锚杆挡土墙的设计计算与施工

锚杆挡土墙的设计计算与施工随着社会的发展，锚杆挡土墙作为一种轻型的支挡结构，已广泛应用到土木工程的许多领域中，特别是公路铁路煤矿和水利等支挡工程。这里就将锚杆挡土墙的设计计算与施工简单介绍。锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程机构物联结，另一端通过钻孔插入锚杆灌浆养护等工序锚固在稳定的地层中，以承受土压力对结构物所施加的推力，从而利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。在50年代以前，锚杆技术只是作为施工过程的一种临时措施，例如临时的螺旋地锚以及采矿工程中的临时性木锚杆或刚锚杆等。50年代中期以后，西方国家在隧道工程中开始采用小型永久性的灌浆锚杆和喷射混凝土代替衬砌结构。60年代以后，锚杆技术迅速发展并广泛应用到土木工程的许多领域中。作为轻型的支挡结构，锚杆挡土墙取代笨重的重力式圬工挡土墙，可以节省大量圬工材料，现已广泛用与于公路铁路煤矿和水利等支挡工程中。锚杆挡土墙由于锚固地层施工方法受力状态以及结构形式等的不同，有各种各样的形式。按墙面的结构形式可分为柱板式锚杆挡土墙和壁板式锚杆挡土墙，柱板式锚杆挡土墙是由挡土板肋柱和锚杆组成。肋柱是挡土墙的支座，锚杆是肋柱的支座，墙后的侧向土压力作用于挡土板上，并通过挡土板传给肋柱，再由肋柱传给锚杆，由锚杆与周围地层之间的锚固力即锚杆抗拔力使之平衡，以维持墙身及墙后土体的稳定。壁板式锚杆挡土墙是由墙面板（壁面板）和锚杆组成，墙面板直接与锚杆连接，并以锚杆为支撑，土压力通过墙面板传给锚杆，后者则依靠锚杆与周围地层之间的锚固力（即抗拔力）抵抗土压力，以维持挡土墙的平衡与稳定。目前多用柱板式锚杆挡土墙。锚杆挡土墙可根据地形设计为单级或多级，每级墙的高度不宜大于8m，具体高度应视地质和施工条件而定。在多级墙的上下两级之间应设置平台，平台宽度一般不小于1.5m。平台应用厚度不小于0.15m的C15混凝土封闭，并设向墙外倾斜的横坡，坡度为2%。锚杆挡土墙的特点是：（1）结构质量轻，使挡土墙的结构轻型化，与重力式挡土墙相比，可以节省大量的圬工和节省工程投资；（2）利于挡土墙的机械化装配化施工，可以减轻笨重的体力劳动，提高劳动生产率；（3）不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。但是锚杆挡土墙也有一些不足之处，使设计和施工受到一定的限制，如施工工艺要求叫高，要有钻孔灌浆等配套的专用机械设备，而且要耗用一定的钢材。锚杆挡土墙一般适用于岩质路堑地段，但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。另一类锚杆挡土墙为竖向锚杆锚固在岩层地基中，并施加预应力，以竖向预应力锚杆代替重力式挡土墙的部分圬工断面，减小挡土墙的圬工数量而且增加其稳定性。竖向预应力锚杆挡土墙的工作原理设计方法与普通锚杆挡土墙有很大的差异，有关竖向预应力锚杆挡土墙的设计下面介绍。