锚杆施工技术(5)解析课件

5.1 5.1 概述概述 5.1.1 5.1.1 锚杆定义：锚杆定义：将受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩将受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，另一端与工程建筑物相连接，用以承受层或土层中，另一端与工程建筑物相连接，用以承受由于土压力、水压力或风压力等所施加于建筑物的推由于土压力、水压力或风压力等所施加于建筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持建筑物（或岩土层）力，从而利用地层的锚固力以维持建筑物（或岩土层）的稳定。的稳定。第第5章章 锚杆施工技术锚杆施工技术 2020年9月28日15.1 概述 5.1.1 锚杆定义：第5章 锚杆施工5.1.2 锚杆技术应用锚杆技术应用（1）边坡工程应用）边坡工程应用2020年9月28日25.1.2 锚杆技术应用（1）边坡工程应用2020年9月28（2）山体加固）山体加固（3）抗浮工程应用）抗浮工程应用首都国际机场地下室抗浮锚固工程首都国际机场地下室抗浮锚固工程（4）深基坑锚固工程）深基坑锚固工程（5）抗倾覆的结构工程）抗倾覆的结构工程（6）隧洞与地下工程应用）隧洞与地下工程应用2020年9月28日3（2）山体加固（3）抗浮工程应用首都国际机场地下室抗浮锚固工用预应力锚杆加固边坡以支承桥基用预应力锚杆加固边坡以支承桥基 （7）特种结构物的锚固与稳定）特种结构物的锚固与稳定2020年9月28日4用预应力锚杆加固边坡以支承桥基 5.1.3 5.1.3 锚杆的类型锚杆的类型（1 1）预应力锚杆与非预应力锚杆）预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较（a a）预应力锚杆）预应力锚杆 (anchor)(anchor)（b b）非预应力锚杆）非预应力锚杆(bolt)(bolt)预应力锚杆非预应力锚杆拉力锚杆位移2020年9月28日55.1.3 锚杆的类型（1）预应力锚杆与非预应力锚杆预应力（2 2）拉力型锚杆与压力型锚杆）拉力型锚杆与压力型锚杆拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图(a)(a)拉力型锚杆拉力型锚杆 (b)(b)压力型锚杆压力型锚杆2020年9月28日6（2）拉力型锚杆与压力型锚杆拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图 拉力型与压力型锚杆的荷载分布拉力型与压力型锚杆的荷载分布（7777年年MastrantuonoMastrantuono与与TomioloTomiolo报导）报导）2020年9月28日7 拉力型与压力型锚杆的荷载分布2020年9月28日7（3 3）荷载集中型与荷载分散型锚杆）荷载集中型与荷载分散型锚杆荷载集中型荷载集中型荷载分散型荷载分散型2020年9月28日8（3）荷载集中型与荷载分散型锚杆荷载集中型荷载分散型2020荷载集中型锚杆粘结应力分布特征荷载集中型锚杆粘结应力分布特征压力分散型锚杆压力分散型锚杆(单孔复合锚固）粘结应力分布特征单孔复合锚固）粘结应力分布特征2020年9月28日9荷载集中型锚杆粘结应力分布特征压力分散型锚杆(单孔复合锚固）(4)(4)机械固定型和胶结固定型锚杆机械固定型和胶结固定型锚杆机械固定型机械固定型楔缝式锚杆楔缝式锚杆2020年9月28日10(4)机械固定型和胶结固定型锚杆机械固定型楔缝式锚杆20机械固定型机械固定型涨壳式锚杆涨壳式锚杆南非贝尔公司涨壳锚杆南非贝尔公司涨壳锚杆法国生产的涨壳锚杆法国生产的涨壳锚杆2020年9月28日11机械固定型涨壳式锚杆南非贝尔公司涨壳锚杆法国生产的涨壳锚杆胶结固定型胶结固定型树脂胶结锚杆树脂胶结锚杆 (a)(a)树脂固定的张拉锚杆树脂固定的张拉锚杆 (b)(b)全长用速凝和缓凝树脂的张拉锚杆全长用速凝和缓凝树脂的张拉锚杆 (c)(c)全长用树脂锚固的非张拉锚杆全长用树脂锚固的非张拉锚杆缓凝树脂缓凝树脂速凝树脂速凝树脂2020年9月28日12胶结固定型树脂胶结锚杆 (a)树脂固定的张拉锚杆 缓胶结固定型胶结固定型水泥浆胶结锚杆水泥浆胶结锚杆2020年9月28日13胶结固定型水泥浆胶结锚杆2020年9月28日13机械固定与胶结料固定相结合的锚杆机械固定与胶结料固定相结合的锚杆涨壳式中空灌浆锚杆涨壳式中空灌浆锚杆2020年9月28日14机械固定与胶结料固定相结合的锚杆涨壳式中空灌浆锚杆2020年Williams公司的涨壳式中空锚杆的细部构造及工作原理公司的涨壳式中空锚杆的细部构造及工作原理(a)细部构造；细部构造；(b)涨壳工作时形成的抗力涨壳工作时形成的抗力2020年9月28日15Williams公司的涨壳式中空锚杆的细部构造及工作原理20威廉姆斯岩石锚杆注浆浆液流动图威廉姆斯岩石锚杆注浆浆液流动图2020年9月28日16威廉姆斯岩石锚杆注浆浆液流动图2020年9月28日16（5 5）扩体型锚杆）扩体型锚杆锚杆荷载传递方式的比较锚杆荷载传递方式的比较(a)(a)摩擦型摩擦型 (b)(b)摩擦支承复合型摩擦支承复合型2020年9月28日17（5）扩体型锚杆锚杆荷载传递方式的比较2020年9月28日1底端扩体型锚杆底端扩体型锚杆 用旋转叶片形成的扩体锚杆用旋转叶片形成的扩体锚杆（固定地层：砂；（固定地层：砂；固定长度：固定长度：6 610m10m；极限承载力：极限承载力：9009001400 kN1400 kN 比比=12cm=12cm锚杆承载力提高锚杆承载力提高2 23 3倍）。倍）。2020年9月28日18底端扩体型锚杆 用旋转叶片形成的扩体锚杆2020年9月28多段扩体型锚杆多段扩体型锚杆2020年9月28日19多段扩体型锚杆2020年9月28日19（6 6）缝管锚杆与水胀式锚杆）缝管锚杆与水胀式锚杆 全全长摩擦型锚杆长摩擦型锚杆缝管锚杆结构构造缝管锚杆结构构造1 1开缝钢管；开缝钢管；2 2挡环；挡环；3 3托板托板2020年9月28日20（6）缝管锚杆与水胀式锚杆 水胀式锚杆水胀式锚杆是利用高压水使钢管膨胀，将其全长是利用高压水使钢管膨胀，将其全长固定在钻孔中。固定在钻孔中。将将41mm钢管钢管 机械整形成机械整形成28mm杆体杆体 高压水膨胀高压水膨胀水胀式锚杆水胀式锚杆2020年9月28日21水胀式锚杆是利用高压水使钢管膨胀，将其全长固定在钻孔中。5.1.4 锚杆的构造锚杆的构造锚杆的构造包含锚固体（内锚头）、拉杆及锚头（外锚头）三个基本部分组成。锚杆的构造包含锚固体（内锚头）、拉杆及锚头（外锚头）三个基本部分组成。