第五章 锚杆与锚索支护结构解析

柱、面板）和锚杆组成的支挡结构。它依 靠锚固在稳定岩土层内锚杆的抗拔力平衡 墙面处的土压力。锚杆的设计拉拔力可由 抗拔试验获得，以保证设计有足够的安全 度。
❖ 结构的发展：
锚
上
土
杆
层
层
挡
锚
锚
土
杆
杆
墙
注：土层锚杆由于土的抗剪强度低，需要对锚固段采取一定的措施 ，如端部扩大锚固，连续球体锚固，增大灌浆压力，二次灌浆等，
墙面板可采用钢筋混凝土槽形板、空心板和矩形板。 矩形板的厚度一般不得小于15cm，现浇时不宜小于20cm。 挡土板两端与肋柱的搭接长度不得小于10cm。
当肋柱现浇时，必须将锚杆钢筋伸入肋柱内，其锚固 长度应满足《混凝土结构设计规范》（GB50010 -2002） 中9.3.1和9.3.2条的规定。当采用拼装时，锚杆和肋柱之间 可采用螺栓连接或焊接短钢筋连接，现浇可采用设置弯钩 的连接方式。
第五章 锚杆与锚索支护结构
主讲人： 王俊炜 项目管理 M11085240002
主要内容
❖ 一、概述 ❖ 二、锚杆的作用原理（重点） ❖ 三、普通锚杆支护结构设计计算（重点、难点） ❖ 四、格构式锚杆支护结构设计计算 ❖ 五、预应力锚索支护结构设计计算
一 概述
1 结构的发展和使用条件 锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙面（肋
锚杆挡土前的类型与特点
锚
普通式 （重点）
杆 式
柱板式 （重点）
挡 土
板肋式
墙 的
·
板壁式
结 构
格构式
形 式
垂直预应力锚杆
❖ 普通式锚杆挡土墙
堑顶线
挡土板
肋柱 锚杆
H1
w
肋柱 平台
自由段
锚固段
挡土板
破裂面 锚杆
H2
挡土板
肋柱
代表性横断面图
正面图及平面图
图5-1 两级柱板式锚杆挡土墙示意图
Байду номын сангаас
一般式锚杆挡土墙，如上图5-1所示，由横肋 （腰梁）和灌浆锚杆组成。横梁可以采用混凝土现
竖肋的板和灌浆锚杆组成，竖肋可向里，也 可向外，如图5-2所示。板肋式锚杆挡土墙适 用于挖方地段，当开挖后边坡稳定性较差时， 可采用“逆作法”施工，即开挖到一定深度， 施工锚杆，绑扎钢筋，墙面板灌注混凝土， 待每一层结构达到一定强度后在开挖下一层， 重复各步骤。
❖ 格构式锚杆挡土墙
堑顶线
横连梁
锚头
浇或采用直接采用型钢。
灌浆锚杆采用钻机钻孔。孔径为100～150mm， 孔内安放钢筋或钢丝束，用灌注水泥砂浆的方法， 使其锚固于稳定的地层内。水泥砂浆的强度等级 一般不低于M30。可灌浆锚杆也用于土层。但由 于土层与锚杆间的握固力较低，尚需采用扩张和 加压灌浆等方法，以提高锚杆的抗拔力。
腰梁设计可以采用混凝土现浇或采用型钢代 替。若采用混凝土现浇，截面多为矩形。截面不 小于？。若采用型钢代替，多选择工字钢或槽钢 代替，截面尺寸根据计算确定 。
❖ 柱板式锚杆挡土墙
柱板式锚杆挡土墙，如上图5-1所示，由肋柱、挡土板 和灌浆锚杆组成，可采用拼装式，也可以就地灌注。为便于 施工，一般为直立式 。
△柱板式锚杆挡土墙各构件的构造 肋柱的截面多为矩形，也可设计为T型。为安放挡土板
和设置锚杆，截面的看度不宜小于30cm，现浇时截面高度 不宜小于40cm。
钢筋网 喷射混
竖肋
凝土或 横肋 绿化。
自由段
锚固段
破裂面
锚杆
图5-3 格构式锚杆挡土墙示意图
