扩体锚杆简介
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
录
扩体锚杆应用领域和简介 承压型扩体锚杆的结构特点 扩体锚杆施工的扩孔技术 高效锚杆钻机设备研发 野外足尺试验 室内模型试验（破坏模式、尺寸效应） 扩体锚杆极限承载力的计算方法 结论
1.扩体锚杆应用领域和简介
锚固技术在高层建筑、轨道交通、桥隧工程 、城市地下交通枢纽、港口码头、水库高坝、 边坡工程、矿山建设、国防工程等领域有着广 泛的应用。工程界正面对大量隧道、地下洞室 、井巷支护、边坡稳定、深基坑、结构抗浮、 高压输水管道等规模宏大、技术难度与风险程 度较高的岩土工程稳定问题。新型扩体锚固技 术是确保上述工程建设安全、经济、高效与环 保的最佳途径之一。
7.扩体锚杆极限承载力的计算方法
2. 中国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—99
扩体锚杆轴向受拉承载力设计值：
Nu d qsik li d1 qsjk l j 2Ck d12 d 2 s
式中： Ck ——扩体部分土体粘聚力标准值；
☆ 应用非接触近景数字摄影变形量测方 法分析整个扩体锚固段的变形模式。
扩体锚固段张拉局部承压破坏试验
6.室内模型试验
分析模型
开裂位置
扩体锚固段张拉局部承压数值分析
6.室内模型试验
压力型扩体锚杆锚固段注浆体的局部抗压验算
《岩土锚杆（索）技术规范》（CECS22:2005）验算公式：
扩体锚杆锚固段注浆体局部承压破坏试验结果：
6.室内模型试验
6.室内模型试验
6.室内模型试验
深埋破坏模式 浅埋破坏模式
பைடு நூலகம்
850mm
700mm
100mm
400mm
100mm
土层原始位置 土层变形后位置 锚杆原始位置 拉拔后锚杆位置
100mm 60mm
100mm
60mm
6.室内模型试验
室内模型试验研究--载荷试验
6.室内模型试验
锚固段压缩 变形监测 钢绞线位移计 500t级张拉机
2.承压型扩体锚杆的结构特点
扩体锚杆结构型式与材料特性研究
新型扩体锚杆的核心技术包括：
1）扩体锚杆结构的设计、制造与组装工艺。 2）对10多种不同材料进行了抗压、抗拉试验 3）扩体锚杆结构的组成、连接、密封、锚定、折叠和组装 等环节的工艺。 4）对扩体锚固体结构的20多个制成品进行了室内打压试验， 打压试验包括：打水试验与打水泥浆试验。 5）确定扩体锚固体结构型式，优化结构设计参数。 6）扩体锚固体结构系列产品的工厂化制造。
1.扩体锚杆应用领域和简介
承压型扩体锚杆的综合效益
推动建筑施工环保，减少废浆液和渣土排放
扩 体 锚 固 新 技 术 应 用 前 景
社会效益
节省建筑材料，促进资源节约
消除深基坑和地下空间工程的建筑红线外占地，减少
未来城市建设发展的障碍与隐患，促进社会和谐发展
经济效益
能够在较为广阔的地域和工程项目中部分替代目前使用 量极大的传统锚杆 基于技术优势可获得更高的单锚承载力、更好的防腐性能 由于材料省、工期短、承载力高，能够降低工程成本 其直接成本可以比传统锚杆减少10%-15% 国产高效锚杆钻机施工速度快
300
C2#锚杆基本试验抗拔力Q与变形s关系图
抗拔力Q(kN)
800 700 600
250
200
普通
扩体
500 400 300 200
150
100
50
100
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 0 20 40 60 80 100 120
位移s(mm)
位移s(mm)
8. 结
论
承压型扩体锚杆的研究成果和国内外扩体锚杆工程实 践表明:
1.扩体锚杆的设计、应用已具有一定的历史积淀，其应用领域和 范围十分广泛； 2.我国自主研发的扩体锚杆承载力高、变形量小，防腐性能好； 3.扩体锚固新技术可以减少10%--20%的工程钢材消耗量，系统锚 固工程综合造价可以降低10%--15%； 4.扩体锚固工艺能够使工程施工工期缩短1/5左右； 5.国产化高效长钻架锚杆钻机施工速度快; 6.新型承压型扩体锚杆技术先进、工艺可靠、质量可控和经济环 保，在我国巨大的岩土锚固市场中具有良好的发展和应用前景。
1.扩体锚杆应用领域和简介
什么是扩体锚杆？ 什么是传统锚杆？
↙扩体锚杆
↙传统锚杆
1.扩体锚杆应用领域和简介
承压型扩体锚杆的技术优势
传统拉力型锚杆
锚固段长度 锚固段直径 6~12m 100~180mm
承压型扩体锚杆
0.8~2.4m 300~1000mm
结石体抗压强度30MPa, 加压灌注保证结石体均匀、密实 锚束体居中， 并受多重防腐技术保护 锚固段工厂制作，运至工地后直接 组装成扩体锚索，专用配方的灌浆 材料凝结快速，短时间内即可张拉
2.承压型扩体锚杆的结构特点
专利-扩体锚杆结构特点
2.承压型扩体锚杆的结构特点
2.承压型扩体锚杆的结构特点
扩体锚固段制造与组装工艺
囊式膨胀扩体锚杆制成品
3.野外足尺试验
扩体锚杆施工技术研究
扩体锚杆新施工工艺包括以下步骤： - 根据锚孔设计角度与长度，采用钻喷注一体化锚杆施工 方法（专利技术），形成非锚固段开孔和锚固段旋喷扩 孔，使水泥浆充满锚孔。 - 或采用带有螺旋叶片的旋喷管机具的施工方法，进行非 锚固段钻孔和锚固段旋喷扩孔，使水泥浆充满锚孔。 - 将扩体锚杆制成品导入锚孔中的设计位置。 - 根据设计压力与注浆量，压灌水泥浆或水泥砂浆，使囊 体膨胀成设计形态与大小。 - 根据设计要求，可以采取扩体锚固段前部压浆工艺。
弹性变形Sp(mm)
塑性变形Se(mm)
弹性变形Sp(mm)
塑性变形Se(mm)
6.室内模型试验
室内模型试验
扩体锚杆的承载变形特性与破坏模式模型试验研究： 1）浅埋与深埋扩孔锚杆的破坏模式试验； 2）扩体锚杆的尺寸效应与承载变形特性试验； 3组9根扩体锚杆模型试验，扩体锚固段参数： L= 100mm, Ø24, Ø 40, Ø 56 L= 175mm, Ø24, Ø 40, Ø 56 L= 250mm, Ø24, Ø 40, Ø 56 3）扩体锚杆局部承压破坏试验。
s
——锚杆轴向受拉抗力分项系数，取1.3。
7.扩体锚杆极限承载力的计算方法
3.中国行业标准《高压喷射扩大头锚杆技术规程》（审 查稿）和江苏省《高压喷射扩大头锚杆（索）技术规范》 苏JG/T033—2009：
式中：
— 土体作用于扩大头端面上的抗力强度值(kPa)， 对于竖直预应力锚杆：
对于水平或倾斜向预应力锚杆：
灌浆结石体 结石体抗压强度<15MPa，且易夹 泥，孔隙分布不均 质量 锚束体质量 施工速度
锚束体不易对中， 筋材易腐蚀 锚杆须现场制作，灌浆凝结时间 较长，张拉锁定施工较慢
经济及环保 特性
施工质量管控不易，锚杆数 量多、杆体长、单锚承载力 低，经济效益较低
施工质量控制简便，单锚承载力 高、长度短、数量少，并可集成 锚束体回收技术，带来经济和环 保效益的提升
7.扩体锚杆极限承载力的计算方法
1. British Standard Code of practice for ground Anchorages BS8081:1989.
(1) In Cohesive Soil
=(side shear ) + (end bearing) + (shaft resistance) where : — is the bearing capacity factor ; — is the undrained shear strength at proximal end of fixed anchor (kN/m2) . (2) In Non-cohesive Soil Proving or on-site suitability tests required .
