第7章锚固技术-锚固技术1第七章锚固技术第7章锚固技术-锚固技术2 第一节第一节 概述概述 岩土锚固技术亦称锚杆技术，它是将一种新型受拉杆件的一端固定岩土锚固技术亦称锚杆技术，它是将一种新型受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩土体中，另一端与工程结构物相联结，用以承受在边坡或地基的岩土体中，另一端与工程结构物相联结，用以承受来自于边坡的岩土压力、水压力或风荷载等所产生的对结构物的推来自于边坡的岩土压力、水压力或风荷载等所产生的对结构物的推力，从而利用地层的锚固力维持边坡、建筑物或岩土体的稳定。而力，从而利用地层的锚固力维持边坡、建筑物或岩土体的稳定。而设计、施工、调整、保护这种受拉杆件系统的整套工艺称为锚固技设计、施工、调整、保护这种受拉杆件系统的整套工艺称为锚固技术。术。一、一、锚固技术的分类锚固技术的分类（一）按锚固体形态（一）按锚固体形态 1.1.圆柱型锚杆圆柱型锚杆 2.2.端部扩大头型锚杆端部扩大头型锚杆 3.3.连续球体型锚杆连续球体型锚杆（二）按锚固体传力方式（二）按锚固体传力方式 1.1.拉力型锚杆拉力型锚杆 2.2.压力型锚杆压力型锚杆 3.3.剪力型锚杆剪力型锚杆（三）锚固技术的其它分类（三）锚固技术的其它分类 1.1.胶结式锚杆胶结式锚杆 2.2.机械式内锚头锚杆机械式内锚头锚杆 3.3.土钉土钉第7章锚固技术-锚固技术3 图7-1 圆柱型锚杆结构图1-台座；2-锚具；3-承压板；4-支挡结构；5-钻孔；6-塑料管；7-拉杆；8-锚固体Lf自由段长度；La锚固段长度图7-2 端部扩大型锚杆结构图1-台座；2-锚具；3-承压板；4-支挡结构；5-钻孔；6-塑料管；7-拉杆；8-锚固体；9-扩大端 图7-3 端部扩大型锚杆结构图1-台座；2-锚具；3-承压板；4-支挡结构；5-钻孔；6-塑料管；7-止浆封闭装置；8-拉杆；9-注浆管；10-扩大端 第7章锚固技术-锚固技术4二、锚固技术的用途二、锚固技术的用途 锚固技术在近几十年间发展迅速，应用范围和领域不断扩展，几锚固技术在近几十年间发展迅速，应用范围和领域不断扩展，几乎遍及土建领域各个方面，如边坡支护、深基坑支护、隧洞、地下工乎遍及土建领域各个方面，如边坡支护、深基坑支护、隧洞、地下工程、坝体、码头、船坞、桥梁及悬索建筑的拉力型基础和地质灾害治程、坝体、码头、船坞、桥梁及悬索建筑的拉力型基础和地质灾害治理等项工程之中。理等项工程之中。三、锚固技术的特点三、锚固技术的特点 （一）在岩土工程中采用锚固技术，能充分调用岩土体能量，调（一）在岩土工程中采用锚固技术，能充分调用岩土体能量，调用岩土的自身强度和自承能力，减轻结构自重，确保施工安全。用岩土的自身强度和自承能力，减轻结构自重，确保施工安全。 （二）在岩土工程中各类地层均可进行锚固，但做为永久性锚杆（二）在岩土工程中各类地层均可进行锚固，但做为永久性锚杆的锚固段不能设置在未经处理的有机质土、液限的锚固段不能设置在未经处理的有机质土、液限150%150%的岩土层中，的岩土层中，以及相对密度以及相对密度Dr0.3Dr0.3的砂层中。的砂层中。 第7章锚固技术-锚固技术5 （三）锚固工程施工机械及设备的作业要求的空间较小，对各种（三）锚固工程施工机械及设备的作业要求的空间较小，对各种地形及场地无太多的空间要求。地形及场地无太多的空间要求。 （四）用锚杆替代钢横撑作侧壁支撑，不但可节约大量钢材，而（四）用锚杆替代钢横撑作侧壁支撑，不但可节约大量钢材，而且大大改善了施工条件。且大大改善了施工条件。 （五）用锚杆或土钉支护替代放坡、衬砌或重力式挡土墙支护，（五）用锚杆或土钉支护替代放坡、衬砌或重力式挡土墙支护，可大量节省土石方工作量，以而节约成本和缩短施工工期。可大量节省土石方工作量，以而节约成本和缩短施工工期。 （六）锚杆的设计拉力可由现场试验和施工来准确获得，它可保（六）锚杆的设计拉力可由现场试验和施工来准确获得，它可保证锚固工程具有足够的安全系数和工作的可靠性。证锚固工程具有足够的安全系数和工作的可靠性。 （七）利用锚固工程支护与其它施工相比较，对环境污染小。（七）利用锚固工程支护与其它施工相比较，对环境污染小。 （八）锚杆施加预应力后可较准确控制结构物的变位量，以保证（八）锚杆施加预应力后可较准确控制结构物的变位量，以保证结构物的安全。结构物的安全。第7章锚固技术-锚固技术6 第二节第二节 锚杆的成孔工艺锚杆的成孔工艺一、锚杆成孔设备一、锚杆成孔设备 国内常用锚杆钻机的类型及主要性能参数，见表国内常用锚杆钻机的类型及主要性能参数，见表7-17-1。二、锚杆的成孔方法二、锚杆的成孔方法 目前在锚固工程中常用的钻进方法除常规正循环回转钻进外大量使目前在锚固工程中常用的钻进方法除常规正循环回转钻进外大量使用的是长螺旋回转钻进、长螺旋冲击回转钻进、风动冲击器冲用的是长螺旋回转钻进、长螺旋冲击回转钻进、风动冲击器冲击回转钻进、跟套管长螺旋回转钻进、跟管冲击回转钻进、冲击挤击回转钻进、跟套管长螺旋回转钻进、跟管冲击回转钻进、冲击挤密钻进和反循环冲击回转钻进等复合钻进方法。密钻进和反循环冲击回转钻进等复合钻进方法。（一）长螺旋回转钻进（一）长螺旋回转钻进 长螺旋回转钻进不使用冲洗介质，是在各类土层中成孔的优选方法钻长螺旋回转钻进不使用冲洗介质，是在各类土层中成孔的优选方法钻进效率高，操作简单、要求设备功率低给进压力小，无污染进效率高，操作简单、要求设备功率低给进压力小，无污染, ,噪音小，噪音小，是城市深基坑支护中土层锚杆施工成孔的主要方法是城市深基坑支护中土层锚杆施工成孔的主要方法. .第7章锚固技术-锚固技术7 表表7-1 7-1 国内常用锚杆钻机的主要性能参数国内常用锚杆钻机的主要性能参数钻机型号技术性能适用条件生产厂家MGJ-50=01800,D=100180mm,H=60m,机械动力头,液压给进,行程18002500mm各类地层重庆探矿机械厂MGY-100=-1001800,D=110200mm,H=100m,全液压双动力头,行程20002500mm各类地层MD-50=-100900,D=110152mm,H=50m,全液压单动力头,可跟套管,行程18002300mm各类地层无锡探矿机械总厂QDG-2=0900,D=120200mm,H=50m,机械动力头,液压给进,行程15002000mm软土地层北京探矿机械厂YTM-87=0900,D=100200mm,H=40m,液压动力头,液压给进,行程18002500mm各类地层北京建筑研究总院MG-50A=01800,D=110150mm,H=50m,机械动力头,液压给进,行程1800mm各类地层无锡双帆钻凿设备有限公司MG-100=01800,D=110150mm,H=110m,机械动力头,液压给进,行程2300mm各类地层YQ-100D=03600,D=76110mm,H=25m,电动机驱动,液压给进,行程1500mm硬岩地层MZ-65=-1001800,D=110130mm,H=25m,空气驱动,液压给进,行程18002500mm硬岩地层宣化英格索兰公司MZ-165=0900,D=90165mm,H=80m,全液压驱动给进,可跟套管,行程2000mm各类地层YQ-100A=03600,D=100mm,H=60m,空气驱动、给进,行程3000mm,步履式钻车硬岩地层MK-4=01800,D=91130mm,H=300m,全液压动力头给进,行程15002000mm软岩层煤炭科学院西安分院钻探研究所MK-5=01800,D=91150mm,H=500m,全液压双动力头给进,可跟管,行程10001500mm各类地层GZ-150A=0900,D=110150mm,H=80m,全液压驱动给进,行程2000mm各类地层吉林大学建设工程学院钻探机具工厂GZ-150B=0900,D=100170mm,H=80m,全液压驱动给进,可跟套管,双动力头各类地层MZ-150=0900,D=100150mm,H=50m,全液压单动力头,液压给进,行程2000mm各类地层第7章锚固技术-锚固技术8（二）长螺旋冲击回转钻进（二）长螺旋冲击回转钻进 长螺旋冲击回转钻进是在土层中含有块石、碎石或破碎的长螺旋冲击回转钻进是在土层中含有块石、碎石或破碎的较岩层中使用的成孔方法。它是用风动冲击器安装在长螺旋钻较岩层中使用的成孔方法。它是用风动冲击器安装在长螺旋钻杆的前端，利用风动冲击器破碎孔内硬岩块，而用螺旋叶片排杆的前端，利用风动冲击器破碎孔内硬岩块，而用螺旋叶片排除岩土屑。除岩土屑。（三）冲击回转钻进（三）冲击回转钻进 在锚固工程施工中，多采用气动冲击回转钻进方法。冲击在锚固工程施工中，多采用气动冲击回转钻进方法。冲击回转钻进主要优点是在硬岩层中成孔效率高，质量好，钻孔偏回转钻进主要优点是在硬岩层中成孔效率高，质量好，钻孔偏斜小，成孔后洗孔时间短，施工工期容易保证。斜小，成孔后洗孔时间短，施工工期容易保证。第7章锚固技术-锚固技术9（四）冲击回转挤密钻进（四）冲击回转挤密钻进 冲击回转挤密钻进方法主要是在软弱土层中为了提高锚杆的承载冲击回转挤密钻进方法主要是在软弱土层中为了提高锚杆的承载能力，减小坍塌和孔内残留钻渣而使用的一种新型成孔方法。将冲击能力，减小坍塌和孔内残留钻渣而使用的一种新型成孔方法。将冲击器安装在钻杆底部，钻进时利用冲击器的冲击力将钻头击入土层中，器安装在钻杆底部，钻进时利用冲击器的冲击力将钻头击入土层中，同时钻机的给进力推动钻头压入土层之中，并且在钻机回转力的作用同时钻机的给进力推动钻头压入土层之中，并且在钻机回转力的作用下钻头转动一定角度对土层作剪切破碎下钻头转动一定角度对土层作剪切破碎 。图7-4 冲击回转挤密钻具结构示意图1-钻杆；2-锁接头；3-冲击器；4-挤密钻头第7章锚固技术-锚固技术10（五）跟套管冲击回转钻进（五）跟套管冲击回转钻进 跟套管钻进成孔有三种方式：双动力头跟管钻进、偏心钻头跟跟套管钻进成孔有三种方式：双动力头跟管钻进、偏心钻头跟管钻进和冲击器跟管钻进。管钻进和冲击器跟管钻进。 1.1.