深基坑與邊坡工程-02巖土錨桿(索)的類(lèi)型、工作特性及適用條件-12-20

1、巖土錨桿（索）的巖土錨桿（索）的 類(lèi)型、工作特性及適用條件類(lèi)型、工作特性及適用條件中冶集團(tuán)建筑研究總院程良奎中冶集團(tuán)建筑研究總院程良奎目錄1、預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力錨桿2、拉力型與壓力型錨桿、拉力型與壓力型錨桿3、荷載集中型與荷載分散型錨桿、荷載集中型與荷載分散型錨桿4、機(jī)械固定型錨桿與膠結(jié)材料固定型錨桿、機(jī)械固定型錨桿與膠結(jié)材料固定型錨桿5、可重復(fù)高壓灌漿型錨桿、可重復(fù)高壓灌漿型錨桿6、擴(kuò)體型錨桿、擴(kuò)體型錨桿7、全長(zhǎng)摩擦型錨桿、全長(zhǎng)摩擦型錨桿8、無(wú)錨頭型預(yù)應(yīng)力錨桿、無(wú)錨頭型預(yù)應(yīng)力錨桿9、中空注漿錨桿、中空注漿錨桿10、纖維增強(qiáng)塑料錨桿、纖維增強(qiáng)塑料錨桿1、預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力

2、錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較（a）預(yù)應(yīng)力錨桿）預(yù)應(yīng)力錨桿 (anchor) （b）非預(yù)應(yīng)力錨桿）非預(yù)應(yīng)力錨桿(bolt)預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿受力特性比較預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿受力特性比較預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿的比較預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿的比較預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力錨桿非預(yù)應(yīng)力錨桿非預(yù)應(yīng)力錨桿1、安裝后能及時(shí)提供支護(hù)抗力，、安裝后能及時(shí)提供支護(hù)抗力，使巖體處于三軸應(yīng)力狀態(tài)使巖體處于三軸應(yīng)力狀態(tài)1、安裝后地層移動(dòng)錨桿才能被動(dòng)、安裝后地層移動(dòng)錨桿才能被動(dòng)地發(fā)揮作用地發(fā)揮作用2、控制地層與結(jié)構(gòu)物變形能力強(qiáng)、控制地層與結(jié)構(gòu)物變

3、形能力強(qiáng) 2、控制地層與結(jié)構(gòu)物變形能力差、控制地層與結(jié)構(gòu)物變形能力差3、按一定密度布置錨桿，施加預(yù)、按一定密度布置錨桿，施加預(yù)應(yīng)力后能在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)，應(yīng)力后能在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)，有利于地層穩(wěn)定有利于地層穩(wěn)定3、難于在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)、難于在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)4、預(yù)加應(yīng)力后，能明顯地提高潛、預(yù)加應(yīng)力后，能明顯地提高潛在滑移面或巖石軟弱結(jié)構(gòu)面的抗在滑移面或巖石軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度剪強(qiáng)度4、僅靠桿體自身強(qiáng)度發(fā)揮其抗拉、僅靠桿體自身強(qiáng)度發(fā)揮其抗拉抗剪作用抗剪作用5、張拉工序能檢驗(yàn)錨桿的承載能、張拉工序能檢驗(yàn)錨桿的承載能力力5、尚缺乏檢驗(yàn)此類(lèi)錨桿施工質(zhì)量、尚缺乏檢驗(yàn)此類(lèi)錨桿施工質(zhì)量與承載力的有效方法與

4、承載力的有效方法6、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與施工工藝比較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與施工工藝比較復(fù)雜 6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便2、拉力型與壓力型錨桿、拉力型與壓力型錨桿拉力型錨桿和壓力型錨桿結(jié)構(gòu)示意圖拉力型錨桿和壓力型錨桿結(jié)構(gòu)示意圖(a)拉力型錨桿拉力型錨桿 (b)壓力型錨桿壓力型錨桿 拉力型與壓力型錨桿的荷載分布拉力型與壓力型錨桿的荷載分布（77年年Mastrantuono與與Tomiolo報(bào)導(dǎo)）報(bào)導(dǎo)）3、荷載集中型與荷載分散型、荷載集中型與荷載分散型(SBMA)錨桿錨桿荷載集中型荷載集中型荷載分散型荷載分散型荷載分散型錨桿承載體的構(gòu)造荷載分散型錨桿承載體的構(gòu)造荷載集中型與荷載分散型錨桿工作特性比較