在土层锚杆施工这个主题中，包括一般规定（共3条）钻孔（共4条）杆体（预应力筋）的组成与安放（共5条）注浆（共3条）张拉与锁定（共5条）等5个项目。在这5个项目中，如果不用预应力锚杆，则注浆是施工的关键环节；如果是预应力锚杆，则张拉与锁定是施工的关键环节。一般规定（1）锚杆挡土墙是由钢筋混凝土肋柱墙面板和锚杆所组成的支挡结构物。固在稳定地层内锚杆的抗拔力来平衡墙面处的土压力。锚杆挡土墙适用于一般地区教完整岩质地段的支挡工程，亦可作为地下工程的临时支护（3）锚杆挡土墙的结构形式有肋柱式和无柱式两种。应根据地质及工程具体情况选用。（4）设计肋柱式锚杆挡土墙时，根据地形可采用单级和多级。在多级墙上下两级墙之间宜设置平台，平台宽度不宜小于1.5m。每级墙的高度不宜小于8m，具体高度可视地质和施工条件而定。（TBJ25——90第4.1.3条）（5）肋柱和墙面板采用的混凝土标号不应小于200号。锚孔灌砂的沙浆标号不应小于300号州极削医扯记波街凶粥惧繁（坚TBJ率2贫5炭—对—顺9新0互第富4.3.咐1椒条）垒（拔6利）肋柱的络基础应采眠用抱15富0渠号混凝土礼或校7荷5基号水泥沙后浆砌片石亿。各分级晌挡土墙之尚间的平台昂顶面，宜访采轿用刚15举0概号混凝土名封闭，其屋厚度杏为茂0.15想m宅，并留以组2矿%辜的横向坡到度倾向外坛侧诚。碰衡静症（微TBJ邻2被5铜—要—彻9劝0释第杠4.1.成3屯条耳）嗽粱添适镜费拴启（幼7芒）肋柱的嫂间距，宜沙为笨2.0童～选2.5乖m撤。肋柱可净采用预制梢单根整柱恭，也可采托用分段拼饲整或就地序灌注。躲势弹妇每级肋柱宵上的锚杆父层数，可沿设计为双役层或多层徒锚杆。狸凡迁匹得借何即赖蓄陷离消（暴TBJ案2秘5眨—随—但9妖0搞第启4.3.展4馅条恒）软佳超积（冤8催）锚杆的羡钢材可采舒用钢筋或呼钢丝索。碗钢筋锚杆宪宜用螺纹艰钢筋，其建直径宜乒在绩18尊～晒32m勉m委。每孔不番宜多颗于减3束根岁。勾雾拴匙摔毯火指穷紫费木专乔（黑TBJ容2家5捡—胜—拿9免0击第查4.3.杯3蛛条）薄励妖（凯9样）锚杆未敲锚入地层楼部分，必命须作好防持锈处理。箭在除锈后巩，涂防锈拌油漆两遍进，再用沥岸青玻璃纤惭维缠裹两符层。浓听尿佛施斩速腾匆查蝴绒扭（较TBJ午2龟5枝—谢—肿9航0隆第便4.3.米5拆条）县掏麦（够1钞0叮）锚孔直麦径应根据瞧锚杆的布姐置僻瓜灌浆管的伐尺寸及钢握筋支架的贩位置决定盛。缺忍盯掀租伯丑墨竭天啄笼踩（欺TBJ梢2湾5河—刷—置9望0总第沈4.3.熄6不条群）苦界2子.铁设计计算励借刃（奇1巡）肋柱按愈下列规定够设计计算削：酒邻估1宿）作用于叔肋柱的荷罚载，应按稼两肋柱见川中到中的稿距离计算罗确定。飘卷得2愿）肋柱截理面可采用胳矩形棚、坑T敏形懒、拿正方形。困截面的宽晴度不得小面于侧30c选m友。美耻踩手肋柱的截避面宽度，馒除应按计低算确定外斯，尚需考匆虑墙面板蔬在肋柱上餐最小搭接悦长度不小临于处10c滴m练及肋柱欲钩留锚杆尺撒寸的构造绣要求。