3.扩体锚杆施工工艺步骤
扩体锚杆喷射流扩孔施工技术
钻机就位
钻孔
清水扫孔或高压喷射注浆扩孔
插入管材及膨胀挤扩装置
整体高压注浆形成预设膨胀挤扩体
张拉锁定完成锚杆施工
4.野外足尺试验
扩体锚固段开挖检验
5.野外足尺试验
喷射流扩孔锚固工艺足尺试验研究
A2#锚杆基本试验抗拔力Q与变形s关系图
抗拔力Q(kN)
A2＃锚杆基本试验抗拔力弹性变形与塑性变形曲线
300
C2＃锚杆基本试验抗拔力弹性变形与塑性变形曲线
800
荷载Q(kN)
250
荷载Q(kN)
700 600
200
500
150
400
100
承载特性差异研究
300 200
50
100
0 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
录
扩体锚杆应用领域和简介 承压型扩体锚杆的结构特点 扩体锚杆施工的扩孔技术 高效锚杆钻机设备研发 野外足尺试验 室内模型试验（破坏模式、尺寸效应） 扩体锚杆极限承载力的计算方法 结论
1.扩体锚杆应用领域和简介
锚固技术在高层建筑、轨道交通、桥隧工程 、城市地下交通枢纽、港口码头、水库高坝、 边坡工程、矿山建设、国防工程等领域有着广 泛的应用。工程界正面对大量隧道、地下洞室 、井巷支护、边坡稳定、深基坑、结构抗浮、 高压输水管道等规模宏大、技术难度与风险程 度较高的岩土工程稳定问题。新型扩体锚固技 术是确保上述工程建设安全、经济、高效与环 保的最佳途径之一。
7.扩体锚杆极限承载力的计算方法
2. 中国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—99
扩体锚杆轴向受拉承载力设计值：
Nu d qsik li d1 qsjk l j 2Ck d12 d 2 s
式中： Ck ——扩体部分土体粘聚力标准值；
☆ 应用非接触近景数字摄影变形量测方 法分析整个扩体锚固段的变形模式。
扩体锚固段张拉局部承压破坏试验
6.室内模型试验
分析模型
开裂位置
扩体锚固段张拉局部承压数值分析
6.室内模型试验
压力型扩体锚杆锚固段注浆体的局部抗压验算
《岩土锚杆（索）技术规范》（CECS22:2005）验算公式：
扩体锚杆锚固段注浆体局部承压破坏试验结果：
6.室内模型试验
6.室内模型试验
6.室内模型试验
深埋破坏模式 浅埋破坏模式
பைடு நூலகம்
850mm
700mm
100mm
400mm
100mm
土层原始位置 土层变形后位置 锚杆原始位置 拉拔后锚杆位置
100mm 60mm
100mm
60mm
6.室内模型试验
室内模型试验研究--载荷试验
6.室内模型试验
锚固段压缩 变形监测 钢绞线位移计 500t级张拉机
2.承压型扩体锚杆的结构特点
扩体锚杆结构型式与材料特性研究
新型扩体锚杆的核心技术包括：
1）扩体锚杆结构的设计、制造与组装工艺。 2）对10多种不同材料进行了抗压、抗拉试验 3）扩体锚杆结构的组成、连接、密封、锚定、折叠和组装 等环节的工艺。 4）对扩体锚固体结构的20多个制成品进行了室内打压试验， 打压试验包括：打水试验与打水泥浆试验。 5）确定扩体锚固体结构型式，优化结构设计参数。 6）扩体锚固体结构系列产品的工厂化制造。
1.扩体锚杆应用领域和简介
承压型扩体锚杆的综合效益
推动建筑施工环保，减少废浆液和渣土排放
扩 体 锚 固 新 技 术 应 用 前 景
社会效益
节省建筑材料，促进资源节约
消除深基坑和地下空间工程的建筑红线外占地，减少
未来城市建设发展的障碍与隐患，促进社会和谐发展
经济效益
能够在较为广阔的地域和工程项目中部分替代目前使用 量极大的传统锚杆 基于技术优势可获得更高的单锚承载力、更好的防腐性能 由于材料省、工期短、承载力高，能够降低工程成本 其直接成本可以比传统锚杆减少10%-15% 国产高效锚杆钻机施工速度快
300
C2#锚杆基本试验抗拔力Q与变形s关系图
抗拔力Q(kN)
800 700 600
250
200
普通
扩体
500 400 300 200
150
100
50
100
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 0 20 40 60 80 100 120
位移s(mm)
位移s(mm)
8. 结
论
承压型扩体锚杆的研究成果和国内外扩体锚杆工程实 践表明:
1.扩体锚杆的设计、应用已具有一定的历史积淀，其应用领域和 范围十分广泛； 2.我国自主研发的扩体锚杆承载力高、变形量小，防腐性能好； 3.扩体锚固新技术可以减少10%--20%的工程钢材消耗量，系统锚 固工程综合造价可以降低10%--15%； 4.扩体锚固工艺能够使工程施工工期缩短1/5左右； 5.国产化高效长钻架锚杆钻机施工速度快; 6.新型承压型扩体锚杆技术先进、工艺可靠、质量可控和经济环 保，在我国巨大的岩土锚固市场中具有良好的发展和应用前景。
1.扩体锚杆应用领域和简介
什么是扩体锚杆？ 什么是传统锚杆？
↙扩体锚杆
↙传统锚杆
1.扩体锚杆应用领域和简介
承压型扩体锚杆的技术优势
传统拉力型锚杆
锚固段长度 锚固段直径 6~12m 100~180mm
承压型扩体锚杆
0.8~2.4m 300~1000mm
结石体抗压强度30MPa, 加压灌注保证结石体均匀、密实 锚束体居中， 并受多重防腐技术保护 锚固段工厂制作，运至工地后直接 组装成扩体锚索，专用配方的灌浆 材料凝结快速，短时间内即可张拉
2.承压型扩体锚杆的结构特点
专利-扩体锚杆结构特点
2.承压型扩体锚杆的结构特点
2.承压型扩体锚杆的结构特点
扩体锚固段制造与组装工艺
囊式膨胀扩体锚杆制成品
3.野外足尺试验
扩体锚杆施工技术研究
扩体锚杆新施工工艺包括以下步骤： - 根据锚孔设计角度与长度，采用钻喷注一体化锚杆施工 方法（专利技术），形成非锚固段开孔和锚固段旋喷扩 孔，使水泥浆充满锚孔。 - 或采用带有螺旋叶片的旋喷管机具的施工方法，进行非 锚固段钻孔和锚固段旋喷扩孔，使水泥浆充满锚孔。 - 将扩体锚杆制成品导入锚孔中的设计位置。 - 根据设计压力与注浆量，压灌水泥浆或水泥砂浆，使囊 体膨胀成设计形态与大小。 - 根据设计要求，可以采取扩体锚固段前部压浆工艺。
弹性变形Sp(mm)
塑性变形Se(mm)
弹性变形Sp(mm)
塑性变形Se(mm)
6.室内模型试验
室内模型试验
扩体锚杆的承载变形特性与破坏模式模型试验研究： 1）浅埋与深埋扩孔锚杆的破坏模式试验； 2）扩体锚杆的尺寸效应与承载变形特性试验； 3组9根扩体锚杆模型试验，扩体锚固段参数： L= 100mm, Ø24, Ø 40, Ø 56 L= 175mm, Ø24, Ø 40, Ø 56 L= 250mm, Ø24, Ø 40, Ø 56 3）扩体锚杆局部承压破坏试验。
s
——锚杆轴向受拉抗力分项系数，取1.3。
7.扩体锚杆极限承载力的计算方法
3.中国行业标准《高压喷射扩大头锚杆技术规程》（审 查稿）和江苏省《高压喷射扩大头锚杆（索）技术规范》 苏JG/T033—2009：
式中：
— 土体作用于扩大头端面上的抗力强度值(kPa)， 对于竖直预应力锚杆：
对于水平或倾斜向预应力锚杆：
灌浆结石体 结石体抗压强度<15MPa，且易夹 泥，孔隙分布不均 质量 锚束体质量 施工速度
锚束体不易对中， 筋材易腐蚀 锚杆须现场制作，灌浆凝结时间 较长，张拉锁定施工较慢
经济及环保 特性
施工质量管控不易，锚杆数 量多、杆体长、单锚承载力 低，经济效益较低
施工质量控制简便，单锚承载力 高、长度短、数量少，并可集成 锚束体回收技术，带来经济和环 保效益的提升
7.扩体锚杆极限承载力的计算方法
1. British Standard Code of practice for ground Anchorages BS8081:1989.
(1) In Cohesive Soil
=(side shear ) + (end bearing) + (shaft resistance) where : — is the bearing capacity factor ; — is the undrained shear strength at proximal end of fixed anchor (kN/m2) . (2) In Non-cohesive Soil Proving or on-site suitability tests required .
3.扩体锚杆施工工艺步骤
扩体锚杆喷射流扩孔施工技术
钻机就位
钻孔
清水扫孔或高压喷射注浆扩孔
插入管材及膨胀挤扩装置
整体高压注浆形成预设膨胀挤扩体
张拉锁定完成锚杆施工
4.野外足尺试验
扩体锚固段开挖检验
5.野外足尺试验
喷射流扩孔锚固工艺足尺试验研究
A2#锚杆基本试验抗拔力Q与变形s关系图
抗拔力Q(kN)
A2＃锚杆基本试验抗拔力弹性变形与塑性变形曲线
300
C2＃锚杆基本试验抗拔力弹性变形与塑性变形曲线
800
荷载Q(kN)
250
荷载Q(kN)
700 600
200
500
150
400
100
承载特性差异研究
300 200
50
100
0 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80