的长度分分段设置置竖向伸伸缩缝。。§6.3.4锚钉边坡坡的构造造1)锚钉孔直直径为70～120mm，锚钉中中的钢筋筋应采用用Ⅱ级螺纹钢钢，钢筋筋直径l6～32。2)锚钉布置置方式可可采用行行列式或或梅花式式，间距距1～2m，锚钉与与水平面面的倾角角为5º～20º，一般不不大于l5º。锚钉的的长度在在岩质边边坡中最最短不应应小于3m，在土质质边坡中中最短不不应小于于3m且不小于于0.4倍坡高。。3)现浇面板板的厚度度为l50～200mm，混凝土土强度等等级不低低于C20，板内设设l级钢筋，，钢筋网网间距一一般为200mm。4)锚钉边坡坡护面板板必须与与锚钉有有可靠的的连接。。连数方方式可采采用螺帽帽加垫板板或简易易弯钩锚锚头，简简易弯钩钩应与面面板中的的附加构构造钢筋筋焊接。。5)锚钉边坡坡的护面面板应沿沿纵向按按20～30m的长度分分段设置置竖向伸伸缩缝。。同时必必须在护护面板背背面或坡坡脚前等等适当部部位设置置排水带带(沟)，坡顶应应采取隔隔水封闭闭措施。。§6.4锚杆(索)的施工锚杆施工工质量的的好坏将将直接影影响锚杆杆的承载载能力和和边坡稳稳定安全全，一般般在施工工前应根根据工程程施工条条件和地地质条件件选择适适宜的施施工方法法，认真真组织施施工。在在施工过过程中如如遇与设设计不符符的地层层，应及及时报告告设计人人员，以以作变更更处理。。锚杆施施工包括括施工准准备、造造孔、锚锚杆制作作与安装装、注浆浆、锚杆杆锁定与与张拉等等五个环环节。§6.4.1施工前的的准备工工作施工前的的准备工工作包括括施工前前的调查查和施工工组织设设计两部部分。施施工前的的调查是是为施工工组织设设计提供供必要资资料，其其内容有有：1)锚固工程程计划、、设计图图、边坡坡岩土性性状等资资料是否否齐全；；2)施工场地地调查，，施工对对交通的的影响情情况，对对于新建建中的公公路可不不考虑；；3)施工用水水、用电电条件调调查；4)边坡工程程周边可可能对施施工造成成影响的的各种状状态调查查；5)对于城区区公路边边坡，考考虑施工工噪音、、排污的的影响；；6)掌握作业业限制、、环保法法规或地地方法令令对施工工造成的的影响；；7)其他条件件的调查查，如施施工用便便道、气气象、安安全等条条件。§6.4.2造孔锚杆(索)施工的第第一步就就是按照照施工图图的要求求钻孔，，钻孔是是锚固工工程费用用最高、、控制工工期的作作业，因因而是影影响锚固固工程经经济效益益的主要要因数。。锚杆钻钻孔应满满足设计计要求的的孔径、、长度和和倾角，，采用适适宜的钻钻孔方法法确保精精度，要要使后续续的杆体体插入和和注浆作作业能顺顺利地进进行。一一般要求求如下：：1)在钻机安安放前，，按照施施工设计计图采用用经纬仪仪进行测测量放线线确定孔孔位以及及锚孔方方位角，，并作出出标记。。一般要要求锚孔孔入口点点水平方方向误差差不应大大于50mm，垂直方方向误差差不应大大于100mm。2)确定孔位位后根据据实际地地层及钻钻孔方向向选取适适当的钻钻孔机具具并确定定机座水水平定位位和立轴轴倾角(即锚孔倾倾角)，钻机立立轴的倾倾角与钻钻孔的倾倾角应尽尽量相吻吻合，其其允许的的误差只只能是岩岩心管倾倾角略大大于立轴轴倾角，，不允许许有反向向的偏差差出现。。开孔后后，尽量量保持良良好的钻钻进导向向。在钻钻进过程程中根据据实际地地层变化化情况，，随时调调整钻进进参数，，以防止止造成孔孔斜偏差差。3)在边坡锚锚固的钻钻孔过程程中应注注意岩芯芯的拾取取，并尽尽量提高高岩芯采采取率，，以求不不断地准准确地划划分地层层、确定定不稳定定岩土体体厚度，，判断断断裂破碎碎带、滑滑移面、、软弱结结构面的的位置和和厚度，，从而验验证设计计所依据据的地勘勘资料，，必要时时修改设设计。锚锚孔深度度应超过过设计长长度0.5～1.Om，同时锚锚孔锚固固段必须须进入中中风化或或更坚硬硬的岩层层，深度度一般不不得小于于5m。§6.4.3锚杆制作作与安装装在锚杆制制作上，，棒式锚锚杆的制制作十分分简单，，一般首首先按要要求的长长度切割割钢筋，，并在外外露端加加工成螺螺纹以便便安放螺螺母，然然后在杆杆体上每每隔2～3m安放隔离离件以使使杆体在在孔中居居中，最最后对杆杆体按要要求进行行防腐处处理，这这样棒式式锚杆的的制作便便完成。。