饱们抗3朝）设计装纺配式肋柱轧时，应考净虑肋柱在史搬运歼、禾吊装及在弃施工过程麻中由于锚荒杆受力不夜均匀等非迟正常的荷岩载情况，莲并应在肋凉柱的内外竭两侧配置口通长的受汁力钢筋。静阻添4撕）肋柱的君锚杆拉力收，肋柱的枣弯矩得、原剪力，应喂根据锚杆快层数标、麦柱底与基烂础的连接译形式，按惩简支梁或铺连续梁计谨算决定。至涛穴属舌勿矿边妈阴西钢盗（每TBJ恳2摇5槐—菜—蒜9献0萄第算4.2.卫3常条症）甘肉龄千（英2荡）装配式棉墙面板按化下列规定淡设计计算绒：臣绍套1将）墙面板弱可采用钢帮筋混凝土朽槽形板嗓、傻空心板勒、荡矩形板。障筝孕2在）墙面板棚可按以肋图柱为支点虑的简支板辉计算，其聚计算跨度蓬为净跨加稿板的两端翁搭接长度渠，搭接长包度不得小巧于塌10c霜m林。疤恳岗疼3的）墙面板嫌的规格不霞宜过多。顶每种墙面纵板的计算赴荷载：沿中板的宽度株采用与其肿相应土压案力图示中阁的最大值泳。奥卷撤轻撇问铅塘拍瓣乎帝仔（家TBJ励2及5分—晨—蛇9教0默第触4.2.捐4销条）肌勤方绩由于墙面节板可所受匹的土压力疫沿墙高按校三角形分翼布，因此芳每块板所确受的土压到力均不相侦同，若按欧次设计，佩墙面板类债型较多，街给施工增辅加困难，抖而且也无割必要。在护设计中是绒沿墙高将凝土压力分屡成箩2举～饭3哈段，然后为按每段的剖最大土压录力计算殖。徒胀就地灌注也的无肋柱冬式锚杆挡春土墙，起边墙面板的难内力计算似，可分别寺沿竖向取篇墙面板的逆土压应力镰，在水平劝方向取墙沃面板所在意位置土压些应力的平石均值。徒蛋怕幸钢吗肥扣紫行竖旷僵（背TBJ涛2设5干—岛—指9计0捉第缘4.2.仪5哗条）辽锚杆的截并面与长度针，按下列受规定设计絮计算：观锚杆应按谅轴向受拉速构件设计部，其所需追钢筋截面钞积，应按娇下式计算皮：做艳养沸乎新Fa=P业／［颂σ圣g灿］游翅贷锤蚊要燃印且躲们军（弱TBJ悉2花5直—功—允9炸0蕉式公42.6镰-辞1霸）烟苍式米中啊P袜闲—鸟—轰锚杆的设抽计拉力细，泥M亲N犹；上［霞σ玻g挡］绕—赠—析钢筋的容姿许应力框，醒MP浑a盆。扣脂式始选用的钢斯筋直径除传按计算外启，尚需增鬼加超2m圣m头预防钢材突锈蚀的安责全储备量之。系锚杆长度称包括非锚任固长度和咏有效锚固马长度。非钞锚固长度拾应根据肋速柱与主动蝶破裂面或家滑动面的殿实际距离索确定。有口效锚固长赴度应根据亚锚杆的拉霜力，按下婆式计算，凑德腐排L渡e昼≥齐P贺／屯π妖D孤［屈τ只］羡赴买梦奇撕错堵刺沾印借处（脖TBJ认2奋5甲—缓—帮9幼0絮式非4.2.搁6-醉2鼓）必正留式柜中摇L翻e脖—扭—惯锚杆有效柄锚固长度位，盐m瞒；员叶码D求—饲—休锚杆直径搭，剩m速；苹［惭τ延］绿—逼—只锚孔壁对财砂浆的容事许剪应力姓（胡MP络a柏）；按下阻式计算：洁储尤戴维［鉴τ玉］倾=摊τ犯／凝K摆冻庙碧显锦其抵中士辅奴τ—烟—讽锚孔壁对巩砂浆的极齿限剪应力永，孩MP衔a聚；歪骨列怕K际—卸—怪安全系数秀，可采抹用眨2.埋5世。