边坡工程锚固技术.docx

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边坡工程锚固技术

硕士研究生课程考试试卷

考试科目：

边坡工程学

考生姓名：

考生学号：

学院：

土木工程学院专业：

土木工程（岩土工程）

考生成绩：

任课老师（签名）

考试日期：

2011年07月07日

边坡工程锚固技术

摘要：

边坡工程是岩土工程领域的一个重要组成部分，它的安全与稳定性对我们建设工程的影响非常重大，采用锚固技术来加固危险或潜在不稳定的边坡是边坡工程加固中一种非常有效的方法。

本文论述了锚固技术的发展状况，锚杆的特点和构造，边坡工程锚杆受力原理与设计方法以及锚固技术的施工、锚杆的试验与监测。

关键词：

边坡工程，锚固，锚杆设计，施工

1概述

1.1边坡工程概述

边坡工程是岩土工程领域的一个重要组成部分，它涉及到我们土木工程建设的方方面面：

不论是水库的岸坡、公路铁路的路堑边坡、隧道进出口的边坡还是建筑物的切坡等，都有边坡的影子。

边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。

天然的山坡的谷坡是自然边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷的过程中逐渐形成的，。

人工边坡是受到人类的活动影响而形成的边坡，可以人为控制边坡的几何参数，又分为开方边坡（挖方形成的边坡）和构筑边坡（填方形成的边坡）。

边坡按组成又分岩质边坡（岩坡）和土质边坡（土坡）。

岩坡失稳与土坡失稳的主要区别在于土坡中潜在滑动面的位置不明显，而岩坡中的滑动面一般比较明确。

岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳的位置和破坏形式；结构面的产状或性质一有改变，岩坡的稳定性就会受到影响。

一旦受到较大的外界干扰，不稳定的边坡往往会失稳，因此，边坡的安全与稳定性是我们工程建设中经常遇到的问题。

一旦边坡失稳而引起滑坡、崩塌等灾害，就会影响工程的施工进度与质量，甚至还会造成生命财产的重大损失，所以有关边坡的防治处理已经进行了多年并取得了很多经验和巨大成就。

欧美国家从19世纪中叶就开始了对滑坡灾害的研究和治理，而我国的研究则从20世纪中叶开始，从最初的挡土墙到抗滑桩到最近的注浆加固、锚固技术以及锚固与抗滑桩相结合的形式，我们取得了不错的成果，但是，对边坡的受力分析、稳定性判断、影响因素以及锚固技术加固措施等仍需要我们的更加努力地去研究和完善！

1.2锚固技术概述

岩土工程源远流长，人类最早的岩土工程就是穴居。

岩土工程的研究对象是复杂的地质体。

它们在漫长的地质年代演化过程中，经历了地质构造运动、物理、化学和生物的风化以及人类活动等作用，同时在一定的时间、一定的空间与一定的条件下，处于相对稳定的平衡状态。

但是由于自然或认为因素的干扰，它们原有的平衡状态会遭到破坏，原有的应力场也会发生充分布，因此产生过量破坏后的形态则有可能导致各种各样的地质灾害发生，如滑坡、泥石流、坍塌等。

为了预防和治理这些所导致的地质灾害，工程上常将一种受拉杆件埋入岩土体，用于调动和提高岩土体的自身强度和自稳能力，这种受拉杆件在工程上称为锚杆，它所起到的作用则为锚固，应用力学、物理数学、地质学和材料学等科学知识来解决岩土工程中的锚杆设计、计算、施工好监测等方面问题的技术和工艺就成为锚固工程。

锚固技术不但在边坡工程治理中效果显著，在矿山开发、隧道支护、深基坑支护、坝体抗倾覆、围岩加固等工程中也得到行之有效的应用。

由于它的应用范围十分广泛，而且安全、适用、经济、有效，相信在未来它必将在我国的土木工程建设发挥更大的作用。

1.3锚固技术的发展与应用

锚固技术在土木工程中的应用已有约100年的历史了，最早应该是美国于1912年在阿伯施莱辛（Aberschlesin）的弗里登斯（Friedens）煤矿使用锚杆支护顶板，1915年至1920年在一些金属矿山也开始使用锚杆，从而为锚杆技术未来的推广和发展奠定了基础。