而对于于多股钢钢绞线的的锚杆(如图6.2所示)制作较复复杂，其其锚固段段的钢绞绞线呈波波浪形，，自由段段的钢绞绞线必须须进行严严格的防防护处理理。对于于各种形形式的锚锚杆总的的要求如如下：1)严格按照照设计进进行钢筋筋(或钢绞线线)选材。对对进场的的钢筋或或钢绞线线必须验验明其产产地、生生日期、、出厂日日期、型型号，并并核实生生产厂家家的资质质证书及及其各项项力学性性能指标标。同时时须进行行抽样检检验，以以确保其其各项参参数达到到锚固施施工要求求。对于于预应力力锚固结结构，优优先选用用高应力力、低松松弛的钢钢绞线，，保证其其与混凝凝土有足足够的粘粘结力(握裹力)，同时应应保证预预应力损损失后仍仍能建立立较高的的预应力力值。2)严格按照照设计长长度进行行下料。。对进场场钢筋经经检验达达到上述述技术要要求后，，即可进进行校直直、出锈锈处理，，然后，，按照施施工设计计长度进进行断料料，其长长度误差差不应大大于50mm。一般实实际长度度应大于于计算长长度的0.3～0.5m，但不可可下得过过短，以以致无法法锁定或或者给后后续施工工带来不不便。3)锚杆组装装可在严严格管理理下由熟熟练人员员在工地地制作。。对于Ⅱ、ⅢJ级钢筋连连接时宜宜采用对对接焊或或双面搭搭接焊，，焊接长长度不应应小于8倍钢筋直直径，精精轧螺纹纹钢筋定定型套筒筒连接。。锚杆自自由段必必须按照照设计作作防腐处处理和定定位处理理。4)锚束放入入钻孔之之前，应应检查孔孔道是否否阻塞，，查看孔孔道是否否清理干干净，并并检查锚锚索体的的质量，，确保锚锚束组装装满足设设计要求求。安放放锚束时时，应防防止锚束束扭压、、弯曲，，注浆管管宜随锚锚体一同同放人钻钻孔，注注浆管端端部距管管底宜为为50～100mm，锚束放放人角度度应与钻钻孔角度度保持一一致，在在人孔过过程中，，注意避避免移动动对中器器，避免免自由长长度段无无粘结护护套或防防腐体系系出现损损伤。锚锚束插入入孔内深深度不应应小于锚锚束长度度的95％。§6.4.4注浆施工工锚固的注注浆是锚锚杆施工工过程中中的一个个重要环环节，注注浆质量量的好坏坏将直接接影响锚锚杆的承承载能力力。锚孔孔一般采采用水泥泥浆或水水泥沙浆浆灌注，，浆液的的拌合成成分、质质量和关关注方式式在很大大程度上上决定了了锚杆的的粘结强强度和防防腐效果果。因此此在锚杆杆注浆施施工应当当严格把把握浆材材质量、、浆液性性能、注注浆工艺艺和注浆浆质量。。一般要要求有：：1)按规定选选择水泥泥浆体材材料。选选用水泥泥标号应应为灌浆浆浆液标标号的1.5～2倍，且不不宜低于于425#的新鲜普普通硅酸酸盐水泥泥，对进进场水泥泥应复查查力学性性能。搅搅拌浆液液所用水水中不含含有影响响水泥正正常凝结结、硬化化的有害害物质。。选用砂砂料的含含泥量按按重量计计不得大大于3％，砂中中有害物物质(如云母、、轻物质质、有机机物、硫硫化物等等)含量应低低于1％～2％，砂的的粒径以以中砂(平均粒径径0.3～0.5mm)较好，但但要求含含水量不不应大于于3％。外加加剂的品品种与用用量由试试验确定定，一般般情况下下加速浆浆体凝固固的水玻玻璃掺量量为0.5％～3％；提高高浆液扩扩散能力力和可泵泵性的表表面活性性剂(或减水剂剂)，如三乙乙醇胺等等，其掺掺量为水水泥用量量的0.02～0.05％；为提提高浆液液的均匀匀性和稳稳定性，，防止固固体颗粒粒离析和和沉淀而而掺加的的膨润土土，其掺掺量不宜宜大于水水泥用量量的5％。2)锚束浆液液在28天龄期后后要求抗抗压强度度达到设设计标号号强度；；当注浆浆为水泥泥砂浆时时，一般般选用灰灰砂比为为l：1～1：2，水灰比比为O.38～O.48，且砂子子粒径不不得大于于2mm，而二次次高压注注浆形成成的连续续球型锚锚杆的材材料宜选用水灰灰比0.45～0.50的纯水泥泥浆。对对与配置置好的浆浆液应有有稳定性性好，常常温、常常压下较较长时间间存放，，不易改改变其基基本性质质，不发发生强烈烈的化学学反应特特点，同同时浆液液对注浆浆设备、、管路、、橡胶制制品无腐腐蚀性、、易清冼冼，浆液液固化时时无收缩缩现象(或收缩性性小)，固化后后有一定定的粘结结性，能能牢固地地与岩石石、混凝凝土及砂砂子等粘粘结。