揉邀先伪淘轨Le=途P锐／海n求π呢d丧β剩［氧c孤］壶梅终汗渴诵而左银挽圾诚赤口宴赖（融TBJ成2诞5承—对—骆9圈0狡式字4.2.喉6-朱4早）蹄岩珍式屿中拉调n幼—萌—诸锚杆根数酿；械乏银d正—须—胶锚杆钢筋切直径拢，狱m;糊［峰c勺］粱—予—郑砂浆与锚匹杆间的容淡许黏结力炸，压MP艘a熊，其值可堵参照匆表蜜1蔽采用；贿β—投—质考虑成束袖钢筋系数槐，对单根尺钢筋截为校1.嘴0厕，两根一肾束牺为辆0.8肝5务，三根一挖束拾为井0.疏7龟。古夜展答足哭萄抛杨案妹劲（缺TBJ局2冈5动—耻—划9霜0彩第停4.2.还6商条）场互克光钢筋与魔混凝土之雄间的粘结美力享（恒MP颠a滑）熊休倍表辱1挥混凝土标苦号晶500圈450援400采350聚300驾250净200辨150钢容许粘结暴力垄1.25榨1.16榜1.08孔0.98被0.88倍0.79侍0.67匆0.54肌注：惰螺绣蜻祝水纹钢筋与淹混凝土之纳间的粘结袖力按表列回数值亲的鸡1.柏5初倍采用。亮锚孔壁对兄砂浆的容障许剪应力贷，应进行同现场拉拔淹试验确定异。若无试童验资料是汉，可参照再表兆2枣端选用，但浅施工时应再进行拉拔玉验证。像刊念变苹知页传丰乘桃疏（绩TBJ猪2亲5良—演—吐9府0乎第戏4.2.终7始条）庭锚孔壁对悦砂浆的极单限剪应力兆（寸MP葬a出）胳讲颤表槐2跨岩层类别榨眯极限剪应灿力构τ便风化砂页铜岩互层赶、狮碳质页岩昨、方泥质页岩库0.15溪～袭0.25投细纱及粉辜砂质泥岩杏0.20翅～梨0.40墓薄层灰岩教夹页岩绪0.40友～格0.60球薄层灰岩取夹石灰质匪页岩爹、浅庸风化灰岩蒜0.60俭～份0.80将在软岩或就风化岩层饼中，锚孔纪壁对砂浆冬的抗剪强杰度一般低语于砂浆对购钢拉杆的有粘结力。萌因此，软逝岩及风化臣岩层中的么锚杆极限根抗拔力受争孔壁抗剪赤强度控制疯。而软岩闷及风化岩沿层的极限秤抗拔力数怕值差异很辽大，因此许风化岩层酷作为锚固揉层时，要渠求施工前畏进行现场拜拉拔试验母。翼在较完整安的硬岩层歉中，岩层怖强度一般恳大于砂浆崖的强度，南锚杆孔壁系对砂浆的烛抗剪强度角一般大于观砂浆对钢怖拉杆的粘原结力，因兔此，在完描整硬岩层洁中的锚杆种极限抗拔正力主要取汤决于砂浆易对钢拉杆绘的粘结力亮。潜3就.毛锚杆施工捕羞成（慧1寇）一般规肤定妥笼蓬1钥）华\恒在进行锚健杆施工前辟，应充分畜核对设计盘条件、土荡层条件和句环境条件匀，在确保乌施工安全煎的前提下毙，编制施凯工组织设炕计。渔2穿）施工前核，要认真断检查原材描料型号、均品种、规烂格及锚杆施各部件的送质量，并拉检查原材腹料的主要立技术性能活是不是符股合设计要矮求。俘3秆）工程锚判杆施工前牢，宜取两勒根锚杆进扮行钻孔、秘注浆、张炕拉与锁定声的试验性寄作业，考预核施工工愧艺和施工亿设备的适元应性。饼跳罗丑澡援跟(CE姿CS2炸2季：肚9哄0改第中4.1.私1钉条～难第水4.1.叛3品条扇)羊（烛2年）钻孔泼表1搂）土层锚蚂杆钻孔应爪遵守下列篇规定：碧眯A迁．钻孔前望，根据设赖计要求和开土层条件传，定出孔仆位，作出晒标记。弊B极．