锚杆施工技术PPT课件
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锚杆技术应用 （1）边坡工程应用
第1页/共56页
（2）山体加固
（3）抗浮工程应用
首都国际机场地下室抗浮锚固工程 （4）深基坑锚固工程
（5）抗倾覆的结构工程 （6）隧洞与地下工程应用
第2页/共56页
（7）特种结构物的锚固与稳定
用预应力锚杆加固边坡以支承桥基
第3页/共56页
锚杆的类型 （1）预应力锚杆与非预应力锚杆
第29页/共56页
5.3 锚杆施工
杆体制作和安放 (1) 杆体制作
粗钢筋或精轧螺纹钢筋: 外端加工成螺纹，每隔2~3m安 放
隔离件，可用套筒连接。预应力锚杆自由段除涂防腐涂 料
外，还应套上塑料管或包裹塑料布进行防腐和隔离。
多股钢绞线：呈波浪形，通过夹紧环和扩张环（隔离环）
的
第30页/共56页
粗钢筋杆体制作
第6页/共56页
（3）荷载集中型与荷载分散型锚杆
荷载集中型 荷载分散型
第7页/共56页
荷载集中型锚杆粘结应力分布特征
压力分散型锚杆(单孔复合锚固）粘结应力分布特征
第8页/共56页
(4) 机械固定型和胶结固定型锚杆
机械固定型—楔缝式锚杆
第9页/共56页
机械固定型—涨壳式锚杆
法国生产的涨壳锚杆
南非贝尔公司涨壳锚 杆
一种新型锚杆或已有锚杆用于未曾用过的地层时，均应 进
行基本试验。试验必须在场地进行。试验锚杆数量一般 取3
根 。 最 大 试 验 荷 载 不 应第超47过页/共钢56丝页 、 钢 绞 线 、 钢 筋 强 度 标
基本试验装置
第48页/共56页
锚杆破坏标准： （1）后一级荷载产生锚头位移量达到或超过前一级荷载
Φ≤45mm，L≤4.0m ——气动冲击钻机
岩台车
高效移动式单臂或多臂凿
第27页/共56页
大直径长锚杆的钻孔：
Φ＝60～168mm，L＝5～50m
等。
——采用冲击钻、潜孔钻、wenku.baidu.com旋钻 、螺旋钻
第28页/共56页
5.3 锚杆施工
钻机选择：岩土类型、钻孔直径、钻孔长度、接近锚 固工作面的条件、所用冲洗介质的种类、锚杆类型、 钻进速度等。 钻进方法：螺旋式、冲击式、回旋式、冲击回旋式、 回旋冲击反循环、潜孔锤。
第24页/共56页
5.3 锚杆施工
锚杆成孔工艺 应满足设计要求的孔径、长度和倾角。 （1）一般要求 对锚固区段的位置和岩土分层厚度进行验证； 不同的岩土条件，应选用不同的钻机和钻孔方法； 优先采用无水钻孔法，其次采用清水钻孔法，最后采用泥浆护壁钻孔
法； 清水钻孔法和泥浆护壁钻孔法要求用清水充分清洗孔壁； 若地下水从钻孔内流出，可采取注浆堵水，防止锚固段浆液流失； 判断地层的透水强度 对 于 滑 坡 整 治 和 斜 坡 稳 定 的 工第程25，页/采共5用6页固 结 灌 浆 改 良 地 层 或 无 水 钻 孔
第52页/共56页
（3）蠕变试验 对象：塑性指数大于17的淤泥及淤泥质土土层中的
锚杆，应进行蠕变试验。
第53页/共56页
蠕变系数：反映不同荷载作用下各观测时间内蠕变曲 线
的斜率值。
第54页/共56页
锚杆的长期观测 锚杆设置后，连续观测超过24h就可称为锚杆的长期观
测。 目的：监测锚杆预应力或位移的变化，确认锚杆的长期
第10页/共56页
胶结固定型——树脂胶结锚杆
(a)树脂固定的张拉锚杆
缓凝树脂
(b)全长用速凝和缓凝树脂的张拉锚杆
速凝树脂
(c)全长用树脂锚固的非张拉锚杆
第11页/共56页
胶结固定型——水泥浆胶结锚杆
第12页/共56页
机械固定与胶结料固定相结合的锚杆
涨壳式中空灌浆锚杆