1934年阿尔及利亚开始把预应力锚杆应用于舍尔法坝的加高工程；1957年，西德Bauer公司在深基坑支护中开始使用土层锚杆；20世纪60年代，捷克斯洛伐克和西德在大型地下洞室中应用了高预应力长锚杆和低预应力短锚杆；至20世纪80年代后，英国、日本等国家开发了单孔复合锚固的新技术，改善了锚杆的传力机制，显著地提高了锚杆承载力和耐久性；锚杆技术在全球范围内得到了广泛的应用，而且锚固技术的理论研究、技术创新和工程应用都得到了很大的发展。

其中，理论研究主要着重于岩层（地层）锚固的荷载传递机理以及不同类型注浆锚杆用于不同地层时锚杆与注浆体、注浆体与岩层（地层）间的粘结力及其分布状态。

我国的锚固技术始于50年代后期，京西矿务局安淮煤矿、河北龙烟铁矿、湖南湘潭锰矿等单位先后相继使用楔缝式岩石锚杆支护矿山巷道。

进入20世纪60年代后，普通砂浆锚杆和喷射混凝土支护开始应用于矿山巷道、铁路隧道和边坡整治等工程中。

举世瞩目的长江三峡工程，长1607m、高170m的双线五级永久船闸高边坡工程，采用4000余根长25～61m、设计承载能力为3000kN（部分为1000kN）的预应力锚杆和近10万根长8～14m的高强锚杆作整体加固或局部加固，大大增强了边坡的整体稳定性。

这也是锚固技术在边坡工程中的典型应用，除了在边坡工程、矿山巷道、铁路隧道中取得了巨大的应用，在深基坑支护、坝基工程、防止高架桥倾倒和桥墩滑动等方面也取得了广泛的应用；可以看到，锚固技术在土木工程建设中得到了大量应用并取得了明显的社会经济效益。

