錨桿支護結構類型及質量控制演示文稿

錨桿支護結構類型及質量控制演示文稿第一頁，共三十五頁。錨噴支護結構類型錨桿支護，噴射混凝土支護，錨桿噴射混凝土支護，鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護，錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架噴射混凝土支護，錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護，預應力錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護。第二頁，共三十五頁。錨桿類型1、全長粘結型錨桿：用水泥砂漿或樹脂作填充粘結劑，使錨桿和孔壁巖石粘結牢固，提供摩擦阻力，阻止巖體位移，并通過安裝在孔口的托板、螺母對巖壁的約束力來抑制圍巖變形和承受圍巖松弛荷載。普通水泥砂漿錨桿、早強水泥砂漿砂漿錨桿、中空注漿錨桿、自鉆式注漿錨桿2、端頭錨固型錨桿：通過錨桿的機械式錨固或粘結式錨固，將錨桿前端錨固于錨桿孔底部巖體，通過孔口托板及螺母使錨桿受拉，對孔口附近圍巖施加徑向約束力。錨桿受力大小取決于錨頭的錨固強度。按結構形式又可分為（1）機械式內錨頭：如楔縫式錨桿、倒楔式錨桿、脹殼式錨桿（2）粘結式內錨頭：水泥砂漿內錨頭，快硬水泥卷內錨頭，樹脂藥包內錨頭。第三頁，共三十五頁。錨桿類型3、摩擦型錨桿：將錨桿強行壓入比其直徑略小的鉆孔后，管體受圍巖約束而產(chǎn)生徑向張力，使孔壁產(chǎn)生壓力，擠壓巖體，從而使孔壁與錨桿間產(chǎn)生靜摩擦力（即錨固力），阻止巖體位移，同時，錨桿末端托板在安裝時緊壓孔口巖面，對圍巖產(chǎn)生壓力，使錨桿周圍巖體處于三向應力狀態(tài)，形成梨形壓力球，增加圍巖的穩(wěn)定性?？p管式錨桿，楔管式錨桿、水脹錨桿4、預應力錨桿應用端頭錨桿，在錨孔口部對錨桿施加拉力，并用墊板和螺栓鎖口，緊壓孔口巖面，使圍巖產(chǎn)生徑向壓力，約束圍巖變形，對改善圍巖的力學性能，特別是提高巖體結構面的摩擦力很有幫助。按內錨頭結構形式有機械式內錨頭和膠結式內錨頭；按錨固段的應力分布有集中型和分散型；按巖層的受力性質有拉力型、壓力型、剪力型和混合型。第四頁，共三十五頁。①全長粘結型錨桿類型

主要有普通水泥砂漿錨桿、樹脂錨固錨桿、早強水泥砂漿錨桿、樹脂錨桿、水泥卷錨桿、中空注漿錨桿和自鉆式注漿錨桿等。第五頁，共三十五頁。②端頭錨固型錨桿類型

主要有機械錨固錨桿、樹脂錨固錨桿、快硬水泥卷端頭錨桿等。第六頁，共三十五頁。②端頭錨固型

錨桿類型第七頁，共三十五頁。②端頭錨固型

錨桿類型第八頁，共三十五頁。③摩擦型錨桿類型主要有縫管錨桿、楔管錨桿和水脹錨桿等第九頁，共三十五頁。③摩擦型錨桿類型第十頁，共三十五頁。隧道及邊坡工程中常用錨桿水泥砂漿錨桿1、構造：由水泥砂漿、桿體、墊板和螺母組成；桿體可采用帶肋鋼筋或高強度玻纖樹脂實心或空心管。墊板可用金屬材料，也可以用工程塑料。2、特點（1）結構簡單，加工安裝方便，價格便宜，對圍巖適用性強，具有一定的錨固力。（2）安裝后有一個養(yǎng)護過程不能承載（3）被動支護，提供的支護反力依賴圍巖變形，如果安裝過晚，錨桿抗力小，作用有限。（4）注漿不宜密實。3、墊板作用（1）增強并擴大錨桿對巖體的錨固范圍，特別是能使表層圍巖處于三向受力狀態(tài)，極大增強了圍巖穩(wěn)定性。第十一頁，共三十五頁。隧道及邊坡工程中常用錨桿（2）墊板能顯著提高錨桿的系統(tǒng)剛度，使錨桿在軟巖中不至于太軟而無法與圍巖特征線相交，喪失承載圍巖壓力的條件。