1003 第六章 锚杆(索)挡土墙

竖向预应力锚杆挡土墙

另一类锚杆挡土墙为竖 向预应力锚杆挡土墙。 它也是利用了锚杆技术， 即竖向锚杆锚固在岩层地 基中，并施加预应力，以 竖向预应力锚杆代替重力 式挡墙的部分圬工断面， 减小挡土墙的圬工数量且 增强其稳定性。
预应力锚（杆）索（Prestressed anchor）
通过对预应力筋施加张拉力以加固岩土体使其达 到稳定状态的支护结构。

砂浆对于钢筋的握裹力，取决于砂浆与钢 筋之间的抗剪强度
2．土层锚杆的抗拔力

当锚杆锚固在风化岩层和土层中时， 锚杆孔壁对砂浆的摩阻力一般低于 砂浆对锚杆的握裹力。因此，锚杆 的极限抗拔能力取决于锚固段地层 对于锚固段砂浆所能产生的最大摩 阻力，则锚杆的极限抗拔力为：
二、扩孔型灌浆锚杆抗拔力计算
锚杆挡土墙特点

(1)结构质量轻，使挡土墙的 结构轻型化，与重力式挡土 墙相比，可以节约大量的圬 工和节省工程投资； (2)利于挡土墙的机械化、装 配化施工，可以减轻笨重的 体力劳动，提高劳动生产率； (3)不需要开挖大量基坑，能 克服不良地基挖基的困难， 并利于施工安全。
•锚杆挡土墙一般适用于岩质路堑地段， 但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用， 还可应用于陡坡路堤。
第三节 锚杆抗拔力计算
摩擦型锚杆抗拔力计算 扩孔型灌浆锚杆抗拔力计算
一、摩擦型锚杆抗拔力计算


对于利用砂浆与孔壁摩擦 力起锚固作用的摩擦型灌 浆锚杆，它是用水泥砂浆 将一组粗钢筋锚固在地层 内部的钻孔中。 中心受拉部分是钢筋，而 钢筋所承受的拉力首先通 过锚杆周边的砂浆握裹力 传递到砂浆中，然后通过 锚固段周边地层的摩阻力 传递到锚固区的稳定地层 中。

二、肋柱设计
一般设计时考虑采用自由端或铰支端。 当为自由端时，肋柱所受侧压力全部由锚杆承受，此时 肋柱下端的基础仅做简单处理。通常当地基条件较差、 挡土墙高度不大以及处治滑坡时按自由端考虑。 铰支端时要求肋柱基础有一定的埋深，使少部分推力由 地基承受，可减少锚杆所受的拉力。 若肋柱基础埋置较深，且地基为坚硬的岩石时，可以按 固定端考虑，这对减少锚杆受力较为有利，但应注意地 基对肋柱基础的固着作用而产生的负弯矩。固定端的使 用应慎重，因为施工中往往较难保证设计条件，同时由 于固定端处的弯矩、剪力较大，也影响肋柱截面尺寸．
格构加固技术（补充内容）


格构的作用、特点及适用条件
格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或 预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚 索加以固定的一种边坡加固技术。格构技术一般与公路 环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植 花草可以达到极其美观的效果。这种技术山区高速公路 中高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安 全的良好效果。
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1．压缩桩法 对于锚杆端部采用扩孔形 式的锚杆，其极限抗拔力 视地层性质而不同。 当锚固体处在岩层中时， 锚杆的极限抗拔力往往取 决于砂浆的抗压强度； 当锚固体处在土层中时， 锚杆的极限抗拔力推算公 式的基本形式为
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• 拔力为锚固体侧面的摩阻力以及断面突出部分的抗压力之和。
二、扩孔型灌浆锚杆抗拔力计算
工程实例…1
锚杆框架
工程实例…2 锚索框架
工程实例3——预应力锚索框架
工程实例4…锚索抗滑桩和锚索地梁
工程实例…5 坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁
工程实例6 坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁
工程实例…7 路下锚索抗滑桩，路上锚索框架
锚杆的类型
1.
普通灌浆锚杆
施工