2020年9月28日225.1.4 锚杆的构造锚杆的构造包含锚固体（内锚头）、拉杆及5.2 5.2 锚杆材料锚杆材料 锚体材料锚体材料钢筋钢管钢绞线无粘结预应力钢绞线水泥系灌浆材料水泥系灌浆材料水 水泥 细骨料 外加剂 承载体承载体钢板承载体 高分子聚酯纤维增强塑料锚头材料锚头材料OVM锚具 YGM精轧螺纹钢锚具 LM锚具承压板、台座承压板、台座 防腐材料及其他材料防腐材料及其他材料防腐油脂 锚杆杆体护管 隔离架2020年9月28日235.2 锚杆材料 锚体材料钢筋钢管钢绞线无粘结预应力钢绞5.3 5.3 锚杆施工锚杆施工 5.3.1 5.3.1 锚杆施工工序锚杆施工工序 施工准备施工准备 锚杆孔钻凿锚杆孔钻凿 锚杆的制作与安放锚杆的制作与安放 锚杆注浆锚杆注浆 锚杆的张拉与锁定锚杆的张拉与锁定 锚头封头锚头封头 2020年9月28日245.3 锚杆施工 5.3.1 锚杆施工工序205.3 5.3 锚杆施工锚杆施工5.3.2 5.3.2 施工准备工作施工准备工作施工前调查；施工前调查；施工组织设计；施工组织设计；钻机作业空间及场地的平整；钻机作业空间及场地的平整；钻孔机械、张拉机具、注浆设备等机械设备选定；钻孔机械、张拉机具、注浆设备等机械设备选定；材料的准备；材料的准备；电力供应以及给排水条件。电力供应以及给排水条件。2020年9月28日255.3 锚杆施工5.3.2 施工准备工作2020年9月28日5.3 5.3 锚杆施工锚杆施工5.3.3 5.3.3 锚杆成孔工艺锚杆成孔工艺 应满足设计要求的孔径、长度和倾角。应满足设计要求的孔径、长度和倾角。（1 1）一般要求）一般要求对锚固区段的位置和岩土分层厚度进行验证；对锚固区段的位置和岩土分层厚度进行验证；不同的岩土条件，应选用不同的钻机和钻孔方法；不同的岩土条件，应选用不同的钻机和钻孔方法；优先采用无水钻孔法，其次采用清水钻孔法，最后采用泥浆护壁钻孔法；优先采用无水钻孔法，其次采用清水钻孔法，最后采用泥浆护壁钻孔法；清水钻孔法和泥浆护壁钻孔法要求用清水充分清洗孔壁；清水钻孔法和泥浆护壁钻孔法要求用清水充分清洗孔壁；若地下水从钻孔内流出，可采取注浆堵水，防止锚固段浆液流失；若地下水从钻孔内流出，可采取注浆堵水，防止锚固段浆液流失；判断地层的透水强度判断地层的透水强度对于滑坡整治和斜坡稳定的工程，采用固结灌浆改良地层或无水钻孔法。对于滑坡整治和斜坡稳定的工程，采用固结灌浆改良地层或无水钻孔法。2020年9月28日265.3 锚杆施工5.3.3 锚杆成孔工艺2020年9月285.3 5.3 锚杆施工锚杆施工（2 2）钻孔精度）钻孔精度钻孔精度视结构物的重要程度和使用目的有所不同。钻孔精度视结构物的重要程度和使用目的有所不同。土层锚杆设计与施工规范土层锚杆设计与施工规范CECS22CECS229090规定：规定：钻孔水平方向孔距误差钻孔水平方向孔距误差50mm50mm；垂直方向孔距误差垂直方向孔距误差100mm100mm；钻孔底部的偏斜尺度钻孔底部的偏斜尺度锚杆长度的锚杆长度的3 3。2020年9月28日275.3 锚杆施工（2）钻孔精度2020年9月28日275.3 5.3 锚杆施工锚杆施工（3 3）钻孔机械和钻孔方法）钻孔机械和钻孔方法小直径短锚杆的钻孔：小直径短锚杆的钻孔：45mm45mm，L4.0mL4.0m 气动冲击钻机气动冲击钻机 高效移动式单高效移动式单臂或多臂凿岩台车臂或多臂凿岩台车2020年9月28日285.3 锚杆施工（3）钻孔机械和钻孔方法2020年9月28大直径长锚杆的钻孔：大直径长锚杆的钻孔：6060168mm168mm，L L5 550m50m 采用冲击钻、潜孔钻、回旋钻采用冲击钻、潜孔钻、回旋钻 、螺旋、螺旋钻等。钻等。