5、荷載集中型與荷載分散型錨桿工作特性比較荷載集中型錨桿粘結(jié)應(yīng)力分布特征荷載集中型錨桿粘結(jié)應(yīng)力分布特征l單孔復(fù)合錨固；單孔復(fù)合錨固；l荷載分散；荷載分散；l灌漿體由受拉變?yōu)槭軌骸９酀{體由受拉變?yōu)槭軌?。壓力分散型結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖壓力分散型結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖壓力分散型錨桿壓力分散型錨桿(單孔復(fù)合錨固）粘單孔復(fù)合錨固）粘結(jié)應(yīng)力分布特征結(jié)應(yīng)力分布特征拉力集中型拉力集中型壓力分散型壓力分散型l 簡(jiǎn)單防腐簡(jiǎn)單防腐l 灌漿體受拉易開(kāi)灌漿體受拉易開(kāi)裂裂l 多層防腐多層防腐l 灌漿體受壓不易開(kāi)裂灌漿體受壓不易開(kāi)裂壓力分散型錨固的耐久性顯著提高壓力分散型錨固的耐久性顯著提高4、機(jī)械固定型和膠結(jié)固定型錨桿、機(jī)械固定型和膠結(jié)固定型錨桿

6、傳統(tǒng)的機(jī)械固定型錨桿結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的機(jī)械固定型錨桿結(jié)構(gòu)楔縫式錨桿楔縫式錨桿漲殼式錨桿漲殼式錨桿南非貝爾公司南非貝爾公司漲殼錨桿漲殼錨桿法國(guó)生產(chǎn)的法國(guó)生產(chǎn)的漲殼錨桿漲殼錨桿機(jī)械固定型錨桿特性機(jī)械固定型錨桿特性l 及時(shí)提供支護(hù)抗力或預(yù)加預(yù)應(yīng)力；及時(shí)提供支護(hù)抗力或預(yù)加預(yù)應(yīng)力；l 會(huì)在巖層中產(chǎn)生大的應(yīng)力，對(duì)巖層強(qiáng)度要求較會(huì)在巖層中產(chǎn)生大的應(yīng)力，對(duì)巖層強(qiáng)度要求較高；高；l 通常無(wú)防腐措施，使用壽命有限；通常無(wú)防腐措施，使用壽命有限；l 加工工藝復(fù)雜，成本高于粘結(jié)型錨桿；加工工藝復(fù)雜，成本高于粘結(jié)型錨桿；l 對(duì)鉆機(jī)直徑、深度控制要求較嚴(yán)。對(duì)鉆機(jī)直徑、深度控制要求較嚴(yán)。膠結(jié)料固定型錨桿膠結(jié)料固定型錨桿l非成卷式水

7、泥漿固定非成卷式水泥漿固定l快硬水泥卷固定快硬水泥卷固定l樹(shù)脂卷固定樹(shù)脂卷固定 (a)樹(shù)脂固定的張拉錨桿樹(shù)脂固定的張拉錨桿 (b)全長(zhǎng)用速凝和緩凝樹(shù)脂全長(zhǎng)用速凝和緩凝樹(shù)脂的張拉錨桿的張拉錨桿 (c)全長(zhǎng)用樹(shù)脂錨固的非張全長(zhǎng)用樹(shù)脂錨固的非張拉錨桿拉錨桿用速凝（黑色）和緩凝（帶點(diǎn)色）樹(shù)脂固定的巖石錨桿用速凝（黑色）和緩凝（帶點(diǎn)色）樹(shù)脂固定的巖石錨桿(a)用塑料袋包裝；用塑料袋包裝；(b)用玻璃管包裝；用玻璃管包裝；1固化劑加填料；固化劑加填料；2玻璃管；玻璃管；3不飽和聚酯樹(shù)脂；不飽和聚酯樹(shù)脂；4堵頭；堵頭；5聚乙烯袋；聚乙烯袋；6玻璃管；玻璃管；7硬塑料蓋。硬塑料蓋。樹(shù)脂錨桿用的樹(shù)脂卷樹(shù)脂錨桿用