除除此之外外还要求求浆体配配置方便便操作、、容易掌掌握、原原料来源源丰富，，价格便便宜，能能够大规规模使用用。3)注浆作业业应连续续紧凑，，中途不不得中断断，使注注浆工作作在初始始注入的的浆液仍仍具塑性性的时间间内完成成；在注注浆过程程中，边边灌边提提注浆管管，保证证注浆管管管头插插入浆液液液面下下50～80cm，严禁将将导管拔拔出浆液液面，以以免出现现断杆事事故。实实际注浆浆量不得得少于设设计锚索索的理论论计算量量，即注注浆充盈盈系数不不得小于于l.0。4)二次高压压注浆形形成连续续球型锚锚杆的注注浆还应应注意：：一次常常压注浆浆作业应应从孔底底开始，，直至孔孔口溢出出浆液；；对锚固固体的二二次高压压注浆应应在一次次注浆形形成的水水泥结石石体强度度达到5.0MPa时进行，，注浆压压力和注注浆时间间可根据据锚固体体的体积积确定，，并分段段依次由由下至上上进行。。§6.4.5锚杆的张张拉与锁锁定锚杆的张拉拉，其目的的就是要通通过张拉设设备使锚杆杆杆体自由由段产生弹弹性变形，，从而对锚锚固结构施施加所需求求的预应力力值。在张张拉过程中中应注重张张拉设备选选择、标定定、安装、、张拉荷载载分级、锁锁定荷载以以及量测精精度等方面面的质量控控制，一般般要求如下下：1)张拉设备要要根据锚杆杆体的材料料和锁定力力的大小进进行选择。。选择时应应考虑它的的通用性能能，从而使使得它具备备除可能张张拉配套锚锚具外，还还能张拉尽尽可能多的的其他系列列锚具的通通用性能，，做到一项项多用。同同时张拉设设备应能使使预应力筋筋的拉力既既能从已有有荷载上增增加或降低低，又能在在中间荷载载下锚固，，最后张拉拉设备还应应能拉锚以以确定预应应力荷载的的大小。2)张拉前对张张拉设备进进行标定。。对于1000kN以下的千斤斤顶，可用用2000kN的压力机标标定，标定定的数据与与理论出力力误差应小小于2％。3)安装锚夹具具前，要对对锚具进行行逐个严格格检查。锚锚具安装必必须与孔道对对中，夹片片安装要整整齐，裂缝缝要均匀，，理顺注浆浆管后依次次套人锚垫垫板、工作作锚、限位位板，在限限位板上用用千斤顶预预拉，每根根预拉一定定荷载后，，再套入千千斤顶、工工具锚、工工具夹片等等。4)张拉前，必必须待锚固固段、承压压台(或粱)等构件的混混凝土强度度达到设计计强度方能能进行张拉拉，同时必必须把承压压支撑构件件的面整平平，将台座座、锚具安安装好，并并保正和锚锚索轴线方方向垂直(误差<5º)。5)张拉应按一一定程序和和设计张拉拉速度(一般为40kN／min)进行。正式式张拉前进进行二次预预张拉，张张拉力为设设计拉力的的l0％～20％。正式张张拉荷载要要分级逐步步施加，不不能一次加加至锁定荷荷载。分级级施加荷载载和观测变变形的时间间可按表6.10执行。注：Nt为锚索设计计拉力，即即最终锁定定荷载。§6.5锚杆(索)的试验与观观测§6.5.1锚杆(索)的性能试验验锚杆的性能能试验(又称为破坏坏性试验或或基本试验验)是在锚固工工程开工前前为了检验验设计锚杆杆性能所进进行的锚杆杆破坏性抗抗拔试验，，其目的是是为了确定定锚杆的极极限承载力力，检验锚锚杆在超过过设计拉力力并接近极极限拉力条条件下的工工作性能和和安全程度度，及时发发现锚索设设计施工中中的缺陷，，以便在正正式使用锚锚杆前调整整锚杆结构构参数或改改进锚杆制制作工艺。。性能试验的的锚杆数量量一般为三三根，用作作性能试验验的锚杆参参数、材料料和施工工工艺必须与与工程锚杆杆相同，并并且必须在在与安设工工程锚杆相相同的地层层中进行。。张拉过程程中采用逐逐级循环加加荷，每级级循环荷载载的增量为为0.1Agfptk～0.15Agfptk(fptk为所配锚筋筋的抗拉强强度设计值值，Ag为实际锚筋筋配置截面面)；在各级荷荷载下锚束束受力与伸伸长值量测测应同步进进行，每一一循环中的的最大荷载载稳定时间间为10min，其余均为为5min；最大荷载载为锚杆的破断断荷载，但但不应超过过锚筋强度度标