第13页/共56页
Williams公司的涨壳式中空锚杆的细部构造及工作原理 (a)细部构造； (b)涨壳工作时形成的抗力
第36页/共56页
5.3 锚杆施工
注浆 （1）注浆目的：将锚杆与地层固定，并对锚杆加以保护。 （2）注浆设备：磅秤、搅拌机、压浆泵 （3）注浆材料：水泥浆或水泥砂浆；浆体强度≥30MPa；
水灰比0.4～0.5；灰砂比1:1或1:0.5；可掺入外加剂。
第37页/共56页
第38页/共56页
5.3 锚杆施工
第43页/共56页
5.4 锚杆防腐保护
常用防护方法 （1）锚头防护
第44页/共56页
（3）锚固段的防护
锚杆Ⅰ级防护构造 第45页/共56页
（3）锚固段的防护
锚杆Ⅱ级防护构造 第46页/共56页
5.5 锚杆试验
锚杆试验
锚杆试验一般分为:基本试验、验收试验、蠕变试验和特 殊
试验。
（1）基本试验：用于确定设计参数和提供设计依据。 任何
拉力
预应力锚杆
非预应力锚杆
预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较 （a）预应力锚杆 (anchor) （b）非预应力锚杆(bolt)
第4页/共56页
锚杆位移
（2）拉力型锚杆与压力型锚杆
拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图
(a)拉力型锚杆
(b)压力型锚杆
第5页/共56页
拉力型与压力型锚杆的荷载分布 （77年Mastrantuono与Tomiolo报导）
产生位移量的两倍； （2）锚头位移不收敛； （3）锚头总位移超过允许位移值。
第49页/共56页
锚杆荷载—位移（Q-S）曲线
锚杆荷载—弹性位移（Q-S）曲线 锚杆荷载—塑性位移（Q-S）曲线
第50页/共56页
（2）验收试验：
目的：检验锚杆工作性能；及时发现锚杆设计施工中的 缺陷；鉴别工程锚杆是否符合设计要求。
试验数量：试验锚杆数量取锚杆总数的5%，且不少于3 根。
试验荷载：最大荷载值不应超过锚杆预应力筋的Afpth 值的0.8倍。永久性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力 值的1.5倍。临时性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力 值的1.2倍。
第51页/共56页
验收合格标准：锚杆的总弹性位移超过杆体自由段长度理论 弹性伸长的80%，且小于杆体自由段长度与1/2锚固体长度 之和的理论弹性伸长。同时锚杆在最大试验荷载作用下锚头 位移要达到稳定状态。
第31页/共56页
粗钢筋连接——闪光对焊
第32页/共56页
粗钢筋连接——冷挤压套筒连接
第33页/共56页
第34页/共56页
临时性锚索杆体构造
第35页/共56页
5.3 锚杆施工
(2) 杆体安放 杆体与注浆管同时插入钻孔底部； 对于土层锚杆，要求钻孔完后立即插入杆体； 锚杆有支架一面向下； 若钻孔使用套管，则在插入杆体灌浆后再拔出套管； 小口径锚杆孔，要求灌浆后再插入杆体。 两根以上杆体，应间隔2～3m点焊成束；
5.3 锚杆施工
（2）钻孔精度 钻孔精度视结构物的重要程度和使用目的有所不同。 《土层锚杆设计与施工规范》CECS22－90规定：
钻孔水平方向孔距误差≤50mm； 垂直方向孔距误差≤100mm； 钻孔底部的偏斜尺度≤锚杆长度的3％。
第26页/共56页
5.3 锚杆施工
（3）钻孔机械和钻孔方法
小直径短锚杆的钻孔：
锚索OVM锚具锁定
第42页/共56页
5.4 锚杆防腐保护