综合总结历史上锚固工程的生产应用，锚固技术主要有以下几个方面的用途：

（1）深基础和地下结构工程支护：

主要用在深基坑支挡、高层建筑地下室抗浮、地下结构工程支护与加固，如地下停车场、地铁或地下街道等，如图1所示。

图1锚固技术在深基础工程中的应用

（a）深基坑支挡；（b）地下室抗浮；（c）地下停车场；（d）地铁或地下街道

（2）结构抗倾覆应用：

防止高塔倾倒、防止高架桥倾倒、防止坝体倾倒、防止挡土墙倾倒等，如图2所示。

图2锚固技术在结构抗倾覆中的应用

（a）防止高塔倾倒；（b）防止高架桥倾倒；（c）防止坝体倾倒；（d）防止挡土墙倾覆

（3）边坡稳固工程：

主要有边坡加固、斜坡挡土墙、锚固挡墙、滑坡防治等，如图3所示。

图3锚固技术在边坡稳定工程中的应用

（a）边坡加固；（b）斜坡挡土墙；（c）锚固挡墙；（d）滑坡防治

（4）道桥基础加固：

防止桥墩基础滑动、悬臂桥加固、吊桥桥墩锚固、大跨拱形结构物稳定，如图4所示。

图4锚固技术在道桥基础中的加固应用

（a）防止桥墩基础滑动；（b）悬臂桥加固；（c）吊桥桥墩锚固；（d）大跨拱形结构物稳定

（5）加压装置中的应用：

桩的静荷载试验装置、沉箱下沉加重，如图5所示。

图5锚固技术在加压装置中的应用

（a）桩的静荷载试验装置；（b）沉箱下沉加重

（6）现有结构物补强与加固：

运用锚固技术对结构物的滑移、变形和裂缝等破坏进行加固处理。

（7）巷道及隧道工程支护：

防止隧道（井巷）坍塌、控制隧道（井巷）围岩变形，如图6所示。

图6锚固技术在巷道及隧道工程支护中的应用

（a）防止隧道坍塌；（b）控制隧道（井巷）围岩变形

（8）锚固技术还广泛地应用于其他工程的方方面面。

2锚杆

2.1锚杆的构造

锚杆是固定在岩土层钻孔中或直接打入岩土层中控制地层变形作用的受拉杆件，它的一端与工程构筑物相连，另一端锚固在稳定的岩土层中，必要时还可以对它施加预应力，以承受土压力、水压力或地震作用等荷载所产生的拉力，并将此拉力传入深处的稳定岩土层中，从而有效地防止结构变形、维护构筑物的稳定。

工程上所指的锚杆通常是对受拉杆件所处的锚固系统的统称。

锚杆一般由外锚头、拉杆和内锚段组成；沿轴线方向可以分为自由段和锚固段，其中自由段一般位于需要加固的岩土层中给予加固，而锚固段则处于稳定的岩土层中以提供抗力。

一般锚杆的承载能力主要与其锚固段的性质相关，而锚杆变形量则主要与其自由段相关。

普通锚杆构造图如图7所示。

图7锚杆构造示意图

1—紧固装置；2—承压板；3—台座；4—套管；5—拉杆；6—锚固砂浆体

锚杆各部分作用如下：

（1）外锚头外锚头是构筑物与拉杆的连接部分，它的作用是把构筑物传来的作用力有效地传给拉杆。

通常拉杆是沿水平线向下倾斜方向设置的，其与作用在构筑物上的侧向岩土压力不在同一方向上。

因此，为了把构筑物的外荷载有效地传给拉杆，不但要保证外锚头构件本身的材料强度足够，相邻的构件能够紧密的固定连接，而且要把集中的外力分散开。

因此，外锚头一般由台座、承压板和紧固装置等部件组成，图1中L1为拉杆从外锚头中伸出来一部分以保证锚固紧密。

在设计时，根据锚固目的，锚头应具有补偿张拉、松弛的能力。

（2）拉杆锚杆中的拉杆一般应该位于锚杆装置的中心线上，其作用为把外锚头的拉力传递给内锚段的锚固砂浆体，所以拉杆与锚固砂浆体应有可靠地粘结力或紧压力，由于拉杆要承受一定的荷载，所以它一般采用抗拉强度较高的钢材或压应力钢绞线等生产。

（3）内锚段内锚段的锚固体位于锚杆靠后部分的稳定岩土层中，起作用主要是将来自拉杆的作用力通过锚固砂浆体与周围岩土层之间的摩阻力传给稳定的地层。

在锚固工程中，内锚段锚固体的可靠性直接决定着整个锚固工程的可靠程度，因此，内锚段锚固体的设计决定着整个锚杆支护的成败。

另外，在评价内锚段的锚固效果时不能仅仅从材料结合的破坏原理来判断，而更应该主要从锚固段的设计是否适应所在地层来评价。

2.2锚杆的种类

锚杆种类划分方法纵多，目前国内外多按照锚固长度分类，按锚固方式分型。

按锚固长度可分为两类：

集中（端头）锚固类锚杆和全长锚固类锚杆。

锚固装置或杆体只有一部分与锚孔壁接触的锚杆称为集中锚固类锚杆；锚固装置或杆体全部与锚孔壁接触的锚杆称为全长锚固类锚杆。

两类锚杆按锚固方式可分为两种，即机械锚固型和粘结锚固型。

锚固装置或杆体与锚孔壁接触，以摩擦阻力为主要锚固作用的锚杆，称为机械锚固型锚杆；杆体部分或全长用胶结材料把杆体和锚孔壁粘结起来，以粘结力为主要锚固作用的锚杆，称为粘结锚固型锚杆。