钻孔 插杆 灌浆 养护 承拉
第五节 结构稳定性分析
锚杆挡土墙结构稳定性分析 一般采用克朗兹（Kranz）理论
克朗兹（Kranz）理论
克朗兹理论认为，在经过锚 固体中心可能产生的所有破 裂面中，折线BCD为最不利 破裂面。
其中 B是挡土墙假想支点，即墙面的最下端； C是锚固体(有效锚固段)中点； CD是通过C点的垂直假想墙背阳的主动破裂面。
事故实例…6
开挖和填筑引起滑坡
事故实例…7
深圳－汕头高速公路K101滑坡推倒桩板墙
第一节 概
述

可以利用锚杆与地层间的 锚固力来维持结构物的稳 定。

墙后的土压力作用于挡土 板上，通过肋柱传给锚杆。 由锚杆与周围地层之间的 锚固力使之平衡。
锚杆挡土墙的类型
按墙面结构形式分为： 柱板式锚杆挡土墙 壁板式锚杆挡土墙
第六章 锚杆（索）挡土墙
本章主要内容
1. 2. 3.
4.
5.
概述 土压力计算 锚杆抗拔力计算 构件设计 结构稳定分析
第一节 概

述
锚杆挡土墙构造和特点
第一节 概

述
锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一 种挡土结构物 锚杆是一种受拉杆件， 它一端与结构联结， 另一端通过锚固在稳固的地层中， 以承受土压力对结构所施加的推力， 维持结构物的稳定。

外露金属部分 用砂浆包裹加以保护。
锚杆防锈措施

选用柔性材料沥青浸制麻布包裹
锚杆的倾斜度


锚杆在地层中一般都沿水平向下倾斜一定的角度，通常在10～45度之间。 具体倾斜度应根据施工机具、岩层稳定的情况、肋柱受力条件以及挡土墙 要求而定。 锚杆的倾斜度是为保证灌浆的密实，有时也为了避开邻近的地下管道或浅 层不良土质等。 从受力的角度来看，水平方向为好，但这种水平锚杆由于上述原因而往往 不能实现。当倾斜度为45度时，抗拔力仅为水平方向的l／2，而且锚杆倾 斜度的增加会使结构位移加大， 因此锚杆倾斜度不宜太大。 多层锚杆挡土墙 为了减少墙的位移量， 应使中层和低层锚杆 缓于上层锚杆的倾斜度。
如果地质条件较好，不太可能形成主动 破裂面，则非锚固段长度可以短于到理 论破裂面的距离。


有效锚固段提供锚固力，其 长度Le。应按锚杆承载力的 要求，根据锚固段地层性质和 锚杆类型确定。
有效锚固段长度确定
锚杆与肋柱连接
当肋柱为就地灌注时，必须将锚杆钢筋伸入肋柱内，其锚 固长度应满足钢筋混凝土结构规范的要求。 当采用预制的肋柱时，锚杆与肋柱的连接形式有三种 (1)螺母锚固； (2)弯钩锚固； (3)焊短钢筋锚固。

锚杆如受到拉力的作用，除了钢筋 本身需有足够的抗拉能力外，锚杆 的抗拔作用还必须同时满足以下三
个条件：
(1)锚固段的砂浆对于锚杆的握裹力需 能承受极限拉力； (2)锚固段地层对于砂浆的摩擦力需能 承受极限拉力； (3)锚固的土体在最不利的条件下仍能 保持整体稳定性。
1．岩层锚杆的抗拔力

由于岩层的强度一般大于砂浆的强度，即 岩层与孔壁砂浆的摩阻力一般大于砂浆对 锚杆的握裹应力。因此，在完整硬质岩层 中的锚杆抗拔力一般取决于砂浆的握裹能 力，则锚杆的极限抗拔力为：
三、锚杆设计



锚杆截面设计 锚杆长度设计 锚杆与肋柱连接 锚杆防锈措施 锚杆的倾斜度
锚杆截面设计

作用于肋柱上的侧压力由锚杆承受。 锚杆为轴心受拉构件，其每层锚杆 所受拉力Np
锚杆长度设计
锚杆由非锚固段(即自由段)和 有效锚固段组成。 非锚固段不提供抗拔力，其长 度Lo应根据肋柱与主动破裂 面或滑动面(有限填土)的实际 距离确定。

格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石 压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地 层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳 定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑 力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。一般提及到的格构加固技 术是一种广义的术语，它包含了格构本身和锚杆(索)两部分。
克朗兹（Kranz）理论