基本防护措施 （1）杆体自身质量要有保证，自身没有质量缺陷。 （2）在锚索周围一定范围内，建立区域性的高碱环境，使预
应力筋钝化，而不被腐蚀。——水泥浆体防护是锚索永久 防护的基础手段。 （3）用高分子材料，在预应力筋表面（或之外）一定区域， 建立非金属覆盖层、防护套等。 （4）控制材料强度的使用系数。 （5）采用可以减少内锚段应力集中状况的锚索结构、增大内 锚段安全系数办法，防止内锚段浆体开裂，提高防护效果。
锚固体和台座的混凝土强度达到15MPa后方可进行张拉。 正式张拉前应进行预张拉，预张拉力取设计轴向拉力值的10~15%。 永久锚杆张拉控制应力≤0.6fptk，临时锚杆张拉控制应力≤0.65fptk。 锚杆宜超张拉10~20%，再卸荷至设计拉力值后锁定。
第41页/共56页
（3）锚杆锁定
可用扳手拧紧螺母锁定
防腐油脂 锚杆杆体护管
隔离架
第22页/共56页
5.3 锚杆施工
锚杆施工工序 ① 施工准备 ② 锚杆孔钻凿 ③ 锚杆的制作与安放 ④ 锚杆注浆 ⑤ 锚杆的张拉与锁定 ⑥ 锚头封头
第23页/共56页
5.3 锚杆施工
施工准备工作
施工前调查； 施工组织设计； 钻机作业空间及场地的平整； 钻孔机械、张拉机具、注浆设备等机械设备选定； 材料的准备； 电力供应以及给排水条件。
第14页/共56页
威廉姆斯岩石锚杆注浆浆液流动图
第15页/共56页
（5）扩体型锚杆
锚杆荷载传递方式的比较
(a)摩擦型
(b)摩擦－支承复合型
第16页/共56页
底端扩体型锚杆
用旋转叶片形成的扩体锚杆
（固定地层：砂； 固定长度：6～10m； 极限承载力：900～1400 kN 比Φ=12cm锚杆承载力提高2～3倍）。
（4）注浆方法 一次注浆法：无压灌浆 封口 补压灌浆 二次注浆法：锚固段灌浆 养护、张拉 自由段灌浆 注浆压力：压力越大，承载力越高；
每米厚度注浆压力可取2.2MPa。
第39页/共56页
第40页/共56页
5.3 锚杆施工
锚杆张拉、锁定 （1）设备
张拉油泵
2）锚杆张拉要求
通过张拉设备使锚杆杆体的自由段产生弹性变形，从而对锚固结构产生所 要求的预应力值。
第17页/共56页
多段扩体型锚杆
第18页/共56页
（6）缝管锚杆与水胀式锚杆 ——全长摩擦
型锚杆
缝管锚杆结构构造
1－开缝钢管；2－挡环；3－托板
第19页/共56页
水胀式锚杆——是利用高压水使钢管膨胀，将其全 长固定在钻孔中。
将Φ41mm钢管 机械整形成 Φ28mm杆体 高压水膨胀 水胀式锚杆
第20页/共56页
锚杆的构造
锚杆的构造包含锚固体（内锚头）、拉杆及锚头（外锚头）三个基本部分组成。
第21页/共56页
5.2 锚杆材料
锚体材料
钢筋
钢管
钢绞线 无粘结预应力钢绞线
水泥系灌浆材料
水 水泥 细骨料 外加剂
承载体
钢板承载体
锚头材料
高分子聚酯纤维增强塑料
OVM锚具 YGM精轧螺纹钢锚具 LM锚具
承压板、台座
防腐材料及其他材料
工作性能。 测力计类型：（1）机械测力计 （2）液压测力计 （3）弦式测力计 （4）引伸式测力计 （5）光弹测力计
第55页/共56页
感谢您的观看！
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第1页/共56页
（2）山体加固
（3）抗浮工程应用
首都国际机场地下室抗浮锚固工程 （4）深基坑锚固工程
（5）抗倾覆的结构工程 （6）隧洞与地下工程应用
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（7）特种结构物的锚固与稳定