8、的樹(shù)脂卷機(jī)械固定與膠結(jié)料固定相結(jié)合的錨桿機(jī)械固定與膠結(jié)料固定相結(jié)合的錨桿漲殼式中空灌漿錨桿漲殼式中空灌漿錨桿美國(guó)威廉姆斯美國(guó)威廉姆斯(williams)生產(chǎn)的漲殼式錨桿結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的漲殼式錨桿結(jié)構(gòu)威廉姆斯巖石錨桿注漿漿液流動(dòng)圖威廉姆斯巖石錨桿注漿漿液流動(dòng)圖杭州圖強(qiáng)公司生產(chǎn)的漲殼式中空錨桿結(jié)構(gòu)杭州圖強(qiáng)公司生產(chǎn)的漲殼式中空錨桿結(jié)構(gòu)漲殼式中空錨桿作用于巖石時(shí)能形成壓應(yīng)力區(qū)漲殼式中空錨桿作用于巖石時(shí)能形成壓應(yīng)力區(qū)不同類(lèi)型低預(yù)應(yīng)力錨桿的性能比較不同類(lèi)型低預(yù)應(yīng)力錨桿的性能比較不同類(lèi)型低預(yù)應(yīng)力錨桿工作時(shí)形成的剪力錐不同類(lèi)型低預(yù)應(yīng)力錨桿工作時(shí)形成的剪力錐5、可重復(fù)高壓灌漿型錨桿、可重復(fù)高壓灌漿型錨桿錨桿結(jié)構(gòu)圖錨桿

9、結(jié)構(gòu)圖注漿套管工作原理注漿套管工作原理密封性密封性均勻性均勻性重復(fù)性重復(fù)性預(yù)埋二次劈裂灌漿管預(yù)埋二次劈裂灌漿管密封裝置密封裝置重復(fù)高壓灌漿型錨固技術(shù)的優(yōu)越性重復(fù)高壓灌漿型錨固技術(shù)的優(yōu)越性l抗拔力提高抗拔力提高 60120% ；l蠕變量減小蠕變量減小 1/22/3 ；l節(jié)約造價(jià)節(jié)約造價(jià) 1/3 左右。左右。 一次常壓灌漿體與二次一次常壓灌漿體與二次 高壓灌漿體的比較高壓灌漿體的比較上海太平洋飯店軟土基坑錨固工程上海太平洋飯店軟土基坑錨固工程 (1986)天津百貨大樓軟土基坑工程天津百貨大樓軟土基坑工程 (-13.5 m)最大最大位移量?jī)H位移量?jī)H 5 cm(1994)6、擴(kuò)體型錨桿、擴(kuò)體型錨桿錨桿

10、荷載傳遞方式的比較錨桿荷載傳遞方式的比較(a)摩擦型摩擦型 (b)摩擦支承復(fù)合型摩擦支承復(fù)合型（1）底端擴(kuò)體型錨桿）底端擴(kuò)體型錨桿 爆炸成型的底爆炸成型的底端擴(kuò)體錨桿端擴(kuò)體錨桿用旋轉(zhuǎn)葉片形成的擴(kuò)體錨桿用旋轉(zhuǎn)葉片形成的擴(kuò)體錨桿固定地層固定地層 砂砂固定長(zhǎng)度：固定長(zhǎng)度：610m極限承載力極限承載力 9001400 kN比比=12cm的圓柱體錨固體承載的圓柱體錨固體承載力提高力提高23倍。倍。（2）多段擴(kuò)體型錨桿）多段擴(kuò)體型錨桿擴(kuò)體型錨桿承載力計(jì)算擴(kuò)體型錨桿承載力計(jì)算l砂性土砂性土l黏性土黏性土7.全長(zhǎng)摩擦型錨桿全長(zhǎng)摩擦型錨桿（1）縫管錨桿）縫管錨桿縫管錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造：縫管錨桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造：1開(kāi)縫鋼管；開(kāi)

