深基坑工程中锚桩支护结构的设计
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关键 词 ：基坑 支护 ；排桩一锚杆 ；支护体 系
Ａ ｓ ａ ｔ：Ｔｈ ｎ ｈ ｒ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｗａ ｐ ｌ ｄ ｉ ｅ ｐ ｐ ｔｓ ｐ ｏ ｔｉ ｈ ａ ｅ ．Ｉ ｈ ｓ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｔ ｅ ｒ ｗ ～ ｉ ｏ ｉ ｅ ｂ ｔｒ ｃ ｅ ａ ｃ ｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ａ ｐ ｉ ｎ ｄ ｅ ｉ ｕ ｐ ｒ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｎ ｔ ｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ， ｈ ｏ ｅ ｐ ｌ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｅ ｗｉ ｎ ｈ ｒｆ ｒ ｈ ｅ ｓ ｐ ｏ ｔ ｇ ｓ ｓ ｍ ． ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ａ ｉｃ ｓ ｏ ｓａ ｏ ｔｔ ｅ ｂ ｓ ｒ ｃｐｅ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｍｏ ｅ ｆ ｔ ａ ｃ ｏ ｍｓｔ ｅ ｎ ｗ ｕ ｐ ｒｉ ｙ ｔ ｈ ｏ ｎ ｅ Ｂａｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔｉ ｄ ｓｕ ｓ ｎ ｂ ｕ ｈ ａ ｉ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆｔ ｙ ｔｍ ｎ ｄ ｓｏ ｌ ｉ ｃ ｎ ｈ
武双林 （ 兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 ７ ０６ ） ３００
摘 要 ：文章将岩土锚 固技 术用于基 坑支护结构 中，利 用锚杆锚 固和排桩 支护技术相结合的 方法提 出基坑排桩 一锚 杆
支护体 系，通过 详细论述 这种 支护体 系的工作机理和破坏形式 ，着重分析 了深基 坑工程 中类似 结构 的设计要点。
胞工技术
沿深基坑边缘 ，通过机械钻孔、人工挖 孔等 施工 方法灌注混凝土桩或通过锤打 、挤压等施工
方法 挤入 混凝 土或 钢制 预制 桩 ， 一般 呈单层 排 列 。 ２） 固体 系 锚
性变形也随着预应力的施加而相继发生，因此， 预应力锚杆支护的基坑变形较传统锚杆大大减小。
锚 固体系的组成 己在前面章节 中详细介绍过 ，
８ ３
旋 工 技 水
礴霸飘黼隔黼翳鼹黼鼹礴黼黼黼黼黼黼
尚 不能 满 足 工程 需 要 ，可采 用 改 善锚 固段 结 构 的 方法 提高 锚 固力。
体 的作用时可将其简化为梁进行内力分析。当支 护桩体截面配筋不足或配筋不 当时 ，通常会在支 撑点处 （ 即剪力最大处 ） 发生局部剪切破坏。
对于地 下水位较高的深基坑 ，由于排桩之间 存 在 间 隙 ， 因此单 独 使 用 排 桩 无 法满 足 深 基 坑对
降水 的要求。通 常采取深层搅拌水泥桩墙 ，高压 旋 喷、摆喷桩墙 ，深井降水等措施达到 防渗、挡
