《錨固工程》PPT課件.ppt

1、2020/9/10,1,6 錨固工程,6.1 概述 6.1.1 錨固技術(shù)的分類 利用粘結(jié)介質(zhì)或某種鎖緊機(jī)構(gòu)將金屬桿件（高抗拉性能材料）一端固定在較穩(wěn)定的巖土層中，另一端與工程構(gòu)筑物相連，以承擔(dān)構(gòu)筑物的荷載，維護(hù)建筑物的穩(wěn)定，控制住圍巖的變形。,1、膠結(jié)式錨桿：水泥砂漿、樹脂、快硬水泥卷； 2、機(jī)械內(nèi)錨頭錨桿：楔縫式、楔頭式、脹殼式； 3、機(jī)械摩擦式錨桿：縫管式、楔管式； 4、土釘（噴錨支護(hù)）：鉆孔注漿型、打入型 、射入型等； 5、樹根樁（抗滑樁） 6、人工填土中的錨桿：加筋土、錨定板； 7、其它：普通/預(yù)應(yīng)力；金屬/木頭/土工聚合物； 臨時/永久；巖石/土層等。,6.1 概述,6.1.2 錨固

2、技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 1、錨固技術(shù)的發(fā)展 1911年，美國首次采用巖石錨桿用于礦山巷道支護(hù)； 1957年，德國首次采用土層錨桿用于深基坑支護(hù)； 1972年，法國首次采用土釘墻用于鐵路邊坡支護(hù)； 我國改革開放以后，錨固技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展，與時俱進(jìn)。 2、錨固技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 （1）基坑支護(hù)工程； （2）巖石邊坡治理； （3）橋臺、鐵塔加固； （4）擋土墻、重力壩加固 （5）隧道襯砌加固； （6）船塢加固； （7）糾偏工程； （8）錨桿靜壓樁施工法。,6.1 概述,6.1.3 錨固技術(shù)的特點 （1）充分利用巖土體自身條件，增加自穩(wěn)能力； （2）錨固地層范圍廣； （3）作業(yè)空間占用少； （4）節(jié)約鋼支撐等大

3、量材料，改善施工條件； （5）施加預(yù)應(yīng)力，控制錨頭變位量在0.2%以內(nèi)； （6）施工時噪音小，對環(huán)境無污染； （7）灌漿質(zhì)量對錨桿極限抗拔力影響大； （8）拉桿長期受力下的蠕變、松弛問題不可忽略。,6.2 水泥砂漿錨桿技術(shù),6.2.1 錨桿的構(gòu)造,6.2.2 錨桿的受力分析,1、錨桿的受力分析 灌漿式錨桿承受極限荷載時，錨固體內(nèi)有握固力、巖土與錨固體的摩擦阻力、巖土體的抗剪強度等。 （1）土層錨桿：因錨固的土體抗剪強度確比巖石小得多，并且比錨固體與拉桿之間的握固力還小，故進(jìn)行土層錨桿承載力確定時，主要考慮錨固體與土體之間的摩擦阻力及土體的抗剪強度，要求灌注的砂漿結(jié)石體標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度不低于 20M

4、Pa 。 即土層錨桿常常因土的抗剪強度不足而發(fā)生破壞。 （2）巖石錨桿：巖層錨桿往往因混凝土對拉桿的握固力不足而發(fā)生破壞的；要求水泥砂漿結(jié)石體標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度不低于30MPa 。,6.2.2 錨桿的受力分析,2、錨固作用實現(xiàn)四個條件 （1）拉桿的抗拉強度足夠； （2）錨固體對拉桿筋的握固力足夠； （3）巖、土體的抗剪強度或摩阻力足夠； （4）錨桿整體穩(wěn)定性有保證。,6.2.3 錨桿的設(shè)計,1、錨桿的布置,2、錨桿的承載能力,2、錨桿的承載能力,6.2.3 錨桿的設(shè)計,6.2.3 錨桿的設(shè)計,6.2.4 錨桿的施工,錨桿施工工藝流程：（1）錨孔鉆進(jìn)；（2）拉桿的組裝與安放；（3）灌注漿液（一次灌漿或

