第二章 s土层锚杆

第三节支护结构施工设计四、土层锚杆（一）锚杆构造可行性

土层锚杆的施工长度可达到30m；

通常采用预应力锚杆，粘性土中最大锚固力可达1000kN；

根据工程地质、水文条件判断是

否采用锚杆；

防止锚杆对临近建筑物及后期工

程的影响；

宜在好土质条件下使用；

下列土层未经处理不得采用锚杆：有机质土；液限的土层；相对密实度的土层。eaik挡土桩、墙锚杆的布置：（1）锚固体的上覆土层的厚度不宜小于4m，锚固区离现有建筑物的距离不小于5～6m。（2）锚杆锚固体上下排间距不宜小于2.5m，水平方向间距不宜小于2m，以避免“群锚效应”。(3)锚杆倾角α宜10°～35°。≥4mα（二）锚杆的抗拔承载力当锚固段锚杆受力时，首先通过锚杆与周边的水泥砂浆的握裹力传到砂浆中，然后再通过砂浆与周围土体的摩阻力传递到整个锚固段。抗拔试验表明：当拔力不大时，锚杆位移量极小；拔力增加到一定量时，变形不能稳定，此时认为锚杆已经达到抗拔破坏。这种破坏是砂浆与土层间抗剪强度的破坏。1、锚杆孔壁土的抗剪强度（摩擦系数）

（由抗剪强度的库伦定律推演出）：土的抗剪强度取决于土的性质，：土压系数，砂层取1，粘土取0.5；：土的覆盖厚度；取锚固段中心至地面的垂直距离；抗剪强度指标2、增大单根锚杆承载力的措施（参见挂图）（1）适当增加锚固体的长度，在4~10m之间；（但过长作用小）（2）锚固体做成扩体；【英】（3）采用二次压力灌浆；【德】（4）锚固体尽量埋入砂，卵石层；（此时倾角可偏小，但≥12.5°）（5）同类土层条件下，锚杆应有较大的埋深；（6）淤泥质亚粘土，轻亚粘土不宜做锚杆的抗拔土层。(同学记录、弄懂)1、锚杆设计步骤（三）锚杆设计（1）调研，作出可行性判断；（2）确定锚杆轴向力；安全系数取1.5；（3）确定锚杆布置和倾角；（4）确定锚杆施工工艺并进行锚固体设计(长度、直径、形状等)，确定锚杆杆体用钢和截面大小；（5）计算自由段（非锚固段）长度和锚固段长度；（6）外锚头及腰梁设计，确定锚杆锁定荷载值、张拉荷载值；（7）必要时应进行整体稳定性验算；（8）浆体强度设计并提出施工技术要求。（9）对试验和监测的要求。锚杆ABD被潜在的滑裂面分割成锚固段BD和非锚固段（自由段）AB。已知：2、非锚固段长度设计（lf）在△ABC中:lf=lf土工性质加正弦定理la非锚固段长度lf

库伦法lf3、锚固段长度设计（la）临时锚杆安全系数1.5前面的设计已求出锚杆水平力T(Haik)(Haik)标准值相当于临时分项系数库伦法锚杆总长：规范推荐（34页）：（确定锚固长度的下限）

