錨桿(索)設(shè)計(jì)與施工課件

1、佛山辦：王 志 紅2008年11月錨（桿）索設(shè)計(jì)與施工第1頁(yè)，共50頁(yè)。提 綱 錨（桿）索概述 錨（桿）索設(shè)計(jì) 錨（桿）索施工 錨（桿）索試驗(yàn)與檢測(cè)第2頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述第3頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述一、什么是錨（桿）索 由鉆孔穿過(guò)軟弱巖層或滑動(dòng)面，把一端（錨桿）錨固在堅(jiān)硬的巖層中（稱內(nèi)錨頭），然后在另一個(gè)自由端（稱外錨頭）進(jìn)行張拉，從而對(duì)巖層施加壓力對(duì)不穩(wěn)定巖體進(jìn)行錨固，這種方法稱預(yù)應(yīng)力錨索，簡(jiǎn)稱錨索。第4頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述二、錨索和錨桿的區(qū)別 在國(guó)內(nèi)，一般情況下，錨索是需要施加預(yù)應(yīng)力的，因此它是主動(dòng)受力，多應(yīng)用于已出現(xiàn)變形或?qū)ψ冃我髧?yán)格的工程部位； 錨桿則一般不施加

2、預(yù)應(yīng)力（有時(shí)也會(huì)施加很小的預(yù)應(yīng)力），因此它是被動(dòng)受力，只有當(dāng)被錨固巖土體發(fā)生一定變形時(shí)它才發(fā)揮錨固力。 第5頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述二、錨索和錨桿的區(qū)別 錨索長(zhǎng)度一般在2050米，錨桿則不到20米。 在國(guó)際上，錨索只是錨桿的一種類(lèi)型。 本質(zhì)上樁、錨桿、錨索、土釘都是利用土層的摩擦力（端承力），但習(xí)慣上將直徑大、豎直向的錨固體稱為樁；將小直徑、水平向、傾斜向的錨固體稱為錨桿、土釘，其中以鋼絞線作為配筋的又稱為錨索。 第6頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述第7頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述三、預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用煤礦中的巷道支護(hù)：將巷道的圍巖束縛在一起,使圍巖自身支護(hù)自身。加固邊坡：能夠提供足夠的抗滑力，

3、并能提高潛在滑移面上的抗剪強(qiáng)度，有效地阻止坡體位移。現(xiàn)在錨桿不僅用于礦山、邊坡支護(hù)，也用于工程技術(shù)中，對(duì)隧道、基坑、壩體等進(jìn)行主動(dòng)加固。第8頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述錨桿與鋼筋混凝土樁聯(lián)合使用，構(gòu)成鋼筋混凝土排樁式錨桿擋墻。錨桿與鋼筋混凝土格架聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土格架式錨桿擋墻第9頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述錨桿與鋼筋混凝土板肋聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土板肋式錨桿擋墻。錨桿與鋼筋混凝土板肋、錨定板聯(lián)合使用形成錨定板擋墻第10頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述四、預(yù)應(yīng)力錨索的組成 錨索結(jié)構(gòu)一般由內(nèi)錨頭、錨索體和外錨頭三部分共同組成。內(nèi)錨頭又稱錨固段或錨根，是錨索錨固在巖體內(nèi)提供預(yù)應(yīng)力的根基，按其結(jié)構(gòu)形

4、式分為機(jī)械式和膠結(jié)式兩大類(lèi)，膠結(jié)式又分為砂漿膠結(jié)和樹(shù)脂膠結(jié)兩類(lèi)，砂漿式又分二次灌漿和一次灌漿式。 第11頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述 外錨頭又稱外錨固段，是錨索借以提供張拉噸位和鎖定的部位，其種類(lèi)有錨塞式、螺紋式、鋼筋混凝土圓柱體錨墩式、墩頭錨式和鋼構(gòu)架式等； 錨索體，是連結(jié)內(nèi)外錨頭的構(gòu)件，也是張拉力的承受者，通過(guò)對(duì)錨索體的張拉來(lái)提供預(yù)應(yīng)力，錨索體由高強(qiáng)度鋼筋、鋼紋線或螺紋鋼筋構(gòu)成。 第12頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述1-臺(tái)座；2-錨具；3-承壓板；4-支擋結(jié)構(gòu)；5-鉆孔；6-自由隔離層；7-鋼筋；8-注漿體；Lf-自由段長(zhǎng)度；La-錨固段長(zhǎng)度第13頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述五、預(yù)應(yīng)力錨索的