用预应力锚杆加固边坡以支承桥基
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锚杆的类型 （1）预应力锚杆与非预应力锚杆
第29页/共56页
5.3 锚杆施工
杆体制作和安放 (1) 杆体制作
粗钢筋或精轧螺纹钢筋: 外端加工成螺纹，每隔2~3m安 放
隔离件，可用套筒连接。预应力锚杆自由段除涂防腐涂 料
外，还应套上塑料管或包裹塑料布进行防腐和隔离。
多股钢绞线：呈波浪形，通过夹紧环和扩张环（隔离环）
的
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粗钢筋杆体制作
第6页/共56页
（3）荷载集中型与荷载分散型锚杆
荷载集中型 荷载分散型
第7页/共56页
荷载集中型锚杆粘结应力分布特征
压力分散型锚杆(单孔复合锚固）粘结应力分布特征
第8页/共56页
(4) 机械固定型和胶结固定型锚杆
机械固定型—楔缝式锚杆
第9页/共56页
机械固定型—涨壳式锚杆
法国生产的涨壳锚杆
南非贝尔公司涨壳锚 杆
一种新型锚杆或已有锚杆用于未曾用过的地层时，均应 进
行基本试验。试验必须在场地进行。试验锚杆数量一般 取3
根 。 最 大 试 验 荷 载 不 应第超47过页/共钢56丝页 、 钢 绞 线 、 钢 筋 强 度 标
基本试验装置
第48页/共56页
锚杆破坏标准： （1）后一级荷载产生锚头位移量达到或超过前一级荷载
Φ≤45mm，L≤4.0m ——气动冲击钻机
岩台车
高效移动式单臂或多臂凿
第27页/共56页
大直径长锚杆的钻孔：
Φ＝60～168mm，L＝5～50m
等。
——采用冲击钻、潜孔钻、wenku.baidu.com旋钻 、螺旋钻
第28页/共56页
5.3 锚杆施工
钻机选择：岩土类型、钻孔直径、钻孔长度、接近锚 固工作面的条件、所用冲洗介质的种类、锚杆类型、 钻进速度等。 钻进方法：螺旋式、冲击式、回旋式、冲击回旋式、 回旋冲击反循环、潜孔锤。
第24页/共56页
5.3 锚杆施工
锚杆成孔工艺 应满足设计要求的孔径、长度和倾角。 （1）一般要求 对锚固区段的位置和岩土分层厚度进行验证； 不同的岩土条件，应选用不同的钻机和钻孔方法； 优先采用无水钻孔法，其次采用清水钻孔法，最后采用泥浆护壁钻孔
法； 清水钻孔法和泥浆护壁钻孔法要求用清水充分清洗孔壁； 若地下水从钻孔内流出，可采取注浆堵水，防止锚固段浆液流失； 判断地层的透水强度 对 于 滑 坡 整 治 和 斜 坡 稳 定 的 工第程25，页/采共5用6页固 结 灌 浆 改 良 地 层 或 无 水 钻 孔
第52页/共56页
（3）蠕变试验 对象：塑性指数大于17的淤泥及淤泥质土土层中的
锚杆，应进行蠕变试验。
第53页/共56页
蠕变系数：反映不同荷载作用下各观测时间内蠕变曲 线
的斜率值。
第54页/共56页
锚杆的长期观测 锚杆设置后，连续观测超过24h就可称为锚杆的长期观
测。 目的：监测锚杆预应力或位移的变化，确认锚杆的长期
第10页/共56页
胶结固定型——树脂胶结锚杆
(a)树脂固定的张拉锚杆
缓凝树脂
(b)全长用速凝和缓凝树脂的张拉锚杆
速凝树脂
(c)全长用树脂锚固的非张拉锚杆
第11页/共56页
胶结固定型——水泥浆胶结锚杆
第12页/共56页
机械固定与胶结料固定相结合的锚杆
涨壳式中空灌浆锚杆
第13页/共56页
Williams公司的涨壳式中空锚杆的细部构造及工作原理 (a)细部构造； (b)涨壳工作时形成的抗力
第36页/共56页
5.3 锚杆施工