锚杆大致分类见表1所示。

表1锚杆分类

分类

锚杆名称

端头锚固类锚杆

机械锚固型锚杆

倒楔锚杆、楔缝锚杆、胀壳锚杆

粘结锚固型锚杆

快硬水泥卷锚杆、树脂药卷锚杆、砂浆锚杆

摩擦型锚杆

楔管锚杆、缝管锚杆

全长锚固类锚杆

树脂锚杆、缝管锚杆、砂浆锚杆

其他类型锚杆

自钻式锚杆、可回收式锚杆、屈服锚杆、钢花管式锚杆

针对不同地质条件、不同实际工程条件下工程结构的需要，目前已研制出对应的各式各样的锚杆，总计已有数百种之多，但真正用于工程中的锚杆种类还是有限的。

除了以上分类外，按锚杆和土体的相对运动情况分为主动锚杆和被动锚杆；按应用对象分为岩石锚杆和土层锚杆，岩石锚杆是指内锚段锚固于各类岩层中的锚杆，而自由段可以位于土层或岩层中，土层锚杆是指锚固于各类土层中的锚杆；按使用年限是否大于2年分为临时锚杆和永久锚杆；按是否预先施加应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆；按受力特征分为普通锚杆和屈服锚杆；按锚杆锚固段的受力状态进行分类，可分为拉力型锚杆、压力型锚杆、拉力分散型锚杆、压力分散型锚杆和拉压分散型锚杆，其中的拉力分散型、压力分散型、拉压分散型三种锚杆又统称为荷载分散型锚杆。

其中，拉力型锚杆是现阶段使用最广泛的锚杆形式，但是其受力机理存在严重的剪应力集中现象，易使浆体拉裂，锚固减弱；压力型锚杆通过无粘结预应力钢绞线把拉力荷载传到设在锚固段末端的承载体上进而传给锚固段的砂浆体，使得锚固段砂浆体的受力状态由传统的受拉改良为受压，但锚固段末端仍然存在应力集中现象；拉力分散型锚杆和压力分散型锚杆都是相应的在拉力型和压力型锚杆的基础上适当改善形成的，其受力本质不变；而拉压分散型锚杆则是拉力分散型和压力分散型锚杆的“结合体”，它既逐段剥除无粘结钢绞线使之形成拉力锚固区段，又在相应的部位设置承载体形成压力锚固区段，从而达到了充分利用整个内锚固段承载体能力的目的。

2.3锚杆技术支护作用原理

从20世纪60年代开始，人们就不断地研究锚杆的支护加固作用原理，但由于岩土介质的复杂多变性以及锚固方式的多样性，对锚固技术目前尚未形成统一的理论。

对于岩土体锚固作用机理的研究，主要是活的最大的锚固力以及如何快速有效、经济合理地利用锚固力，目前以达成普遍共识的主要有三种理论：

悬吊理论、组合梁理论和组合拱（压缩拱/挤压加固）理论；正在研究发展的新理论有：

最大水平应力理论、全长锚固中性点理论、围岩强度强化理论和围岩松动理论等。

悬吊理论认为锚杆支护作用就是将洞室顶板软弱岩层悬吊在上部稳定的岩层上，以增强较软弱岩层的稳定性。

组合梁理论认为，若果顶板岩层中存在若干分层则顶板锚杆的作用，一方面依靠锚杆的锚固力增加各岩层间的摩擦力，防止岩层沿层面滑动造成各岩层离层现象；另一方面，锚杆杆体可增加岩层间的抗剪强度，阻止岩层间的水平错动，从而将顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的岩层（即组合梁）。

这种组合梁在上覆岩层荷载的作用下有材料力学知识知道，其最大弯曲应变和应力都会明显减小，其挠度也减小，组合梁越厚，梁内的最大应力、应变和梁的挠度也越小。

组合拱理论认为在拱形洞室围岩的破裂区用锚杆加固，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿洞室周边布置锚杆群，只要间距合理，各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错，在围岩中形成一个均匀的压缩带，即压缩拱，它可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。