（3）通過墊板將噴網(wǎng)與錨桿連成整體，從而形成噴錨網(wǎng)與圍巖的聯(lián)合體，共同承擔地層壓力的作用，這里墊板的傳遞起著重要的作用。（4）墊板能改變錨桿的受力分布，使錨桿的軸力分布比較均勻，提高錨桿效果。第十二頁，共三十五頁。隧道及邊坡工程中常用錨桿早強水泥砂漿錨桿與水泥砂漿錨桿的唯一區(qū)別就是注漿材料（粘結劑）不同。一般在2~4h就具有50KN左右的錨固力，彌補了普通水泥砂漿早期不能承載和強度增長緩慢的特點，因而在軟弱、破碎、自穩(wěn)時間短的圍巖中顯示出一定的優(yōu)越性。快硬水泥卷內錨頭錨桿構造：快硬水泥卷（錨固劑）、桿體、墊板、螺母、排氣管組成桿體內端要求設計成左旋麻花狀結構，其上端焊有擋圈，擋圈至麻花狀頂部的長度即為錨頭長度，擋圈具有防止攪碎的水泥從孔內滑出的作用?？煊菜嗑韮儒^頭錨桿具有早強水泥砂漿錨桿能早起承載的特點，但是存在以下缺點，設計中要主要控制使用，一般不能用于永久性工程，特別是重要工程。缺點：（1）錨固質量受操作工藝影響，波動較大；（2）包裝皮攪碎后混入錨固劑，嚴重影響內錨頭的防腐耐久性；（3）注漿和排氣系統(tǒng)的結構不完善，難以保證注漿飽滿，尤其是向上安裝的錨桿。第十三頁，共三十五頁。隧道及邊坡工程中常用錨桿早強水泥砂漿內錨頭錨桿適用于在有嚴重化學腐蝕地層的搶修工程。中空注漿錨桿采用冷軋左旋螺紋桿體，為空心管。注漿可分為無壓注漿和有壓注漿兩種，注漿時采用封堵技術的為壓力注漿，否則為無壓注漿。中空注漿錨桿的最大特點是利用桿體中中空管道進行注漿，漿液直達孔底，能保證注漿飽滿。如果是向上安裝的錨桿還設有排氣管，孔底的塑料錨固頭是用來懸掛桿體的重量，以免向上安裝時桿體下滑。凡永久性錨桿均要求壓力注漿。在我國沿海地區(qū)得到了普遍使用。自鉆式注漿錨桿這種錨桿將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化，適于鉆孔過程易塌孔，而且必須采用套管跟進的復雜地層。第十四頁，共三十五頁。隧道及邊坡工程中常用錨桿楔管式錨桿由開口異徑管，上、下楔，定位銷，擋環(huán)和墊板組成。優(yōu)點為：效應快，安裝后即能發(fā)揮錨固作用；對圍巖能主動提供軸向和環(huán)向壓應力，錨固效果比被動式錨桿要好；適應巖層范圍較大，地下水對它的錨固效果影響很?。徊僮鞣奖?，作業(yè)安全，勞動強度低，安裝一根約4分鐘。極限錨固力約為120KN，適于中、小斷面工程的臨時支護和搶險工程。第十五頁，共三十五頁。一般規(guī)定1、永久支護的錨桿應為全長粘結型錨桿或預應力注漿錨桿。其他類型的錨桿不能作為永久支護，當需作永久支護時，錨孔內必須注滿砂漿或樹脂。2、自穩(wěn)時間短的圍巖，宜采用全長粘結式錨桿或早強水泥砂漿錨桿。3、在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖條件下，錨桿應按系統(tǒng)錨桿設計，并符合下列規(guī)定：（1）錨桿一般應沿隧道周邊徑向布置，當結構面或巖層層面明顯時，錨桿應與巖體主結構面或巖層層面呈大角度布置。第十六頁，共三十五頁。一般規(guī)定（2）錨桿應按矩形排列或梅花形排列（3）錨桿間距不得大于1.5m。間距較小時，可采用長短錨桿交錯布置。（4）兩車道隧道系統(tǒng)錨桿長度一般不小于2.0m，三車道隧道系統(tǒng)錨桿一般不小于2.5m。4、局部不穩(wěn)定的巖塊宜設置局部錨桿，可采用全長粘結型錨桿、端頭錨固型錨桿、預應力錨桿，錨固端應置于穩(wěn)定巖體內，錨桿參數(shù)應通過計算確定。第十七頁，共三十五頁。