2020年9月28日29大直径长锚杆的钻孔：2020年9月28日295.3 5.3 锚杆施工锚杆施工 钻机选择：钻机选择：岩土类型、钻孔直径、钻孔长度、接近锚岩土类型、钻孔直径、钻孔长度、接近锚固工作面的条件、所用冲洗介质的种类、锚杆类型、固工作面的条件、所用冲洗介质的种类、锚杆类型、钻进速度等。钻进速度等。钻进方法：钻进方法：螺旋式、冲击式、回旋式、冲击回旋式、螺旋式、冲击式、回旋式、冲击回旋式、回旋冲击反循环、潜孔锤。回旋冲击反循环、潜孔锤。2020年9月28日305.3 锚杆施工 钻机选择：岩土类型、钻孔直径、钻孔长5.3 5.3 锚杆施工锚杆施工5.3.4 5.3.4 杆体制作和安放杆体制作和安放(1)(1)杆体制作杆体制作粗钢筋或精轧螺纹钢筋粗钢筋或精轧螺纹钢筋:外端加工成螺纹，每隔外端加工成螺纹，每隔23m23m安放安放隔离件，可用套筒连接。预应力锚杆自由段除涂防腐涂料隔离件，可用套筒连接。预应力锚杆自由段除涂防腐涂料外，还应套上塑料管或包裹塑料布进行防腐和隔离。外，还应套上塑料管或包裹塑料布进行防腐和隔离。多股钢绞线：多股钢绞线：呈波浪形，通过夹紧环和扩张环（隔离环）的呈波浪形，通过夹紧环和扩张环（隔离环）的交替设置而成。交替设置而成。2020年9月28日315.3 锚杆施工5.3.4 杆体制作和安放2020年9月粗钢筋杆体制作粗钢筋杆体制作2020年9月28日32粗钢筋杆体制作2020年9月28日32粗钢筋连接粗钢筋连接闪光对焊闪光对焊2020年9月28日33粗钢筋连接闪光对焊2020年9月28日33粗钢筋连接粗钢筋连接冷挤压套筒连接冷挤压套筒连接2020年9月28日34粗钢筋连接冷挤压套筒连接2020年9月28日342020年9月28日352020年9月28日35临时性锚索杆体构造临时性锚索杆体构造2020年9月28日36临时性锚索杆体构造2020年9月28日365.3 5.3 锚杆施工锚杆施工(2)(2)杆体安放杆体安放 杆体与注浆管同时插入钻孔底部；杆体与注浆管同时插入钻孔底部；对于土层锚杆，要求钻孔完后立即插入杆体；对于土层锚杆，要求钻孔完后立即插入杆体；锚杆有支架一面向下；锚杆有支架一面向下；若钻孔使用套管，则在插入杆体灌浆后再拔出套管；若钻孔使用套管，则在插入杆体灌浆后再拔出套管；小口径锚杆孔，要求灌浆后再插入杆体。小口径锚杆孔，要求灌浆后再插入杆体。两根以上杆体，应间隔两根以上杆体，应间隔2 23m3m点焊成束；点焊成束；2020年9月28日375.3 锚杆施工(2)杆体安放2020年9月28日375.3 锚杆施工锚杆施工5.3.5 注浆注浆（1）注浆目的：）注浆目的：将锚杆与地层固定，并对锚杆加以保护。将锚杆与地层固定，并对锚杆加以保护。（2）注浆设备：）注浆设备：磅秤、搅拌机、压浆泵磅秤、搅拌机、压浆泵（3）注浆材料：）注浆材料：水泥浆或水泥砂浆；浆体强度水泥浆或水泥砂浆；浆体强度30MPa30MPa；水灰比；水灰比0.40.40.50.5；灰砂比；灰砂比1:11:1或或1:0.51:0.5；可掺入外加；可掺入外加剂。剂。2020年9月28日385.3 锚杆施工5.3.5 注浆2020年9月28日382020年9月28日392020年9月28日39（4）注浆方法）注浆方法一次注浆法：无压灌浆一次注浆法：无压灌浆 封口封口 补压灌浆补压灌浆二次注浆法：锚固段灌浆二次注浆法：锚固段灌浆 养护、张拉养护、张拉 自由段灌浆自由段灌浆注浆压力：压力越大，承载力越高；注浆压力：压力越大，承载力越高；每米厚度注浆压力可取每米厚度注浆压力可取2.2MPa。