这些锚杆加固原理在实际工程中并不是独立存在的，往往同时存在几种理论综合作用，只不过在不同条件时不同的作用占据主导地位而已。

对于地锚荷载传递机理的研究，美国、英国、澳大利亚、法国等处于国际领先水平。

该研究的主要内容是从锚杆到灌浆体的力学机理的研究以及灌浆体与钻孔孔壁之间的力学机理研究。

对于拉力型锚杆的研究表明，其锚杆杆体表面与砂浆体之间的粘结剪应力沿锚固段长度方向的分布可近似简化为指数函数关系，如

（1）式所示：

（1）

式中：

——距离锚固顶端x处的剪应力；

——锚固段顶端处的剪应力；

——锚杆的直径；

——锚杆中剪应力与主应力相关的常数。

由上式可以看出，锚杆同锚固段砂浆体之间的粘结剪应力不是沿杆长均匀分布的。

针对此结果，国内外陆续从改善荷载的传递途经出发，开发出许多与传统拉力型锚杆相比有许多优点的新型锚杆，是锚固技术得到了更广泛的发展。

虽然锚固技术的研究及应用日趋广泛，但是由于岩土体的复杂多变性，当前的研究仍然有许多问题。

其中包括理论研究相对滞后于工程应用；拉力型锚杆虽然应用广泛，但是存在着其自身的承载力、耐久性、抗变形能力不够强的缺点；对锚固体的传力机制的实际应用大部分都采用了理想的简化模式以及对锚杆的加固机理没有完全准确的认识等。

针对于这些问题，在今后的锚杆技术研究工作中应对症下药，加强对锚杆加固机理的认识，研究适合于实际工程的锚杆粘结力的计算公式、开发具有良好受力特性和耐久性能的新型锚杆以及对处于地震作用、冻融环境和冲击荷载等特殊条件下工作的锚杆的特殊性能及设计方法的研究等。

3锚杆在边坡工程中的加固

3.1边坡破坏及影响因素

边坡工程是岩土工程的最常见工程之一，常见于公路、铁路、露天矿山、水利水电等工程的建设中。

边坡工程的最大问题就是其稳定性问题，因边坡的失稳导致的滑坡、坍塌等工程事故不胜枚举，给人们的生命财产带来了极大的威胁。

因此，边坡的防治理论与技术一直以来都是我们所研究的重点课题。

边坡的破坏形式通常有平面型破坏、圆弧型破坏、倾倒型破坏和楔形破坏。

从形态上可分为崩塌和滑坡。

一般岩质边坡才会发生崩塌，表现为块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下，在崩塌的过程中，岩体没有明显的滑移面。

它常常发生在坡顶裂隙发育处，因为由于风化等原因减弱了节理的粘聚力，或者由于雨水进入了裂隙产生水压力所致，另外气温变化、冻融松动岩石，地震等外力作用也可能导致其发生。

滑坡是岩土体在重力作用下，沿坡内软弱面产生的整体滑动。

与崩塌相比，滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至延伸到坡脚以下，其破坏速度虽比崩塌缓慢，但不同的滑坡其滑速可能相差很大。

实际情况中的边坡破坏形式是多种多样的，除了上述的两种主要破坏形式外，还有结余崩塌和滑坡之间的滑塌（即又有滑动的又有崩落的），以及其他的倾倒、流动等破坏方式。

影响边坡稳定性的因素很多，其内部因素包括边坡的结构面性质、坡度、高度、内部应力、岩土体容重、抗剪切强度和内部水压力等；外部因素主要包括附加荷载、温度变化、植被破坏、坡脚破坏、地震、爆破和施工荷载等。

3.2岩土工程边坡勘察

为了准确地确定边坡稳定性最主要和最直接的因素，以便充分了解边坡，从而有效地维护或加固治理，就应该对边坡进行必要的工程地质勘察。

工程地质勘察的目的是通过工程地质测绘、钻探和试验描绘边坡的工程地质条件，提出边坡稳定性计算参数、分析边坡的稳定性，确定边坡可能的破坏形态，并应提出潜在不稳定边坡的整治与加固措施和监测方案。