双动力头跟管钻进双动力头跟管钻进 利用钻机上的动力头利用钻机上的动力头和动力头和动力头同时回转，同步进行跟套管同时回转，同步进行跟套管护壁，套管内小径钻具破碎孔内岩土体，当钻进至稳定的岩土层时，护壁，套管内小径钻具破碎孔内岩土体，当钻进至稳定的岩土层时，动力头动力头停止转动，并不再接套管，利用小一级冲击回转钻具钻进停止转动，并不再接套管，利用小一级冲击回转钻具钻进至设计孔深，提出钻具，下入锚拉杆后，起拨套管或边灌浆边起拨至设计孔深，提出钻具，下入锚拉杆后，起拨套管或边灌浆边起拨套管。套管。 图7-5 双动力头跟套管钻进的钻具结构示意图1-前动力头；2-后动力头；3-套管；4-钻头；5-钻杆；6-风动冲击器；7-球齿钻头第7章锚固技术-锚固技术112.2.偏心钻头跟套管钻进偏心钻头跟套管钻进 将偏心钻头代替冲击器下部的球齿型硬质合金钻头，在含碎石、将偏心钻头代替冲击器下部的球齿型硬质合金钻头，在含碎石、卵砾石及破碎的硬岩层中钻进成孔，代替双动力头跟套管钻进成孔卵砾石及破碎的硬岩层中钻进成孔，代替双动力头跟套管钻进成孔方法。其特点是冲击力做用在套管底部的套管靴上，带动套管与内方法。其特点是冲击力做用在套管底部的套管靴上，带动套管与内部的小径冲击回转钻具同步前进，套管不回转，冲击器边冲击边回部的小径冲击回转钻具同步前进，套管不回转，冲击器边冲击边回转，在破碎孔底岩土层的同时，用冲击力带动套管一起进入孔内。转，在破碎孔底岩土层的同时，用冲击力带动套管一起进入孔内。此种方法只要有单动力头钻机即可，且偏心钻头只伸出套管靴底部此种方法只要有单动力头钻机即可，且偏心钻头只伸出套管靴底部150150200mm200mm，不容易发生卡钻事故。当到稳定地层后，提出小径钻，不容易发生卡钻事故。当到稳定地层后，提出小径钻具，将偏心钻头更换成普通钻头，继续钻进完成设计孔深，安装好具，将偏心钻头更换成普通钻头，继续钻进完成设计孔深，安装好锚拉杆后，方可起拨套管。偏心钻头跟管钻具结构见图锚拉杆后，方可起拨套管。偏心钻头跟管钻具结构见图7-67-6。 图7-6 偏心钻头跟管钻具结构示意图1-套管；2-钻杆；3-风动冲击器；4-套管靴；5-偏心钻头第7章锚固技术-锚固技术123.3.冲击器跟管钻进冲击器跟管钻进 在无双动力头钻机和偏心钻头的条件下，可以采用双套冲击器在无双动力头钻机和偏心钻头的条件下，可以采用双套冲击器联合使用进行跟管钻进。这种方法适合于含碎石、块石较小和较少联合使用进行跟管钻进。这种方法适合于含碎石、块石较小和较少的土层、松散地砂层、小砾石层和破碎带地层使用。冲击器跟管钻的土层、松散地砂层、小砾石层和破碎带地层使用。冲击器跟管钻进的钻具结构如图进的钻具结构如图7-77-7所示。所示。图7-7 冲击器跟管钻进的钻具结构示意图1-冲击器；2-套管；3-钻杆；4-冲击器；5-球齿钻头第7章锚固技术-锚固技术13三、三、 锚杆成孔中的注意事项锚杆成孔中的注意事项 锚杆成孔质量的好坏，不仅关系到锚杆的承载能力，而且对后锚杆成孔质量的好坏，不仅关系到锚杆的承载能力，而且对后续工序有直接影响，因此在锚杆成孔中应注意以下事项：续工序有直接影响，因此在锚杆成孔中应注意以下事项： 1.1.锚杆成孔前必须将场地平整好，准确测量锚杆孔位与钻机的机锚杆成孔前必须将场地平整好，准确测量锚杆孔位与钻机的机高，使钻孔轴线与设计轴线偏差在高，使钻孔轴线与设计轴线偏差在50mm50mm之内，以保证所有锚杆的承压之内，以保证所有锚杆的承压台的顺利安装。台的顺利安装。 2. 2.成孔中钻机的安装必须保证其稳固性，不得在钻进中钻机位或成孔中钻机的安装必须保证其稳固性，不得在钻进中钻机位或摆动。以防止钻孔偏斜和倾角的变化，防止孔深后两孔交插而串通。摆动。以防止钻孔偏斜和倾角的变化，防止孔深后两孔交插而串通。 3. 3.钻进中及时排除孔内岩渣，尤其是干孔钻进时，排渣不及时或钻进中及时排除孔内岩渣，尤其是干孔钻进时，排渣不及时或孔内岩渣过多往往造成孔内事故而影响施工进度和锚固质量。孔内岩渣过多往往造成孔内事故而影响施工进度和锚固质量。 第7章锚固技术-锚固技术14 4. 4.无冲洗介质或采用高压空气做冲洗介质钻进或孔时，一定要依据无冲洗介质或采用高压空气做冲洗介质钻进或孔时，一定要依据地层性质选择合理地钻进技术参数，确定合理地给进速度，防止盲目地层性质选择合理地钻进技术参数，确定合理地给进速度，防止盲目施加压力和加快给进速度，以防止钻具扭矩增大而拆断、埋钻和卡钻。施加压力和加快给进速度，以防止钻具扭矩增大而拆断、埋钻和卡钻。 5. 5.在溶蚀地层或粘性较高的地层中钻进时，一定要注意钻机扭矩的在溶蚀地层或粘性较高的地层中钻进时，一定要注意钻机扭矩的变化，控制回转速度和给进压力，防止钻孔角度下垂使钻具起拨困难变化，控制回转速度和给进压力，防止钻孔角度下垂使钻具起拨困难或锚拉杆不能安装，而重复透孔。或锚拉杆不能安装，而重复透孔。 6.6.锚杆成孔多为斜孔，其倾角较大，钻具在重力作用下与孔壁摩擦锚杆成孔多为斜孔，其倾角较大，钻具在重力作用下与孔壁摩擦较严重，当岩土屑较多时，摩阻力更大，因此，选择钻机时，最好使较严重，当岩土屑较多时，摩阻力更大，因此，选择钻机时，最好使用功能较大一些，选择钻杆时应为直径较大，刚性较好的厚壁钻杆，用功能较大一些，选择钻杆时应为直径较大，刚性较好的厚壁钻杆，以保证成孔的顺利以保证成孔的顺利. .第7章锚固技术-锚固技术15第三节第三节 锚杆的制作与安装锚杆的制作与安装 预应力锚杆的拉杆材料的选择主要决定于锚固对象和现场使预应力锚杆的拉杆材料的选择主要决定于锚固对象和现场使用施加预应力及锁定设备、使用年限等因素。锚杆的结构主要由拉用施加预应力及锁定设备、使用年限等因素。锚杆的结构主要由拉杆、扶正架、锚头、锚尖和注浆管等组成。锚杆的制作与安装视锚杆、扶正架、锚头、锚尖和注浆管等组成。锚杆的制作与安装视锚杆用途、使用年限、预应力大小等来决定。杆用途、使用年限、预应力大小等来决定。一一 、锚拉杆材料的选择、锚拉杆材料的选择 锚拉杆的质量主要决定于拉杆材料。拉杆的主要材料有普锚拉杆的质量主要决定于拉杆材料。拉杆的主要材料有普通螺纹钢、高强精轧螺纹钢、高强钢丝和钢铰线等类型。为保证锚通螺纹钢、高强精轧螺纹钢、高强钢丝和钢铰线等类型。为保证锚固体系在使用期限内能有效保持所施加应力，对锚杆体系中的拉杆固体系在使用期限内能有效保持所施加应力，对锚杆体系中的拉杆进行防腐处理，以降低锚杆周围环境中的腐蚀物对杆体的腐蚀作用。进行防腐处理，以降低锚杆周围环境中的腐蚀物对杆体的腐蚀作用。为保证杆体位于锚固体之中，使锚固体受力均匀，每一段长度安装为保证杆体位于锚固体之中，使锚固体受力均匀，每一段长度安装支撑架。并在拉杆下端安装锚尖，以增加锚杆的承载能力。支撑架。并在拉杆下端安装锚尖，以增加锚杆的承载能力。第7章锚固技术-锚固技术16表表7 72 2 国内常用锚杆材料主要性能国内常用锚杆材料主要性能种类种类规格规格f fptkptk碳素钢丝碳素钢丝44167016705515701570刻痕钢丝刻痕钢丝5514701470冷拨低炭钢丝冷拨低炭钢丝甲级甲级级级 级级44700 650700 65055650 600650 600钢绞线钢绞线d=9.0 (73)d=9.0 (73)16701670d=12.0 (74)d=12.0 (74)15701570d=15.0 (75)d=15.0 (75)14701470热轧钢筋热轧钢筋级级20MnSid=2820MnSid=284040315315级级20MnSi20MnSi2 2 370370级级40SiMnV,45SiMnTi40SiMnV,45SiMnTi540540精轧螺纹钢精轧螺纹钢40Si40Si2 2MnMn1470147048Si48Si2 2MnMn45SiC45SiC1 1 注：碳素钢丝指国家标准注：碳素钢丝指国家标准预应力混凝土用钢丝预应力混凝土用钢丝（GB5223GB52238585）中矫直回火钢丝）中矫直回火钢丝第7章锚固技术-锚固技术17二、棒条状拉杆的制作与防腐二、棒条状拉杆的制作与防腐 普通螺纹钢筋和精轧螺纹钢筋统称为棒条状钢筋。选用其作为拉普通螺纹钢筋和精轧螺纹钢筋统称为棒条状钢筋。选用其作为拉杆时，一般由一根或数根钢筋组合而成。如果用数根（一般不超过三杆时，一般由一根或数根钢筋组合而成。如果用数根（一般不超过三根）钢筋时则需要焊接或绑扎成为一体。钢筋长度按锚杆设计长度根）钢筋时则需要焊接或绑扎成为一体。钢筋长度按锚杆设计长度（自由段长、锚固段长之和）与张拉锁定所需要的长度之和计算下料。（自由段长、锚固段长之和）与张拉锁定所需要的长度之和计算下料。 拉杆材料按要求下料后，应除油除锈，并在锚头端焊接螺纹接头。拉杆材料按要求下料后，应除油除锈，并在锚头端焊接螺纹接头。为使拉杆下入孔中时能居中，保证拉杆具有足够保护层厚度，同时使为使拉杆下入孔中时能居中，保证拉杆具有足够保护层厚度，同时使灌浆体对锚固段拉杆起到防腐作用，应在拉杆体上每隔灌浆体对锚固段拉杆起到防腐作用，应在拉杆体上每隔1.51.52.0m2.0m设设置一个支撑架，支撑对中方式如图置一个支撑架，支撑对中方式如图7-87-8所示。支撑架除起对中作用外，所示。支撑架除起对中作用外，同时处于锚固段内的支撑架还可起到增加锚固力的作用。（即可起到同时处于锚固段内的支撑架还可起到增加锚固力的作用。（即可起到内锚头作用）。内锚头作用）。图7-8 拉杆支撑架结构示意图（a）钢条式；（b）扁钢式；1-拉杆；2-支撑钢筋；3-支承钢带 第7章锚固技术-锚固技术18 对于在自由段的拉杆，在安装前应对拉杆做防腐和隔离处理，常对于在自由段的拉杆，在安装前应对拉杆做防腐和隔离处理，常用的防腐方法有以下几种：用的防腐方法有以下几种： 在杆体上除锈除油后涂上防锈漆。待干燥后敷上一层润滑油或在杆体上除锈除油后涂上防锈漆。待干燥后敷上一层润滑油或黄干油，外部缠绕上经油浸渍过的防腐带，并用胶带固定。黄干油，外部缠绕上经油浸渍过的防腐带，并用胶带固定。 在杆体除锈除油后涂刷防锈漆，待干以后再敷上约在杆体除锈除油后涂刷防锈漆，待干以后再敷上约1.51.52.0mm2.0mm厚黄干油，最后用塑料布缠绕包裹，并用细铁线绑扎固定。厚黄干油，最后用塑料布缠绕包裹，并用细铁线绑扎固定。 将柔性的聚氯乙烯管套在涂有防锈漆和油脂的拉杆自由段上，将柔性的聚氯乙烯管套在涂有防锈漆和油脂的拉杆自由段上，两端用密封胶带固定密封。