取隔离土体ABCV，作用于ABCV隔 离体上的力处于极限平衡状态，其力 多边形是闭合的。根据力多边形的几 何关系，可求得锚固体所能提供的最 大拉力，其水平分力为：
克朗兹（Kranz）理论

锚杆挡土墙的稳定性取决于 锚杆的抗拔力T 锚杆的拉力Np(即锚杆所受的轴向力)， 稳定系数Ks
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2．柱状剪切法 对于土层扩孔锚杆，假定锚杆在拉 拔力的作用下锚固体扩大部分以上 的土体沿锚杆轴线方向作柱状剪切 破坏 锚固体的极限抗拔力：
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第四节 构件设计
一、挡土板设计 二、肋柱设计 三、锚杆设计
一、挡土板设计
挡土板可按简支板计算内力； 当采用拱形板预制构件时，挡土板可按双铰拱 板计算内力； 在现浇结构中，挡土板常做成与肋柱连在一起 的连续板，应按连续梁计算内力。
2.
预压锚杆
1. 2. 3.
灌浆时对水泥砂浆施压 水泥砂浆压入孔壁裂隙 具有较大抗拔力
锚杆的类型
3.
预应力锚杆
先用速凝水泥砂浆灌填锚固段 对锚杆施加张拉应力 再灌注其余部分砂浆 这样可以使其所穿过的地层和砂浆都受有预应力

锚杆的类型
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4.
扩孔锚杆

利用扩孔钻头或者爆破等 方法扩大锚固段的钻孔直 径，从而提高锚杆的抗拔 能力
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Hale Waihona Puke Baidu
图1 土层锚杆构造图 1－挡墙；2－承托支架；3－横梁；4－台座；5－承压垫 板；6－锚具；7－钢拉杆；8－水泥浆或砂浆锚固体；9－非 锚固段；10－滑动面；D－锚固体直径：d－拉杆直径
第二节 基坑施工
挡土支护结构构造
喷锚支护
图1－45 喷锚支护 (a)喷锚支护结构；(b)土钉墙与喷锚网复合支护；(c)锚杆头与钢筋 网和加强筋的连接 1－喷射混凝土面层；2－钢筋网层；3－锚杆头；4－锚杆(土钉)； 5－加强筋；6－锁定筋二根与锚杆双面焊接

边坡变形破坏形式
事故实例…1
宝成铁路K190第三次滑坡后全貌
事故实例…3
二郎山隧道东口坍塌使路面悬空
事故实例…4
二郎山隧道西引道滑坡张裂缝
事故实例…5
云南元磨高速公路K259三箐公隧道进口滑坡
事故实例…10
黄土滑坡
事故实例…8
山西长治－晋城高速公路K31砂泥岩顺层滑坡，体积达25万m3
格构的结构型式及其布置
根据格构采用的材料不同，格构可分为浆砌块石格构、 现浇钢筋混凝土格构和预制预应力混凝土格构(又称PC格构)。 其中PC格构在日本应用较为广泛，并有较为完善的设计施工 规范；目前我国在边坡工程中主要使用浆砌块石和现浇钢筋 混凝土格构，格构的常用型式有4种： 1)方型：指顺边坡倾向和沿边坡走向设置方格状格构 (如图7．1所示)。 2)菱型：沿平整边坡坡面斜向设置格构(如图7．2所 示)。 3)人字型：按顺边坡倾向设置浆砌块石条带，沿条带 之间向上设置人字型浆砌块石拱或钢筋混凝土(如图7．3所 示)。 4)弧型：按顺边坡倾向设置浆砌块石或钢筋混凝土条 带，沿条带之间向上设置弧型浆砌块石拱或钢筋混凝土(如图 7．4所示)。
稳定系数一般应为K≥1.5～2.0，
当稳定性不能满足要求时， 则应加长锚杆。
第六章 作业
1.
试述锚杆设计方法
1. 2. 3. 4. 5.
6.
7.
锚杆类型选择 锚杆布置方法 锚杆截面设计 锚杆长度设计 锚杆与肋柱连接 锚杆防锈措施 锚杆倾斜度设计
2.
试述锚杆挡土墙稳定性分析方法（Kranz理论）