因此，勘察阶段应主要查明以下问题：

（1）边坡的地貌形态、发育阶段和微地貌特征，当存在滑坡、崩塌等不良地质现象时，应查明其性质和范围；

（2）构成边坡岩土层的性质、成因、分布和种类，有软弱夹层时应查明其性质和分布；

（3）对于岩质边坡应查明结构面的产状、间距、类型、张开度、充填度、胶结情况、组合关系和主要结构面产状与坡面的关系等，对有裂隙的土质应查明裂隙的性状；

（4）地下水的类型、水量、水压、补给、水力坡度和动态变化；

（5）岩石风化程度、地区气象条件和潜在地震等因素对边坡稳定性的影响；

（6）岩土的物理力学性质和软弱结构面的抗剪强度。

3.3锚杆设计基本原则

边坡工程的锚固就是对潜在会发生失稳或将来可能会失稳的滑动体采用锚固技术进行加固。

采用锚杆加固不仅可以增加滑动面上的摩擦力和抗剪力，而且有直接抵抗边坡的下滑。

设计前应完成上述工程地质勘察以得到相关工程范围内的地下水、抗剪强度、岩土性状与地震等信息。

设计锚杆的使用寿命应不小于被服务建筑物的正常使用年限，一般使用年限在两年以内的工程锚杆应按照临时锚杆进行设计，使用年限在两年以上的工程锚杆都应按照永久性锚杆进行设计。

对于永久性锚杆，锚固段设计位置选择：

（a）不应设在液限

或的高塑性土层中，因为其高塑性会引起土层发生明显的徐变，从而慢慢地导致锚固力损失或丧失；（b）不应设在相对密度

的松散土层中，因为此类土层单位面积上的摩擦阻力很小，难以提供工程设计所要求的锚固力；（c）不应设在有机质土层中，因为绝大部分的有机质土都会腐蚀锚杆体而导致其破坏。

当被支护的边坡结构变形量容许值要求较高、岩层边坡施工期稳定性较差、土层锚固性能较差或是使用精轧钢及钢绞线时，宜采用预应力锚杆。

锚杆所施加的预应力主动地改变了边坡岩土体的受力状态和滑动面上的不平衡条件，既提高了岩土体的稳定性，又增加了滑动面上的抗滑力，从而有效地加固了边坡。

但施加的预应力对支撑结构的加载影响、对相邻构筑物的不利影响以及对锚固地层的牵引作用应控制在规定的稳定安全范围内。

设计的锚杆必须满足所需要的锚固力要求，以防边坡滑动剪坏锚杆，锚杆选用的钢筋必须符合有关国家标准。

边坡锚固设计应选择合适的计算方法：

极限平衡法是边坡稳定计算最常用的方法，易于确定所需的锚固力并给出整体安全系数；数值分析方法能给出边坡的应力应变场、塑性区域和施工过程的时空效应，有利于锚杆布置设计和合理安排施工，同时也是对极限平衡法的验算。

确定对不稳定边坡加固时，应鉴别边坡的破坏模式，确定边坡不稳定程度及范围论证加固方案和经济可行性。

对于岩石边坡，当存在可能滑移的软弱夹层、节理和层理面时，宜采用赤平投影法分析不稳定块体的几何形状、体积及滑动方向，对于边坡的稳定性应采用块体极限平衡法进行验算。

对于土坡，则在勘探的基础上采用极限平衡理论对边坡的稳定性进行分析。

对于较高的边坡，宜设置若干台阶缓冲，每个台阶的高度视地质条件一般设为6～10m，坡度为1:

0.5～1:

1.5。

锚杆锚固力的分布原则应遵循边坡压脚固腰的原则，将锚杆主要分布在边坡的中部或下部。

边坡锚固设计应动态设计，根据边坡开挖所揭示的岩土地质条件和所监测的边坡变形变化趋势而适时调整锚杆支护参数，以达到最佳的加固稳定效果。

边坡应设置防排水系统，治坡先治水，在任何条件下都应该首先考虑边坡的截、防、排水设计，以降低地下水的渗透压力，抑制地表水的渗入，防止水压力对稳定性的影响。

随开挖、随锚固、随防护也是边坡防护和加固工程设计施工的一条重要原则。

3.4锚杆设计程序

在完成相关工程的地质勘察后，对地质情况有了基本的了解，确定潜在滑移体的位置、规模、大小、形态等，然后对边坡的破坏方式进行判断，分析采用锚杆方案的可行性、安全性和经济性，确定所用方案可行以后，计算边坡作用在支档加固结构物上的侧压力，根据侧压力的大小方向以及边坡具体情况选择合适的锚杆类型，并确定锚杆布置形式、数量、承载力设计值，计算锚固钢筋截面尺寸、数量和选择材料。

确定了锚固钢筋后，根据锚固钢筋承载力设计值进行锚固体直径、锚固段长度、注浆材料和工艺等的设计。

若采用了预应力加载的形式，还应确定预应力张拉值和锁定值，和给出张拉程序。

最后完成外锚头和防腐构造的设计，给出施工建议、试验、验收和监测要求。

设计流程如图8所示。

对于常用的预应力和非预应力锚杆类型及有关参数，如表2所示。

表2常用锚杆类型选择表

材料

锚杆承载力设计值（kN）

锚杆长度

（m）

应力类型

备注

岩层锚杆

钢筋（HRB335、HRB400）

<450

<16

非预应力

锚杆超长时，施工难度大

钢绞线、高强钢丝

500～3000

>10

预应力

锚杆超长时施工方便

精轧螺纹钢筋

400～1100

>10

预应力或非预应力

锚杆体防腐性好，施工安装方便

工程地质勘察

判断边坡稳定性分析与破坏方式

判断所用锚杆的可行性与经济性

计算边坡作用在支档结构上的侧压力

选择锚杆类型、确定锚杆数量、间距、倾角，计算锚杆轴拉承载力设计值

计算锚筋截面，选择锚筋材料和数量

设计锚固体直径、锚固段长度以及注浆材料和工艺（若是预应力锚杆还应确定预应力张拉值和锁定值）

确定锚杆的自由段长度和锚杆总长度

外锚头和防腐等构造措施

必要时进行锚杆挡墙的整体性验算

施工建议、试验、验收和监测要求

结束

施工与监测

施工信息反馈

必要时调整锚杆设计

锚杆基本实验

试验结果不满足设计参数要求

图8锚杆设计流程图

锚杆的布置与安置角度原则上应根据实际地层的情况及锚杆与其他支挡结构联合使用的具体情况确定，一般要求如下：

（1）锚杆上覆地层厚度不应小于4.0m以避开坡顶荷载的影响以及因采用高压注浆而是上覆土层隆起。

（2）锚杆水平与垂直间距宜大于1.5m以避免应力集中以及因群桩效应而降低锚固力。

（3）锚杆的安置角度应结合邻近状况、锚固地层位置和施工方法来设定，一般锚杆的俯角不小于15°，不大于45°。

实际工程中再结合具体锚固位置选择合适的角度。

对于预应力锚杆的安置角度也可按照以下方法综合确定最佳锚固角度。

如图9所示，某一边坡的滑动斜面上有一块岩块，受到水的上举力U和张裂隙中水力V的作用。

安装一根与该面成

角拉力为T的锚杆，锚杆拉力T分解为平行于斜面的抵抗力

，垂直于斜面的法向力

：

图9锚杆最佳锚固角度的选择

由极限平衡条件得：

（2）

上式表明，锚杆的张力减小了沿斜面向下的下滑力，增加了法向力即增加了岩块与斜面间的摩擦阻力。

上式移项求T对

角的最小值：

，可得锚杆的最佳倾角：

（3）

得到边坡的稳定系数：

（4）

3.5锚杆锚固设计荷载

锚杆锚固设计荷载应根据边坡的侧压力或推力大小以及支护结构的类型综合计算确定。

首先应计算边坡的侧压力或推力，再根据支护结构的类型计算此边坡在规定的稳定系数下需要提供的支护力，由此支护力和预定的锚杆