5、二次高壓灌漿）；（4）張拉與鎖定等。 1、錨桿成孔方法 （1）長螺旋鉆進(jìn)：可在鉆具提出前或后下拉桿灌漿； 也可用土層自鉆式鉆具施工。 （2）回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：需有水循環(huán)，現(xiàn)場泥濘大。 （3）沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：巖層體積碎巖;土層沖擊擠密成孔。 （4）潛鉆鉆進(jìn)：鑿巖機(jī)成孔，主要為隧道錨桿施工。,2、拉桿的組裝與安放一次注漿錨拉桿的組裝；二次高壓注漿錨拉桿的組裝；鋼鉸線與高強鋼絲錨拉桿的組裝；擴(kuò)大頭注漿錨拉桿的組裝（倒刺狀）；,拉桿組裝注意事項： （1）按設(shè)計要求制作錨桿，為使錨桿處于鉆孔中心，應(yīng)在錨桿桿件上安設(shè)定中架或隔離架（粗鋼筋桿體沿軸線方向每隔1.02.0m設(shè)置一個定中架，鋼絞線或鋼絲束每隔1.01.5

6、m設(shè)置一個隔離架）。 （2）錨桿鋼筋或鋼絲平直、順直、除油除繡。桿體自由段應(yīng)用塑料布或塑料管包扎，與錨固體連接處用鉛絲綁扎。 （3）安放錨桿桿體時，應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎，注漿管宜隨錨桿一同放入孔內(nèi)，管端距孔底為50100mm，桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致，安好后使桿體始終處于鉆孔中心 （4）若孔壁坍塌，應(yīng)重新透孔、清孔，直至順利送入錨桿為止。,3、注漿方法 一次注漿：常壓，可灌注水泥漿或水泥砂漿。 二次高壓注漿：分二次灌漿，第一次常壓；第二次高壓灌漿（純水泥漿，且在第一次灌漿初凝之前進(jìn)行，至少2小時以后實施灌漿。 注漿注意事項： （1）漿液選用水泥：砂=1：1或1：2，水灰比0.380.45

7、的水泥砂漿或純水泥漿，必要時可加入一定量的外加劑或摻合料。 （2）漿液應(yīng)攪拌均勻，過篩，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前用完。 （3）常壓注漿采用漿泵將漿液經(jīng)壓漿管輸送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時，可停止注漿。 （4）漿液硬化后不能充滿錨固體時，應(yīng)進(jìn)行補漿，注漿量不得小于計算量，其充盈系數(shù)為1.11.3。,（5）注漿時，宜邊灌注邊拔出注漿管。但應(yīng)注意管口應(yīng)始終處于漿面以下2m，注漿時應(yīng)隨時活動注漿管，待漿液溢出孔口時全部拔出。 （6）注漿完畢應(yīng)將外露鋼筋清洗干凈，并保護(hù)好。 4、錨桿防腐 （1）錨桿錨固段的防腐 一般腐蝕環(huán)境中的永久錨桿，其錨固段內(nèi)桿體可采用水泥漿或砂漿封

8、閉防腐，但桿體周圍必須有20mm厚的保護(hù)層。 嚴(yán)重腐蝕環(huán)境永久錨桿，其錨固段內(nèi)桿體宜用波紋管外套，管內(nèi)孔隙用環(huán)氧樹脂或水泥漿充填，套管周圍保護(hù)層厚度不得小于10mm。 臨時性錨桿錨固段桿體應(yīng)采用水泥漿封閉防腐，桿體周圍保護(hù)層厚度不得小于10mm。,（2） 錨桿自由段的防腐 永久性錨桿自由段內(nèi)桿體表面涂潤滑油或防腐漆，再包裹塑料布，在塑料布面再涂潤滑油，最后裝入塑料套管中，形成雙層防腐。 臨時性錨桿的自由段桿體可采用涂潤滑油或防腐漆，再包裹塑料布等簡易防腐措施。 （3）外露錨桿部分的防腐處理 永久性錨桿采用外露頭時，必須涂以瀝青等防腐材料，再采用混凝土密封，外露鋼板和錨具的保護(hù)層厚度不得小于25