注浆 （1）注浆目的：将锚杆与地层固定，并对锚杆加以保护。 （2）注浆设备：磅秤、搅拌机、压浆泵 （3）注浆材料：水泥浆或水泥砂浆；浆体强度≥30MPa；
水灰比0.4～0.5；灰砂比1:1或1:0.5；可掺入外加剂。
第37页/共56页
第38页/共56页
5.3 锚杆施工
第43页/共56页
5.4 锚杆防腐保护
常用防护方法 （1）锚头防护
第44页/共56页
（3）锚固段的防护
锚杆Ⅰ级防护构造 第45页/共56页
（3）锚固段的防护
锚杆Ⅱ级防护构造 第46页/共56页
5.5 锚杆试验
锚杆试验
锚杆试验一般分为:基本试验、验收试验、蠕变试验和特 殊
试验。
（1）基本试验：用于确定设计参数和提供设计依据。 任何
拉力
预应力锚杆
非预应力锚杆
预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较 （a）预应力锚杆 (anchor) （b）非预应力锚杆(bolt)
第4页/共56页
锚杆位移
（2）拉力型锚杆与压力型锚杆
拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图
(a)拉力型锚杆
(b)压力型锚杆
第5页/共56页
拉力型与压力型锚杆的荷载分布 （77年Mastrantuono与Tomiolo报导）
产生位移量的两倍； （2）锚头位移不收敛； （3）锚头总位移超过允许位移值。
第49页/共56页
锚杆荷载—位移（Q-S）曲线
锚杆荷载—弹性位移（Q-S）曲线 锚杆荷载—塑性位移（Q-S）曲线
第50页/共56页
（2）验收试验：
目的：检验锚杆工作性能；及时发现锚杆设计施工中的 缺陷；鉴别工程锚杆是否符合设计要求。
试验数量：试验锚杆数量取锚杆总数的5%，且不少于3 根。
试验荷载：最大荷载值不应超过锚杆预应力筋的Afpth 值的0.8倍。永久性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力 值的1.5倍。临时性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力 值的1.2倍。
第51页/共56页
验收合格标准：锚杆的总弹性位移超过杆体自由段长度理论 弹性伸长的80%，且小于杆体自由段长度与1/2锚固体长度 之和的理论弹性伸长。同时锚杆在最大试验荷载作用下锚头 位移要达到稳定状态。
第31页/共56页
粗钢筋连接——闪光对焊
第32页/共56页
粗钢筋连接——冷挤压套筒连接
第33页/共56页
第34页/共56页
临时性锚索杆体构造
第35页/共56页
5.3 锚杆施工
(2) 杆体安放 杆体与注浆管同时插入钻孔底部； 对于土层锚杆，要求钻孔完后立即插入杆体； 锚杆有支架一面向下； 若钻孔使用套管，则在插入杆体灌浆后再拔出套管； 小口径锚杆孔，要求灌浆后再插入杆体。 两根以上杆体，应间隔2～3m点焊成束；
5.3 锚杆施工
（2）钻孔精度 钻孔精度视结构物的重要程度和使用目的有所不同。 《土层锚杆设计与施工规范》CECS22－90规定：
钻孔水平方向孔距误差≤50mm； 垂直方向孔距误差≤100mm； 钻孔底部的偏斜尺度≤锚杆长度的3％。
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5.3 锚杆施工
（3）钻孔机械和钻孔方法
小直径短锚杆的钻孔：
锚索OVM锚具锁定
第42页/共56页
5.4 锚杆防腐保护
基本防护措施 （1）杆体自身质量要有保证，自身没有质量缺陷。 （2）在锚索周围一定范围内，建立区域性的高碱环境，使预