5、作用提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力（樁錨和墻錨）使錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)并對(duì)加固地層起到加筋作用；增強(qiáng)地層的強(qiáng)度，改善地層的力學(xué)性能；（邊坡）使結(jié)構(gòu)與地層連鎖在一起，形成一種共同工作的符合體，使其能有效地承受拉力和剪力第14頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述六、錨索和錨桿的分類(lèi)根據(jù)其使用的材料可以分為：木錨桿、管縫錨桿、螺紋錨桿等。按是否預(yù)先施加應(yīng)力分為：預(yù)應(yīng)力錨桿(索)和非預(yù)應(yīng)力錨桿(索)。按錨固形態(tài)分為：圓柱形錨桿、端部擴(kuò)大型錨桿(索)和連續(xù)球型錨桿(索) 。按錨固機(jī)理還可分為：有粘結(jié)錨桿、摩擦型錨桿、端頭錨固型錨桿和混合型錨桿。 第15頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索概述七、巖土工程預(yù)應(yīng)力錨索類(lèi)型

6、第16頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)第17頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)一、錨(桿)索 設(shè)計(jì)流程 第18頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)二、錨桿(索)錨固設(shè)計(jì)荷載的確定 根據(jù)邊坡的推力大小和支護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型綜合考慮進(jìn)行確定首先計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)土的推力或側(cè)壓力，及地面附加荷載 。然后根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)的形式計(jì)算該支護(hù)結(jié)構(gòu)要達(dá)到穩(wěn)定需要錨固提供的支撐力。根據(jù)這個(gè)支撐力和錨桿數(shù)量、布置便可確定出錨桿(索)錨固荷載的大小，該荷載的大小作為錨筋截面計(jì)算和錨固體設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 第19頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)三、錨桿(索)錨固的設(shè)計(jì)在確定出錨桿軸向設(shè)計(jì)荷載后，需要對(duì)錨桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)錨桿軸向設(shè)計(jì)荷載計(jì)算錨桿的錨筋

7、截面，并選擇合理的鋼筋或鋼絞線配置錨筋；在配置錨筋后可由錨筋的實(shí)際面積和錨筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算出錨桿承載力設(shè)計(jì)值。然后方能進(jìn)行錨桿體和錨固體的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第20頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)錨桿錨固力的計(jì)算方法隨錨固體形式不同而異，圓柱型錨桿的錨固力由錨固體表面與周?chē)貙拥哪Σ亮μ峁?；端頭擴(kuò)大型錨桿的錨固力則由擴(kuò)座端的面承力及與周?chē)貙拥哪Σ亮μ峁?第21頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)四、錨桿(索)的鎖定荷載和錨頭設(shè)計(jì)對(duì)于錨桿，原則上可按錨桿設(shè)計(jì)軸向力(工作荷載)作為預(yù)應(yīng)力值加以鎖定，但鎖定荷載應(yīng)視錨桿的使用目的和地層性狀而加以調(diào)整。邊坡坡體結(jié)構(gòu)完整性較好時(shí)，可將設(shè)計(jì)錨固力的100作為鎖定荷載

8、。 第22頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 邊坡坡體有明顯蠕變且預(yù)應(yīng)力錨桿與抗滑樁相結(jié)合，或因坡體地層松散引起的變形過(guò)大時(shí)，應(yīng)由張拉試驗(yàn)確定鎖定荷載。通常這種情況下將鎖定荷載取為設(shè)計(jì)錨固力的5080 第23頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 當(dāng)邊坡具有崩滑性時(shí)，鎖定荷載可取為設(shè)計(jì)錨固力的3070； 如果設(shè)計(jì)的支擋結(jié)構(gòu)容許變位時(shí)，鎖定荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件確定，有時(shí)按容許變形的大小可取設(shè)計(jì)錨固力的5070。 當(dāng)錨固地層有明顯的徐變時(shí)，可將錨桿張拉到設(shè)計(jì)拉力值的l.21.3倍，然后再退到設(shè)計(jì)錨固力進(jìn)行鎖定，這樣可以減少地層的徐變量引起的預(yù)應(yīng)力損失。 第24頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 錨桿頭部的傳力臺(tái)座(張拉臺(tái)

9、座)的尺寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，不得產(chǎn)生有害的變形；可采用C25以上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一般為梯形斷面。 第25頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 預(yù)應(yīng)力錨桿的錨具品種較多，錨具型號(hào)、尺寸的選取應(yīng)保持錨桿預(yù)應(yīng)力值的恒定，設(shè)計(jì)中必須在工程設(shè)計(jì)施工圖上注明錨具的型號(hào)、標(biāo)記和錨固性能參數(shù)。表6.8為OVM錨具的基本參數(shù)。 第26頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)五、錨桿(索)的防腐設(shè)計(jì) 錨固體防腐 錨固于無(wú)腐蝕條件地層內(nèi)的錨固段，經(jīng)除銹后，直接由水泥砂漿密封防腐，但鋼桿(索)必須居中，一般使用定位器，使水泥砂漿保護(hù)層厚度不小于20mm。 錨固于具有腐蝕條件地層內(nèi)的錨固段應(yīng)作特殊仿佛處理，一般可用環(huán)