选择的聚氯乙烯管内径一定要大于拉杆外两端用密封胶带固定密封。选择的聚氯乙烯管内径一定要大于拉杆外经经2 23mm3mm，才能保证套时顺利。，才能保证套时顺利。 将直径为拉杆外径将直径为拉杆外径2 2倍左右的聚丙烯管套在涂有防锈漆和油脂倍左右的聚丙烯管套在涂有防锈漆和油脂的拉杆的自由段上。安装好后将聚丙烯管两端加热收缩，使其与拉杆的拉杆的自由段上。安装好后将聚丙烯管两端加热收缩，使其与拉杆粘在一起，中间段每隔粘在一起，中间段每隔1.01.01.5m1.5m进行加热处理，使聚丙烯管收缩，进行加热处理，使聚丙烯管收缩，使其紧贴于拉杆之上。使其紧贴于拉杆之上。 第7章锚固技术-锚固技术19 以上方法，前两种操作简单，防腐性能一般，但安装拉杆时容易以上方法，前两种操作简单，防腐性能一般，但安装拉杆时容易破坏保护层，主要用于临时性锚固工程中使用。其它方法操作复杂，破坏保护层，主要用于临时性锚固工程中使用。其它方法操作复杂，但防腐性能好，有较好的抗破坏能力，使用寿命长，多用于永久性锚但防腐性能好，有较好的抗破坏能力，使用寿命长，多用于永久性锚固工程中。固工程中。 捧条状拉杆在单根钢筋长度不够时，必须进行连接。对于精轧螺捧条状拉杆在单根钢筋长度不够时，必须进行连接。对于精轧螺纹钢，出厂时整根钢筋上带有螺纹，所以采用接头联结。并且避免焊纹钢，出厂时整根钢筋上带有螺纹，所以采用接头联结。并且避免焊接。对于普通接。对于普通级或级或级螺纹钢级螺纹钢, ,在联结时必须采用焊接在联结时必须采用焊接, ,其焊接方法其焊接方法有磨擦对焊，邦条对焊和转角搭接焊三种方式。不论采用哪种方式连有磨擦对焊，邦条对焊和转角搭接焊三种方式。不论采用哪种方式连接，必须保证两根或多根钢筋的中心线在同一条直线上，保证受拉力接，必须保证两根或多根钢筋的中心线在同一条直线上，保证受拉力时不产生分力现象。焊接的要求按钢筋焊接规范要求。邦条焊接时其时不产生分力现象。焊接的要求按钢筋焊接规范要求。邦条焊接时其长度不得小于长度不得小于30d30d（d d拉杆直径）。搭接焊时，搭接长度不得不得小拉杆直径）。搭接焊时，搭接长度不得不得小300mm300mm。并必须采用双面焊接。多根钢筋组成的拉杆，在同一断面上。并必须采用双面焊接。多根钢筋组成的拉杆，在同一断面上的焊接点不得超过的焊接点不得超过30%30%。第7章锚固技术-锚固技术20 支撑架用支撑架用66或或88元钢筋制作，其外径小于钻孔直径元钢筋制作，其外径小于钻孔直径5 58mm8mm，长度在，长度在150150300mm300mm，每个支撑架上不得少于，每个支撑架上不得少于4 4根肋筋。可根肋筋。可直接焊在杆体上，拉杆的总体结构见图直接焊在杆体上，拉杆的总体结构见图7-97-9所示。所示。图7-9 棒条状拉杆的结构示意图1-锚具；2-结构物；3-油脂；4-注浆液；5-套管；6-锚固体；7-裂纹；8-对中支撑架L-锚头长；Lf-自由段长；La-锚固段长第7章锚固技术-锚固技术21三、多股钢绞线拉杆的制作与防腐三、多股钢绞线拉杆的制作与防腐 采用多股钢绞线做成拉杆形成的锚杆亦称为锚索。钢绞线拉采用多股钢绞线做成拉杆形成的锚杆亦称为锚索。钢绞线拉杆的柔性较好，容易靠自重沉入锚孔内，并且拉力大，长度不受杆的柔性较好，容易靠自重沉入锚孔内，并且拉力大，长度不受限制，对施工场地空间要求较小，主要用于承载能力大于限制，对施工场地空间要求较小，主要用于承载能力大于600kN600kN以上、长度大于以上、长度大于20m20m的永久性锚固工程之中。但钢绞线拉杆制作的永久性锚固工程之中。但钢绞线拉杆制作复杂且费时。复杂且费时。 1.1.钢绞线严格按要求长度下料，并保证每股长度误差在钢绞线严格按要求长度下料，并保证每股长度误差在50mm50mm以内，并对每股钢绞线作除油、除锈处理。以内，并对每股钢绞线作除油、除锈处理。 2.2.将钢绞线按设计排列，沿杆件轴线方向每隔将钢绞线按设计排列，沿杆件轴线方向每隔1.51.52.0m2.0m安安装隔离架和紧箍环，将隔离架与紧箍环间隔固定在杆件上，并绑装隔离架和紧箍环，将隔离架与紧箍环间隔固定在杆件上，并绑扎牢固。在隔离架与紧箍环中心安装灌浆管至锚杆下底下端距杆扎牢固。在隔离架与紧箍环中心安装灌浆管至锚杆下底下端距杆体底面体底面200200300mm300mm处。处。 3.3.在钢绞线拉杆的自由段除油后，涂防锈漆在钢绞线拉杆的自由段除油后，涂防锈漆0.50.51.0mm1.0mm厚，厚，待干燥后，敷待干燥后，敷2.02.03.0mm3.0mm厚黄油，并套以厚黄油，并套以PVCPVC管，管的内径大于管，管的内径大于单根钢绞线外径单根钢绞线外径3 34mm4mm。并把进入锚孔内一端用密封带扎牢固，。并把进入锚孔内一端用密封带扎牢固，或加热后使其收缩与钢绞线粘接在一起。进行防腐处理。国内常或加热后使其收缩与钢绞线粘接在一起。进行防腐处理。国内常用制作拉杆的钢绞线多为用制作拉杆的钢绞线多为12.012.0和和15.24mm15.24mm两种，以两种，以15.2415.24为为主。多股钢绞线制作的拉杆结构见图主。多股钢绞线制作的拉杆结构见图7-107-10、7-117-11所示。所示。第7章锚固技术-锚固技术22图7-10 临时性多股钢绞线锚杆 构造示意图1-钻孔；2-注浆管；3-钢绞线；4-隔离件；5-涂油钢绞线；6-光滑套管；7-锚头；8-扩张件 图7-11 永久性多股钢绞线锚杆构造示意图 1-钻孔；2-注浆管；3-波形套管；4-无包裹钢 绞线；5-隔离件；6-涂塑钢绞线；7-光滑套管； 8-锚头；9-扩张件第7章锚固技术-锚固技术23 4. 4.采用钢绞线作压力型锚杆体时，选用厂家直接滚压胶的钢绞线采用钢绞线作压力型锚杆体时，选用厂家直接滚压胶的钢绞线制作。这种钢绞线的表面涂有油脂并滚压一层制作。这种钢绞线的表面涂有油脂并滚压一层2 23.0mm3.0mm的塑胶而成。的塑胶而成。其拉杆的制作时同样需安装隔离架和紧箍环，只是在拉杆的下部其拉杆的制作时同样需安装隔离架和紧箍环，只是在拉杆的下部0.5m0.5m长去掉防腐层后，除油除塑后，安装下锚头并锁紧。其结构图长去掉防腐层后，除油除塑后，安装下锚头并锁紧。其结构图7-127-12所示。所示。 图7-12 压力型锚杆结构示意图1-锚具；2-支挡结构；3-注浆体；4-锚固体；5-拉杆；6-支撑架；7-套管；8-夹片；9-内锚头第7章锚固技术-锚固技术24 5. 5.用钢绞线制成的拉杆体使用的隔离架和紧箍环有两种形式。用钢绞线制成的拉杆体使用的隔离架和紧箍环有两种形式。其材质可用其材质可用66或或88的无钢筋制作的无钢筋制作, ,也可用硬塑料压制而成。其结也可用硬塑料压制而成。其结构见图构见图7-137-13所示所示图7-13 隔离环、紧箍环结构示意图1-铰线槽；2-注浆管孔；3-铰线孔第7章锚固技术-锚固技术25 6.6.钢绞线锚杆用于高压灌浆的锚固工程时，它的结构与常压灌浆钢绞线锚杆用于高压灌浆的锚固工程时，它的结构与常压灌浆锚杆不同，主要依靠把锚固段与自由段分隔开的密封袋和带环形止锚杆不同，主要依靠把锚固段与自由段分隔开的密封袋和带环形止逆密封弹性胶圈的袖阀管以形成高压灌浆过程。如图逆密封弹性胶圈的袖阀管以形成高压灌浆过程。如图7-147-14为法国为法国SoletancheSoletanche公司的公司的IRPIRP高压灌浆锚杆，尤其在松散或破碎地层中经常高压灌浆锚杆，尤其在松散或破碎地层中经常使用。使用。图7-14 IRP高压灌浆锚杆结构示意图1-灌浆袖阀管；2-钻孔；3-自由段钢绞线塑料导管；4-钢绞线；5-密封袋；6-扩张件；7-束紧环；8-球形扩散锚固体；9-灌浆管；10-灌浆管与袖阀管间密封胶塞；11-袖阀管止逆弹性胶圈第7章锚固技术-锚固技术26 IRPIRP高压灌浆锚杆采用无纺布密封袋，袋长为高压灌浆锚杆采用无纺布密封袋，袋长为2.0m2.0m左右，采用左右，采用滑动方法套在锚杆锚固段与自由段分界处，袋的两端紧固于杆体滑动方法套在锚杆锚固段与自由段分界处，袋的两端紧固于杆体与灌浆管上，当杆体与灌浆管下入孔内并拨出套管后，以低压灌与灌浆管上，当杆体与灌浆管下入孔内并拨出套管后，以低压灌注灰浆使密封袋充满灰浆，密封袋紧贴在孔壁上，将锚固段与自注灰浆使密封袋充满灰浆，密封袋紧贴在孔壁上，将锚固段与自由段分开。带孔的灌浆袖阀管是直径在由段分开。带孔的灌浆袖阀管是直径在323240mm40mm的的PVCPVC管，管壁孔管，管壁孔的间距为的间距为1.0m1.0m，孔外管壁上套有弹性塑料套使浆液只能由管内流，孔外管壁上套有弹性塑料套使浆液只能由管内流出，而不能由管外流入管内。出，而不能由管外流入管内。PVCPVC管内安装封底侧面开孔的小直径管内安装封底侧面开孔的小直径灌浆钢管，并安装两个限定区域的密封胶圈。高压注浆时，将钢灌浆钢管，并安装两个限定区域的密封胶圈。高压注浆时，将钢管下入指定位置，使两个密封圈位置指定位于管下入指定位置，使两个密封圈位置指定位于PVCPVC管上的带有塑料管上的带有塑料的侧壁孔的两端，即可以进行分段灌注浆液。一段注完后，可移的侧壁孔的两端，即可以进行分段灌注浆液。一段注完后，可移动钢管再进行另一段灌注。动钢管再进行另一段灌注。第7章锚固技术-锚固技术27四、多根钢丝锚杆的制作与防腐四、多根钢丝锚杆的制作与防腐 国内常用钢丝锚杆（索）材料多为国内常用钢丝锚杆（索）材料多为44或或5mm5mm的碳素钢丝、刻痕的碳素钢丝、刻痕钢丝和冷拨钢丝等。用钢丝组成大型锚杆，不仅费时费工，而且占用钢丝和冷拨钢丝等。用钢丝组成大型锚杆，不仅费时费工，而且占用的场地较大，岩锚杆较短，则相对容易些。在制作锚杆时，首先将钢的场地较大，岩锚杆较短，则相对容易些。在制作锚杆时，首先将钢丝校直，并按要求长度下料，不能有接头。然后借助于带孔的分线板丝校直，并按要求长度下料，不能有接头。然后借助于带孔的分线板将钢丝按层或按图，布置在分线板孔中固定，分线板结构如图将钢丝按层或按图，布置在分线板孔中固定，分线板结构如图7-157-15所所示。示。图7-15 钢丝锚索分线板结构示意图 （a）-按圈布置分线板；（b）-按排布置分线板；1-灌浆管通孔；2-钢丝通孔第7章锚固技术-锚固技术28 分线板的作用是将钢丝有效分离并固定，增大锚固体对每束钢丝分线板的作用是将钢丝有效分离并固定，增大锚固体对每束钢丝的握固力。