11、縫鋼管；2擋環(huán)；擋環(huán)；3托板托板縫管錨桿外形縫管錨桿外形縫管錨桿的工作特性縫管錨桿的工作特性l使圍巖處于三維壓縮狀態(tài)（三向預(yù)應(yīng)力）使圍巖處于三維壓縮狀態(tài)（三向預(yù)應(yīng)力）l立即提供支護(hù)抗力；立即提供支護(hù)抗力；l錨固力隨時(shí)間而增加；錨固力隨時(shí)間而增加；l圍巖位移后錨桿仍能保持較高的承載力。圍巖位移后錨桿仍能保持較高的承載力。圍巖處于三維壓縮狀態(tài)圍巖處于三維壓縮狀態(tài)巖石移動(dòng)使錨桿巖石移動(dòng)使錨桿進(jìn)一步鎖緊巖石進(jìn)一步鎖緊巖石1桿體和托板作用在巖石上的力；桿體和托板作用在巖石上的力；2巖石；巖石；3托板；托板；4擋環(huán)擋環(huán)錨桿錨固力隨時(shí)間而增長(zhǎng)的曲線錨桿錨固力隨時(shí)間而增長(zhǎng)的曲線1黑色頁(yè)巖；黑色頁(yè)巖；2錳礦體；

12、錳礦體；3綠泥巖綠泥巖縫管錨桿的錨固力與拔出量的關(guān)系縫管錨桿的錨固力與拔出量的關(guān)系1砂巖；砂巖；2錳礦體；錳礦體；3綠泥巖綠泥巖縫管錨桿適用范圍縫管錨桿適用范圍l軟弱巖層軟弱巖層l受爆破震動(dòng)影響的礦山隧道受爆破震動(dòng)影響的礦山隧道l高應(yīng)力巖爆地層高應(yīng)力巖爆地層（2）水脹式錨桿）水脹式錨桿(swellex bolt)水脹式錨桿水脹式錨桿機(jī)械整形機(jī)械整形41mm28mm工作特性：與縫管錨桿相似工作特性：與縫管錨桿相似適用范圍：適用范圍：l軟巖支護(hù)軟巖支護(hù)l強(qiáng)巖爆區(qū)段支護(hù)強(qiáng)巖爆區(qū)段支護(hù)l初期支護(hù)初期支護(hù)8、無(wú)錨頭型錨桿、無(wú)錨頭型錨桿 當(dāng)由于某些原因，在對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張當(dāng)由于某些原因，在對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)

13、行張拉后，不容許錨頭外露于結(jié)構(gòu)物表面。拉后，不容許錨頭外露于結(jié)構(gòu)物表面。 可采用在結(jié)構(gòu)物表面安設(shè)臨時(shí)的可拆除傳可采用在結(jié)構(gòu)物表面安設(shè)臨時(shí)的可拆除傳力墩座，并在與結(jié)構(gòu)物表面相鄰的鉆孔灌注水力墩座，并在與結(jié)構(gòu)物表面相鄰的鉆孔灌注水泥漿形成上粘結(jié)段。并在上粘結(jié)段具有與臨時(shí)泥漿形成上粘結(jié)段。并在上粘結(jié)段具有與臨時(shí)傳力墩座具有相同鎖定力時(shí)，即拆除錨墩。這傳力墩座具有相同鎖定力時(shí)，即拆除錨墩。這就是無(wú)錨頭型錨桿。就是無(wú)錨頭型錨桿。無(wú)錨頭預(yù)應(yīng)力錨桿的構(gòu)造無(wú)錨頭預(yù)應(yīng)力錨桿的構(gòu)造(a)在臨時(shí)錨墩上對(duì)桿體張拉在臨時(shí)錨墩上對(duì)桿體張拉(b)拆除臨時(shí)錨頭及錨墩后的拆除臨時(shí)錨頭及錨墩后的錨桿剖面圖錨桿剖面圖荷載從錨桿傳遞

