8th深基坑与边坡工程.pptx

4 土层锚杆;4.1.1 锚杆在土木工程中的应用;4.1.2 土层锚杆的发展;锚杆支护在我国也是首先用于地铁隧道的，80年代初开始用于高层建筑基坑支护。土层锚杆以普通压力灌浆的居多，也有二次灌浆及高压灌浆的，受拉杆件（锚筋）有粗钢筋、高强度钢丝束、钢绞线等，层数从一层发展到了四层，并已制定了多个行业规范。目前土层锚杆的应用已相当普遍，并且都为预应力锚杆。 当然，任何技术的发展都是永恒的。锚杆技术的工艺材料、施工机具和理论研究等还在不断发展之中。;4.2 锚杆的构造及类型;图4-3 钢筋锚杆 锚头装置;图4-5 钢绞线及钢丝索锚夹具示意;图4-7 腰梁;图4-8 锚固体的基本类型;4.3 锚杆的抗拔作用4.3.1 锚杆抗拔原理;4.3.2 锚杆的承载能力;在设计时对锚杆承载力一般是有要求的，而锚固体的直径(钻孔直径)主要决定于钻孔设备。因此，只要能够确定土体的抗剪强度，就能容易的确定锚杆的长度了。由此看来，土的抗剪强度在确定土层锚杆的承载能力或在土层锚杆的设计中都至关重要。 ? = ? tan? + c ? = K? h K— 土层系数，通常砂土K = 1，粘土K = 0.5； h — 覆盖土层的高度，一般取锚固段中心到地面的高度（m）。 ;4.3.3 影响锚杆抗拔力的因素;二、注浆压力的影响 灌浆压力对锚杆的抗拔力有很大影响。注浆压力越大，水泥浆颗粒越能够渗入到周围深部的土层中去，改善了原状土体的力学性能，增加锚固体与土层的摩擦力，也就增加了锚杆的抗拔力。曾有人做过试验，同一粉砂层中的相同长度的锚杆，当施工用的灌浆压力为1Mpa时其极限抗拔力为300kN，当灌浆压力增加到2.5Mpa时，其极限抗拔力达900kN。 试验也已证明：虽然锚杆的承载力随灌浆压力的增大而增大，但并不是无止尽的增加。英国ATC有限公司的试验结论是：当注浆压力超过4Mpa后，抗拔力增长就很小了。;三、锚杆形式的影响 无论是带单个扩大头的锚固体锚杆，还是有多截头圆锥形的异形锚固体锚杆，它们的抗拔力都比普通锚杆大得多。;4.5 锚杆设计4.5.1 设计步骤;3. 设计计算 （1）计算单位长度挡墙的土压力。 （2）根据土压力，计算锚杆的轴力（考虑倾角及间距）。 （3）计算锚杆的锚固体长度。 （4）计算锚杆的自由段长度。 （5）计算锚杆（锚索）的断面尺寸。 （6）计算连接锚杆锚头的腰梁断面尺寸。 4. 核算桩、墙与锚杆的整体稳定。 5. 绘制锚杆施工图。;4.5.2 锚杆布置;二、锚杆间距 锚杆间距过大，必然要增大单根锚杆的承载力，要么增加锚杆长度，要么增加锚杆直径，要么采用特殊的施工机械加工异型锚杆，而这些措施往往不如多加几根锚杆容易。 如果间距过小，由于锚杆之间土体的相互影响，单个锚杆的抗拉力往往不能很好发挥，容易产生所谓的“群锚效应”。;三、锚杆倾角 锚杆倾角是锚杆与水平方向的夹角，它与施工机械性能有关，与地层土质有关系。但是，从理论上讲，锚杆的抗拉力只有水平分力是有效的，而垂直分力非但无效，相反增加了支护桩对桩底土层的压力，因此，水平布置的锚杆（倾角= 0 0）效果最好。不过水平钻孔成孔困难，同时为了放置锚杆及注浆的方便，一般设计成斜土锚，倾角在150~350之间。有时使用较大的倾角是为了将锚固段安设到较深的优质土层中，或者是为了将锚头安设在地下水位以上，防止孔口涌砂。;四、规程对锚杆间排距等参数的规定 1. 锚杆上覆土层厚度不宜小于4.0m。有的资料认为不宜小于5~6m。 2. 锚杆的水平和垂直间距一般不宜大于4.0m。最小的垂直距离不宜小于2.5m，最小的水平距离不宜小于1.5m，以避免群锚效应而降低锚固力。 3. 锚杆倾角一般不应小于100，不应大于450，以150~350为好。;4.5.3 锚杆抗拔安全系数;二、我国工程建设标准化协会行业规范的规定;4.5.4 锚固段长度计算 ;4.5.5 自由段长度计算;4.5.6 锚杆（索）截面计算;4.6 锚杆整体稳定计算4.6.1 整体破坏模式;另一种是：由于锚 杆长度不足，锚杆 设计拉力过大，导 致从桩墙底部到锚 固段中点附件产生 一条深层剪切滑缝， 使围护结构倾覆， 如图4-13所示。;4.6.2 整体稳定性验算;联结桩脚C点与锚固体中心点O，假设直线CO就是深层滑裂线；再过O点向上作垂直线交地面与D。这样，可能出现倾覆的整个土体就是楔体BCOD。 土楔上的作用力包括： 土楔自重和地面超载G，挡土桩的支撑力Ea (主动土压力的反力)，OD面上的主动土压力E1 ，CD面上的总反力Q，以及锚杆的拉力R。;土楔体处于平衡状态，上述五个力组成闭合的力多边形，如图4-15，以此可以求得锚固体所能承受的最大拉力Rmax，或它的水平分力Rhmax。 需要注意的是，在E.Kranz分析方法中