水 的效 果 。 ２ ３预应 力锚 杆 ． 预 应 力 锚 杆 支 护是 用 于 深 基坑 开 挖 的 一种 新 型 的锚 固技 术 ，通过 对 锚杆 （ 高强 钢 丝 或钢 绞线 ） 的 自由段进 行预 张拉 ， 实现对 深基 坑侧 壁 的加 固。 其 工作 机 理 是 ， 当对 锚 杆 的 自由段 施 加 张 拉 力 时
锚杆 由于预应力作用也会为阻止桩体位移而抵抗 部 分 主 动 土压 力。 支 护 桩体 所 受 的 主 动土 压 力 由
被 动 土 压 力 和锚 杆 锚 固力 共 同承 担 。 当主 动 土 压 力小 于 等 于 被 动土 压 力 和 锚杆 极 限锚 固 力时 ，围 护 桩 体 无 侧 向位 移 ， 即支 护 体 系有 效 ： 当主 动 土
由于钢 材 同水 泥 浆 之 间 的握 裹 力 比水泥 浆 同
在 预 应 力施 加 过 程 中 ，对 每 一 根 锚杆 均 进行
了张拉 ，这实际上也是对每一根锚杆 的检验 ，发 现有 问题的锚杆 可以及时进行补救 ，避免潜在 的
隐患 。
Βιβλιοθήκη Baidu
孔壁的粘结强度大近 １ ，所以钢材 同水泥 浆的 倍 握 裹力在锚杆 设计 中可不考虑。一般工程可不必
ｄ ｓｒ ｃｉ ｎ ｔ ｅ ａ ｅ ｂ ｕ ｅｋ ｙ ｐ ｉ ｔ ｉ ｅ ｉｎ ｎ ｆｔ ｅｅ ｓ ｕ ｔ ｒｓ ｅ ｔ ｔ ， ｎ ｔｌ ｄａ ｏ ｔ ｅ ｏ ｎ ｓ ｎ ｄ ｓ ｉ ｇ ｏ ｓ ｒ ｃｕ ｅ ． ｕ ｏ ｈ ｋ ｈ ｔ ｇ ｈ ｔ
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进行锚杆 同水泥浆握裹力的计算。 对于重要工程 ，
则应采用钢材同水泥浆 的握裹力来对锚固长度进 行校核。实际上，锚 固体 同土层 的摩阻力并 不是
２） 造价低廉 由于采用预应力提 高了锚杆 的锚 固力 ，可 以 相应缩短锚 固段 的锚固长度 ，因此可以减 少钻孔
均匀分布 的，许 多研究和试验成果表 明，锚 固段
压力大于被动土压力和锚杆极 限锚固力时围护桩
体 产 生 侧 向位 移 ， 当位 移 超 出允 许位 移 时 支 护体
钢丝或钢绞线将伸长，由于锚杆锚 固段 的锚 固作
用 ，如果将锚杆 端部锁定 ，则锚杆 的伸长量不能 回 缩 ，此 时 对 锚 固 的土 体 产 生 压 应 力 ，从 而 达 到
这 里 需 要 强调 的是 腰 梁 必须 有足 够 的高度 以便 将
３排桩 一锚杆 支护 的工作 机理 和破坏模 式
３ １ 桩 支护 的工作 机理 ．锚 在 深 基 坑 周 围 土压 力、地 下水 压 力 及 深基 坑 周 围 建筑 物 等 附加荷 载作 用 下 ，排 桩 体 有 向深 基
基 坑 工程 监 测 等 技 术。 由于 高 层 建筑 高度 不 断增 加 ，基 坑 深 度 随 之 加深 ，对深 基 坑 支 护 的要 求 不
２ １ 杆 的组成 ．锚
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 、 自由端 、和 锚 固端组 成 。
１） 锚头 ： 锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力
８ ２
锚杆收集到的集 中力传给稳定地层。 锚头 由垫墩 、 垫板 、锚 具 、保护 帽和 外端锚 筋组成 。
２） 固端 ： 锚 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。由锚 固体 提供 的锚 固力能否保证支护结构的稳定是锚杆技术成
中国分类号 ：Ｔ ４３ Ｕ ７ 文献标 识码 ： Ｕ ７．Ｔ ４０ ２ Ｂ文章编号 ：１０— ９５（０ １ ５ ０８— ４ ０３ ８６ ２１） — ０２ ０ ０
