市政工程教学课件:锚固工程.ppt
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- 市政工程 教学 课件 锚固 工程
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1、2021-10-181 6.1 概述概述 6.1.1 锚固技术的分类锚固技术的分类 利用粘结介质或某种锁紧机构将金属杆件(高抗拉性能材料) 一端固定在较稳定的岩土层中,另一端与工程构筑物相连,以 承担构筑物的荷载,维护建筑物的稳定,控制住围岩的变形。 锚固体 止浆器 拉杆 非锚固段 桩墙 横梁 垫板 锁紧螺母 台座 1、胶结式锚杆:水泥砂浆、树脂、快硬水泥卷; 2、机械内锚头锚杆:楔缝式、楔头式、胀壳式; 3、机械摩擦式锚杆:缝管式、楔管式; 4、土钉(喷锚支护):钻孔注浆型、打入型 、射入型等; 5、树根桩(抗滑桩) 6、人工填土中的锚杆:加筋土、锚定板; 7、其它:普通/预应力;金属/木头
2、/土工聚合物; 临时/永久;岩石/土层等。 6.1 概述概述 6.1.2 锚固技术的发展与应用锚固技术的发展与应用 1、锚固技术的发展锚固技术的发展 1911年,美国首次采用岩石锚杆用于矿山巷道支护; 1957年,德国首次采用土层锚杆用于深基坑支护; 1972年,法国首次采用土钉墙用于铁路边坡支护; 我国改革开放以后,锚固技术突飞猛进发展,与时俱进。 2、锚固技术的应用领域锚固技术的应用领域 (1)基坑支护工程; (2)岩石边坡治理; (3)桥台、铁塔加固; (4)挡土墙、重力坝加固 (5)隧道衬砌加固; (6)船坞加固; (7)纠偏工程; (8)锚杆静压桩施工法。 6.1 概述概述 6.1.
3、3 锚固技术的特点锚固技术的特点 (1)充分利用岩土体自身条件,增加自稳能力;)充分利用岩土体自身条件,增加自稳能力; (2)锚固地层范围广;)锚固地层范围广; (3)作业空间占用少;)作业空间占用少; (4)节约钢支撑等大量材料,改善施工条件;)节约钢支撑等大量材料,改善施工条件; (5)施加预应力,控制锚头变位量在)施加预应力,控制锚头变位量在0.2%以内;以内; (6)施工时噪音小,对环境无污染;)施工时噪音小,对环境无污染; (7)灌浆质量对锚杆极限抗拔力影响大;)灌浆质量对锚杆极限抗拔力影响大; (8)拉杆长期受力下的蠕变、松弛问题不可忽略。)拉杆长期受力下的蠕变、松弛问题不可忽略。
4、 6.2 水泥砂浆锚杆技术水泥砂浆锚杆技术 水水泥泥砂砂浆浆锚锚杆杆亦亦称称砂砂浆浆锚锚杆杆,它它是是借借助助于于水水泥泥砂砂浆浆 (或或纯纯水水泥泥浆浆)凝凝结结固固化化后后的的强强度度,将将锚锚杆杆杆杆体体与与孔孔壁壁 牢牢牢牢地地连连结结在在一一起起,从从而而形形成成锚锚固固力力的的。 锚固体 止浆器 拉杆 非锚固段 桩墙 横梁 垫板 锁紧螺母 台座 水泥砂浆锚杆由拉杆、锚固体、锚杆头部等组成。 1、拉拉杆杆 (1 1)作作用用:拉杆将来自锚杆头部的力传到锚固体中。 (2 2)划划分分:e LLL 0;土层锚杆按土体滑移面分为非锚固 段与锚固段,施工中下入止止浆浆器器可确保 0 L自自由
5、由伸伸长长。 2 2、锚锚固固体体 (1 1)作作用用:它将将来自拉杆的力通过水泥砂浆结石体与岩土体 之间的相互作用,以侧阻力或端阻力的形式传递给稳固的岩土层中。 (2 2)类类型型:有摩擦型、承压型、摩擦组合型三种。 6.2.1 锚杆的构造锚杆的构造 3 3、锚锚杆杆头头部部 它是工程构筑物与拉杆的连接部分,将来自构筑物的力传给拉 杆。由台台座座、承承压压垫垫板板、紧紧固固器器、横横梁梁等组成。 锚固体 止浆器 拉杆 非锚固段 桩墙 横梁 垫板 锁紧螺母 台座 6.2.2 锚杆的受力分析锚杆的受力分析 1、锚杆的受力分析锚杆的受力分析 灌浆式锚杆承受极限荷载时,锚固体内有握固力、岩灌浆式锚杆