锚杆水跃平方向孔垫距误差不商应小键于梅50m斧m泄，垂直方贩向孔距误啄差不应小繁于钥100m沈m.芦C暖.遥钻孔底部悠的偏斜尺咳寸不应大握于锚杆长逢度布的雨3尊％，可用贸钻孔测斜藏仪控制钻种孔方向。类D股．锚杆孔平深不应小吗于设计长冻度，也不借宜大于设轨计长度浪的盆1扯％。督E水．安放锚桌杆前，湿轮式钻孔应荷用水冲洗惹，直至孔灶口流出清垫水为止。柱2穴）钻孔机疏具：钻孔央机具的选练择必须满童足土层锚紧杆钻孔的花要求。坚忙硬粘性土合和不易塌冰孔的土层牲宜选用地堡质钻岔机丈蚀螺旋钻机状或土锚专脑用钻机；筑饱和粘性嫁土与易塌虏孔的土层水宜选用带案护壁套扛管的土锚图专用钻机晨。污3絮）二次高按压注浆形庄成的连续间球体型锚香杆的钻孔泰还应遵守神下列规定扑：赔A杆．钻孔宜阿采用套管省护壁，一费次将钻孔记钻至设计胆长度。泽B鸭．钻孔完敞成后，应颂立即拔出私钻杆放入受预应力筋绕，随后再睛拔出套管拳。辛4角）扩大头币型锚杆钻型孔还应遵和守下列规任定：录A盈．端部扩板大头可采警用机械或成爆破扩孔困法，爆破呢扩孔装药弟量应根据壶土层情况怠通过试验条确定。第B倚．安装锚功杆前应测避定扩大头脑的层次。飞酱镰渡劫摘链个(CEC锈S2执2甲：艘9窑0封第羽4.2.得1沙条～拒第棉4.2.扎4知条蝇)馋（志3蛾）杆体（胆预应力筋怒）的组装雹与安放渡蹈1甘）采钢用女Ⅱ本、拼Ⅲ括级钢筋作晴锚杆杆体洞时，杆体智的组装应躁遵守一下湾规定：心A闲．组装前钻钢筋应平疏直、除油侨和除锈。鸣B球．汽Ⅱ驶、骡Ⅲ赴级钢筋的知接头应采数用焊接的幻搭接接头林，焊接长状度战为贷30福d脾、但不小舱于杜500m随m做,笋并排钢筋误的连接也炸应采用焊督接。疗C孝．沿杆体库轴线方向械每山隔带1.角0你～肌2.度0乒应设置一登个对中支乓架，排气孤管应与锚厦杆杆体帮滴扎牢固。廊D抚．杆体自退由段应用捐塑料布或室塑料管包倡裹，与锚企固体联结迟处用铅丝凤绑牢。请E沫．杆体应乞按防腐要漏求进行防赚腐处理。皆2受）当采用晓钢铰线或牢高强钢丝童作锚杆杆铃体时，杆合体的组装许玉女嘎遵插守以下规瑞定：孔A纠．钢铰线协或高强钢触丝应除油华污、除锈因、严格按借设计尺寸乖下料，每招股长度误装差布小异于更50m痕m妖。揪B吴．钢铰线蓬或高强钢拆丝应按一娇定规律平泪直排列，贪沿杆体轴贤线方向每杰隔锅1.环0辆～歌1.5茶m蹈设置一个鱼隔离架，剥杆体的保叛护层布应筝小捧于录2.0紧cm搭,勉预应力筋抓（包括排赚气管）应届帮扎牢固走，捆扎材还料不宜用购镀锌材料奥。糊晶C吩．杆体自柱由段应用冰塑料管包业裹，与锚翅固段相交吴处的塑料软管管口应厌密封并用海铅丝绑紧偷。裙D狡．应按防团腐要求进搅行防腐处准理。丸3混）组装扩宗大头型锚批杆杆体时城，处于扩多大头处的蛋杆体应局趟部加强。乖4已）锚杆杆尊体的安放签应遵守下不列规定：蜓A姑.冲杆件放入堆钻孔之前支，应检查虚干体的质就量，确保阁杆体组装烛满足设计意要求。任B吨．安放杆晨体时，应坝防止杆体松扭压、弯朋曲，注浆励管宜随锚逃杆一同放若入钻孔，功注浆管头闪部距孔底佩宜圈为粮5辰0恭～虚100m割m迹，杆体放草入角度应柳与钻孔角迎度保持一璃致。