编制钢丝如同编制钢绞线，应对钢丝及对应的分线板钢丝的握固力。编制钢丝如同编制钢绞线，应对钢丝及对应的分线板钢丝孔进行编号，以免在穿孔时出现错误。并保持在全长钢丝的平行性。孔进行编号，以免在穿孔时出现错误。并保持在全长钢丝的平行性。如果一个锚杆使用的钢丝较少，可以在每根钢丝底部安装一个锚板单如果一个锚杆使用的钢丝较少，可以在每根钢丝底部安装一个锚板单独使用，或在底部用内锚头固定所有钢丝而使用。如图独使用，或在底部用内锚头固定所有钢丝而使用。如图7-167-16为预应力为预应力钢丝锚杆结构钢丝锚杆结构 。图7-16 预应力钢丝锚杆结构示意图1-注浆孔；2-锚塞；3-锚环；4-排气孔；5-垫片；6-垫板；7-钻孔；8-钢丝；9-分线板；10锚固体；11-台阶状内锚头第7章锚固技术-锚固技术29五、锚杆体的安装五、锚杆体的安装 锚杆杆体的入孔安装应根据锚杆长度，杆件材料，钻孔倾角及杆锚杆杆体的入孔安装应根据锚杆长度，杆件材料，钻孔倾角及杆 体结构等而确定。体结构等而确定。 1.1.锚杆杆体的材料为钢筋时，可利用钢筋的刚度和杆体上安装的锚杆杆体的材料为钢筋时，可利用钢筋的刚度和杆体上安装的支撑环而直接安放。将制作质量合格的杆体直按插入锚孔内，插入深支撑环而直接安放。将制作质量合格的杆体直按插入锚孔内，插入深度不得少于设计深度的度不得少于设计深度的95%95%，注浆管一同下入孔底，距离在，注浆管一同下入孔底，距离在100100200mm200mm左右。左右。 2.2.当锚杆杆体为钢绞线、钢丝组装而成时，应首先检查杆体制作当锚杆杆体为钢绞线、钢丝组装而成时，应首先检查杆体制作质量，确保隔离环、束紧环安质量，确保隔离环、束紧环安 装牢固。注浆管安装符合设计要求时，可采用人力直按插入锚孔装牢固。注浆管安装符合设计要求时，可采用人力直按插入锚孔内，或用钻杆和钢质注浆管送入孔底。安装时不得扭压、弯曲，杆体内，或用钻杆和钢质注浆管送入孔底。安装时不得扭压、弯曲，杆体送入孔内深度不得小于锚杆长度的送入孔内深度不得小于锚杆长度的95%95%。注浆管底部管头距孔底距离。注浆管底部管头距孔底距离不得大于不得大于200mm200mm。杆体安装好后，不得扭转或敲击。杆体安装好后，不得扭转或敲击。第7章锚固技术-锚固技术30 第四节第四节 锚固技术的注浆工艺锚固技术的注浆工艺 锚固工程的注浆是锚固系统施工中关键工序之一，一般选用水锚固工程的注浆是锚固系统施工中关键工序之一，一般选用水泥砂浆或水泥素浆，特殊情况下可采用化学浆液或混合浆液注浆。泥砂浆或水泥素浆，特殊情况下可采用化学浆液或混合浆液注浆。浆液注入锚固段，与地层粘结的同时握紧杆体，起到传递锚固力和浆液注入锚固段，与地层粘结的同时握紧杆体，起到传递锚固力和保护杆体作用。浆液固化后对杆体的粘结强度、与地层间的粘结所保护杆体作用。浆液固化后对杆体的粘结强度、与地层间的粘结所产生最大摩阻应力，以及对锚固段的防腐能力，在很大程度上取决产生最大摩阻应力，以及对锚固段的防腐能力，在很大程度上取决于浆液材料、配合比、拌合质量和注浆方法等。于浆液材料、配合比、拌合质量和注浆方法等。第7章锚固技术-锚固技术31一、注浆材料一、注浆材料 （一）注浆材料的质量要求（一）注浆材料的质量要求 1.1.水泥宜采用水泥宜采用525#525#普通硅酸盐水泥，必要时可选用抗硫酸盐水普通硅酸盐水泥，必要时可选用抗硫酸盐水泥。水泥必须具有抵抗水和土层中所含化学物质的侵蚀能力。为防泥。水泥必须具有抵抗水和土层中所含化学物质的侵蚀能力。为防止或减缓锚固体内钢质拉杆材料的腐蚀，要求水泥中所含氯化物总止或减缓锚固体内钢质拉杆材料的腐蚀，要求水泥中所含氯化物总量不宜超过量不宜超过0.1%0.1%。水泥不宜选用火山灰水泥和泌水性高的矿渣水泥。水泥不宜选用火山灰水泥和泌水性高的矿渣水泥。 2. 2.拌合用的水不能采用污水，水中的硫酸盐含量不能超过拌合用的水不能采用污水，水中的硫酸盐含量不能超过0.1%0.1%，氯化物含量不能超过，氯化物含量不能超过0.5%0.5%，并且水中不能含有糖类和腐殖质或明，并且水中不能含有糖类和腐殖质或明显含有有机质悬浮物。在选矿场或工厂附近施工时，不能采用浅层显含有有机质悬浮物。在选矿场或工厂附近施工时，不能采用浅层地表水或地下水。适合于饮用水标准的水均可作为拌合用水。地表水或地下水。适合于饮用水标准的水均可作为拌合用水。 3.3.浆液为水泥砂浆时，拌合用砂应选用细砂或过筛中砂。砂中浆液为水泥砂浆时，拌合用砂应选用细砂或过筛中砂。砂中含泥量不得超过含泥量不得超过3%3%，砂质选用含石英较多的河砂，砂中应严禁含有，砂质选用含石英较多的河砂，砂中应严禁含有砾石等粗颗粒，砂中含云母、有机质、氯化物、硫酸盐等有害物质砾石等粗颗粒，砂中含云母、有机质、氯化物、硫酸盐等有害物质按重量计不得超过按重量计不得超过1%1%。第7章锚固技术-锚固技术32（二）浆液水灰比与配合比（二）浆液水灰比与配合比 水灰比对浆液的流动性和结石质量有重大影响。水灰比增大，水灰比对浆液的流动性和结石质量有重大影响。水灰比增大，将使浆液固化时泌水性增大，结石率及结石强度降低，结石收缩性将使浆液固化时泌水性增大，结石率及结石强度降低，结石收缩性增强，造成固化灰浆的耐久性降低，与地层粘结强度下降，降低锚增强，造成固化灰浆的耐久性降低，与地层粘结强度下降，降低锚杆承载力。但水灰比大可提高浆液流动性，有利于注浆施工。锚固杆承载力。但水灰比大可提高浆液流动性，有利于注浆施工。锚固工程施工注浆时所采用的水灰比以工程施工注浆时所采用的水灰比以0.40.40.450.45为宜，有利于泵送和渗为宜，有利于泵送和渗入裂隙或孔隙中。入裂隙或孔隙中。灰浆固化灰浆固化2828天后强度可达天后强度可达30MPa30MPa以上，水泥结石渗以上，水泥结石渗透率很低。为降低浆液泌水性和结石干缩性，提高结石强度，降低透率很低。为降低浆液泌水性和结石干缩性，提高结石强度，降低水灰比并保持浆液良好流动性，可适量加入外加剂。在加入适量外水灰比并保持浆液良好流动性，可适量加入外加剂。在加入适量外加剂后，须保证让锚固体的强度在加剂后，须保证让锚固体的强度在7 7天时不低于天时不低于20MPa20MPa，2828天的强度天的强度不低于不低于30MPa30MPa。 当使用水泥砂浆时，灰砂比为当使用水泥砂浆时，灰砂比为1:11:11:21:2，为减少砂浆对泵的磨，为减少砂浆对泵的磨损，可将配合比调整为损，可将配合比调整为1:0.51:0.51:11:1。砂的含量越高，其流动性越差，。砂的含量越高，其流动性越差，对泵的磨损也越严重。同时由于砂的沉析效应而易堵塞输送管，使对泵的磨损也越严重。同时由于砂的沉析效应而易堵塞输送管，使注浆质量受到影响。注浆质量受到影响。第7章锚固技术-锚固技术33（三）浆液配制（三）浆液配制正式注浆前，应进行浆液试配，浆液配制时应遵循下列基本原则：正式注浆前，应进行浆液试配，浆液配制时应遵循下列基本原则： 1.1.选用水泥素浆时，水泥的存放期不得超过两个月。选用水泥砂选用水泥素浆时，水泥的存放期不得超过两个月。选用水泥砂浆时，砂的含水量大约为砂重的浆时，砂的含水量大约为砂重的2%2%3%3%，方可使用，干砂按实际重量，方可使用，干砂按实际重量计算。计算。 2.2.按试配所确定的配合比，砂、水泥及外加剂都必须过秤计算。按试配所确定的配合比，砂、水泥及外加剂都必须过秤计算。 3.3.水的重量必须严格按水灰比重量计，总的用水量须包括砂中所水的重量必须严格按水灰比重量计，总的用水量须包括砂中所有的水重量。有的水重量。 4.4.配制浆液时，其搅拌时间一般在配制浆液时，其搅拌时间一般在3 35 5分钟，不能少于分钟，不能少于2 2分钟，并分钟，并必须采用机械搅拌，严禁用人工代替机械搅拌，以防不均。必须采用机械搅拌，严禁用人工代替机械搅拌，以防不均。第7章锚固技术-锚固技术34二、注浆设备与工具二、注浆设备与工具 锚固工程施工使用的注浆设备主要有注浆泵，搅拌机，输浆高锚固工程施工使用的注浆设备主要有注浆泵，搅拌机，输浆高压管，计算秤等。压管，计算秤等。（一）注浆泵的选择（一）注浆泵的选择 注浆泵是注浆工艺中的重要设备，在高压注注浆泵是注浆工艺中的重要设备，在高压注浆中尤为重要。浆中尤为重要。1.1.对注浆泵的要求对注浆泵的要求泵压要求高泵压要求高 在高压注浆中要求注浆泵具有的压力大于所需注在高压注浆中要求注浆泵具有的压力大于所需注浆压力的浆压力的1.21.21.51.5倍。常用高压注浆额定压力应为倍。常用高压注浆额定压力应为2.52.55.0MPa 5.0MPa ，最，最大可达大可达10MPa10MPa。泵的流量小泵的流量小 在土层注浆过程中，锚杆长度较短，锚孔直径在在土层注浆过程中，锚杆长度较短，锚孔直径在150mm150mm之内，单孔注浆较少，又不需要快速注浆，以避免浆液上返不之内，单孔注浆较少，又不需要快速注浆，以避免浆液上返不均匀，因此在常规条件下有均匀，因此在常规条件下有30L/min30L/min100L/min100L/min即可。注浆泵流量最即可。注浆泵流量最好可调。好可调。泵的工作平稳，流量稳定，在注浆过程中，一般要求泵的流量不泵的工作平稳，流量稳定，在注浆过程中，一般要求泵的流量不随泵压变化而变化，能保持恒定的泵量。随泵压变化而变化，能保持恒定的泵量。泵的使用寿命长，易损件耐磨性好。尤其是在砂浆的条件下，要泵的使用寿命长，易损件耐磨性好。尤其是在砂浆的条件下，要求泵的活动件具有较长使用寿命，以保持稳定的压力和泵量。求泵的活动件具有较长使用寿命，以保持稳定的压力和泵量。第7章锚固技术-锚固技术352.2.锚固工程施工常用注浆泵类型锚固工程施工常用注浆泵类型 依据锚固工程注浆工艺对注浆泵要求的特点，锚杆注浆中常用注依据锚固工程注浆工艺对注浆泵要求的特点，锚杆注浆中常用注浆泵有柱塞式往复泵、隔膜泵，滚轮式挤压泵等类型。国内常用的注浆泵有柱塞式往复泵、隔膜泵，滚轮式挤压泵等类型。国内常用的注浆泵及其性能参见表浆泵及其性能参见表7 7-3-3所示所示。（二）搅拌设备的选择（二）搅拌设备的选择 搅拌设备是保证连续注浆技术和浆液质量好坏的重要设备。