10、氧樹(shù)脂涂刷鋼筋的方法。 第27頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 自由段防腐 采用、級(jí)鋼筋制作錨桿的非錨固段(位于土層區(qū)段) 可采用出銹、刷瀝青船底漆二度，瀝青玻纖布纏裹二層。第28頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 自由段防腐 對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨桿自由段防腐：采用鋼絞線、精軋螺紋鋼筋制作的予應(yīng)力錨桿(索)非錨固段防腐宜采用桿體表面出銹、刷瀝青船底漆二度后繞扎塑料布，在塑料布上再涂潤(rùn)滑油，最后裝入塑料套管中，形成雙層防腐，自由段套管兩端l00200mm范圍內(nèi)用黃油充填，外綁扎工程膠布固定。 第29頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 錨頭防腐 對(duì)于永久性錨桿的承壓板一般應(yīng)刷瀝青。一次灌漿硬化后承壓板下部殘留空隙，應(yīng)再次

11、充填水泥漿和潤(rùn)滑油。 如錨桿不須再次張拉，則錨頭的錨具涂以潤(rùn)滑油、瀝青后用內(nèi)配鋼筋網(wǎng)的混凝土罩封閉。 如錨桿需要重新張拉，則可采用盒具密封，但盒具的空腔內(nèi)必須有潤(rùn)滑油充填。 第30頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì) 臨時(shí)性錨桿的防腐 對(duì)于臨時(shí)性錨桿重點(diǎn)對(duì)外錨頭和自由段作防腐處理，錨固段一般可依靠注漿材料達(dá)到防腐效果。 非預(yù)應(yīng)力錨桿非錨固段可用除銹后刷瀝青防銹漆處理。預(yù)應(yīng)力錨桿自由段可采用除銹后刷瀝青防銹漆或加套管方案。 外錨頭防腐可采用外涂防腐材料或外包混凝土方案解決。 第31頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)六、錨桿(索)的一般構(gòu)造要求錨桿總長(zhǎng)度為錨固段長(zhǎng)、自由段長(zhǎng)和外錨段之和。錨桿自由段長(zhǎng)度按外錨頭到

12、潛在滑裂面的長(zhǎng)度計(jì)算，但予應(yīng)力錨桿自由段長(zhǎng)度不小于5.0m；第32頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索設(shè)計(jì)六、錨桿(索)的一般構(gòu)造要求錨桿錨固段長(zhǎng)度按計(jì)算確定，同時(shí)土層錨桿錨固段長(zhǎng)度宜大于4.0m、小于14.0m，巖石錨桿錨固段長(zhǎng)度宜大于3.0m、小于10.0m；如果巖石錨桿承載力設(shè)計(jì)值250kN，且錨固區(qū)段為結(jié)構(gòu)完整無(wú)明顯裂隙的硬質(zhì)巖石時(shí)，錨固段長(zhǎng)度可用2.03.0m。第33頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索的施工第34頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工 錨桿施工包括施工準(zhǔn)備、造孔、錨桿制作與安裝、注漿、錨桿鎖定與張拉等五個(gè)環(huán)節(jié)。第35頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工一、施工準(zhǔn)備施工前的準(zhǔn)備工作包括施工前的調(diào)查和施工組織設(shè)

13、計(jì)兩部分。施工前的調(diào)查是為施工組織設(shè)計(jì)提供必要資料。 錨固工程計(jì)劃、設(shè)計(jì)圖、邊坡巖土性狀等資料 施工場(chǎng)地調(diào)查； 施工用水、用電條件調(diào)查等；第36頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工二、造孔鉆孔應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的孔徑、長(zhǎng)度和傾角，采用適宜的鉆孔方法確保精度，要使后續(xù)的桿體插入和注漿作業(yè)能順利地進(jìn)行。一般要求：經(jīng)緯儀或手工進(jìn)行測(cè)量放線確定孔位選取適當(dāng)?shù)你@孔機(jī)具并確定機(jī)座水平定位和立軸傾角(即錨孔傾角)第37頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工鉆孔深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度0.51.Om，同時(shí)錨孔錨固段必須進(jìn)入中風(fēng)化或更堅(jiān)硬的巖層，深度一般不得小于5m。鉆孔過(guò)程中應(yīng)注意巖芯的拾取，以求不斷地準(zhǔn)確地劃分地層、確定不穩(wěn)定巖土體厚