14、到結(jié)構(gòu)物的方法荷載從錨桿傳遞到結(jié)構(gòu)物的方法 (a)常規(guī)方法傳遞；常規(guī)方法傳遞；(b)通過(guò)凹槽內(nèi)的錨頭傳遞；通過(guò)凹槽內(nèi)的錨頭傳遞； (c)通過(guò)上（第二）粘結(jié)段傳遞通過(guò)上（第二）粘結(jié)段傳遞（1）葉尼塞河）葉尼塞河sayane-shushensh Hps消力池底消力池底板的預(yù)應(yīng)力錨固板的預(yù)應(yīng)力錨固消力池表面粘結(jié)錨固的最終的結(jié)構(gòu)型式質(zhì)量檢驗(yàn)：消力池表面粘結(jié)錨固的最終的結(jié)構(gòu)型式質(zhì)量檢驗(yàn)：l 錨桿拉力值為錨桿拉力值為1021kN，一年后測(cè)定的拉力損失為，一年后測(cè)定的拉力損失為20l 使用幾年后，洪水未對(duì)消力池表面產(chǎn)生任何影響使用幾年后，洪水未對(duì)消力池表面產(chǎn)生任何影響（2）莫斯科運(yùn)河船閘閘墻的無(wú)錨頭型）莫斯

15、科運(yùn)河船閘閘墻的無(wú)錨頭型錨固錨固莫斯科運(yùn)河老鋼筋混凝土船閘的修補(bǔ)莫斯科運(yùn)河老鋼筋混凝土船閘的修補(bǔ)船閘閘墻的張拉船閘閘墻的張拉9 中空注漿錨桿（系列）中空注漿錨桿（系列）（ 1 ） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：l 桿體為表面帶有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)螺紋的中空桿體，可采桿體為表面帶有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)螺紋的中空桿體，可采用連接套接長(zhǎng)，在狹小空間可施工大于用連接套接長(zhǎng)，在狹小空間可施工大于10m長(zhǎng)的長(zhǎng)的錨桿；錨桿；l 注漿時(shí)漿液由中空桿體底端流向孔口，止?jié){塞與注漿時(shí)漿液由中空桿體底端流向孔口，止?jié){塞與托板能有效阻止外溢，可保證桿體與孔壁間注漿托板能有效阻止外溢，可保證桿體與孔壁間注漿飽滿，使錨桿伸入的巖體范圍得到有效加固；飽滿，使錨桿伸

16、入的巖體范圍得到有效加固；l 通過(guò)連接套與對(duì)中環(huán)，使桿體居中，桿體被均勻通過(guò)連接套與對(duì)中環(huán)，使桿體居中，桿體被均勻的砂漿保護(hù)層包裹，顯著提高了耐久性；的砂漿保護(hù)層包裹，顯著提高了耐久性；l 必要時(shí)，可通過(guò)自由段的隔離措施，對(duì)錨桿施加必要時(shí)，可通過(guò)自由段的隔離措施，對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力。（2）類(lèi)型）類(lèi)型1）普通中空注漿錨桿）普通中空注漿錨桿 適用于各類(lèi)隧道與洞室工程，特別是隧道與洞適用于各類(lèi)隧道與洞室工程，特別是隧道與洞室的頂部。室的頂部。2）自鉆式中空注漿錨桿）自鉆式中空注漿錨桿 鉆桿即為錨桿桿體，在難以成孔的困難復(fù)雜巖層中鉆桿即為錨桿桿體，在難以成孔的困難復(fù)雜巖層中應(yīng)用具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用

17、具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。3）漲殼式中空錨桿）漲殼式中空錨桿Williams公司的漲殼式中空錨桿的細(xì)部構(gòu)造及工作原理公司的漲殼式中空錨桿的細(xì)部構(gòu)造及工作原理(a)細(xì)部構(gòu)造；細(xì)部構(gòu)造； (b)漲殼工作時(shí)形成的抗力漲殼工作時(shí)形成的抗力10、纖維增強(qiáng)塑料錨桿、纖維增強(qiáng)塑料錨桿 纖維增強(qiáng)塑料是一種以合成樹(shù)脂為粘結(jié)纖維增強(qiáng)塑料是一種以合成樹(shù)脂為粘結(jié) 劑、復(fù)合纖維為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料。劑、復(fù)合纖維為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)錨桿的優(yōu)點(diǎn)：纖維增強(qiáng)錨桿的優(yōu)點(diǎn)：l 防腐蝕，耐久性好；防腐蝕，耐久性好；l 絕緣，防靜電；絕緣，防靜電；l 抗拉和粘結(jié)強(qiáng)度高；抗拉和粘結(jié)強(qiáng)度高；l 重量輕，同等規(guī)格的桿體約為鋼材的重量輕，同等規(guī)格的桿體約為鋼