锚固体砂浆表面与土的摩阻力来确定锚固长度钢筋与锚固体砂浆的粘聚力：土层与锚固体黏结强度特征值；：钢筋与锚固体砂浆的黏结强度特征值；土与锚杆工作条件系数1.33钢筋与砂浆粘结工作条件系数0.72La取二者中的较大者作为下限。规范法：边坡重要性系数，取1；标准值设计值4、钢筋拉杆的设计临时锚杆的安全系数1.5库伦法规范法：荷载分项系数1.3ξ2-钢筋抗拉工作条件系数0.925、锚杆稳定性验算锚杆的稳定性验算包括整体稳定性验算、锚杆深部破裂稳定性验算。整体稳定性验算：整体失稳时，土层滑动面在基坑支护的下面，可以用土坡稳定的计算方法进行验算；深部破裂稳定性验算采用Kranz法(德国1953年)。Kranz法（克兰茨法）：通过锚固段的中心c点与支护桩底连线bc，并假定bc线为深部滑动面（深层滑缝--克氏缝）；再由c点向上作垂直线cd，以此作为假想的代替墙（克氏墙）；将梯形土体abcd作为滑动体，称为克氏块体。q,要考虑均载q对克块的推力（主动土压力）当克氏块体的作用力有（5力）：G：克氏块体的自重，方向垂直向下；Ea：桩背对块体推力的反作用力，方向与桩背法向成角；Q：克氏滑缝有错动趋势时，在错缝（滑缝）处产生的上下土体间的错动力，方向向下，克缝法向成φ角；E1：作用在代替墙（克氏墙）上的主动土压力。与墙背法向成角Rtmax:极限平衡条件下锚杆最大锚固力，与水平方向成角；q求解以上5力使克氏块达到极限平衡时，锚杆最大锚固力。即破坏的前一刻的锚固力Rtmax。按平面任意力系平衡条件，有：解出极限平衡条件下锚杆最大锚固力Rtmax。得到安全系数：时，考虑q的作用（即均载产生的主动土压力作用于桩墙背）(1)(2)（1）式得到带入(2)式中求；得到：安全系数：Rth克氏块体达到极限平衡时，锚杆最大拉力的水平分力锚杆正常工作时，其工作拉力的水平分力T应小于Rth。1、确定锚杆力2、非锚固段长度计算（lf）3、锚固段长度设计（la）4、钢筋拉杆的设计5、锚杆稳定性验算（Kranz）总结：中山大厦锚杆护桩施工设计案例工程基本情况：

沈阳中山大厦系合资兴建的综合性大楼，总面积32000㎡，主楼地面以上24层，裙房5～6层，全部2～3层地下室、主楼及裙房基础挖土深13m。图1：地质剖面图除外说明：本例桩的埋深求解是把桩埋深看成铰结，直接假定成简支梁，把埋深段看成支座，即直接用静力平衡法求解，不寻找反弯点。也不寻找旋转点。看成静定的，13m1．方案选择该工程场地狭窄，两面临街，一面紧靠民房，基础为箱基，土方不能大开挖，研究结果采用锚杆最为合适。图1为工程地质剖面1号柱状图，根据地面下3m有砂层，6m下是卵石，钢柱无法打入，机械钻孔卵石易塌孔，因此确定用大直径人工挖孔，桩。根据计算，锚杆做在地面下4.5m处的砂层内，一道锚杆即可，桩距选1.5m，钻孔孔径为，倾角13°，在砂及粗砾砂层内，锚固力较好。图1：地质剖面图4.5均为非粘性土（1）参数：锚杆设在地面下4.5m，桩间距1.5m，地面均布荷载10kN/㎡。根据土层情况，计算主动土压力时，计算被动土压力时，主动土压力的内摩擦角被动土压力的内摩擦角土的粘聚力C=0。入土深度经计算为2.3m。2.锚杆水平力计算4.5mq=10kN/㎡土压力系数：2.3mTAa=4.5q=10kN/㎡（2）求TA;h=13x=2.3桩间距1.5m锚杆轴拉力水平分力3.锚杆长度计算锚固段所在砂层4.5132.3（1）非锚固段长度计算（lf）13◦库伦法非锚固段长度：实际可取5m。库伦法（2）锚固段长度设计库伦法4.5132.3按公式：式中砂层C=0

初设锚固长度为10m，图中M点为锚固段的中心，则土层对锚固段砂浆柱体表面产生的摩擦阻力每m2为96.5kn.（抗剪强度）4.5132.3通过试算得到的，求实际锚固长度。已求得在桩间距为1.5m时，水平力为344.8（kN）则锚杆轴力为：代入：TA=344.8T'将水平力变成轴力可以看出，锚固长度比原假设10m长，应修正。4.5132.3修正后的锚杆锚固长度为12m，锚杆总长度为5+12=17m。(5+12.5/2)TA=344.8T'每㎡极限摩阻力：锚杆抗拔力：每m长锚杆的极限摩阻力应为：4.使用钢筋计算：采用2根直径36的Ⅱ级钢筋。2035mm2>1769.3mm2实际沈阳中山大厦采用的是：

1根直径40的Ⅱ级钢筋，直径40，其截面积1256mm2,它应该是经过了抗拔试验合格了,满足要求。已求得在桩间距为1.5m时，水平力为TA=344.8（kN）5.锚杆整体稳定性验算用克兰茨方法计算：4.515.3锚杆间距1.5mq=10kN/㎡(1)(2)(3)挡土桩的主动压力Eah(4)代替墙的主动土压力4.515.3q=10kN/㎡E2E1前面已计算出；E1=482.5kn/mE2=33.2KN/m(5)求Rt