6、承受极限荷载时,锚固体内有握固力、岩 土与锚固体的摩擦阻力、岩土体的抗剪强度等。土与锚固体的摩擦阻力、岩土体的抗剪强度等。 (1)土层锚杆)土层锚杆:因锚固的土体抗剪强度确比岩石小:因锚固的土体抗剪强度确比岩石小 得多,并且比锚固体与拉杆之间的握固力还小,故得多,并且比锚固体与拉杆之间的握固力还小,故 进行土层锚杆承载力确定时,主要考虑锚固体与土进行土层锚杆承载力确定时,主要考虑锚固体与土 体之间的摩擦阻力及土体的抗剪强度,要求灌注的体之间的摩擦阻力及土体的抗剪强度,要求灌注的 砂浆结石体标准抗压强度不低于砂浆结石体标准抗压强度不低于 20MPa 。 即土层锚杆常常因土的抗剪强度不足而发生破坏
7、。即土层锚杆常常因土的抗剪强度不足而发生破坏。 (2)岩石锚杆:)岩石锚杆:岩层锚杆往往因混凝土对拉杆的握岩层锚杆往往因混凝土对拉杆的握 固力不足而发生破坏的;要求水泥砂浆结石体标准固力不足而发生破坏的;要求水泥砂浆结石体标准 抗压强度不低于抗压强度不低于30MPa 。 6.2.2 锚杆的受力分析锚杆的受力分析 2、锚固作用实现四个条件、锚固作用实现四个条件 (1)拉杆的抗拉强度足够;)拉杆的抗拉强度足够; (2)锚固体对拉杆筋的握固力足够;)锚固体对拉杆筋的握固力足够; (3)岩、土体的抗剪强度或摩阻力足够;)岩、土体的抗剪强度或摩阻力足够; (4)锚杆整体稳定性有保证。)锚杆整体稳定性有保
8、证。 6.2.3 锚杆的设计锚杆的设计 1、锚杆的布置、锚杆的布置 (1)锚杆层数:上、 下排间距 m5 . 2 ;首排锚杆锚固体中心距 地面至少大于 m4 ,以确保张拉时地面不出现隆起。 (2)水平间距:水平间距 m5 . 1 ,以防“群锚效应” 。 (3)倾斜角度: 0 3515 ,常用值为 0 2015 。 (4)锚杆长度: mL4 0 ; mLm e 154 , 以较能充分发挥锚固力。 2、锚杆的承载能力、锚杆的承载能力 2 D q 1 D 锚杆的承载能力( U T)亦称锚杆的极限承载能力,一般应由现场 抗拔试验确定; 如无试验资料, 也可由土层条件、 混凝土强度等估算。 2、锚杆的承
9、载能力、锚杆的承载能力 (1 1)岩岩石石锚锚杆杆 UdLFT eU ; (2 2)土土层层锚锚杆杆 摩擦型: eU DLFT; 承压型: ytU DDRT )( 4 2 1 2 2 摩擦组合型: yetU DDDLRFT )( 4 2 1 2 2 6.2.3 6.2.3 锚杆的设计锚杆的设计 3 3、锚杆结构参数设计、锚杆结构参数设计 (1 1)轴向拉力设计值)轴向拉力设计值 K T N U t (K可查规范,一般为 1.42.5) (2 2)锚固段长度确定)锚固段长度确定 岩石锚杆: c t e dn kN L ; 风化、破碎岩石锚杆: s t e Dq kN L ; 土层锚杆: D kN
10、 L t e ;或 1 )( D RNk L tt e ; )( 4 2 1 2 2 DDRt (0 . 9) 6.2.3 6.2.3 锚杆的设计锚杆的设计 4 4、拉拉杆杆材材料料计计算算 由 y t S f N A 得:T f N d y t g 2 (Tmm/05. 004. 0,T50) 5 5、锚锚杆杆整整体体稳稳定定性性分分析析 按深部破裂面(E.kranz)理论计算, 5 . 1 max t u s N T k 。 表表8 8- -3 3 土土体体抗抗剪剪强强度度 上海市基坑工程设计规定 (DBJ08-61-97) 土层类型 埋藏深度)(m 抗剪强度 (kPa) 褐黄色粉质粘土层