德C谎．杆体插似入孔内深近度布应小踪于锚杆长庭度被的痛9寺5左％，杆体智安放后不拾得随意敲团击，不得果悬挂重物仙。侍乐物皮案句扰慨(CEC社S2确2导：俩9标0诱第疯4.3.涨1扛条～逐第努4.3.拉5危条花)食（触4店）注浆惨向1幅）锚杆注早浆应遵摊守介\扔下列规定纠：拆娱A夸．注浆材饼料应根据拴设计要求苹确定，一浩般宜选用炒灰砂容比敌1凤：畏1遗～终1惹：携2碌，水灰肢比乌0.3晕8蒙～努0.4痛5浇的水泥砂英浆或水灰跳比驴为繁0.4党0渡～驼0.4片5海的纯水泥郊浆，必要遥时可加入自一定量的任外加济或删掺和料。济B棚．注浆浆胶液应搅拌莫均匀，随沾搅随用，搁浆液应再伯初凝前用竭完，并严石防石块、勺杂物混入戚浆液。紧C栋．注浆作胀业开始和妙中途停止沫较长时间购，再作业皮时宜用水她或水泥浆闷润滑注费浆泵及注折浆管路。份D缴．注浆管年的插至深底度见上列牌（驶3糕）的枝（导5旨）舒条辫B庆款。填E季．孔口溢电出浆液或钻排气管停茧止排气时膨，可停止础注浆。荒F刑．浆体硬辽化后不能京充满锚固将体时，应萌进行补浆合。港2饥）注浆体酬的设计强泛度不应小普于永20MP归a抓。邪3遵）二次高阴压注浆形党成的连续丙球体型锚恐杆的注浆生还应遵守奴下列规定央：钞A参．注浆材啊料宜选用卫水灰志比喊0.4摔5夺～缺0.5考0蚕的纯水泥末浆。啄B尚．一次常绸压注浆作键业玉女嘎北从孔底开予始，直至姑孔口溢出眨浆液。依C衔．止浆密慰封装置的钉注浆应待君孔口溢出很浆液后进疤行，注浆枕压力不宜痰低婚于劝2.5M式P酬a蚕。肠D贿．一次常纺压注浆结向束后，应电将注浆管裤、注浆枪嚼和注浆套袄管清洗干苦净。柿E非．对锚固袋体的二次悠高压注浆冻应再一次都注浆形成呈的水泥结骗石体强度以达按到奸5.0M捉P伶a属时进行，渡注浆压力守和注浆时信间可根据支锚固体的掏体积确定乘，并分段态依次由下恳至上进行佣。忘(CEC性S2鱼2蒜：顾9稻0享第兴4.4.域1仁条～且第将4.4.册3乐条斑)记(5下)科张拉与锁涂定熔1犯）台座的协承压面应赔平整，并歪与锚杆的扬轴线方向衫垂直。催2贝）锚杆的唇张拉应遵寒守下列规蹦定：哥A饼．锚杆张获拉前，应技对张拉设嘉备进行标除定。墨B玻．锚固体谈与台座混辱凝土强度罢均大租于碍15.0浸MP丢a屿时，方可肃进行张拉狭。衫C熟．锚杆张究拉应按一际定程序进茅行，锚杆裹张拉顺序铅，应考虑犁邻近锚杆森的相互影需响。岗D谊．锚杆正错式张拉之怒前，应希取盆0.类1许～顿0.战2皂设计轴向靠拉力框值缴N巧t趋，对锚杆港预张齐拉趣1化～厉2忠次，使其监各部位的窝接触紧密乏，杆体完师全平直。啄E感．永久锚被杆张拉控烦制应厌力跌σ鼓co许n唉不应超怎过旅0.60绞fptk恨,食临时锚杆巴张拉控制驴应立力应σ白con倦壳不应超况过路0.65辨fpt凳k旬。片3故）锚杆张傲拉基至樱1.欺1槐～僵1.2N酒t丘，土质为泳砂质土时樱保勤持际10mi触n挑，为粘性扁土时保姨持改15mi熟n外，然后卸源荷至锁定写荷载进行僚锁定作