9、mm。 永久性錨桿采用盒具密封時，必須用潤滑油填充盒具的空隙。 臨時性錨桿的錨頭宜采用瀝青防腐。,5、張拉與鎖定，采用穿心千斤頂進(jìn)行。 （1）按設(shè)計和工藝要求安裝好腰梁，并保證各段平直，腰梁與擋墻之間的空隙要緊貼密實，并安裝好支承平臺。 （2）錨桿張拉前至少先施加一級荷載（即1/10的錨拉力），使各部緊固伏貼和桿體完全平直，保證張拉數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。 （3）錨固體與臺座砼強度均大于15MPa時（或注漿后至少有7天的養(yǎng)護(hù)時間），方可進(jìn)行張拉。 （4）錨桿張拉至（1.11.2）Nt，土質(zhì)為砂土?xí)r保持10min，為粘性土?xí)r保持15min，然后卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定。 （6）錨桿鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失

10、時，應(yīng)進(jìn)行補償 張拉。 錨桿張拉荷載分級觀測時間遵守規(guī)范規(guī)定要求。,1、錨桿基本試驗 （1）試驗?zāi)康模簽榱舜_定錨固體與其周圍巖土層粘結(jié)強度，驗證錨桿設(shè)計參數(shù)及施工工藝合理性。確定錨桿極限承載力的現(xiàn)場試驗。 （2）時間及數(shù)量：在工程錨桿施工前進(jìn)行，試驗根數(shù)23根；當(dāng)錨固體強度達(dá)到時，方可加載張拉。 （3）加荷方法：循環(huán)加載分級進(jìn)行，直到錨桿破壞 為止。 （4）坡壞判定標(biāo)準(zhǔn)： 后一級荷載位移是前一級2倍以上； 2小時后錨頭位移不收斂，即大于2mm； 拉桿總位移超過規(guī)定要求。 （5）試驗結(jié)果分析：可作出各種分析曲線。,6.2.5 錨桿現(xiàn)場試試驗,2、 錨桿驗收試驗 （1）土層錨桿施工后，應(yīng)進(jìn)行驗收試

11、驗，驗收試驗的錨桿數(shù)量不應(yīng)少于錨桿總數(shù)的5%，且不應(yīng)少于3根，試驗不能強行將錨桿拉壞。 （2）進(jìn)行土層錨桿驗收試驗時，加載宜按設(shè)計荷載的25%、50%、75%、100%、120%依次進(jìn)行，分級加載，到最大值后卸荷至鎖定值鎖緊。 3、特殊試驗 （1）錨桿群的張拉試驗：確定群錨效應(yīng)影響； （2）多循環(huán)張拉試驗：在承受交變應(yīng)力狀態(tài)下作； （3）蠕變試驗：在軟土地基條件下作。,6.3 樹脂錨桿,6.3.1樹脂錨桿的工作特性 樹脂錨桿：是以高分子合成樹脂為錨固劑，把錨桿桿體與孔壁巖石粘結(jié)在一起的一種巖石錨桿。按其錨固方式分為端頭錨固（內(nèi)錨頭錨桿）和全長錨固兩類。,6.3.2樹脂錨桿的構(gòu)造組成,樹脂錨桿由

12、拉桿、錨固劑、鎖緊裝置等組成。,樹脂錨固劑,金屬桿體,墊板,擋圈,6.3.3樹脂錨桿的基本參數(shù)設(shè)計,6.3.4 樹脂錨桿的施工工藝,樹脂錨桿施工工藝主要包括鉆孔、放置藥卷、攪拌藥卷、非錨固段注漿、施加預(yù)應(yīng)力等五個方面。,6.4 土釘加固技術(shù),6.4.1 概述 土釘是將拉筋（常用鋼筋做拉筋）插入土體內(nèi)部，使其全長度與土粘結(jié)，并在坡面上噴射混凝土，從而形成土體加固區(qū)帶，其結(jié)構(gòu)類似于重力式擋土墻，用以提高整個邊坡的穩(wěn)定性。適用于基坑開挖支護(hù)和邊坡加固，是一項實用的原位巖土加筋技術(shù)。,一、土釘?shù)念愋?按施工方法不同，土釘可分為鉆孔注漿型土釘、打入型土釘和射入型土釘三類： （）鉆孔注漿型土釘：先在土坡上

