土层锚杆.ppt

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主要内容主要内容（4（4课时课时）第一节第一节土层锚杆构造与设计土层锚杆构造与设计第二节第二节土层锚杆施工土层锚杆施工第三节第三节土钉支护施工土钉支护施工教学要求教学要求引言:

土层锚杆（亦称土锚）是一种新型的受拉杆件，它是土层锚杆（亦称土锚）是一种新型的受拉杆件，它是土层锚杆（亦称土锚）是一种新型的受拉杆件，它是土层锚杆（亦称土锚）是一种新型的受拉杆件，它是在岩石锚杆的基础上发展起来的，在岩石锚杆的基础上发展起来的，在岩石锚杆的基础上发展起来的，在岩石锚杆的基础上发展起来的，19581958年原联邦德国在深年原联邦德国在深年原联邦德国在深年原联邦德国在深基坑开挖中首次运用。

土层锚杆技术近三十年来得到迅猛基坑开挖中首次运用。

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土层锚杆技术近三十年来得到迅猛基坑开挖中首次运用。

土层锚杆技术近三十年来得到迅猛的发展，目前它已成为现代建筑技术的重要组成部分。

随的发展，目前它已成为现代建筑技术的重要组成部分。

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随的发展，目前它已成为现代建筑技术的重要组成部分。

随着我国工程建设的不断发展，土层锚杆在高层建筑深基坑着我国工程建设的不断发展，土层锚杆在高层建筑深基坑着我国工程建设的不断发展，土层锚杆在高层建筑深基坑着我国工程建设的不断发展，土层锚杆在高层建筑深基坑施工中的应用日渐增多，取得了较好的效果。

尤其是当深施工中的应用日渐增多，取得了较好的效果。

尤其是当深施工中的应用日渐增多，取得了较好的效果。

尤其是当深施工中的应用日渐增多，取得了较好的效果。

尤其是当深基坑邻近已有建筑物和构筑物、交通干线或地下管线时，基坑邻近已有建筑物和构筑物、交通干线或地下管线时，基坑邻近已有建筑物和构筑物、交通干线或地下管线时，基坑邻近已有建筑物和构筑物、交通干线或地下管线时，深基坑难以放坡开挖，或基坑宽度较大、较深，对支护结深基坑难以放坡开挖，或基坑宽度较大、较深，对支护结深基坑难以放坡开挖，或基坑宽度较大、较深，对支护结深基坑难以放坡开挖，或基坑宽度较大、较深，对支护结构采用内支撑的方法不经济或不可能，在这种情况下采用构采用内支撑的方法不经济或不可能，在这种情况下采用构采用内支撑的方法不经济或不可能，在这种情况下采用构采用内支撑的方法不经济或不可能，在这种情况下采用土层锚杆支承支护结构，维护深基坑的稳定，对简化支撑、土层锚杆支承支护结构，维护深基坑的稳定，对简化支撑、土层锚杆支承支护结构，维护深基坑的稳定，对简化支撑、土层锚杆支承支护结构，维护深基坑的稳定，对简化支撑、改善施工条件和加快施工进度能起很大的作用。

改善施工条件和加快施工进度能起很大的作用。

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改善施工条件和加快施工进度能起很大的作用。

第一节第一节土层锚杆构造与设计土层锚杆构造与设计一一、土土层层锚锚杆杆的的应应用用二、土层锚杆的类型二、土层锚杆的类型1.普通锚杆普通锚杆:

如图（a）所示,由钻机钻孔,埋入拉杆后孔内注水泥浆或水泥砂浆形成的圆柱体。

适用于拉力不高的临时性土层锚杆。

2.扩大头锚杆扩大头锚杆:

如图（b）所示,由旋转式或回转式钻机成孔后,注入压力灌浆液,在土层中形成扩大头的圆柱体,适用于抗拔力要求较大工程。

3.齿形锚杆齿形锚杆:

如图（c）所示，采用特制扩孔机械,通过中心杆压力将扩张式刀具缓缓张开刮土,在孔眼内长度方向扩1个或几个扩孔圆柱体，然后注浆形成的锚杆。

在粘性土和砂土中都适用，可以达到较高的拉拢力。

三、土层锚杆的抗拔原理三、土层锚杆的抗拔原理土层锚杆所以能锚固在土层中作为一种受拉杆件,主要是由于锚杆在土层中具有一定的抗拔力。

当锚固段锚杆受力,首先通过拉杆与周边水泥砂浆握裹力传到砂浆中,然后通过砂浆传到周围土体。

传递过程中随着荷载增加，拉杆与水泥砂浆粘结力逐渐发展到锚杆的下端，待锚固段内发挥最大粘结力时，就发生与土体的相对位移，随即发生土与锚杆的摩阻力，直到极限摩阻力。

抗拔试验表明，拉力小时锚杆位移量极小，拉力增大，位移增大，当拉力达到一定时，位移不稳定，甚至不加力时位移仍不停止，此时可认为锚杆已经进入破坏阶段。

四、土层锚杆的特点四、土层锚杆的特点土层锚杆系统位于坑外,基坑挖土方便。

可施加预应力，对挡墙位移有一定控制作用。

适用范围广。

无坑内立柱与支撑，地下结构施工方便，还可省却拆撑、换撑等工序。

基坑周边地层需有足够空间，以利锚杆施工。

首层土锚要有一定的覆土厚度，以保证一定的抗拔力，不能直接布于浅层。

五、土层锚杆的构造五、土层锚杆的构造土层锚杆一般由锚头、锚头垫座、钻孔、防护套管、拉杆（钢索）、锚固体、锚底板等组成。

与支护结构共同形成拉锚体系。

（一）锚

（一）锚头头:

锚头的作用是将拉杆与支护结构连接起来，使墙体所受荷载可靠的传到拉杆上去。

有如下几种形式粗钢筋锚头钢铰线锚头钢铰线定位分隔器

（二）拉

（二）拉杆杆:

拉杆的作用是将锚杆头部的荷载传给锚固体。

全长分为自由段和锚固段两部分。

（三）锚固体（三）锚固体:

锚固体是锚杆尾部的锚固部分。

通过锚固体与土体之间的磨擦力作用，将力传至地层。

六、土层锚杆的设计规定六、土层锚杆的设计规定锚杆自由段长度不宜小于5m,并应超过潜在滑裂面1.5m锚杆锚固段长度不宜小于4m锚杆锚固体上覆土厚度不宜小于4m,锚杆锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆,强度等级不宜低于M10沿锚杆轴线方向每隔1.52m宜设置一个定位支架锚杆下料长度应为自由段、锚固段及外露长度之和锚杆倾角宜为150250,且不应大于450锚杆上下排垂直间距不宜小于2m,水平间距不宜小于1.5m引言:

土层锚杆一端与支护结构相连，另一端锚固于土层锚杆一端与支护结构相连，另一端锚固于土层锚杆一端与支护结构相连，另一端锚固于土层锚杆一端与支护结构相连，另一端锚固于土体中，将支护结构荷载通过拉杆传递到周围稳定土体中，将支护结构荷载通过拉杆传递到周围稳定土体中，将支护结构荷载通过拉杆传递到周围稳定土体中，将支护结构荷载通过拉杆传递到周围稳定的土层中去，常被用作为临时拉锚，但它在永久性的土层中去，常被用作为临时拉锚，但它在永久性的土层中去，常被用作为临时拉锚，但它在永久性的土层中去，常被用作为临时拉锚，但它在永久性工程中也得到了广泛的应用。

用于基坑支护的土层工程中也得到了广泛的应用。

用于基坑支护的土层工程中也得到了广泛的应用。

用于基坑支护的土层工程中也得到了广泛的应用。

用于基坑支护的土层锚杆可与钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等支护锚杆可与钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等支护锚杆可与钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等支护锚杆可与钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等支护墙体联合使用，在我国已经有不少的成功经验。

工墙体联合使用，在我国已经有不少的成功经验。

工墙体联合使用，在我国已经有不少的成功经验。

工墙体联合使用，在我国已经有不少的成功经验。

工程实践证明，土层锚杆的锚固力较大，在粘土层中程实践证明，土层锚杆的锚固力较大，在粘土层中程实践证明，土层锚杆的锚固力较大，在粘土层中程实践证明，土层锚杆的锚固力较大，在粘土层中可达可达可达可达1000KN1000KN，在非粘土层中可达在非粘土层中可达在非粘土层中可达在非粘土层中可达2500KN2500KN，被支护被支护被支护被支护结构深度可达结构深度可达结构深度可达结构深度可达40m40m，且施工方便，造价较低。

但它且施工方便，造价较低。

但它且施工方便，造价较低。

但它且施工方便，造价较低。

但它在有机质土、液限大于在有机质土、液限大于在有机质土、液限大于在有机质土、液限大于50%50%的粘土及相对密度小于的粘土及相对密度小于的粘土及相对密度小于的粘土及相对密度小于0.30.3的砂土层中不宜采用的砂土层中不宜采用的砂土层中不宜采用的砂土层中不宜采用,周围有障碍物时无法施工。

周围有障碍物时无法施工。

周围有障碍物时无法施工。

周围有障碍物时无法施工。

第二节第二节土层锚杆施工土层锚杆施工（11）土层锚杆施工必须清楚施工地区的土层分布和各土层的）土层锚杆施工必须清楚施工地区的土层分布和各土层的物理力学特性（天然重度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模量、物理力学特性（天然重度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模量、凝聚力、内摩擦角等）。

