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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。
非预应力锚杆长度一般不要超过l6m，单锚设计吨位 一般为l00～400kN，最大设计荷载一般不超过450 kN。预应 力锚杆(索)长度一般不要超过50m，单束锚索设计吨位一般 为500～2500kN，最大设计荷载一般不超过3000kN，预应力 锚索的间距一般为4～10m。
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。
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)。
(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。
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。
当对支护结构变形量容许值要求较高、或岩层边坡施 工期稳定性较差、或土层锚固性能较差、或采用了钢绞线和 精轧钢时，宜采用预应力锚杆。但预应力作用对支承结构的 加载影响、对锚固地层的牵引作用以及相邻构筑物的不利影 响应控制在安全范围之内。
设计的锚杆必须达到所设计的锚固力要求，防止边坡 滑动剪断锚杆，锚杆选用的钢筋或钢绞线必须满足有关国家 标准，特别是预应力钢绞线，除了满足Gl3／T 5224—95标准 外，还必须获得IS09002国际质量认证；同时必须保障钢筋或 钢绞线有效防腐，以避免锈蚀导致材料强度降低。
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。
(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。
§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。
§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，有效地阻止坡百度文库位移，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
(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。
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。
非预应力锚杆长度一般不要超过l6m，单锚设计吨位 一般为l00～400kN，最大设计荷载一般不超过450 kN。预应 力锚杆(索)长度一般不要超过50m，单束锚索设计吨位一般 为500～2500kN，最大设计荷载一般不超过3000kN，预应力 锚索的间距一般为4～10m。
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。
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)。
(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。
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。
当对支护结构变形量容许值要求较高、或岩层边坡施 工期稳定性较差、或土层锚固性能较差、或采用了钢绞线和 精轧钢时，宜采用预应力锚杆。但预应力作用对支承结构的 加载影响、对锚固地层的牵引作用以及相邻构筑物的不利影 响应控制在安全范围之内。
设计的锚杆必须达到所设计的锚固力要求，防止边坡 滑动剪断锚杆，锚杆选用的钢筋或钢绞线必须满足有关国家 标准，特别是预应力钢绞线，除了满足Gl3／T 5224—95标准 外，还必须获得IS09002国际质量认证；同时必须保障钢筋或 钢绞线有效防腐，以避免锈蚀导致材料强度降低。
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。
(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。
§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。
§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，有效地阻止坡百度文库位移，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
(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。