新型土锚设计与施工.ppt

第七节 土锚设计与施工;二、土锚应用和发展 临时支护到永久性建筑工程 11种类型的土层锚杆，见教材图3-2 非粘性土层到粘性土层 粘土中最大锚固力1000kN，非黏土中2500kN 在高含水量、高压缩性的松散黏土层中尚无应用 ;三、锚杆的类型 第一种类型锚杆为圆柱形 由圆柱形注浆体和钢筋或钢索构成，孔内注水泥浆、水泥砂浆或其他化学注液。 适用于拉力不高，临时性锚杆及岩石性锚杆 第二种类型为扩大圆柱形 注入压力灌浆液，通过压力灌浆形成扩大区。 适用于黏性土和无黏性土，要求较大拉力是采用较高压力注浆 第三种类型为圆锥形扩大 采用特殊扩孔装置在孔眼内长度方向扩一个或几个扩孔型圆柱体。 要求特性机械扩孔装置，在黏性土和砂土中都适用，可获得较高拉拢力 ;四、土锚构造 土层锚杆一般由钢拉杆（钢索）、锚头、自由段保护套管、定位分隔器（钢绞线用）和锚固体等组成。如下图所示。;土锚根据潜在滑裂面，分为自由段（非锚固段）lf和锚固段la （图3-71） 锚固段是承载力的主要来源。;五、土锚设计 设计钢材、水泥和土体三种材料，其承载能力与施工因素密切有关，按弹塑性理论和土力学原理精确设计计算十分复杂，且与实际情况有出入。故一般多根据经验数据进行设计，然后通过现场试验进行检验 土层锚杆设计要考虑的问题包括：锚杆布置、锚杆承载能力、锚杆的整体稳定性、锚杆尺寸确定等。;锚杆的埋置深度 根据《建筑基坑支护技术规程》，土锚的上下排垂直间距不宜小于2m；水平间距不宜小于1.5m；土锚锚固体上覆土层厚度不宜小于4m。 锚杆的层数 层数通过计算确定，上下间距2~5m,水平间距1~4.5m，或锚固体直径的10倍左右 锚杆的倾角 土锚的倾角宜为15o～25o，不宜小于12.5o且不应大于45o。 锚杆的长度 一般要求锚固体置于滑动土体以外的好土层内，通常长度为15~25m，单根锚杆的最大长度不超过30m，土锚自由段长度不宜小于5m，并应超过潜在滑裂面1.5m。土锚的锚固段长度不宜小于4m，一般为5~7m。 拉杆（拉索）下料长度，应为自由段、锚固段及外露长度之和。外露长度需满足锚固及张拉作业的要求。;（二）土锚的承载能力;1.土锚承载力计算：锚杆承载力计算，应符合下式要求： （3-18） 式中 Td——锚杆水平拉力设计值，由式（3-18）计算； θ——锚杆与水平面的倾角； Nu——锚杆轴向受拉承载力设计值。 规程规定，对安全等级为一级和缺乏地区经验的二级基坑侧壁，土锚应进行基本试验（极限抗拔力试验如图3-72），Nu值取基本试验确定的极限承载力Pug除以受拉抗力分项系数； 基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，可按式（3-19）计算土锚轴向受拉承载力设计值，并进行锚杆验收试验;式中 d1——扩孔锚固体直径（cm）； d——非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径（cm）； l1——直孔部分的锚固段长度（cm）； l2——土中扩孔部分的锚固段长度（cm）； ——土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值（MPa）。 γs——锚杆轴向受拉抗力分项系数，取1.3； q—— 扩孔部分土层的抗压强度（MPa）。 Pug——土层锚杆的极限抗拔力设计值（kN） 基坑侧壁安全等级为三级时，亦按式（3-19）计算Nu值。 对于塑性指数大于17的黏性土层中的土锚，应进行徐变试验。;; 稳定性考虑两种情况：整体稳定性和深部破裂面稳定性。 破换形式见教材P56 图 3-9;土层锚杆的蠕变 用于锚固支护结构的土层锚杆，始终承受接近恒载的拉力，土层锚杆的变形一直在发展，这就是土层锚杆的蠕变。 主要由四部分组成： ①自由段钢拉杆的伸长，一般为弹性变形 ②锚固体的伸长，荷载较小时表现为弹性变形，当荷载较大时，锚固体产生细微裂缝，即为塑限变形 ③锚固体周围土体在一定范围内的剪切变形，荷载很小是为弹性变形，荷载较大时为塑性变形并伴随有黏性流变 ④锚固体与土体之间的相对滑动，只有当锚杆接近破坏时菜产生，塑性变形，这种变形不允许产生;土层锚杆的松弛 对于需要施加预应力的土层锚杆，当施加预应力张拉到一定荷载后将其锚固，随着时间的推移，土层锚杆锚头的变形保持不变，而锚杆内的内力却随着时间而递减 施加预应力的目的： ①使自由段钢拉杆弹性伸长，对锚固体产生预应力，以限制锚固土层的变形 ②通过施加预应力对锚杆进行试验，可以解释设计和施工中的差错，证实土层锚杆的适应性，预测其工作状况 ③检验土层锚杆与板桩等