１ 绪论 ２锚桩支护结构 的组成
深 基坑 工程 是 一 项 综合 性 很 强 的 系统 工 程 ，
包括深基坑 围护体 系设计、施工和土方开挖 ，涉 及 深 基 坑 支 护技 术 、深 基 坑 止水 与降 水技 术、 深
排桩所承 受的土压力有效地传递到杆体 并传到土 层深处。 在实际工程中为了施工方便和节约造价 ， 通常采用双槽钢作 为腰梁。
３） 水体 系 挡
坑 内侧倾倒 的趋势并产 生相对侧向位移 ，深基坑 底面排桩嵌 固深度范 围内的土体 由于受到桩体侧 向位移 的影响而产生被动土压力来抵抗桩体承 受 的部 分主动土压 力。作用在深基坑上部桩体上 的
败 的 关键 。
３）自由端 ： 将锚头拉力传至锚固端 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。
３２排桩 支护 体系 ．
１） 排桩围护体 系
沿孔壁的剪应力呈倒三角形分布 ，其分布是不均 匀 的，它是沿锚 固段长度迅速递减 ，并 不是锚固 段越长 ， 其锚固力越大 ， 当锚 固段长到一定程度 ，
锚 固 力 提 高并 不 显 著 ，所 以增 加 锚 固段 长 度 并 不 是 提 高 设计 张 拉 力 的好 办 法 ，正 因为 如 此 ，国 际
２） 护桩体 受弯破 坏 支 当支 护桩 的 间距 过 大 时 ，作 用在 单 个 桩体 上
３２ ． 排桩一锚杆支护结构的破坏模式 ３２１支护 结构 的稳 定性破 坏 ．＿
１） 体稳 定性 破坏 整 锚杆 承 载 力 虽 己有 安 全 系 数 ，但 是 挡 土 桩 、
的土侧压 力增大 ，当土侧压力大于桩体本身的受 弯承载力时将会导致支护桩体的受弯破坏。 ３） 锚杆受拉破坏 对于锚杆 ，由于土层 的剪切强度一般低于锚 固体 的砂浆剪切强度 ，如果能够保证施工灌浆 的 质量 ，则土层锚杆 的极 限承载力取决于锚 固体所 处土层 的剪切 强度。当锚杆所受的荷载达 到锚 固 体与土体 的极限摩阻力时，将会在沿着锚 固体 与 土体的结合处破坏。
深度并且节约锚杆材料和注浆的用量 ， 缩短工期 ，
降低成 本 。 ３） 坑 变形小 基 预 应 力锚 杆 支 护 由于 施 加 了预 应 力 ，在 土 体
中产生压应力 ，减少 了土体剪切变形，同时锚固 段 内锚 固体与岩土间的剪切变形，以及锚杆 的弹
预应力混凝土协会实用规范 （Ｉ 也特别规定锚固 ＦＰ ） 段 长 度 不 宜 超 过 １ ｍ。 如 果 １ ｍ 的 锚 固段 长 度 ０ ０
４） 护结 构 的变形破 坏 支
锚杆 、 土体组成的结构 ， 有可能 出现整体性破坏 ，
支护结构整体稳定 的破坏模 式包括 ： 从桩脚 向 ①
外推 移 ， 个支 护体 系沿着 一 条假定 的滑缝 下滑 ， 整
造成土体破坏 。② 桩和锚杆 的共同作用超过土的
安全范围 ，从桩脚处剪力面开始 向墙拉结的方向 形 成 一条 深层 滑缝 ，造成 倾覆 。 ２） 局部稳定性破坏 支护结构在水平荷载作用下 ，对 于内支撑或 锚杆 支点体 系，深基坑土体 可能在支护结构产生
的部件 ，为了能够牢 固的使来 自结构物的力得到 传递 ，一方面必须保证构件本身的材料有足够的
强度 ，使 构件 能紧 密 的 固定 ，另 一 方面又 必须 将