锚固搅拌设备是保证连续注浆技术和浆液质量好坏的重要设备。锚固工程使用的浆液搅拌设备与建筑施工基本相同，常用的搅拌设备见表工程使用的浆液搅拌设备与建筑施工基本相同，常用的搅拌设备见表7 7-4-4所示。所示。 表表 7 7-4 -4 常用的浆液搅拌设备及性能表常用的浆液搅拌设备及性能表基本参数基本参数 型型 号号JG-150JG-150JG-250JG-250J2-150J2-150J2-350J2-350JG-50JG-50JG-150JG-150JG-250JG-250JG-350JG-350JG-500JG-500出料容量出料容量/m/m3 30.150.150.250.250.150.150.350.350.050.050.150.150.250.250.350.350.50.5进料容量进料容量/L/L2402404004002402405605608080240240400400560560800800额定功率额定功率kWkW5.55.57.57.54 45.55.51010131322223030第7章锚固技术-锚固技术36 表表 7 7-3 -3 注浆泵及技术性能参数表注浆泵及技术性能参数表型号型号流量流量/L/min/L/min压力压力/MPa/MPa功率功率kWkW重量重量电机型号电机型号备注备注kgkgYSB-250/120YSB-250/120505025025012.012.06.76.7757535003500BJOBJO2 2-92-4-92-4双缸双作用双缸双作用2MJ-3/402MJ-3/4050504.04.07.57.510001000双缸单作用双缸单作用BLB-50/40BLB-50/4050504.04.07.57.5400400BJOBJO2 2-52-6-52-6单缸单作用单缸单作用2TGZ-60/2102TGZ-60/210161621021021.021.06.06.0757510501050BJOBJO2 2-51-4-51-4双缸单作用双缸单作用HFV-2DHFV-2D202010010020.020.05.05.018.518.5110110双缸双作用双缸双作用HFV-CHFV-C0 020020013.013.03.03.0222210451045双缸双作用双缸双作用2DB-1.5/302DB-1.5/3025253.03.04.24.2670670立式双缸双作用立式双缸双作用2DN-15/402DN-15/402502504.04.0303014001400J82-8J82-8卧式双缸双作用卧式双缸双作用2DN2DN-25/80-25/804004008.08.0707025002500JR116-8JR116-8卧式双缸双作用卧式双缸双作用TBW-50/15TBW-50/1550501.51.52.22.2218218JBQJBQ2 2-31-6-31-6立式双缸双作用立式双缸双作用TBW-250/40TBW-250/402502504.04.0242411201120双缸单作用双缸单作用BW-250/50BW-250/502502505.05.02020400400三缸单作用三缸单作用HP-013HP-01350501.51.57 7520520JO-52-4JO-52-4灰浆泵灰浆泵HB6-3HB6-350501.51.54 4250250JQJQ2 2-41-4-41-4灰浆泵灰浆泵UBJ2UBJ230301.51.5灰浆泵灰浆泵第7章锚固技术-锚固技术37三、注浆方法三、注浆方法 锚固工程施工中注浆可分为常压注浆、一次高压注浆和二次高锚固工程施工中注浆可分为常压注浆、一次高压注浆和二次高压注浆三种方式。压注浆三种方式。（一）常压注浆方式（一）常压注浆方式 常压注浆是指利用注浆泵通过高压胶管与注浆管连接，向锚孔常压注浆是指利用注浆泵通过高压胶管与注浆管连接，向锚孔内注入浆液。浆液在孔底克服液柱压力和摩阻力上升直到锚孔孔口内注入浆液。浆液在孔底克服液柱压力和摩阻力上升直到锚孔孔口流出纯浆液为止。处于锚固段的浆液在固化后紧握杆体，并与地层流出纯浆液为止。处于锚固段的浆液在固化后紧握杆体，并与地层有效粘接，起到传递锚固力和保护拉杆的作用；处于自由段的浆液有效粘接，起到传递锚固力和保护拉杆的作用；处于自由段的浆液固化后，由于受到杆体与固化结石体之间防腐层油脂的分隔，结石固化后，由于受到杆体与固化结石体之间防腐层油脂的分隔，结石体只起到防腐和保持杆体处于锚孔轴线位置的作用。体只起到防腐和保持杆体处于锚孔轴线位置的作用。 注浆管一般采用注浆管一般采用22mm22mm的的PVCPVC管，同杆体一同下入孔内，距孔底管，同杆体一同下入孔内，距孔底200mm200mm之内。为保证注浆结石体密实和补充浆液在地层中的渗透损失之内。为保证注浆结石体密实和补充浆液在地层中的渗透损失量，必须在浆满孔口后停留量，必须在浆满孔口后停留202030min30min，再进行一次补浆，直到孔口，再进行一次补浆，直到孔口再次注满并溢出少量浆液为止。再次注满并溢出少量浆液为止。 注浆后，注浆管留在孔内，除特殊情况下可拔出。注浆压力为注浆后，注浆管留在孔内，除特殊情况下可拔出。注浆压力为浆液在整个管路中和从孔内上返的流动阻力，一般常压注浆时，泵浆液在整个管路中和从孔内上返的流动阻力，一般常压注浆时，泵压在压在0.50.51.0MPa1.0MPa之间。之间。 常压注浆是最简单注浆方法，可适用于各常压注浆是最简单注浆方法，可适用于各种预应力锚杆工程中。种预应力锚杆工程中。第7章锚固技术-锚固技术38（二）一次高压注浆（二）一次高压注浆 高压注浆是指在浆液注满孔口后，采用一定的方法将自由段封高压注浆是指在浆液注满孔口后，采用一定的方法将自由段封堵，并利用注浆泵给浆液施加一定压力，使浆液在压力作用下向地堵，并利用注浆泵给浆液施加一定压力，使浆液在压力作用下向地层深处渗透，形成比孔径更大的锚固结石体。以增大锚杆的承载能层深处渗透，形成比孔径更大的锚固结石体。以增大锚杆的承载能力力. .其机构见图其机构见图7 7-1-17 7所示所示 . . 图7-17 一次高压注浆密封装置安装示意图（a）-密封圈封隔方式；（b）-密封袋封隔方式；（c）-孔口混凝土封隔方式；1-注浆管；2-钻孔；3-密封胶圈；4-锚杆杆体；5-排气管；6-密封袋；7-孔口封堵的混凝土第7章锚固技术-锚固技术39（三）二次高压注浆（三）二次高压注浆 二次高压注浆又称劈裂注浆，它是采用较高注浆压力使锚固段在二次高压注浆又称劈裂注浆，它是采用较高注浆压力使锚固段在第一次注浆后形成的具有一定强度的结石体劈裂，浆液向孔壁岩土空第一次注浆后形成的具有一定强度的结石体劈裂，浆液向孔壁岩土空隙内扩散、挤压以及充填因浆液凝固所产生的空隙，并使锚固体扩大隙内扩散、挤压以及充填因浆液凝固所产生的空隙，并使锚固体扩大的注浆方法。的注浆方法。 二次高压注浆使锚固段和自由段界限分明。可对两段进行分别注二次高压注浆使锚固段和自由段界限分明。可对两段进行分别注浆，并且浆液材料、配合比不同，锚固段采用优质高强材料，自由段浆，并且浆液材料、配合比不同，锚固段采用优质高强材料，自由段可用砂浆不加压力注入。可用砂浆不加压力注入。 目前较为有效地对锚固段进行二次高压注浆的方法是采用带环套目前较为有效地对锚固段进行二次高压注浆的方法是采用带环套的注浆管，注浆管结构如图的注浆管，注浆管结构如图7 7-1-18 8所示。所示。图7-18 注浆管组合结构示意图1-钢质注浆管；2-注浆袖阀管；3-橡胶圈；4-注浆管密封胶圈 第7章锚固技术-锚固技术40 第五节第五节 张拉与锁定张拉与锁定 锚杆的张拉是指通过张拉设备使锚杆自由段和锚固自由段的拉筋锚杆的张拉是指通过张拉设备使锚杆自由段和锚固自由段的拉筋产生变形，从而对锚固结构产生所需要的预应力。锚杆锁定是指在锚产生变形，从而对锚固结构产生所需要的预应力。锚杆锁定是指在锚头上通过锁定部件对已产生变形的锚杆进行固定，从而保持锚杆预应头上通过锁定部件对已产生变形的锚杆进行固定，从而保持锚杆预应力的过程。力的过程。一、锚杆张拉、锁定的准备工作一、锚杆张拉、锁定的准备工作 锚杆张拉前，首先应设计和制作承压台或承压板。承压台的承压板锚杆张拉前，首先应设计和制作承压台或承压板。承压台的承压板必须平整，并且与锚杆的轴线垂直。使其将锚杆拉力传递给支挡结构必须平整，并且与锚杆的轴线垂直。使其将锚杆拉力传递给支挡结构物使力量均衡。同时还能固定张拉锁定设备与工具。承压台座要有足物使力量均衡。同时还能固定张拉锁定设备与工具。承压台座要有足够强度，至少能承受锚杆的预应力而不能有较大变形和移动。目前的够强度，至少能承受锚杆的预应力而不能有较大变形和移动。目前的承压台座对永久性锚杆多用钢筋混凝土制作而成，其强度大于承压台座对永久性锚杆多用钢筋混凝土制作而成，其强度大于30MPa30MPa；对于临时锚杆多用型钢制作，如工字钢、槽钢或重型钢轨制作。此；对于临时锚杆多用型钢制作，如工字钢、槽钢或重型钢轨制作。此外，对选定的张拉设备要进行标定，以便张拉时能获得锚杆预应力的外，对选定的张拉设备要进行标定，以便张拉时能获得锚杆预应力的准确值。准确值。第7章锚固技术-锚固技术41二二、锚杆张拉与锁定设备的选择、锚杆张拉与锁定设备的选择 锚杆的张拉设备由空心千斤顶和电动油泵等组成。锁定设备分为锚杆的张拉设备由空心千斤顶和电动油泵等组成。锁定设备分为两种，对于锚杆的锁定是用承压垫片、螺杆和螺母组成；对于锚索，两种，对于锚杆的锁定是用承压垫片、螺杆和螺母组成；对于锚索，采用采用JMJM锚具或锚具或OVMOVM锚具，现多采用锚具，现多采用OVMOVM锚具。锚杆的张拉设备一般与锚锚具。锚杆的张拉设备一般与锚具配套使用。具配套使用。OVMOVM锚具见表锚具见表7 7-5-5，千斤顶及锚具安装结构见图，千斤顶及锚具安装结构见图7 7- -1919所示。所示。