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《高层建筑施工》第三章 土层锚杆 学习指导 【教学基本要求】 通过本章的学习，使学生： 1掌握土层锚杆的构造和类型以及应用背景； 2掌握土层锚杆的设计内容和计算方法； 3掌握土层锚杆施工的施工方法。 【学 习 重 点】 土层锚杆的构造和土层锚杆的施工工艺。 【内容提要和学习指导】 1.1. 土层锚杆的发展与应用 2 1.2. 土层锚杆的构造 2 1.2.1. 锚杆的类型 2 1.2.2. 锚杆构造 3 1.3. 土层锚杆设计 4 1.3.1. 锚杆布置 4 1.3.2. 锚杆的承载能力 5 1.3.3. 锚杆的整体稳定性 5 1.3.4. 土层锚杆的蠕变与松弛 6 1.4. 土层锚杆施工 7 1.4.1. 施工准备工作 7 1.4.2. 钻孔 7 1.4.3. 安放拉杆 8 1.4.4. 压力灌浆 8 1.4.5. 张拉和锚固 9 1.5. 土层锚杆的试验和检验 10 土层锚杆的发展与应用 土层锚杆(亦称土锚)是一种新型的受拉杆件，它的一端与支护结构等联结，另一端锚固在土体中，将支护结构和其他结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以及水上浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。 锚杆打入地下后，为了发挥锚杆钢索应力、减少变形，可采用预加应力的方法，同时打入地下的锚杆通过早期张拉，对地基锚杆预加应力也是对锚杆在土层中或岩层中的一次荷载试验。 土层锚杆是在岩石锚杆的基础上发展起来的，1958年原联邦德国的KarlBauer公司在深基坑开挖中，为固定挡土墙首次在非粘性土层中采用了土层锚杆。土层锚杆技术近三十年来得到迅猛的发展，目前它已成为现代建筑技术的重要组成部分。现代的土层锚杆技术已能施工长达50m的锚杆，在粘性土中最大锚固力可达1000kN，在非粘性土中可达2500kN。 随着我国工程建设的不断发展，深基础工程日渐增多。尤其是当深基坑邻近已有建筑物和构筑物、交通干线或地下管线时，深基坑难以放坡开挖，或基坑宽度较大、较深，对支护结构采用内支撑的方法不经济或不可能。在这种情况下采用土层锚杆支承支护结构(钢板桩、地下连续墙、灌注桩等)，维护深基坑的稳定，对简化支撑、改善施工条件和加快施工进度能起很大的作用。我国除了在湘黔铁路和北京、天津的地下铁道施工中应用过土层锚杆外，在高层建筑等深基础工程施工中的应用日渐增多，取得了较好的效果，曾被我国建设部列为“八五”科技成果推广计划重点项目。土层锚杆的应用由非粘性土层发展到粘性土层。在高含水量、高压缩性的松散粘土层中是否能够应用，一直是大家关心的问题。我国沿海一带多为冲积性平原，土层以淤泥质粘土和粉质粘土为主，含水量往往高达40％～60％以上，呈软塑甚至流塑状态，在这样的土层中可否应用土层锚杆，过去没有先例。近年来，我国经过试验研究，已初步掌握了在这种软粘土中的土层锚杆的承载能力和施工工艺，并成功地应用于工程建设中，对发展土层锚杆技术做出于贡献。 土层锚杆的构造 锚杆的类型 锚杆用于地基有三种基本类型。第一种类型锚杆由圆柱形注浆体和钢筋或钢索构成，如图1(a)所示，孔内注水泥浆，水泥砂浆或其他化学注液。适用于拉力不高，临时性锚杆以及岩石性锚杆。 图1 三种锚杆类型 第二种锚杆类型为扩大的圆柱体，注入压力灌浆液而形成，适用于粘性土和无粘性土，当拉力要求较大时采取较高的压力进行注浆。在粘性土中形成较小扩大区，在无粘性 土中，可得到较大扩大区。如图1(b)所示。 第三种锚杆类型是采用特殊的扩孔装置在孔眼内长度方向扩1个或几个扩孔圆柱体 如图1(c)所示。这类锚杆要有特制机械扩孔装置，通过中心杆压力将扩张式刀具缓缓张开刮土。在粘性土和砂土中都适用，可以达到较高的拉拢力。 锚杆构造 1．锚杆的组成 锚杆由锚头、钢拉杆(钢索)、塑料套管定位分隔器(钢铰线用)以及水泥砂浆等组成，它与挡土桩墙联结构成支护结构，图2为锚杆与地下墙联结构造图。 图2锚杆构造图 2．锚杆的锚头，钢材及附件 锚杆的钢材分粗钢筋，钢管及钢铰线，统称钢索，一般要求材料强度高。在钢索全长分自由段与锚固段，自由段的钢索套塑料管以保证张拉时钢索能自由伸长。锚固段内要求灌浆或压力灌浆密实，与钢索有足够的握裹力。粗钢筋的锚头如图3所示，钢铰线的锚头如图4所示。用于钢铰线的定位分隔器如图5。 图3钢筋锚杆头装置； 图4多根钢束锚杆头装置； 图5定位分隔器。 土层锚杆设计 土层锚杆由于涉及钢材、水泥和土体三种材料，其承载能力与施工因素密切有关，因此按照弹塑性理论和土力学原理进行精确的设计计算是十分复杂的，且与实际情况有出入，所以一般还是根据经验数据进行设计，然后通过现场试验进