13、鉆直徑mm有一定深度的橫孔，然后插入鋼筋、鋼桿或鋼絞索等小直徑桿件，再用壓力注漿充實孔穴，形成與周圍土體密實粘合的土釘，最后在土坡坡面設(shè)置與土釘端部聯(lián)結(jié)的聯(lián)系構(gòu)件，并用噴射混凝土組成面層結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成一個具有自撐能力且能夠支擋其后來加固體的加筋域。這是土釘中應(yīng)用最多的形式，可用于永久性或臨時性的支擋工程。 （）打入型土釘：采用ZSTD-150土釘機(jī)（氣動沖擊錨桿機(jī)）將鋼桿直接打入土中。長度一般不超過m。用氣動土釘機(jī)每小時可打入根。其提供的摩阻力較低，因而要求的釘桿表面積和設(shè)置密度均大于鉆孔注漿型土釘。但由于防腐問題難以解決，因此，多用于臨時性支擋工程。,（）射入型土釘：由采用壓縮空氣的射釘機(jī)依

14、任意選定的角度將直徑mm，長m的光直鋼桿（或空心鋼管）射入土中。土釘可采用鍍鋅或環(huán)氧防腐套，土釘頭通常配有螺紋，以附設(shè)面板。這種形式施工快速、經(jīng)濟(jì)，適用于多種土層，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?（）適用于地下水位低于土坡開挖段或經(jīng)過降水使地下水位低于開挖層的情況； （）適用于有一定粘結(jié)性的雜填土、粘性土、粉性土、黃土類土及弱膠結(jié)的砂土邊坡； （）對標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)低于擊或相對密實低于.的砂土邊坡與不均勻系數(shù)小于的級配不良砂土，土釘法不經(jīng)濟(jì)； （）對塑性指數(shù)犘的粘性土，必須仔細(xì)評價其徐變特性后，方可將土釘用作永久性支擋結(jié)構(gòu)； （）土釘法不適用于軟土邊坡，也不適用于侵蝕性土（如煤渣、礦渣、爐渣、酸性礦物廢料等

15、）中作為永久性支擋結(jié)構(gòu)。,二、土釘適用范圍,（）對場地鄰近建筑物影響小。由于土釘施工采用小臺階逐段開挖，且在開挖成型后及時設(shè)置土釘與面層結(jié)構(gòu)，使面層與挖方坡面緊密結(jié)合，土釘與周圍土體牢固粘合，對土坡的土體擾動較少，對相鄰建筑物的影響小。 （）施工機(jī)具簡單，施工靈活。設(shè)置土釘采用的機(jī)具及噴射混凝土設(shè)備都屬可移動的小型機(jī)械，移動靈活，所需場地也小。此類機(jī)械的振動小、噪聲低，在城市地區(qū)施工具有明顯的優(yōu)越性。土釘施工速度快，在開挖過程中較易適應(yīng)不同的土層條件和施工程序。 （）經(jīng)濟(jì)效益好。據(jù)西歐統(tǒng)計資料，土釘支護(hù)比錨桿墻支護(hù)方案可節(jié)約投資。在美國，按其土釘開挖專利報告（犈犖犚）所指示的可節(jié)約的投資左右。

16、國內(nèi)據(jù)項土釘工程的經(jīng)濟(jì)分析統(tǒng)計，認(rèn)為可節(jié)省投資。,三、土釘?shù)奶攸c,土體的抗剪強度較低抗拉強度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性。在土體內(nèi)放置一定長度和密度的土釘后，土釘與土共同工作，彌補土體自身強度的不足，構(gòu)成復(fù)合土體。土釘在復(fù)合土體內(nèi)的作用主要有： （）箍束骨架作用。這是由土釘本身的剛度、強度以及它在土體內(nèi)分布的空間組合方式所決定的。它具有約束土體變形的作用，并使復(fù)合土體構(gòu)成一個整體。 （）分擔(dān)作用。在復(fù)合土體內(nèi)，土釘與土體共同承擔(dān)外荷載和土體自重應(yīng)力，土釘起著分擔(dān)作用。土釘分擔(dān)的比例取決于土釘與土體的相對剛度比、土釘所處的空間位置及復(fù)合土體的應(yīng)力水平。 （）應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用。在相同