5.3 锚杆施工锚杆施工2020年9月28日40（4）注浆方法5.3 锚杆施工2020年9月28日402020年9月28日412020年9月28日415.3 锚杆施工锚杆施工5.3.6 锚杆张拉、锁定锚杆张拉、锁定（1）设备）设备张拉油泵张拉油泵2）锚杆张拉要求）锚杆张拉要求 通过张拉设备使锚杆杆体的自由段产生弹性变形，从而对锚固结构产生所要求的预应力值。锚固体和台座的混凝土强度达到15MPa后方可进行张拉。正式张拉前应进行预张拉，预张拉力取设计轴向拉力值的1015%。永久锚杆张拉控制应力0.6fptk，临时锚杆张拉控制应力0.65fptk。锚杆宜超张拉1020%，再卸荷至设计拉力值后锁定。2020年9月28日425.3 锚杆施工5.3.6 锚杆张拉、锁定张拉油泵2）锚（3）锚杆锁定）锚杆锁定可用扳手拧紧螺母锁定锚索锚索OVM锚具锁定锚具锁定2020年9月28日43（3）锚杆锁定可用扳手拧紧螺母锁定锚索OVM锚具锁定20205.4 锚杆防腐保护锚杆防腐保护 5.4.1 基本防护措施基本防护措施（1）杆体自身质量要有保证，自身没有质量缺陷。）杆体自身质量要有保证，自身没有质量缺陷。（2）在锚索周围一定范围内，建立区域性的高碱环境，使预）在锚索周围一定范围内，建立区域性的高碱环境，使预应力筋钝化，而不被腐蚀。应力筋钝化，而不被腐蚀。水泥浆体防护是锚索永久水泥浆体防护是锚索永久防护的基础手段。防护的基础手段。（3）用高分子材料，在预应力筋表面（或之外）一定区域，）用高分子材料，在预应力筋表面（或之外）一定区域，建立非金属覆盖层、防护套等。建立非金属覆盖层、防护套等。（4）控制材料强度的使用系数。）控制材料强度的使用系数。（5）采用可以减少内锚段应力集中状况的锚索结构、增大内）采用可以减少内锚段应力集中状况的锚索结构、增大内锚段安全系数办法，防止内锚段浆体开裂，提高防护效果。锚段安全系数办法，防止内锚段浆体开裂，提高防护效果。2020年9月28日445.4 锚杆防腐保护 5.4.1 基本防护措施2020年5.4 锚杆防腐保护锚杆防腐保护 5.4.2 常用防护方法常用防护方法（1）锚头防护）锚头防护2020年9月28日455.4 锚杆防腐保护 5.4.2 常用防护方法2020年（3）锚固段的防护）锚固段的防护锚杆锚杆级防护构造级防护构造2020年9月28日46（3）锚固段的防护锚杆级防护构造2020年9月28日46锚杆锚杆级防护构造级防护构造（3）锚固段的防护）锚固段的防护2020年9月28日47锚杆级防护构造（3）锚固段的防护2020年9月28日475.5.1 5.5.1 锚杆试验锚杆试验锚杆试验一般分为锚杆试验一般分为:基本试验、验收试验、蠕变试验和特殊基本试验、验收试验、蠕变试验和特殊试验。试验。（1 1）基本试验：）基本试验：用于确定设计参数和提供设计依据。任何用于确定设计参数和提供设计依据。任何一种新型锚杆或已有锚杆用于未曾用过的地层时，均应进一种新型锚杆或已有锚杆用于未曾用过的地层时，均应进行基本试验。试验必须在场地进行。试验锚杆数量一般取行基本试验。试验必须在场地进行。试验锚杆数量一般取3 3根。最大试验荷载不应超过钢丝、钢绞线、钢筋强度标准根。最大试验荷载不应超过钢丝、钢绞线、钢筋强度标准值的值的0.80.8倍。试验装置如下图。倍。试验装置如下图。