深基坑与边坡工程岩土锚杆索的类型工作特性及适

岩土锚杆（索）的

类型、工作特性及适用条件中冶集团建筑研究总院程良奎目录1、预应力与非预应力锚杆2、拉力型与压力型锚杆3、荷载集中型与荷载分散型锚杆4、机械固定型锚杆与胶结材料固定型锚杆5、可重复高压灌浆型锚杆6、扩体型锚杆7、全长摩擦型锚杆8、无锚头型预应力锚杆9、中空注浆锚杆10、纤维增强塑料锚杆1、预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较（a）预应力锚杆(anchor)（b）非预应力锚杆(bolt)预应力锚杆与非预应力锚杆受力特性比较预应力锚杆与非预应力锚杆的比较预应力锚杆非预应力锚杆1、安装后能及时提供支护抗力，使岩体处于三轴应力状态1、安装后地层移动锚杆才能被动地发挥作用2、控制地层与结构物变形能力强2、控制地层与结构物变形能力差3、按一定密度布置锚杆，施加预应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定3、难于在地层内形成压缩区4、预加应力后，能明显地提高潜在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度4、仅靠杆体自身强度发挥其抗拉抗剪作用5、张拉工序能检验锚杆的承载能力5、尚缺乏检验此类锚杆施工质量与承载力的有效方法6、结构构造与施工工艺比较复杂6、结构简单，施工方便2、拉力型与压力型锚杆拉力型锚杆和压力型锚杆结构示意图(a)拉力型锚杆(b)压力型锚杆拉力型与压力型锚杆的荷载分布（77年Mastrantuono与Tomiolo报导）3、荷载集中型与荷载分散型(SBMA)锚杆荷载集中型荷载分散型荷载分散型锚杆承载体的构造荷载集中型与荷载分散型锚杆工作特性比较荷载载集集中中型型锚锚杆杆粘粘结结应应力力分分布布特特征征单孔孔复复合合锚锚固固；；荷载载分分散散；；灌浆浆体体由由受受拉拉变变为为受受压压。。压力力分分散散型型结结构构构构造造图图压力力分分散散型型锚锚杆杆(单单孔孔复复合合锚锚固固））粘粘结结应应力力分分布布特特征征拉力集集中型型压力分分散型型简单防防腐灌浆体体受拉拉易开开裂多层防防腐灌浆体体受压压不易易开裂裂压力分分散型型锚固固的耐耐久性性显著著提高高4、机机械固固定型型和胶胶结固固定型型锚杆杆传统的的机械械固定定型锚锚杆结结构楔缝式式锚杆杆涨壳式式锚杆杆南非贝贝尔公公司涨壳锚锚杆法国生生产的的涨壳锚锚杆机械固固定型型锚杆杆特性性及时提提供支支护抗抗力或或预加加预应应力；；会在岩岩层中中产生生大的的应力力，对对岩层层强度度要求求较高高；通常无无防腐腐措施施，使使用寿寿命有有限；；加工工工艺复复杂，，成本本高于于粘结结型锚锚杆；；对钻机机直径径、深深度控控制要要求较较严。。胶结料料固定定型锚锚杆非成卷卷式水水泥浆浆固定定快硬水水泥卷卷固定定树脂卷卷固定定(a)树脂脂固定定的张张拉锚锚杆(b)全长长用速速凝和和缓凝凝树脂脂的张张拉锚锚杆(c)全长长用树树脂锚锚固的的非张张拉锚锚杆用速凝凝（黑黑色））和缓缓凝（（带点点色））树脂脂固定定的岩岩石锚锚杆(a)用塑塑料袋袋包装装；(b)用玻玻璃管管包装装；1－固固化剂剂加填填料；；2－－玻璃璃管；；3－不不饱和和聚酯酯树脂脂；4－堵堵头；；5－聚聚乙烯烯袋；；6－－玻璃璃管；；7－－硬塑塑料盖盖。树脂锚锚杆用用的树树脂卷卷机械固固定与与胶结结料固固定相相结合合的锚锚杆涨壳式式中空空灌浆浆锚杆杆美国威威廉姆姆斯(williams)生生产的的涨壳壳式锚锚杆结结构威廉姆姆斯岩岩石锚锚杆注注浆浆浆液流流动图图杭州图图强公公司生生产的的涨壳壳式中中空锚锚杆结结构涨壳式式中空空锚杆杆作用用于岩岩石时时能形形成压压应力力区不同类类型低低预应应力锚锚杆的的性能能比较较不同类类型低低预应应力锚锚杆工工作时时形成成的剪剪力锥锥5、可可重复复高压压灌浆浆型锚锚杆锚杆结结构图图注浆套套管工工作原原理密封性性均匀性性重复性性预埋二二次劈劈裂灌灌浆管管密封装装置重复高高压灌灌浆型型锚固固技术术的优优越性性抗拔力力提高高60~120%；；蠕变量量减小小1/2~2/3；；节约造造价1/3左左右右。