图7-19 OVM锚具结构示意图1-垫环；2-活塞；3-油缸；4-垫环；5-限位板；6-工作夹片；7-工作锚板；8-螺旋筋；9-钢绞线；10锚垫板；11-自动工具锚第7章锚固技术-锚固技术42 表表7 7-5 OVM15-5 OVM15、OVM13OVM13张拉端锚具参数表张拉端锚具参数表型号型号钢绞线钢绞线根数根数锚垫板锚垫板波纹管波纹管锚板锚板螺旋筋螺旋筋张拉机具张拉机具A AB BC CDDE E F FGGHHI I圈数圈数OVM15-1OVM15-1OVM13-1OVM13-11 180801480801446 4846 4843 4343 43808080808 81010303030304 43 3YDC240QYDC240QOVM15-3OVM15-3OVM13-3OVM13-33 313511083120130805050505095 5595 5580 5080 5013013015015010101414404050504 43 3YCW100BYCW100BOVM15-4OVM15-4OVM13-4OVM13-44 4165120931451308055555050105 55105 5590 5090 5015015015015014141010505050504 43 3YCW100BYCW100BOVM15-5OVM15-5OVM13-5OVM13-55 5180130931451308055555050117 55117 55100 55100 5517017017017014141212505050504 44 4YCW100BYCW100BOVM15-6.7OVM15-6.7OVM13-6.7OVM13-6.76.76.72101601081651309470706060135 60135 60115 55115 5520020019019014141414505050504 44 4YCW150BYCW150BYCW100BYCW100BOVM15-8OVM15-8OVM13-8OVM13-88 824018012519015010080806060150 60150 60130 55130 5524024024024016161616606060605 54 4YCW250BYCW250BYCW150BYCW150BOVM15-9OVM15-9OVM13-9OVM13-99 927021014019015010880807070157 60157 60137 60137 6024024024024016161616606060605 54 4YCW250BYCW250BYCW150BYCW150BOVM15-12OVM15-12OVM13-12OVM13-12121227021014021618013490908080175 70175 70157 60157 6027027027027020201616606060604 45 5YCW250BYCW250BOVM15-14OVM15-14OVM13-14OVM13-14141428522015221618013690909595185 70185 70165 65165 6535035027027060601616202060606 65 5YCW350AYCWYCW350AYCW250B250BOVM15-19OVM15-19OVM13-19OVM13-1919193102501742702201541001009090217 90217 90195 70195 7040040033033020202020606060607 76 6YCW400BYCW400BYCW250BYCW250BOVM15-27OVM15-27OVM13-27OVM13-272727350295210300245285120120100100260 120260 120217 85217 8547047040040022222020707060607 76 6YCW650AYCWYCW650AYCW400B400BOVM15-31OVM15-31OVM13-31OVM13-313131390346222315250190130130105105275 130275 130235 95235 9551051043043022222020707060608 87 7YCW650AYCWYCW650AYCW400B400B第7章锚固技术-锚固技术43三、锚杆的张拉与张拉荷载分级三、锚杆的张拉与张拉荷载分级 锚固张拉必须在锚固体和台座混凝土强度达到锚固张拉必须在锚固体和台座混凝土强度达到15MPa15MPa以上以上（最好是在（最好是在20MPa20MPa以上）时进行。在正式对锚杆张拉前，应采用试以上）时进行。在正式对锚杆张拉前，应采用试张拉，取张拉，取0.1Nt0.1Nt0.2Nt(Nt0.2Nt(Nt是锚杆设计轴向拉力值是锚杆设计轴向拉力值) )拉力值对锚杆进拉力值对锚杆进行张拉，对钢绞线制作的拉杆要对每根钢绞线进行张拉。其目的是行张拉，对钢绞线制作的拉杆要对每根钢绞线进行张拉。其目的是将自由状态下的拉杆拉直，消除其弯曲度和自由度，这样的张拉可将自由状态下的拉杆拉直，消除其弯曲度和自由度，这样的张拉可称为预张拉。称为预张拉。 锚杆张拉时，首先确定拉杆张拉控制应力锚杆张拉时，首先确定拉杆张拉控制应力concon。对永久性锚。对永久性锚杆杆confptkconfptk值（值（fptkfptk为拉杆材料的抗拉强度标准值）；临时性为拉杆材料的抗拉强度标准值）；临时性锚杆张拉控制应力锚杆张拉控制应力con0.65fptkcon0.65fptk值。正式张拉时，应对张拉荷值。正式张拉时，应对张拉荷载进行详细分级和确定观测时间。其原因是锚杆受力后，锚固体周载进行详细分级和确定观测时间。其原因是锚杆受力后，锚固体周围岩土体会在抗剪应力作用下产生变形，拉杆也会发生应力变化，围岩土体会在抗剪应力作用下产生变形，拉杆也会发生应力变化，并且要一定的时间才能达到新的平衡状态。分级张拉及观测保证了并且要一定的时间才能达到新的平衡状态。分级张拉及观测保证了锚杆预应力在锁定后稳定。否则，锁定后锚杆预应力将产生大幅度锚杆预应力在锁定后稳定。否则，锁定后锚杆预应力将产生大幅度的衰减，从而影响锚固质量。的衰减，从而影响锚固质量。第7章锚固技术-锚固技术44 锚杆张拉荷载分级及观测时间见表锚杆张拉荷载分级及观测时间见表7 7-6-6所示。每级张拉后，所示。每级张拉后，必须保证规定的观测时间，以使锚固体系充分变形，当张拉时必须保证规定的观测时间，以使锚固体系充分变形，当张拉时到到1.1Nt-1.2Nt1.1Nt-1.2Nt时，对于土层锚杆应观测时，对于土层锚杆应观测101015min15min，然后卸荷，然后卸荷至至1.0Nt1.0Nt进行锁定。对于岩石锚杆应观测进行锁定。对于岩石锚杆应观测20min20min，稳定后卸载至，稳定后卸载至1.0Nt1.0Nt后进行锁定。后进行锁定。 表表 7 7-6 -6 土层锚杆张拉荷载分级及观测时间表土层锚杆张拉荷载分级及观测时间表荷载分级荷载分级观测时间观测时间/min/min砂质土砂质土粘性土粘性土0.1 Nt0.1 Nt5 55 50.25 Nt0.25 Nt5 55 50.5 Nt0.5 Nt5 55 50.75 Nt0.75 Nt5 55 51.00 Nt1.00 Nt5 55 51.01.01.25 Nt1.25 Nt10101515锁定荷载锁定荷载（NtNt）10101010第7章锚固技术-锚固技术45四、锚杆的锁定四、锚杆的锁定 锚杆锁定载荷可按锚杆设计轴向拉力锚杆锁定载荷可按锚杆设计轴向拉力NtNt值作为预应力锁定值。值作为预应力锁定值。但是，为了尽量降低在拉应力下岩土体所产生的蠕变和降低锚杆但是，为了尽量降低在拉应力下岩土体所产生的蠕变和降低锚杆钢材在大应力作用下所产生的应力松弛，锚杆的锁定荷载应依据钢材在大应力作用下所产生的应力松弛，锚杆的锁定荷载应依据锚杆的使用目的和岩土体性质而加以调整。锚杆的使用目的和岩土体性质而加以调整。1.1.抗滑、加固型锚杆抗滑、加固型锚杆抗滑、加固型锚杆作用是使岩土体达到受力平衡、减少变形和抗滑、加固型锚杆作用是使岩土体达到受力平衡、减少变形和避免松散岩土的滑动、坍塌等。为了提高岩土体的抗剪强度和足避免松散岩土的滑动、坍塌等。为了提高岩土体的抗剪强度和足够抗滑力，在这类型锚杆锁定荷载与设计轴向拉力值相等。够抗滑力，在这类型锚杆锁定荷载与设计轴向拉力值相等。 2.2.松散土质中的锚杆松散土质中的锚杆 挡土墙背上为松散土层或填土层时，因土体强度低，当锚杆挡土墙背上为松散土层或填土层时，因土体强度低，当锚杆受张拉后，引起土层的蠕变和塑性变形，因此锚杆张拉力很小，受张拉后，引起土层的蠕变和塑性变形，因此锚杆张拉力很小，以免造成结构物内部具有较大内应力或预应力明显降低等情况。以免造成结构物内部具有较大内应力或预应力明显降低等情况。锚杆的锁定荷载可由现场张拉实验结果而定。一般情况下，锁定锚杆的锁定荷载可由现场张拉实验结果而定。一般情况下，锁定荷载为荷载为0.60.60.80Nt0.80Nt值。值。第7章锚固技术-锚固技术463.3.允许变形结构物的锚杆允许变形结构物的锚杆 被锚固的结构物采用铰接构造或受力分析中可简化为铰结构造被锚固的结构物采用铰接构造或受力分析中可简化为铰结构造而对力的作用无明显影响的条件下，结构物允许有较大变形量，锚而对力的作用无明显影响的条件下，结构物允许有较大变形量，锚杆的实际拉力可不必完全按设计拉应力杆的实际拉力可不必完全按设计拉应力NtNt锁定。而是根据设计允许锁定。而是根据设计允许的变形条件确定锁定值。一般情况下可选为的变形条件确定锁定值。一般情况下可选为0.50.50.70Nt0.70Nt。4.4.锚固段有明显蠕变的锚杆锚固段有明显蠕变的锚杆 当锚固段设计在较松散的岩土层中，岩土体受力后有较明显的当锚固段设计在较松散的岩土层中，岩土体受力后有较明显的蠕变和塑性变形，而锚杆拉力值又不需十分稳定时，可先将锚杆的蠕变和塑性变形，而锚杆拉力值又不需十分稳定时，可先将锚杆的张拉力提高到张拉力提高到1.0Nt1.0Nt1.4Nt1.4Nt，稳定，稳定20min20min30min30min后再退回设计轴向后再退回设计轴向拉力值进行锁定。这样可大大减少因岩土体的蠕变和塑性变形而造拉力值进行锁定。这样可大大减少因岩土体的蠕变和塑性变形而造成的预应力值明显损失的现象。成的预应力值明显损失的现象。 