一般規(guī)定5、軟巖、收斂變形較大的圍巖地段，可采用預應力錨桿，預應力錨桿的預應力應不小于100kPa。預應力錨桿的錨固端必須錨固在穩(wěn)定巖層內。6、巖體破碎、成孔困難的圍巖，宜采用自進式錨桿。第十八頁，共三十五頁。預應力錨桿（索）一、預應力錨桿（索）組成由外錨頭、錨桿體和內錨固段組成，統(tǒng)稱預應力錨固體系。外錨頭視錨桿張拉噸位的不同，繁簡差異很大，實現(xiàn)張拉和鎖定的裝置。錨桿體（錨索體）也稱自由段或張拉段，是形成預應力的主要構件。錨固段又稱為內錨頭或內錨固段，是預應力錨桿孔內鎖定端，現(xiàn)場也稱為錨根。二、外錨頭的結構類型結構型式有錐筒墊板式結構外錨頭和錨板式結構外錨頭，前者用于螺紋鋼筋錨固體系，后者用于鐓頭錨固體系和夾片式錨固體系。三、內錨頭的結構類型內錨頭是預應力錨桿得以實現(xiàn)預應力張拉的重要部件，并且對預應力的長期保存有重要意義。第十九頁，共三十五頁。預應力錨桿（索）內錨頭按其結構形式分：機械式內錨頭與膠結式內錨頭；按內錨固段圍巖受力狀態(tài)分：拉力型、壓力型、剪力型以及荷載集中型與荷載分散型。1、機械式內錨頭：由工程塑料或金屬材料制成。2、膠結式內錨頭：依靠膠結材料，如水泥砂漿或樹脂將錨桿體（鋼絲或鋼絞線）和孔壁巖體粘成一個整體的內錨頭型式。（1）按膠結材料同鋼絲或鋼絞線粘結力決定內錨固段長度其中，Td錨索的設計張拉荷載(KN)；d單根鋼筋或鋼絞線的直徑(mm)；n鋼絞線或鋼筋根數(shù)；K-安全系數(shù)；qs水泥結石與鋼絞線的設計粘結強度（KPa），取0.8倍標準值；ξ采用兩根及以上鋼筋或鋼絞線時，界面粘結降低系數(shù)，取0.65~0.85。試驗證明握裹力在鋼筋上的分布是不均勻的，呈棗形分布。第二十頁，共三十五頁。預應力錨桿（索）（2）按膠結材料同巖石孔壁的粘結力決定內錨固段長度其中，D錨固體直徑（mm）；qr水泥結石體與巖石孔壁間的粘結強度設計值（KPa），取0.8倍標準值。內錨頭錨固力并非隨錨固長度成比例增加，實驗證明當錨固長度超過8~10m時，錨固力增加很少。因此粘結式內錨頭的最大長度不要超過10m，如果不夠可采取以下措施：對破碎軟弱巖層進行固結灌漿；擴大內錨固段孔徑；采用分散型內錨頭。第二十一頁，共三十五頁。預應力錨桿（索）3、分散型內錨頭：將錨固段分散。在同一鉆孔中安裝幾個單元錨桿，每個單元錨桿都有自己的桿體、自己的錨固長度，而且張拉荷載也是分別施加的。由于這種組合錨桿的各單元錨桿錨固長度小，所承受的荷載也小，內錨固段上的軸力和粘結應力分布比較均勻，不會產(chǎn)生逐步脫膠現(xiàn)象，從而能最大限度地調動地層強度。從理論上講，這類分散型錨桿的錨固長度不受限制，故特別適于軟巖和土體工程。根據(jù)起受力特征，又可分為拉力分散型、壓力分散型、剪力分散型和拉壓分散型。第二十二頁，共三十五頁。預應力錨桿（索）四、預應力錨桿力學特征和應用領域1、預應力錨桿力學特征（1）支護受力特征方面：預應力錨桿的初始錨固力來源于張拉荷載屬于主動支護；砂漿錨桿的錨固力依賴于圍巖的松弛變形，是以損失被錨固體位移為代價的，屬于被動支護。（2）支護所承擔的荷載方面：預應力錨桿承擔的荷載為：預應力張拉荷載PR與變形荷載PW兩部分。砂漿錨桿只承擔變形荷載PW（3）支護剛度方面：拉力型預應力錨桿的支護剛度由桿體剛度KM和由張拉荷載所產(chǎn)生的支護剛度兩部分組成。普通砂漿錨桿屬于柔性支護（4）支護反力強度方面：預應力錨桿支護反力強度可達到0.2~2MPa，完全可以和任何剛性支護媲美。表8-26第二十三頁，共三十五頁。預應力錨桿（索）五、預應力錨桿質量控制1、預應力錨桿設計一般原則（1）硬巖錨固可采用拉力型錨桿；軟巖錨固宜采用壓力分散型或拉力分散型錨桿。