5.5 锚杆试验锚杆试验2020年9月28日485.5.1 锚杆试验5.5 锚杆试验2020年9月28日4基本试验装置基本试验装置2020年9月28日49基本试验装置2020年9月28日49 锚杆破坏标准：锚杆破坏标准：（1 1）后一级荷载产生锚头位移量达到或超过前一级荷载产）后一级荷载产生锚头位移量达到或超过前一级荷载产生位移量的两倍；生位移量的两倍；（2 2）锚头位移不收敛；）锚头位移不收敛；（3 3）锚头总位移超过允许位移值。）锚头总位移超过允许位移值。2020年9月28日50 锚杆破坏标准：2020年9月28日50锚杆荷载锚杆荷载位移（位移（Q-S）曲线）曲线锚杆荷载锚杆荷载弹性位移（弹性位移（Q-S）曲线）曲线锚杆荷载锚杆荷载塑性位移（塑性位移（Q-S）曲线）曲线2020年9月28日51锚杆荷载位移（Q-S）曲线锚杆荷载弹性位移（Q-S）曲线（2 2）验收试验：）验收试验：目的：目的：检验锚杆工作性能；及时发现锚杆设计施工中的缺检验锚杆工作性能；及时发现锚杆设计施工中的缺陷；鉴别工程锚杆是否符合设计要求。陷；鉴别工程锚杆是否符合设计要求。试验数量：试验数量：试验锚杆数量取锚杆总数的试验锚杆数量取锚杆总数的5%5%，且不少于，且不少于3 3根。根。试验荷载：试验荷载：最大荷载值不应超过锚杆预应力筋的最大荷载值不应超过锚杆预应力筋的AfAfpthpth值的值的0.80.8倍。永久性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力值的倍。永久性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力值的1.51.5倍。临时性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力值的倍。临时性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计拉力值的1.21.2倍。倍。2020年9月28日52（2）验收试验：2020年9月28日52 验收合格标准：验收合格标准：锚杆的总弹性位移超过杆体自由段长度理论弹锚杆的总弹性位移超过杆体自由段长度理论弹性伸长的性伸长的80%80%，且小于杆体自由段长度与，且小于杆体自由段长度与1/21/2锚固体长度之和的理锚固体长度之和的理论弹性伸长。同时锚杆在最大试验荷载作用下锚头位移要达到稳论弹性伸长。同时锚杆在最大试验荷载作用下锚头位移要达到稳定状态。定状态。2020年9月28日53 验收合格标准：锚杆的总弹性位移超过杆体自由段长度理论（3 3）蠕变试验）蠕变试验 对象：对象：塑性指数大于塑性指数大于1717的淤泥及淤泥质土土层中的锚的淤泥及淤泥质土土层中的锚杆，应进行蠕变试验。杆，应进行蠕变试验。2020年9月28日54（3）蠕变试验2020年9月28日54蠕变系数：蠕变系数：反映不同荷载作用下各观测时间内蠕变曲线反映不同荷载作用下各观测时间内蠕变曲线的斜率值。的斜率值。2020年9月28日55蠕变系数：反映不同荷载作用下各观测时间内蠕变曲线2020年9演讲完毕，谢谢观看！Thank you for reading!In order to facilitate learning and use,the content of this document can be modified,adjusted and printed at will after downloading.Welcome to download!汇报人：XXX汇报日期：20XX年10月10日2020年9月28日56演讲完毕，谢谢观看！Thank you for readin