断提高 ，特别是在 我国东南沿海等软土地 区，由 于土体 强度较差 ，单纯利用桩 身 自重和嵌 固深度 以被动 土压 力来 平衡 基坑 侧 面所 受 的主动 土压 力 、 地面荷载等的自立式 （ 悬臂 ） 支护结构效果并不理 想，容易在桩顶产生较大的侧 向位移 ，甚至导致 整个支护结构失效 ，造成严重后果。另外对于采 用 内支 撑 的排桩 支 护 结 构 ， 由于 内支 撑 结 构 用 基坑 内面积较大因而对基础施工进度的影响较大。 良好的支护结构设计需要能够 了解主体 结构 的设计要求， 掌握其与基坑支护结构 的相互关系， 处理好 Ｅ Ｂ支护结构与永久性主体结构的相互关 Ｉ－ ￣， Ｊ 系，以及支护结构和支撑体 系作为永久性结构的 技术问题。并能熟练应用钢筋混凝土结构和钢结 构 的设计理论和 方法，设计各类支撑体系。本文 首 先 简 要 介绍 了锚 桩 支 护 结 构 的组 成 ，接 着 分 析 了支护结构的常见破坏 方式 ，最后在此基础上分 析 了此类结构在设计中的要点。
加 固 的 目的。 预应 力锚 杆 与传 统锚 杆 比较 ，其 主 要优 点 为 ：
１） 全性好 安
系失效。实践表 明，单根锚杆 的承载 力除锚杆 必 须具 有足够 的截面积以承 受极 限拉力外 ，主要受
两 个 因素 控 制 ： 个 是 锚 固 段 的胶 结材 料 同 孔壁 一
的粘结 力，另一个是胶结材料同钢丝或钢绞 线的 握裹 力 。
旋 工 技术
礴骚黼 黼 踊隔
．
深基坑工程 中锚桩支护结构 的设计
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武双林 （ 兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 ７ ０６ ） ３００
摘 要 ：文章将岩土锚 固技 术用于基 坑支护结构 中，利 用锚杆锚 固和排桩 支护技术相结合的 方法提 出基坑排桩 一锚 杆
支护体 系，通过 详细论述 这种 支护体 系的工作机理和破坏形式 ，着重分析 了深基 坑工程 中类似 结构 的设计要点。
胞工技术
沿深基坑边缘 ，通过机械钻孔、人工挖 孔等 施工 方法灌注混凝土桩或通过锤打 、挤压等施工
方法 挤入 混凝 土或 钢制 预制 桩 ， 一般 呈单层 排 列 。 ２） 固体 系 锚
性变形也随着预应力的施加而相继发生，因此， 预应力锚杆支护的基坑变形较传统锚杆大大减小。
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８ ３
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体 的作用时可将其简化为梁进行内力分析。当支 护桩体截面配筋不足或配筋不 当时 ，通常会在支 撑点处 （ 即剪力最大处 ） 发生局部剪切破坏。
对于地 下水位较高的深基坑 ，由于排桩之间 存 在 间 隙 ， 因此单 独 使 用 排 桩 无 法满 足 深 基 坑对
降水 的要求。通 常采取深层搅拌水泥桩墙 ，高压 旋 喷、摆喷桩墙 ，深井降水等措施达到 防渗、挡
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锚杆 由于预应力作用也会为阻止桩体位移而抵抗 部 分 主 动 土压 力。 支 护 桩体 所 受 的 主 动土 压 力 由
被 动 土 压 力 和锚 杆 锚 固力 共 同承 担 。 当主 动 土 压 力小 于 等 于 被 动土 压 力 和 锚杆 极 限锚 固 力时 ，围 护 桩 体 无 侧 向位 移 ， 即支 护 体 系有 效 ： 当主 动 土
由于钢 材 同水 泥 浆 之 间 的握 裹 力 比水泥 浆 同
在 预 应 力施 加 过 程 中 ，对 每 一 根 锚杆 均 进行
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隐患 。