（2）確定錨桿傾角應避開錨桿與水平面的夾角為-100~100這一范圍。（3）預應力錨桿桿體材料宜用鋼絞線、高強度鋼絲或高強度精軋螺紋鋼筋。（4）預應力筋的截面尺寸按如下公式計算：Td設計張拉荷載；fptk預應力筋抗拉強度標準值；K預應力截面設計安全系數(shù)，臨時錨桿取1.6，預應力錨桿取1.8第二十四頁，共三十五頁。噴射混凝土支護設計與質量控制噴射混凝土利用高壓氣，將摻有速凝劑的混凝土拌合料通過混凝土噴射機，高速噴射到巖面上，形成混凝土層。噴射混凝土的施工工藝有三種：干噴、濕噴和潮噴。干噴和濕噴的施工工藝如圖所示。潮噴工藝與干噴相近，在干噴的拌合料中適量加水即為潮噴。第二十五頁，共三十五頁。噴射混凝土支護設計與質量控制第二十六頁，共三十五頁。噴射混凝土支護設計與質量控制一、噴射混凝土設計參數(shù)的基本要求噴射混凝土最重要的兩個設計參數(shù)是強度指標和厚度指標。1、噴射混凝土強度指標:噴射混凝土的設計強度等級不應低于C15；對于豎井及重要隧道和斜井工程，噴射混凝土設計強度不應低于低于C20；噴射混凝土1d齡期的抗壓強度不應低于5MPa。鋼纖維噴射混凝土的設計強度等級不應低于C20，其抗拉強度不應低于2MPa，抗彎強度不應低于6MPa。2、噴射混凝土支護厚度第二十七頁，共三十五頁。一般規(guī)定1、噴射混凝土厚度不應小于50mm，不宜大于300mm。2、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土設計應符合下列規(guī)定（1）鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格應按矩形布置，鋼筋間距宜為150～300mm。（2）鋼筋網(wǎng)鋼筋的搭接長度應不小于30d（d為鋼筋直徑）（3）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土保護層厚度應不小于20mm，當采用雙層鋼筋網(wǎng)時，兩層鋼筋網(wǎng)之間的間隔距離應不小于60mm。（4）單層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度不得小于80mm，雙層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度不得小于150mm。（5）鋼筋網(wǎng)應配合錨桿一起使用第二十八頁，共三十五頁。一般規(guī)定3、鋼纖維噴射混凝土設計應符合下列規(guī)定：（1）鋼纖維摻量宜為干混合料質量的1.5%～4%（2）鋼纖維噴射混凝土的設計強度等級不應低于C254、為提高噴射混凝土的抗裂性能，可采用合成纖維噴射混凝土，合成纖維噴射混凝土的設計強度等級不應低于C20，合成纖維噴射混凝土應根據(jù)實驗確定其摻量。當防水要求較高時，可采用強度等級大于C30的高性能噴射混凝土。第二十九頁，共三十五頁。鋼筋網(wǎng)與鋼拱架一、鋼筋網(wǎng)第三十頁，共三十五頁。鋼筋網(wǎng)與鋼拱架一、鋼筋網(wǎng)為提高噴射混凝土的整體性，防止收縮開裂，使混凝土受力均勻，并提供一定的抗剪強度，有利于抵抗巖石塌落和承受沖擊荷載，在噴射混凝土中有時要配置鋼筋網(wǎng)。二、鋼拱架鋼拱架包括鋼筋格柵鋼架、工字型鋼拱架、U形型鋼鋼架、H型型鋼鋼架格柵鋼架可現(xiàn)場加工制作，不需要特殊設備，安裝方便，能與噴射混凝土緊密結合，形成有一定剛度與強度的鋼拱肋支護，用鋼量比型鋼鋼架要省，應優(yōu)先選用鋼筋格柵