一次常常压灌灌浆体体与二二次高压灌灌浆体体的比比较上海太太平洋洋饭店店软土土基坑坑锚固固工程程(1986)天津百百货大大楼软软土基基坑工工程(-13.5m)最最大位位移量量仅5cm(1994)6、扩扩体型型锚杆杆锚杆荷荷载传传递方方式的的比较较(a)摩擦擦型(b)摩擦擦－支支承复复合型型（1））底端端扩体体型锚锚杆爆炸成成型的的底端端扩体体锚杆杆用旋转转叶片片形成成的扩扩体锚锚杆固定地地层砂砂固定长长度：：6～～10m极限承承载力力900～～1400kN比Φ=12cm的圆圆柱体体锚固固体承承载力力提高高2～～3倍倍。（2））多段段扩体体型锚锚杆扩体型型锚杆杆承载载力计计算砂性土土黏性土土7.全全长摩摩擦型型锚杆杆（1））缝管管锚杆杆缝管锚锚杆结结构构构造：：1－开开缝钢钢管；；2－－挡环环；3－托托板缝管锚锚杆外外形缝管锚锚杆的的工作作特性性使围岩岩处于于三维维压缩缩状态态（三三向预预应力力）立即提提供支支护抗抗力；；锚固力力随时时间而而增加加；围岩位位移后后锚杆杆仍能能保持持较高高的承承载力力。围岩处处于三三维压压缩状状态岩石移移动使使锚杆杆进一步步锁紧紧岩石石1－杆杆体和和托板板作用用在岩岩石上上的力力；2－岩岩石；；3－－托板板；4－挡挡环锚杆锚锚固力力随时时间而而增长长的曲曲线1－黑黑色页页岩；；2－－锰矿矿体；；3－绿绿泥岩岩缝管锚锚杆的的锚固固力与与拔出出量的的关系系1－砂砂岩；；2－－锰矿矿体；；3－－绿泥泥岩缝管锚锚杆适适用范范围软弱岩岩层受爆破破震动动影响响的矿矿山隧隧道高应力力岩爆爆地层层（2））水胀胀式锚锚杆(swellexbolt)水胀式式锚杆杆机械整整形Φ41mmΦ28mm工作特特性：：与缝缝管锚锚杆相相似适用范范围：：软岩支支护强岩爆爆区段段支护护初期支支护8、无无锚头头型锚锚杆当由于于某些些原因因，在在对预预应力力锚杆杆进行行张拉拉后，，不容容许锚锚头外外露于于结构构物表表面。。可采用用在结结构物物表面面安设设临时时的可可拆除除传力力墩座座，并并在与与结构构物表表面相相邻的的钻孔孔灌注注水泥泥浆形形成上上粘结结段。。并在在上粘粘结段段具有有与临临时传传力墩墩座具具有相相同锁锁定力力时，，即拆拆除锚锚墩。。这就就是无无锚头头型锚锚杆。。无锚头头预应应力锚锚杆的的构造造(a)在临临时锚锚墩上上对杆杆体张张拉(b)拆除除临时时锚头头及锚锚墩后后的锚锚杆剖剖面图图荷载从从锚杆杆传递递到结结构物物的方方法(a)常规规方法法传递递；(b)通过过凹槽槽内的的锚头头传递递；(c)通过过上（（第二二）粘粘结段段传递递（1））叶尼尼塞河河sayane-shushenshHps消力力池底底板的的预应应力锚锚固消力池池表面面粘结结锚固固的最最终的的结构构型式式质量量检验验：锚杆拉拉力值值为1021kN，，一年年后测测定的的拉力力损失失为20％％使用几几年后后，洪洪水未未对消消力池池表面面产生生任何何影响响（2））莫斯斯科运运河船船闸闸闸墙的的无锚锚头型型锚固固莫斯科科运河河老钢钢筋混混凝土土船闸闸的修修补船闸闸闸墙的的张拉拉9中中空注注浆锚锚杆（（系列列）（1））特特点：：杆体为为表面面带有有标准准联结结螺纹纹的中中空杆杆体，，可采采用连连接套套接长长，在在狭小小空间间可施施工大大于10m长的的锚杆杆；注浆时时浆液液由中中空杆杆体底底端流流向孔孔口，，止浆浆塞与与托板板能有有效阻阻止外外溢，，可保保证杆杆体与与孔壁壁间注注浆饱饱满，，使锚锚杆伸伸入的的岩体体范围围得到到有效效加固固；通过连连接套套与对对中环环，使使杆体体居中中，杆杆体被被均匀匀的砂砂浆保保护层层包裹裹，显显著提提高了了耐久久性；；必要时时，可可通过过自由由段的的隔离离措施施，对对锚杆杆施加加预应应力。。（2））类型型1）普普通中中空注注浆锚锚杆适用于于各类类隧道道与洞洞室工工程，，特别别是隧隧道与与洞室室的顶顶部。。2）自自钻式式中空空注浆浆锚杆杆钻杆即即为锚锚杆杆杆体，，在难难以成成孔的的困难难复杂杂岩层层中应应用具具有独独特优优势。。3）涨涨壳式式中空空锚杆杆Williams公公司的的涨壳壳式中中空锚锚杆的的细部部构造造及工工作原原理(a)细部部构造造；(b)涨涨壳工工作时时形成成的抗抗力10、、纤维维增强强塑料料锚杆杆纤维增增强塑塑料是是一种种以合合成树树脂为为粘结结剂剂、、复合合纤维维为增增强材材料制制成的的复合合材料料。纤维增增强锚锚杆的的优点点：防腐蚀蚀，耐耐久性性好；；绝缘，，防静静电；；抗拉和和粘结结强度度高；；重量轻轻，同同等规规格的的杆体体约为为钢材材的1/4；易于切切割其相对对密度度为1.8～2.1