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孔壁的粘结强度大近 １ ，所以钢材 同水泥 浆的 倍 握 裹力在锚杆 设计 中可不考虑。一般工程可不必
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则应采用钢材同水泥浆 的握裹力来对锚固长度进 行校核。实际上，锚 固体 同土层 的摩阻力并 不是
２） 造价低廉 由于采用预应力提 高了锚杆 的锚 固力 ，可 以 相应缩短锚 固段 的锚固长度 ，因此可以减 少钻孔
均匀分布 的，许 多研究和试验成果表 明，锚 固段
压力大于被动土压力和锚杆极 限锚固力时围护桩
体 产 生 侧 向位 移 ， 当位 移 超 出允 许位 移 时 支 护体
钢丝或钢绞线将伸长，由于锚杆锚 固段 的锚 固作
用 ，如果将锚杆 端部锁定 ，则锚杆 的伸长量不能 回 缩 ，此 时 对 锚 固 的土 体 产 生 压 应 力 ，从 而 达 到
这 里 需 要 强调 的是 腰 梁 必须 有足 够 的高度 以便 将
３排桩 一锚杆 支护 的工作 机理 和破坏模 式
３ １ 桩 支护 的工作 机理 ．锚 在 深 基 坑 周 围 土压 力、地 下水 压 力 及 深基 坑 周 围 建筑 物 等 附加荷 载作 用 下 ，排 桩 体 有 向深 基
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２ １ 杆 的组成 ．锚
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 、 自由端 、和 锚 固端组 成 。
１） 锚头 ： 锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力
８ ２
锚杆收集到的集 中力传给稳定地层。 锚头 由垫墩 、 垫板 、锚 具 、保护 帽和 外端锚 筋组成 。
２） 固端 ： 锚 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。由锚 固体 提供 的锚 固力能否保证支护结构的稳定是锚杆技术成
中国分类号 ：Ｔ ４３ Ｕ ７ 文献标 识码 ： Ｕ ７．Ｔ ４０ ２ Ｂ文章编号 ：１０— ９５（０ １ ５ ０８— ４ ０３ ８６ ２１） — ０２ ０ ０
１ 绪论 ２锚桩支护结构 的组成
深 基坑 工程 是 一 项 综合 性 很 强 的 系统 工 程 ，
包括深基坑 围护体 系设计、施工和土方开挖 ，涉 及 深 基 坑 支 护技 术 、深 基 坑 止水 与降 水技 术、 深
排桩所承 受的土压力有效地传递到杆体 并传到土 层深处。 在实际工程中为了施工方便和节约造价 ， 通常采用双槽钢作 为腰梁。
３） 水体 系 挡
坑 内侧倾倒 的趋势并产 生相对侧向位移 ，深基坑 底面排桩嵌 固深度范 围内的土体 由于受到桩体侧 向位移 的影响而产生被动土压力来抵抗桩体承 受 的部 分主动土压 力。作用在深基坑上部桩体上 的
败 的 关键 。
３）自由端 ： 将锚头拉力传至锚固端 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。
３２排桩 支护 体系 ．
１） 排桩围护体 系
沿孔壁的剪应力呈倒三角形分布 ，其分布是不均 匀 的，它是沿锚 固段长度迅速递减 ，并 不是锚固 段越长 ， 其锚固力越大 ， 当锚 固段长到一定程度 ，
锚 固 力 提 高并 不 显 著 ，所 以增 加 锚 固段 长 度 并 不 是 提 高 设计 张 拉 力 的好 办 法 ，正 因为 如 此 ，国 际
２） 护桩体 受弯破 坏 支 当支 护桩 的 间距 过 大 时 ，作 用在 单 个 桩体 上