11、 0.03.0 23 灰色粉质粘土层 1.57.5 43 灰色淤泥质粘土层 3.06.5 22 灰色粉质粘土层 6.514.0 2240 灰色粘土层 14.020.0 32 灰色粘土层 20.0以下 64 表表8 8- -4 4 土土体体抗抗剪剪强强度度 广州市建筑基坑支护技术规定 (GJB02-98) 岩石类型 风化层度 抗剪强度 (kPa) 强风化 100150 中风化 150250 泥岩、页岩 微风化 250350 强风化 120150 中风化 200350 白云岩、石灰岩 微风化 350450 强风化 200300 砂岩、砂砾岩、花岗岩 中、微风化 350550 6.2.4 锚杆的施工
12、锚杆的施工 锚杆施工工艺流程:(锚杆施工工艺流程:(1 1)锚孔钻进;()锚孔钻进;(2 2)拉杆的)拉杆的 组装与安放;(组装与安放;(3 3)灌注浆液(一次灌浆或二次高压灌)灌注浆液(一次灌浆或二次高压灌 浆);(浆);(4 4)张拉与锁定等。)张拉与锁定等。 1 1、锚杆成孔方法、锚杆成孔方法 (1 1)长螺旋钻进:可在钻具提出前或后下拉杆灌浆;)长螺旋钻进:可在钻具提出前或后下拉杆灌浆; 也可用土层自钻式钻具施工。也可用土层自钻式钻具施工。 (2 2)回转钻进:需有水循环,现场泥泞大。)回转钻进:需有水循环,现场泥泞大。 (3 3)冲击回转钻进:岩层体积碎岩)冲击回转钻进:岩层体积碎岩
13、; ;土层冲击挤密成孔。土层冲击挤密成孔。 (4 4)潜钻钻进:凿岩机成孔,主要为隧道锚杆施工。)潜钻钻进:凿岩机成孔,主要为隧道锚杆施工。 2、拉杆的组装与安放、拉杆的组装与安放 一次注浆锚拉杆的组装;一次注浆锚拉杆的组装; 二次高压注浆锚拉杆的组装;二次高压注浆锚拉杆的组装; 钢铰线与高强钢丝锚拉杆的组装;钢铰线与高强钢丝锚拉杆的组装; 扩大头注浆锚拉杆的组装(倒刺状);扩大头注浆锚拉杆的组装(倒刺状); 二 次 高 压 注 浆 管 一 次 注 浆 管 拉 杆 止 浆 器 塑 料 管 架 线 环 束 结 塑 料 套 管 注 浆 管顶 冒 拉杆组装注意事项:拉杆组装注意事项: (1)按设计要
14、求制作锚杆,为使锚杆处于钻孔中心,应在锚)按设计要求制作锚杆,为使锚杆处于钻孔中心,应在锚 杆杆件上安设定中架或隔离架(粗钢筋杆体沿轴线方向每隔杆杆件上安设定中架或隔离架(粗钢筋杆体沿轴线方向每隔 1.02.0m设置一个定中架,钢绞线或钢丝束每隔设置一个定中架,钢绞线或钢丝束每隔1.0 1.5m设置一个隔离架)。设置一个隔离架)。 (2)锚杆钢筋或钢丝平直、顺直、除油除绣。杆体自由段应)锚杆钢筋或钢丝平直、顺直、除油除绣。杆体自由段应 用塑料布或塑料管包扎,与锚固体连接处用铅丝绑扎。用塑料布或塑料管包扎,与锚固体连接处用铅丝绑扎。 (3)安放锚杆杆体时,应防止杆体扭曲、压弯,注浆管宜随)安放锚
15、杆杆体时,应防止杆体扭曲、压弯,注浆管宜随 锚杆一同放入孔内,管端距孔底为锚杆一同放入孔内,管端距孔底为50100mm,杆体放入,杆体放入 角度与钻孔倾角保持一致,安好后使杆体始终处于钻孔中心角度与钻孔倾角保持一致,安好后使杆体始终处于钻孔中心 (4)若孔壁坍塌,应重新透孔、清孔,直至顺利送入锚杆为)若孔壁坍塌,应重新透孔、清孔,直至顺利送入锚杆为 止。止。 3 3、注浆方法、注浆方法 一次注浆:常压,可灌注水泥浆或水泥砂浆。一次注浆:常压,可灌注水泥浆或水泥砂浆。 二次高压注浆:分二次灌浆,第一次常压;第二次高压灌浆二次高压注浆:分二次灌浆,第一次常压;第二次高压灌浆 (纯水泥浆,且在第一次
16、灌浆初凝之前进行,至少(纯水泥浆,且在第一次灌浆初凝之前进行,至少2 2小时以后实小时以后实 施灌浆。施灌浆。 注浆注意事项:注浆注意事项: (1 1)浆液选用水泥:砂)浆液选用水泥:砂=1=1:1 1或或1 1:2 2,水灰比,水灰比0.380.380.450.45的水泥的水泥 砂浆或纯水泥浆,必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。砂浆或纯水泥浆,必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。 (2 2)浆液应搅拌均匀,过筛,随搅随用,浆液应在初凝前用完。)浆液应搅拌均匀,过筛,随搅随用,浆液应在初凝前用完。 (3 3)常压注浆采用浆泵将浆液经压浆管输送至孔底,再由孔底返)常压注浆采用浆泵将浆液经压浆管