锚杆张拉锁定后，随着时间推移，初始预应力一般会有所下降锚杆张拉锁定后，随着时间推移，初始预应力一般会有所下降，这是由于受荷载岩土体的蠕变、塑性变形、钢材的松弛或锚杆体，这是由于受荷载岩土体的蠕变、塑性变形、钢材的松弛或锚杆体受外力冲击、振动、温度的变化等引起。因此为使锚杆长期有效，受外力冲击、振动、温度的变化等引起。因此为使锚杆长期有效，在预应力损失后，对锚杆进行二次张拉锁定，以恢复其预应力值，在预应力损失后，对锚杆进行二次张拉锁定，以恢复其预应力值，保持锚杆应力基本稳定。保持锚杆应力基本稳定。第7章锚固技术-锚固技术47五、锚杆的现场实验五、锚杆的现场实验 在锚杆施工正式开始前，应在施工现场进行施工试验，主要是了在锚杆施工正式开始前，应在施工现场进行施工试验，主要是了解锚固体与岩土的粘结强度，验证锚杆设计参数及施工工艺的合理性。解锚固体与岩土的粘结强度，验证锚杆设计参数及施工工艺的合理性。现场试验包括极限抗拔力试验、验收试验和特殊试验。简称为基本试现场试验包括极限抗拔力试验、验收试验和特殊试验。简称为基本试验，张拉确认试验和特殊试验。验，张拉确认试验和特殊试验。（一）基本试验（一）基本试验 基本试验是锚杆的极限抗拔力试验，目的是确定锚杆的极限承载基本试验是锚杆的极限抗拔力试验，目的是确定锚杆的极限承载力，为设计和施工提供依据。锚杆的基本试验应在施工现场进行，或力，为设计和施工提供依据。锚杆的基本试验应在施工现场进行，或在具有相同工程地质条件的岩土体中进行。试验的锚杆应为三组，每在具有相同工程地质条件的岩土体中进行。试验的锚杆应为三组，每组三根，但至少应是三根锚杆。施工时完全按锚杆设计的原参数、原组三根，但至少应是三根锚杆。施工时完全按锚杆设计的原参数、原施工方案进行。对于临时性锚杆，若施工现场附近进行过锚固施工，施工方案进行。对于临时性锚杆，若施工现场附近进行过锚固施工，且资料比较比较齐全，可不做基本试验。且资料比较比较齐全，可不做基本试验。 锚杆基本试验的主要仪器设备有加载设备空心千斤顶；量测设备锚杆基本试验的主要仪器设备有加载设备空心千斤顶；量测设备百分表或千分表；反力装置为锚杆的承压台座，另外有计时装置、长百分表或千分表；反力装置为锚杆的承压台座，另外有计时装置、长度测量装置等。当锚杆施工完毕进行养护达到度测量装置等。当锚杆施工完毕进行养护达到20MPa20MPa以上的条件下，以上的条件下，方可进行基本试验。试验加载方法及步骤如下：方可进行基本试验。试验加载方法及步骤如下： 第7章锚固技术-锚固技术48 1.1.最大试验荷载最大试验荷载QmaxQmax不应超过拉杆材料强度标准值不应超过拉杆材料强度标准值fptkfptk的的0.90.9倍。倍。且不应小于锚杆的破坏荷载。且不应小于锚杆的破坏荷载。 2.2.基本试验要采用循环分级加载方法。初始荷载宜取基本试验要采用循环分级加载方法。初始荷载宜取QO=0.1AfptkQO=0.1Afptk（A A为拉杆截面积），然后每级加载增加量取为拉杆截面积），然后每级加载增加量取A.fptkA.fptk的的1/101/10 1/15 1/15。 3.3.加载后每加载后每5 510min10min测读一次变位数值，每级加载阶段内记录值不测读一次变位数值，每级加载阶段内记录值不得小于得小于3 3次；每级荷载等级观测时间内锚头位移小于次；每级荷载等级观测时间内锚头位移小于0.1mm0.1mm时，可施加时，可施加下一级荷载，否则应延长观测时间，直至锚头位移增量在下一级荷载，否则应延长观测时间，直至锚头位移增量在2 2小时内小于小时内小于2.0mm2.0mm时，方可施加下一级荷载。锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移时，方可施加下一级荷载。锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测间隔时间见表观测间隔时间见表7 7-7-7 加荷加荷标准标准循环数循环数加荷量加荷量/ /预估破坏载荷预估破坏载荷 （% %）第一循环第一循环1010/ / / /3030/ / / /1010第二循环第二循环10103030/ / /5050/ / /30301010第三循环第三循环101030305050/ /7070/ /505030301010第四循环第四循环1010303050507 70 080807070505030301010第五循环第五循环1010303050508 80 090908080505030301010第六循环第六循环1010303050509 90 010100 09090505030301010观测时间观测时间/min/min5 55 55 55 55 510105 55 55 5 表表7 7-7 -7 锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测时间间隔表锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测时间间隔表 第7章锚固技术-锚固技术49 基本实验必须把载荷加到锚杆破坏为止，对于土层锚杆，使其破基本实验必须把载荷加到锚杆破坏为止，对于土层锚杆，使其破坏务必达到下列标准：坏务必达到下列标准： 1.1.后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的移增量的2 2倍；倍； 2.2.锚头位移不稳定或超过设计允许位移值；锚头位移不稳定或超过设计允许位移值； 3 3锚杆杆体拉断。锚杆杆体拉断。 基本试验结束后，将试验结果按循环荷载对应的锚头位移读数列基本试验结束后，将试验结果按循环荷载对应的锚头位移读数列表整理，并绘制锚杆荷载表整理，并绘制锚杆荷载-位移（位移（QSQS）曲线，锚杆荷载）曲线，锚杆荷载弹性位移弹性位移（QSeQSe）曲线和荷载）曲线和荷载-塑性位移（塑性位移（QSpQSp）曲线。）曲线。 基本试验所得的拉杆总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长基本试验所得的拉杆总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长量的量的85%85%，且不应小于自由段长度与，且不应小于自由段长度与1/21/2锚固段长度之和的理论弹性变锚固段长度之和的理论弹性变形量值。另外，锚杆极限承载力取破坏荷载的前一级荷载值为锚杆的形量值。另外，锚杆极限承载力取破坏荷载的前一级荷载值为锚杆的极限抗拔力极限抗拔力 。第7章锚固技术-锚固技术50（二）锚杆验收试验（二）锚杆验收试验 为了判定施工的锚杆是否达到设计要求，规范上规定要在现场进为了判定施工的锚杆是否达到设计要求，规范上规定要在现场进行锚杆的验收试验。验收试验的数量不应少于锚杆总数的行锚杆的验收试验。验收试验的数量不应少于锚杆总数的5%5%，最少不，最少不得少于得少于3 3根。其最大试验荷载为锚杆向拉力设计值根。其最大试验荷载为锚杆向拉力设计值NtNt，且不超过杆体强，且不超过杆体强度标准值的度标准值的0.80.8倍（倍（fptkfptk）。锚杆验收试验加荷等级及测读锚杆头位移）。锚杆验收试验加荷等级及测读锚杆头位移量应符合下列规定；量应符合下列规定； 1.1.初始荷载宜取锚杆轴向拉力设计值的初始荷载宜取锚杆轴向拉力设计值的0.10.1倍；倍； 2.2.加荷等级与观测时间采用表加荷等级与观测时间采用表5 51111规定进行；规定进行； 3.3.每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3 3次；次； 4.4.达到最大试验荷载后观测达到最大试验荷载后观测15min15min，荷至，荷至0.1Nt0.1Nt，并测读锚头位移。，并测读锚头位移。 试验结果按每级荷载对应的锚头位移列表整理，并绘制锚杆荷载试验结果按每级荷载对应的锚头位移列表整理，并绘制锚杆荷载- -位移（位移（Q QS S）曲线。锚杆在最大试验荷载作用下，锚头位移相对稳）曲线。锚杆在最大试验荷载作用下，锚头位移相对稳定值则是锚杆验收的标准值。定值则是锚杆验收的标准值。第7章锚固技术-锚固技术51（三）特殊试验（三）特殊试验 锚固工程施工中，特殊情况下应进行特殊的锚杆试验。锚固工程施工中，特殊情况下应进行特殊的锚杆试验。 1.1.锚杆群的张拉试验锚杆群的张拉试验 当锚杆在同层间距小于当锚杆在同层间距小于1.0m1.0m或小于或小于1010倍的锚孔直径时，不能忽略倍的锚孔直径时，不能忽略锚杆群的群锚杆效应锚杆群的群锚杆效应, ,应采用应采用3 35 5根的锚固效果。根的锚固效果。 2.2.多循环的张拉试验多循环的张拉试验 当锚杆经常承受风力，波浪等反复作用力或冲击力时，需判明在当锚杆经常承受风力，波浪等反复作用力或冲击力时，需判明在重复荷载作用下岩土的锚固效果，则要求做多次循环张拉试验，以防重复荷载作用下岩土的锚固效果，则要求做多次循环张拉试验，以防因锚杆的松弛、预应力因锚杆的松弛、预应力衰衰减而危及结构物安全。减而危及结构物安全。 3.3.徐变试验徐变试验 徐变试验即为蠕变试验，是锚杆长期工作后存在的徐变与松弛问徐变试验即为蠕变试验，是锚杆长期工作后存在的徐变与松弛问题。徐变是指在恒载作用下，锚杆的位移随时间而增加的现象；锚杆题。徐变是指在恒载作用下，锚杆的位移随时间而增加的现象；锚杆松弛是指在锚杆位移不变的条件下，锚杆预应力随时间而降低的现象。松弛是指在锚杆位移不变的条件下，锚杆预应力随时间而降低的现象。徐变和松弛相互伴随产生，是导致预应力损失的主要因素。徐变可来徐变和松弛相互伴随产生，是导致预应力损失的主要因素。徐变可来自锚固体与岩土体之间粘结力下降或来自锚固体自身的压密收缩，徐自锚固体与岩土体之间粘结力下降或来自锚固体自身的压密收缩，徐变试验就是为掌握锚杆的徐变性能而进行的试验。实践证明，软弱粘变试验就是为掌握锚杆的徐变性能而进行的试验。实践证明，软弱粘性土对徐变非常敏感，因此对于锚固在淤泥质土（塑性指数大于性土对徐变非常敏感，因此对于锚固在淤泥质土（塑性指数大于1717）等软弱地层的锚杆需做徐变试验。等软弱地层的锚杆需做徐变试验。