这对于确定土层锚杆的布置和选择钻孔方凝聚力、内摩擦角等）。

这对于确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法等都十分重要。

还需了解地下水位及其随时间的变化情况，以及法等都十分重要。

还需了解地下水位及其随时间的变化情况，以及地下水中化学物质的成分和含量，以便研究对土层锚杆腐蚀的可能地下水中化学物质的成分和含量，以便研究对土层锚杆腐蚀的可能性和应采取的防腐措施。

性和应采取的防腐措施。

（22）查明土层锚杆施工地区的地下管线、构筑物等的位置和情）查明土层锚杆施工地区的地下管线、构筑物等的位置和情况，慎重研究土层锚杆施工对它们产生的影响。

况，慎重研究土层锚杆施工对它们产生的影响。

（33）研究土层锚杆施工对邻近建筑物等的影响，如土层锚杆的）研究土层锚杆施工对邻近建筑物等的影响，如土层锚杆的长度超出建筑红线、还应得到有关部门和单位的批准或许可。

长度超出建筑红线、还应得到有关部门和单位的批准或许可。

（44）编制土层锚杆施工组织设计，确定土层锚杆的施工顺序，）编制土层锚杆施工组织设计，确定土层锚杆的施工顺序，保证供水、排水和动力的需要，制订钻孔机械的进场、正常使用和保证供水、排水和动力的需要，制订钻孔机械的进场、正常使用和保养维修制度，安排好施工进度和劳动组织；在施工之前还应安排保养维修制度，安排好施工进度和劳动组织；在施工之前还应安排设计单位进行技术交底，以全面了解设计的意图。

设计单位进行技术交底，以全面了解设计的意图。

一、施工准备工作一、施工准备工作钻（扩）孔养护安放拉杆灌浆安装锚头张拉锚固下层挖土二、工程实例二、工程实例1.上海商城采用钢板桩加1层锚杆,挖深为7m。

2.北京新世纪大厦采用灌注桩加1层锚杆,开挖深度达12m。

3.北京王府井宾馆采用地下连续墙加4层锚杆,挖深达14m。

4.北京京城大厦采用H型钢加3层锚杆，开挖深度达24m。

三、施工工艺流程三、施工工艺流程（一一）、钻（扩）孔、钻（扩）孔土层锚杆的钻孔工艺，直接影响土层锚杆的承载能力、施工效率和整个支护工程的成本。

钻孔的费用一般占成本的30以上，有时甚至超过50。

钻孔时注意尽量不要扰动土体，尽量减少土的液化，要减少原来应力场的变化，尽量不使自重应力释放。

土层锚杆的成孔设备，国外一般采用履带行走全液压万能钻孔机，孔径范围50320mm，具有体积小，使用方便，适应多种土层，成孔效率高等优点。

国内使用的有螺旋式钻孔机、冲击式钻孔机和旋转冲击式钻孔机。

在黄土地区亦可采用洛阳铲形成锚杆孔穴，孔径7080mm。

1.1.成孔设备成孔设备

（1）孔壁要求平直，以便安放钢拉杆和灌注水泥浆。

（2）孔壁不得坍陷和松动，否则影响钢拉杆安放和土层锚杆的承载能力。

（3）钻孔时不得使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与土壁间的摩阻力。

（4）土层锚杆的钻孔多数有一定的倾角，因此孔壁的稳定性较差。

（5）由于土层锚杆的长细比很大，孔洞很长，保证钻孔的准确方向和直线性较困难，容易偏斜和弯曲。

（6）土层锚杆的水平误差不得大于25cm，标高误差不得大于10cm。

（7）扩孔的方法通常有四种：

机械扩孔、爆炸扩孔、水力扩孔和压浆扩孔。

2.2.施工要点施工要点（二二）、安放拉杆、安放拉杆土层锚杆用的拉杆，常用的有粗钢筋、钢丝束和钢绞线。

当承载能力较小时，多用粗钢筋；承载能力较大时，多用钢绞线。

拉杆使用前要除锈。

成孔后即可将制作好的通长、中间无节点的钢拉杆插入管尖的锥形孔内。

为将拉杆安置于钻孔的中心，防止非锚固段产生过大的挠度和插入孔时不搅动孔壁，和保证拉杆有足够厚度的水泥浆保护层，通常在拉杆表面上设置定位器（见图）（见图）。

定位器的间距，在锚固段为2m左右，在非锚固段多为45m。

在灌浆前将钻管口封闭，接上压浆管，即可进行注浆，浇注锚固体。

（三三）、压力灌浆、压力灌浆灌浆的浆液为