格构式锚杆挡土墙由现浇网状的钢筋混 凝土格架梁和灌浆锚杆组成，如上图5-3所示。 垂直型墙面可用于稳定性和整体性较好的岩 石边坡，后仰型墙面可用于各类岩石边坡和 稳定性较好的土质边坡。格架内墙面根据边 坡岩土条件及整体稳定状态，可采用网喷混 凝土封面或绿化处理。当开挖后边坡稳定性 较差时可采用“逆作法”施工。
❖ 垂直预应力锚杆挡土墙
锚头 锚杆
坡面
灌注沥青
自由段
0.5m 锚固段
M30水泥砂浆
图5-4 垂直预应力锚杆挡土墙示意
垂直预应力锚杆挡土墙由圬工墙身和预 应力锚杆组成，如图5-4所示。它借助与锚杆 预应力墙身施加的压力，代替墙身圬工的重 量，从而减小墙身的断面尺寸。垂直预应力 锚杆挡土墙具有节省圬工、造价低廉和施工 简便等优点，适用于墙身所受推力较大的岩 石地基和挡土墙变形需要严格控制的地段。 锚杆的预应力也可增大画面或破裂面的静摩 擦力。
❖ 锚杆的设计
锚杆设计中有许多不确定因素，如地层形态、地下水和 周围环境的影响，灌浆与杆体材料质量的不稳定性，锚杆个 别承载力下降或失效等。因此，锚杆毛固体的设计必须采用 合适的安全系数，但各规范的安全系数的取值都不一样，大 致在1.4～2.2之间。锚固体与土层和岩层之间的抗剪强度不 仅与岩土的性质有关，还与灌浆的材料和灌浆压力以及锚固 的形式有关，其取值各规范也不一致，而且各种表格数据一 般来源于某地区或某些工程的统计值，给设计时取值带来一 定的困难。一般设计中，可先根据地质资料或经验数据确定 采用的设计参数，为了工程的安全，施工是现场必须做拉拔 试验，以对设计参数进行验证或修改。
△结构的特点
能争取边坡高度，减小土石方开挖和占地，节省石料。 预知肋柱式锚杆挡土墙因每一级墙需一次挖成，故适用于岩 层比较完整、不易坍塌的地段，同时注意开挖后需及时施工。
❖ 板肋式挡土墙
堑顶线
横连梁
面板
锚头
肋
自由段
锚固段
破裂面
锚杆
面板
肋
正面图及平面图
断面图
图5-2 板肋式锚杆挡土墙示意图
现浇钢筋混凝土板式锚杆挡土墙，由带
以提高锚杆的极限抗拔力。
❖ 锚杆的优点与使用条件
锚杆技术的优点是对基坑、边坡的扰动 较小，预应力锚杆可控制结构的变形。近年 来，锚杆技术发展迅速，在边坡支护、围岩 锚定、滑坡整治、洞室加固、高层建筑基础 锚固等工程中广泛应用，具有实用、经济的 特点。肋柱式锚杆挡土墙多用于一般地区较 完整岩石地段的边坡支挡工程，也可作为土 质边坡、基坑开挖和地下工程的临时支护。
3 设计中存在的问题 ❖ 土压力计算
挡土墙侧向土压力的大小与岩土力学性质、墙高、支 护结构形式及位移方向和大小等因素有关。由于锚杆挡土 墙构造特殊，侧向压力的影响因素更为复杂。锚杆挡土墙 变形的大小、锚杆是否施加预应力、锚杆挡土墙的施工方 法等都直接影响土压力；肋柱、挡土板、锚杆和地基间存 在复杂的相互作用关系，目前在理论上还没有准确的计算 方法能如实地反映各种因素对锚杆挡土墙侧向压力的影响。 从理论分析和实测资料坎，土质边坡锚杆挡土墙的土压力 大于主动土压力，采用预应力锚杆挡土墙时土压力增加更 大，现行的一些规范中采用土压力增大系数来反映锚杆挡 墙侧向压力的增大。岩质边坡变形小，应力释放较快，锚 杆对岩体约束后，侧向压力增大不明显，对岩层较好的非 预应力锚杆挡土墙可不考虑侧向压力增大。由于是否考虑 土压力增大和土压力增大和土压力增大系数都带有一定的 经验性，因此，该领域还需做进一步的研究。