17、输送至孔底,再由孔底返 出孔口,待孔口溢出浆液或排气管停止排气时,可停止注浆。出孔口,待孔口溢出浆液或排气管停止排气时,可停止注浆。 (4 4)浆液硬化后不能充满锚固体时,应进行补浆,注浆量不得小)浆液硬化后不能充满锚固体时,应进行补浆,注浆量不得小 于计算量,其充盈系数为于计算量,其充盈系数为1.11.11.31.3。 (5)注浆时,宜边灌注边拔出注浆管。但应注意管)注浆时,宜边灌注边拔出注浆管。但应注意管 口应始终处于浆面以下口应始终处于浆面以下2m,注浆时应随时活动注,注浆时应随时活动注 浆管,待浆液溢出孔口时全部拔出。浆管,待浆液溢出孔口时全部拔出。 (6)注浆完毕应将外露钢筋清洗干净
18、,并保护好。)注浆完毕应将外露钢筋清洗干净,并保护好。 4、锚杆防腐、锚杆防腐 (1)锚杆锚固段的防腐)锚杆锚固段的防腐 一般腐蚀环境中的永久锚杆,其锚固段内杆体可采一般腐蚀环境中的永久锚杆,其锚固段内杆体可采 用水泥浆或砂浆封闭防腐,但杆体周围必须有用水泥浆或砂浆封闭防腐,但杆体周围必须有 20mm厚的保护层。厚的保护层。 严重腐蚀环境永久锚杆,其锚固段内杆体宜用波纹严重腐蚀环境永久锚杆,其锚固段内杆体宜用波纹 管外套,管内孔隙用环氧树脂或水泥浆充填,套管管外套,管内孔隙用环氧树脂或水泥浆充填,套管 周围保护层厚度不得小于周围保护层厚度不得小于10mm。 临时性锚杆锚固段杆体应采用水泥浆封闭
19、防腐,杆临时性锚杆锚固段杆体应采用水泥浆封闭防腐,杆 体周围保护层厚度不得小于体周围保护层厚度不得小于10mm。 (2) 锚杆自由段的防腐锚杆自由段的防腐 永久性锚杆自由段内杆体表面涂润滑油或防腐漆,永久性锚杆自由段内杆体表面涂润滑油或防腐漆, 再包裹塑料布,在塑料布面再涂润滑油,最后装入再包裹塑料布,在塑料布面再涂润滑油,最后装入 塑料套管中,形成双层防腐。塑料套管中,形成双层防腐。 临时性锚杆的自由段杆体可采用涂润滑油或防腐漆,临时性锚杆的自由段杆体可采用涂润滑油或防腐漆, 再包裹塑料布等简易防腐措施。再包裹塑料布等简易防腐措施。 (3)外露锚杆部分的防腐处理)外露锚杆部分的防腐处理 永久
20、性锚杆采用外露头时,必须涂以沥青等防腐材永久性锚杆采用外露头时,必须涂以沥青等防腐材 料,再采用混凝土密封,外露钢板和锚具的保护层料,再采用混凝土密封,外露钢板和锚具的保护层 厚度不得小于厚度不得小于25mm。 永久性锚杆采用盒具密封时,必须用润滑油填充盒永久性锚杆采用盒具密封时,必须用润滑油填充盒 具的空隙。具的空隙。 临时性锚杆的锚头宜采用沥青防腐。临时性锚杆的锚头宜采用沥青防腐。 5、张拉与锁定,采用穿心千斤顶进行。、张拉与锁定,采用穿心千斤顶进行。 (1)按设计和工艺要求安装好腰梁,并保证各段平直,腰梁与)按设计和工艺要求安装好腰梁,并保证各段平直,腰梁与 挡墙之间的空隙要紧贴密实,并
21、安装好支承平台。挡墙之间的空隙要紧贴密实,并安装好支承平台。 (2)锚杆张拉前至少先施加一级荷载(即)锚杆张拉前至少先施加一级荷载(即1/10的锚拉力),的锚拉力), 使各部紧固伏贴和杆体完全平直,保证张拉数据准确。使各部紧固伏贴和杆体完全平直,保证张拉数据准确。 (3)锚固体与台座砼强度均大于)锚固体与台座砼强度均大于15MPa时(或注浆后至少有时(或注浆后至少有 7天的养护时间),方可进行张拉。天的养护时间),方可进行张拉。 (4)锚杆张拉至()锚杆张拉至(1.11.2)Nt,土质为砂土时保持,土质为砂土时保持10min, 为粘性土时保持为粘性土时保持15min,然后卸荷至锁定荷载进行锁定
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