应力筋钝化，而不被腐蚀。——水泥浆体防护是锚索永久 防护的基础手段。 （3）用高分子材料，在预应力筋表面（或之外）一定区域， 建立非金属覆盖层、防护套等。 （4）控制材料强度的使用系数。 （5）采用可以减少内锚段应力集中状况的锚索结构、增大内 锚段安全系数办法，防止内锚段浆体开裂，提高防护效果。
锚固体和台座的混凝土强度达到15MPa后方可进行张拉。 正式张拉前应进行预张拉，预张拉力取设计轴向拉力值的10~15%。 永久锚杆张拉控制应力≤0.6fptk，临时锚杆张拉控制应力≤0.65fptk。 锚杆宜超张拉10~20%，再卸荷至设计拉力值后锁定。
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（3）锚杆锁定
可用扳手拧紧螺母锁定
防腐油脂 锚杆杆体护管
隔离架
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5.3 锚杆施工
锚杆施工工序 ① 施工准备 ② 锚杆孔钻凿 ③ 锚杆的制作与安放 ④ 锚杆注浆 ⑤ 锚杆的张拉与锁定 ⑥ 锚头封头
第23页/共56页
5.3 锚杆施工
施工准备工作
施工前调查； 施工组织设计； 钻机作业空间及场地的平整； 钻孔机械、张拉机具、注浆设备等机械设备选定； 材料的准备； 电力供应以及给排水条件。
第14页/共56页
威廉姆斯岩石锚杆注浆浆液流动图
第15页/共56页
（5）扩体型锚杆
锚杆荷载传递方式的比较
(a)摩擦型
(b)摩擦－支承复合型
第16页/共56页
底端扩体型锚杆
用旋转叶片形成的扩体锚杆
（固定地层：砂； 固定长度：6～10m； 极限承载力：900～1400 kN 比Φ=12cm锚杆承载力提高2～3倍）。
（4）注浆方法 一次注浆法：无压灌浆 封口 补压灌浆 二次注浆法：锚固段灌浆 养护、张拉 自由段灌浆 注浆压力：压力越大，承载力越高；
每米厚度注浆压力可取2.2MPa。
第39页/共56页
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5.3 锚杆施工
锚杆张拉、锁定 （1）设备
张拉油泵
2）锚杆张拉要求
通过张拉设备使锚杆杆体的自由段产生弹性变形，从而对锚固结构产生所 要求的预应力值。
第17页/共56页
多段扩体型锚杆
第18页/共56页
（6）缝管锚杆与水胀式锚杆 ——全长摩擦
型锚杆
缝管锚杆结构构造
1－开缝钢管；2－挡环；3－托板
第19页/共56页
水胀式锚杆——是利用高压水使钢管膨胀，将其全 长固定在钻孔中。
将Φ41mm钢管 机械整形成 Φ28mm杆体 高压水膨胀 水胀式锚杆
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锚杆的构造
锚杆的构造包含锚固体（内锚头）、拉杆及锚头（外锚头）三个基本部分组成。
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5.2 锚杆材料
锚体材料
钢筋
钢管
钢绞线 无粘结预应力钢绞线
水泥系灌浆材料
水 水泥 细骨料 外加剂
承载体
钢板承载体
锚头材料
高分子聚酯纤维增强塑料
OVM锚具 YGM精轧螺纹钢锚具 LM锚具
承压板、台座
防腐材料及其他材料
工作性能。 测力计类型：（1）机械测力计 （2）液压测力计 （3）弦式测力计 （4）引伸式测力计 （5）光弹测力计
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