14、度，判斷斷裂破碎帶、滑移面、軟弱結(jié)構(gòu)面的位置和厚度，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)所依據(jù)的地勘資料，必要時(shí)修改設(shè)計(jì)。第38頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工三、錨桿制作與安裝棒式錨桿的制作，一般首先按要求的長(zhǎng)度切割鋼筋，并在外露端加工成螺紋以便安放螺母，然后在桿體上每隔23m安放隔離件以使桿體在孔中居中，最后對(duì)桿體按要求進(jìn)行防腐處理。第39頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工多股鋼絞線的錨桿制作較復(fù)雜，其錨固段的鋼絞線呈波浪形，自由段的鋼絞線必須進(jìn)行嚴(yán)格的防護(hù)處理。第40頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工錨索安裝：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行鋼筋(或鋼絞線)選材對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼筋或鋼絞線必須驗(yàn)明其產(chǎn)地、生日期、出廠日期、型號(hào)，并核實(shí)生產(chǎn)廠家的資質(zhì)證

15、書(shū)及其各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。同時(shí)須進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行下料第41頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工錨束放入鉆孔之前，應(yīng)檢查孔道是否阻塞，查看孔道是否清理干凈，并檢查錨索體的質(zhì)量，確保錨束組裝滿足設(shè)計(jì)要求。安放錨束時(shí)，應(yīng)防止錨束扭壓、彎曲，注漿管宜隨錨體一同放人鉆孔，注漿管端部距管底宜為50100mm，錨束插入孔內(nèi)深度不應(yīng)小于錨束長(zhǎng)度的95。第42頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工四、注漿施工錨孔一般采用水泥漿或水泥沙漿灌注一般要求：按規(guī)定選擇水泥漿體材料。選用水泥標(biāo)號(hào)應(yīng)為灌漿漿液標(biāo)號(hào)的1.52倍，且不宜低于42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥錨束漿液在28天齡期后要求抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)強(qiáng)度。按試驗(yàn)配置合

16、適的水灰比第43頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工五、張拉與鎖定張拉目的就是要通過(guò)張拉設(shè)備使錨桿桿體自由段產(chǎn)生彈性變形，從而對(duì)錨固結(jié)構(gòu)施加所需求的預(yù)應(yīng)力值。在張拉過(guò)程中應(yīng)注重張拉設(shè)備選擇、標(biāo)定、安裝、張拉荷載分級(jí)、鎖定荷載以及量測(cè)精度等方面的質(zhì)量控制。第44頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施工張拉設(shè)備要根據(jù)錨桿體的材料和鎖定力的大小進(jìn)行選擇張拉前對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)于1000kN以下的千斤頂，可用2000kN的壓力機(jī)標(biāo)定，標(biāo)定的數(shù)據(jù)與理論出力誤差應(yīng)小于2。安裝錨夾具前，要對(duì)錨具進(jìn)行逐個(gè)嚴(yán)格檢查。張拉前，必須待錨固段、承壓臺(tái)(或粱)等構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度方能進(jìn)行張拉。第45頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索施

17、工張拉應(yīng)按一定程序和設(shè)計(jì)張拉速度(一般為40kNmin)進(jìn)行。正式張拉前進(jìn)行二次預(yù)張拉，張拉力為設(shè)計(jì)拉力的l020。正式張拉荷載要分級(jí)逐步施加，不能一次加至鎖定荷載。注：Nt為錨索設(shè)計(jì)拉力，即最終鎖定荷載。第46頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索的試驗(yàn)與檢測(cè)第47頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索試驗(yàn)與檢測(cè)一、錨桿的性能試驗(yàn)錨桿的性能試驗(yàn)(又稱為破壞性試驗(yàn)或基本試驗(yàn))是在錨固工程開(kāi)工前為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)錨桿性能所進(jìn)行的錨桿破壞性抗拔試驗(yàn)。目的是為了確定錨桿的極限承載力，檢驗(yàn)錨桿在超過(guò)設(shè)計(jì)拉力并接近極限拉力條件下的工作性能和安全程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錨索設(shè)計(jì)施工中的缺陷，以便在正式使用錨桿前調(diào)整錨桿結(jié)構(gòu)參數(shù)或改進(jìn)錨桿制作工藝。第48頁(yè)，共50頁(yè)。錨（桿）索試驗(yàn)與檢測(cè)二、錨桿的蠕變?cè)囼?yàn)在軟粘土中設(shè)置的錨桿，在較大荷載作用下會(huì)產(chǎn)生很大的蠕變變形，為了掌握軟粘土中的錨桿的工作特性，國(guó)內(nèi)外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)錨桿的