第7章锚固技术-锚固技术52 第六节第六节 其它锚固技术其它锚固技术 锚固技术中，注浆锚杆占的比例较大，但其它加固锚固技术中，注浆锚杆占的比例较大，但其它加固技术也在不同条件下应用，同样有很好的效果。目前技术也在不同条件下应用，同样有很好的效果。目前常见的其它加固方法有土钉加固技术、锚定板加固技常见的其它加固方法有土钉加固技术、锚定板加固技术、加筋土加固方法等，它们在边坡支护、深基坑支术、加筋土加固方法等，它们在边坡支护、深基坑支护和抗滑治理中起到相当大的护和抗滑治理中起到相当大的作用。作用。第7章锚固技术-锚固技术53一一、土钉加固技术、土钉加固技术 土钉加固技术（简称土钉）是将拉杆插入岩土体内部，全长与岩土土钉加固技术（简称土钉）是将拉杆插入岩土体内部，全长与岩土体粘结，在坡面上挂钢丝网并喷射混凝土，通过拉杆与岩土体的相互作体粘结，在坡面上挂钢丝网并喷射混凝土，通过拉杆与岩土体的相互作用，形成其结构类似重力式挡土墙式的岩土体加固区带，明显的提高原用，形成其结构类似重力式挡土墙式的岩土体加固区带，明显的提高原位岩土体的强度，增加整体边坡的稳定性的一种加固技术方法。位岩土体的强度，增加整体边坡的稳定性的一种加固技术方法。 （一）土钉加固原理（一）土钉加固原理 土钉加固技术是基于喷射混凝土及土钉群对岩土体的嵌固作用，土钉加固技术是基于喷射混凝土及土钉群对岩土体的嵌固作用，即自身结构承受其后的岩土体侧压力，防止岩土体整体稳定性破坏。土即自身结构承受其后的岩土体侧压力，防止岩土体整体稳定性破坏。土钉是在岩土体内放置一定长度和密度的拉杆与岩土体共同工作，弥补岩钉是在岩土体内放置一定长度和密度的拉杆与岩土体共同工作，弥补岩土体自身强度的不足，拉杆与岩土体构成复合岩土体，形成主动制约机土体自身强度的不足，拉杆与岩土体构成复合岩土体，形成主动制约机制，它不仅有效的提高了岩土体整体刚度，弥补了岩土体抗拉、抗剪强制，它不仅有效的提高了岩土体整体刚度，弥补了岩土体抗拉、抗剪强度低的弱点，通过相互作用，岩土体自身结构强度潜力得以充分发挥，度低的弱点，通过相互作用，岩土体自身结构强度潜力得以充分发挥，改变了边坡变形和破坏状态，显著提高了整体稳定性。改变了边坡变形和破坏状态，显著提高了整体稳定性。第7章锚固技术-锚固技术54（二）土钉的结构（二）土钉的结构 1.1.土钉土钉 土钉主要是由拉杆与面板组成。土钉采用钻孔插筋注浆土钉主要是由拉杆与面板组成。土钉采用钻孔插筋注浆和射孔不注浆形成；而面板是由钢丝网和喷射混凝土或水泥砂浆涂抹而和射孔不注浆形成；而面板是由钢丝网和喷射混凝土或水泥砂浆涂抹而成。拉杆和面板通过拉杆头部钢垫圈、紧固螺母有效地联结成整体，以成。拉杆和面板通过拉杆头部钢垫圈、紧固螺母有效地联结成整体，以承受拉杆之间岩土体的压应力。承受拉杆之间岩土体的压应力。 2.2.土钉的经验设计参数选择土钉的经验设计参数选择 土钉加固一般用于深度土钉加固一般用于深度H H在在15m15m以内的基坑或边坡加固工程，常用以内的基坑或边坡加固工程，常用高度在高度在6 612m12m，斜面坡角为，斜面坡角为70709090左右。拉杆长度一般为左右。拉杆长度一般为0.50.51.0H1.0H；均匀布置在坡面上。其间距为；均匀布置在坡面上。其间距为1.01.02.0m2.0m，与水平面夹角为，与水平面夹角为5 52020。 3.3.土钉的材料土钉的材料 土钉加固中，使用拉杆多为土钉加固中，使用拉杆多为级或级或级热轧普通螺纹钢。钢筋直级热轧普通螺纹钢。钢筋直径在径在161625 mm25 mm之间。面板采用钢丝网为之间。面板采用钢丝网为1.0mm1.0mm的的15152020目编织网或直径目编织网或直径6.0mm6.0mm的元钢筋编制而成，其网眼为的元钢筋编制而成，其网眼为150150150150或或200200mm200200mm。采用普通。采用普通硅酸盐硅酸盐425#425#水泥、中砂和直径在水泥、中砂和直径在4.0mm4.0mm以内小砾石搅拌而成的以内小砾石搅拌而成的C20C20混凝土。混凝土。钢垫多为钢垫多为101015mm15mm厚厚A3A3钢板或钢板或10#10#槽钢制作。槽钢制作。第7章锚固技术-锚固技术551.1.工作面开挖工作面开挖 土钉施工是随着工作开挖分层施工的，每层开挖的最大高度取土钉施工是随着工作开挖分层施工的，每层开挖的最大高度取决于岩土体可站立而不破坏的能力。在砂性土中，每层开挖高度为决于岩土体可站立而不破坏的能力。在砂性土中，每层开挖高度为0.50.52.0m2.0m；在粘性土中每次开挖高度可按下式计算。；在粘性土中每次开挖高度可按下式计算。（三）土钉的施工方法（三）土钉的施工方法 式中式中： h h开挖高度开挖高度，m m； c c土的粘聚力土的粘聚力，kPakPa； 土的重力密度土的重力密度，kN/kN/m m3 3； 土内摩擦角，度。土内摩擦角，度。开挖高度要与土钉竖向间距相配合，以便进行土钉施工与整修。开挖高度要与土钉竖向间距相配合，以便进行土钉施工与整修。第7章锚固技术-锚固技术56图7-20 土钉墙结构图1-地面；2-基底面；3-喷射混凝土；4-12加强筋；5-25螺纹钢；6-钢垫板；7-水泥砂浆；8-孔壁；9-网面第7章锚固技术-锚固技术572.2.土钉施工土钉施工 土钉施工包括定位、钻孔、插筋、注浆等工序。目前，土钉的施工土钉施工包括定位、钻孔、插筋、注浆等工序。目前，土钉的施工分为钻孔注浆型、打入型和射入行三种方法。分为钻孔注浆型、打入型和射入行三种方法。 钻孔注浆型土钉钻孔注浆型土钉 先在预留孔位钻直径先在预留孔位钻直径7575100mm100mm，长度，长度0.50.51.0H1.0H深的孔，然后插深的孔，然后插入拉杆和注浆管，再用常压注浆方法自孔底充满孔穴至孔口，形成与入拉杆和注浆管，再用常压注浆方法自孔底充满孔穴至孔口，形成与周围岩土体密实粘合的土钉，最后用螺母将拉杆与坡面的钢网、钢垫周围岩土体密实粘合的土钉，最后用螺母将拉杆与坡面的钢网、钢垫板联结在一起，压在混凝土面板上。板联结在一起，压在混凝土面板上。 打入型土钉打入型土钉 将钢拉杆直接打入岩土体中，使其与岩土体粘结。钢拉杆多采用将钢拉杆直接打入岩土体中，使其与岩土体粘结。钢拉杆多采用5050550505或或6060560605的等边角钢，其长度在的等边角钢，其长度在4 46m6m以内，可用气以内，可用气动土钉机打入。这种土钉所提供的摩阻力较注浆型要低，因此要求钢动土钉机打入。这种土钉所提供的摩阻力较注浆型要低，因此要求钢拉杆设置密度较大。此类土钉多用于临时性支护工程。拉杆设置密度较大。此类土钉多用于临时性支护工程。 射入型土钉射入型土钉 采用压缩空气的射钉机将钢拉杆射入岩土体中，射入的钢拉杆常采用压缩空气的射钉机将钢拉杆射入岩土体中，射入的钢拉杆常用直径用直径252528mm28mm，长，长3m3m的钢管或钢钎，然后在管内注浆溢出管外，使的钢管或钢钎，然后在管内注浆溢出管外，使其与岩土体粘合。其与岩土体粘合。第7章锚固技术-锚固技术583.3.钢丝网的编织与挂装钢丝网的编织与挂装 钢丝网的编织与拉杆施工可同时进行，采用钢丝网的编织与拉杆施工可同时进行，采用6mm6mm钢筋进行现场钢筋进行现场编制成网眼编制成网眼150150150150或或200200mm200200mm的方孔钢网，亦可购置网目较小的的方孔钢网，亦可购置网目较小的钢丝网直接使用。待拉杆注浆完成后，将钢网挂在预先设置的加固钢钢丝网直接使用。待拉杆注浆完成后，将钢网挂在预先设置的加固钢筋柱上。筋柱上。 挂网后，将钢垫板、钢网和第一次喷射的混凝土用螺母压紧，使挂网后，将钢垫板、钢网和第一次喷射的混凝土用螺母压紧，使钢网紧贴在坡面混凝土表面上。然后进行第二次喷射混凝土至设计厚钢网紧贴在坡面混凝土表面上。然后进行第二次喷射混凝土至设计厚度。度。 4.4.面板施工工艺面板施工工艺 一般情况下，为防止岩土体松动或局部塌方，开挖后尽快做面一般情况下，为防止岩土体松动或局部塌方，开挖后尽快做面板。首先在坡面上喷射板。首先在坡面上喷射505080mm80mm厚混凝土，且留下拉杆安装孔位和安厚混凝土，且留下拉杆安装孔位和安装排水管。若用水泥砂浆抹面时，其配合比为水泥装排水管。若用水泥砂浆抹面时，其配合比为水泥中砂为中砂为1:2.51:2.53.03.0，并安装加固钢筋，准备挂网使用。当第一次喷射完成后进行初，并安装加固钢筋，准备挂网使用。当第一次喷射完成后进行初凝，施工拉杆孔，安装拉杆、冷凝并挂网。凝，施工拉杆孔，安装拉杆、冷凝并挂网。 5.5.设置排水管设置排水管 用长用长0.40.40.6m0.6m长带孔的塑料管插入岩土体中的钻孔内，其间距长带孔的塑料管插入岩土体中的钻孔内，其间距为为2.52.53.0m3.0m。高度与土钉排距匹配，安装于两层土钉的之间，并长。高度与土钉排距匹配，安装于两层土钉的之间，并长出混凝土表面出混凝土表面100100150mm150mm。进行排水。进行排水。第7章锚固技术-锚固技术59 锚定板机构的特点是结构轻、柔性大、构件可以预制拼装，与重力锚定板机构的特点是结构轻、柔性大、构件可以预制拼装，与重力式挡土墙相比，可节省三分之一的工程量，降低造价并能适应承载力较式挡土墙相比，可节省三分之一的工程量，降低造价并能适应承载力较低的不良地基中低的不良地基中。二、锚定板挡土结构二、锚定板挡土结构 锚定板挡土结构适用于人工填土的挡土结构，可以用做挡土墙、桥锚定板挡土结构适用于人工填土的挡土结构，可以用做挡土墙、桥台及港湾护岸的加固工程。这种结构由墙面、钢拉杆、锚定杆和填土共台及港湾护岸的加固工程。这种结构由墙面、钢拉杆、锚定杆和填土共同组成，如图同组成，如图6-226-22所示。它的墙面可用预制的钢筋混凝土立柱和挡板拼所示。它的墙面可用预制的钢筋混凝土立柱和挡板拼装，钢拉杆的外端与立柱联结，内端与锚定板联结。填土对挡板的侧压装，钢拉杆的外端与立柱联结，内端与锚定板联结。填土对挡板的侧压力通过墙面传至立柱，钢拉杆则依靠锚定板在填土中的抗拔力（端阻力）力通过墙面传至立柱，钢拉杆则依靠锚定板在填土中的抗拔力（端阻力）而维持结构物的平衡和稳定。而维持结构物的平衡和稳定。图7-21 锚定板挡土结构 1-筋柱；2-挡板；3-填土；4-拉杆；5-锚定板；6-杯座