３２ ． 排桩一锚杆支护结构的破坏模式 ３２１支护 结构 的稳 定性破 坏 ．＿
１） 体稳 定性 破坏 整 锚杆 承 载 力 虽 己有 安 全 系 数 ，但 是 挡 土 桩 、
的土侧压 力增大 ，当土侧压力大于桩体本身的受 弯承载力时将会导致支护桩体的受弯破坏。 ３） 锚杆受拉破坏 对于锚杆 ，由于土层 的剪切强度一般低于锚 固体 的砂浆剪切强度 ，如果能够保证施工灌浆 的 质量 ，则土层锚杆 的极 限承载力取决于锚 固体所 处土层 的剪切 强度。当锚杆所受的荷载达 到锚 固 体与土体 的极限摩阻力时，将会在沿着锚 固体 与 土体的结合处破坏。
深度并且节约锚杆材料和注浆的用量 ， 缩短工期 ，
降低成 本 。 ３） 坑 变形小 基 预 应 力锚 杆 支 护 由于 施 加 了预 应 力 ，在 土 体
中产生压应力 ，减少 了土体剪切变形，同时锚固 段 内锚 固体与岩土间的剪切变形，以及锚杆 的弹
预应力混凝土协会实用规范 （Ｉ 也特别规定锚固 ＦＰ ） 段 长 度 不 宜 超 过 １ ｍ。 如 果 １ ｍ 的 锚 固段 长 度 ０ ０
４） 护结 构 的变形破 坏 支
锚杆 、 土体组成的结构 ， 有可能 出现整体性破坏 ，
支护结构整体稳定 的破坏模 式包括 ： 从桩脚 向 ①
外推 移 ， 个支 护体 系沿着 一 条假定 的滑缝 下滑 ， 整
造成土体破坏 。② 桩和锚杆 的共同作用超过土的
安全范围 ，从桩脚处剪力面开始 向墙拉结的方向 形 成 一条 深层 滑缝 ，造成 倾覆 。 ２） 局部稳定性破坏 支护结构在水平荷载作用下 ，对 于内支撑或 锚杆 支点体 系，深基坑土体 可能在支护结构产生
的部件 ，为了能够牢 固的使来 自结构物的力得到 传递 ，一方面必须保证构件本身的材料有足够的
强度 ，使 构件 能紧 密 的 固定 ，另 一 方面又 必须 将
断提高 ，特别是在 我国东南沿海等软土地 区，由 于土体 强度较差 ，单纯利用桩 身 自重和嵌 固深度 以被动 土压 力来 平衡 基坑 侧 面所 受 的主动 土压 力 、 地面荷载等的自立式 （ 悬臂 ） 支护结构效果并不理 想，容易在桩顶产生较大的侧 向位移 ，甚至导致 整个支护结构失效 ，造成严重后果。另外对于采 用 内支 撑 的排桩 支 护 结 构 ， 由于 内支 撑 结 构 用 基坑 内面积较大因而对基础施工进度的影响较大。 良好的支护结构设计需要能够 了解主体 结构 的设计要求， 掌握其与基坑支护结构 的相互关系， 处理好 Ｅ Ｂ支护结构与永久性主体结构的相互关 Ｉ－ ￣， Ｊ 系，以及支护结构和支撑体 系作为永久性结构的 技术问题。并能熟练应用钢筋混凝土结构和钢结 构 的设计理论和 方法，设计各类支撑体系。本文 首 先 简 要 介绍 了锚 桩 支 护 结 构 的组 成 ，接 着 分 析 了支护结构的常见破坏 方式 ，最后在此基础上分 析 了此类结构在设计中的要点。
加 固 的 目的。 预应 力锚 杆 与传 统锚 杆 比较 ，其 主 要优 点 为 ：
１） 全性好 安
系失效。实践表 明，单根锚杆 的承载 力除锚杆 必 须具 有足够 的截面积以承 受极 限拉力外 ，主要受
两 个 因素 控 制 ： 个 是 锚 固 段 的胶 结材 料 同 孔壁 一
的粘结 力，另一个是胶结材料同钢丝或钢绞 线的 握裹 力 。
旋 工 技术
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深基坑工程 中锚桩支护结构 的设计
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