中国矿业大学深基坑8要点详解.pdf

4 土层锚杆 4.1 锚杆的发展与应用 • 锚杆是一种新型受拉杆件，它的一端与工程结构物或 挡土桩墙联结，另一端锚固在地基的土层或岩层中， 以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的 土压力、水压力，它是利用地层的锚固力来达到维持 结构物稳定的。 4.1.1 锚杆在土木工程中的应用 4.1.2 土层锚杆的发展 • 土层锚杆是在岩石锚杆的基础上发展起来的。用于隧道 支护的岩石锚杆历史悠久，但直到1958年德国一个公司 才首先在深基坑开挖中将其用于挡土墙支护。 • 土层锚杆具有以下一系列优点： 1）与内支撑相比，挖土施工空间大。 2 ）锚杆施工机械设备作业空间不大，适用于各种场地 条件。 3 ）锚杆的设计拉力可由抗拔试验获得，从而可以保证 可靠的设计安全度。 4 ）可以对锚杆施加预拉力，基坑变形容易控制。 5 ）施工时的噪声很小。 • 锚杆支护在我国也是首先用于地铁隧道的，80年代初 开始用于高层建筑基坑支护。土层锚杆以普通压力灌 浆的居多，也有二次灌浆及高压灌浆的，受拉杆件 （锚筋）有粗钢筋、高强度钢丝束、钢绞线等，层数 从一层发展到了四层，并已制定了多个行业规范。目 前土层锚杆的应用已相当普遍，并且都为预应力锚杆。 • 当然，任何技术的发展都是永恒的。锚杆技术的工艺 材料、施工机具和理论研究等还在不断发展之中。 4.2 锚杆的构造及类型 • 锚杆由锚头、锚 筋和锚固体三部 分组成。见图4-2 至图4-7 。 • 锚头是锚杆体的 外露部分。 • 锚固体通常位于 钻孔的深部。 • 锚头与锚固体间 一般还有一段自 由段。 • 锚筋是锚杆的主 要部分。贯穿锚 杆全长。 图4-2 锚杆联结挡土桩、墙并锚固于土中的示意图 图4-3 钢筋锚杆 锚头装置 图4-4 多根钢束锚 杆锚头装置 图4-5 钢绞线及钢丝索锚夹具示意 图4-6 定位分隔器 图4-7 腰梁 图4-8 锚固体的基本类型 4.3 锚杆的抗拔作用 4.3.1 锚杆抗拔原理 • 当锚固段锚杆受力后，首 先通过锚杆(索)与周边水 泥砂浆间的握裹力传到砂 浆中，然后通过砂浆传到 周围土体。随着荷载增加， 锚索与水泥砂浆之间的粘 结力（握裹力）逐渐从锚 固体的上部向锚固体的下 部和外部发展，当应力传到锚固体的外侧时，就会在 锚固体与土体间产生摩擦力，随着摩擦力的增大，锚 固体与土体间可能发生相对位移，摩擦力又进一步增 大，直到极限摩阻力。 4.3.2 锚杆的承载能力 • 锚杆承载力的确定是锚杆支护设计的重要内容。 • 普通灌浆锚杆（注浆压力0.3~0.5MPa ）的承载能力 （抗拔力）可以用下式确定： N = L πDτ (4-2) t m 式中N — 锚杆承载能力（轴力）； t L — 锚固段长度； m D — 锚杆孔径（或锚固体直径）； τ — 土的抗剪强度。 • 显然：锚杆的承载力与锚固体的直径、长度及土的抗 剪强度成正比。 • 在设计时对锚杆承载力一般是有要求的，而锚固体的 直径(钻孔直径)主要决定于钻孔设备。因此，只要能 够