17、荷載作用下，土釘墻土體部分的應(yīng)變水平比素土邊坡低，從而推遲了開裂域的形成和發(fā)展 （）坡面變形的約束作用。在坡面上設(shè)置與土釘連在一起的鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板，是發(fā)揮土釘有效作用的重要組成部分。,三、土釘?shù)淖饔脵C(jī)理,四、土釘與錨桿的主要區(qū)別 雖然土釘可視為小尺寸的被動式錨桿，但是它與土層錨桿相比是有區(qū)別的，主要表現(xiàn)在： （1）土釘一般不施加或施加很小的預(yù)應(yīng)力，當(dāng)土坡發(fā)生很小位移后，土釘?shù)哪ψ枇Σ诺靡猿浞职l(fā)揮出來。 （2）土釘長度小，一般412m，全長與土體粘結(jié)；土釘設(shè)置密度也比錨桿高，一般土釘間距（水平Sx、豎直Sy）為1.01.4m。 （3）單根土釘承載能力不高，一般在100kN以下，這樣一來既即

18、使單根土釘作用失效，對土坡的整體穩(wěn)定性影響也不大。 （4）土釘墻按構(gòu)造進(jìn)行編網(wǎng)鋼筋（6200200）、面層噴射混凝土厚度為100 mm左右，其鋼筋混凝土總用量將比排樁墻錨桿少得多。 （5）土釘?shù)陌惭b精度要求不高，它們主要靠與土體相互作用的方式形成一個整體的。,對于土釘墻工程設(shè)計，要選定土釘幾何尺寸、土釘內(nèi)部穩(wěn)定性計算、土釘外部穩(wěn)定性驗算，以及面層混凝土設(shè)計等。 1、土釘結(jié)構(gòu)尺寸確定 （1）土釘長度：鉆孔注漿型土釘，土釘長度與基坑深度有一定比例關(guān)系。 其長高比為：,6.4.2 土釘設(shè)計,2、土釘墻內(nèi)部穩(wěn)定性計算,6.4.3 土釘施工技術(shù),一、工作面開挖 土釘施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開

19、挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的能力，在砂性土中每次開挖的高度為.m。開挖高度一般與土釘豎向間距匹配，便于搭設(shè)腳手架及土釘施工。,二、土釘施工 土釘施工包括成孔、清孔、置筋、注漿等工序。 （）成孔：根據(jù)設(shè)計要求的平面位置、孔深、下傾角、孔徑，選擇合理的鉆孔設(shè)備。目前常采用多節(jié)螺紋鉆頭干法成孔。鉆機(jī)可采用XJ型鉆機(jī)，也可采用YTN型土層錨桿鉆機(jī)。成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：孔位偏差mm，傾斜度偏差，孔深偏差mm。 （）清孔：采用.MPa空氣壓力將孔內(nèi)殘留及松動的廢土清除干凈。當(dāng)孔內(nèi)土層的濕度較低時，需采用潤孔花管由孔底向孔口方向逐步濕潤孔壁，潤孔在管內(nèi)噴出的水壓不宜超過.MPa。,（）置筋：鋼筋使用

20、前應(yīng)平直、除銹、涂油。為確保鋼筋置中，在鋼筋上每隔m焊置一個托架作為定位器。 （）注漿：土釘注漿采用注漿泵或砂漿泵灌注，漿液可為純水泥漿也可為水泥砂漿。純水泥漿采用號普通硅酸鹽水泥用攪拌裝置按水灰比.左右攪拌，水泥砂漿采用1.的配合比用砂漿攪拌機(jī)攪拌；采用注漿泵或灰漿泵進(jìn)行灌注時，先將注漿管插到距孔底0.m左右的地方，進(jìn)行常壓注漿。當(dāng)?shù)谝淮巫{漿液終凝后及時進(jìn)行孔口補漿，直至漿體充滿鉆孔與墊板連成一體。,三、面層施工 一般情況下，為了防止土體松動及局部塌方，必須盡快做第一層面層。根據(jù)地層的性質(zhì)，可以在安設(shè)土釘之前做，也可在放置土釘之后做。每次施作mm。當(dāng)采用噴射混凝土做面層時，混凝土中水泥含量不應(yīng)低于kgm集料，采