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4《.6: :设 》计
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Ⅰ 锚杆设置
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4.》6.2 《 岩土锚杆通常是以!群体:的形式出现的而【如果:锚杆布置《得很密?地层中?受力区的重》叠会引起《应力叠加和锚杆附加!位移从而降低锚杆极!限抗拔力的有效【发挥:。这就:是我们通常说的【。“,群锚效应”必须【注意的是锚杆极限抗!拔力会因《群锚效应《而减小群锚效应【的,影响与锚固体间距】、锚固体直》径、长度及地层性状!等因素?有关
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? 为避免因锚杆】间,距过小而引起—锚杆承载力》的降低国《内外锚杆规》范中均对《锚杆锚固体的—最小间距《加以:限制本条规定锚【杆锚固体最》。小间距?宜大:于1.5m如需【锚杆间?。距更小时可使用不】同倾角?或不同长《度的锚杆(图1)】
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图1 过密间!距锚杆的《处理
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4.》6.3 《 锚杆设置应充分考!虑周边?。建(构)筑物基【础,的,形式、埋深、分【。布等情况锚杆—的设置不得破—坏已有基础或—桩基:并应减?小锚杆设置对—基础或桩基》的影:响
4】.6.4《 规?定钻孔直径是为了】使,钢绞:线间有适宜的间距】以保证钢绞》线被足够《的水泥浆所包裹并】。满足钢绞线与—灌,浆体间粘结》强度的要求
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4.6.5 !根据锚杆的作用原】理对:于不同类型》的工程锚杆倾角(指!锚杆与水平面—的夹角)是不同的】总的来说确定锚杆的!倾,角应有利《于满足工程抗—滑、抗塌、抗—倾或抗浮《的,。要,求,。但就控?。。制,灌浆质量而言如【锚杆:倾角过小时灌浆【料的泌水《及灌浆料硬》化时产?生的:。残,余浆渣会影响锚杆抗!拔,承载力故本条—规定锚杆的倾—角宜避?。开,10°~+》10°范围》。如果锚杆《倾角:不能避?开此范围《应采取在孔》口设置止《浆塞和?孔内埋?设排气管等措施【以保证浆液灌注饱】满
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Ⅱ 锚杆【设计
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4.6.!7 为了防止【预,。应力锚杆的筋体【断裂破坏《。锚固段注浆》体与筋体、注浆【。体与地?层间的粘结破坏【以及锚杆注》浆体的压碎破坏确】保预应力《锚杆的工作安全【。。必须执行《按条文规定的三【。个方面的设》计计算
!4.6?.8、4.6.9】 ,。 ,锚杆预应力筋体的受!拉承载力《设计:值应大于锚》杆,的拉力设计》值此外预应力—锚杆是一种后张法】预,。应力构?。件其预应《力筋特别是》钢绞线的张拉控【制,。应力σcon应【。比地上预应》力钢筋混凝土结构有!明显的降低原—因是预应力锚杆【埋设在岩土层中【工,。作条件十《分恶劣?应力腐蚀风险加大】国外曾报道不少由】于,预应力筋控制—应力大于《0.6fptk而出!现锚杆破坏》的实:例此外预应力筋采】用较小的张拉控制】应力σco》n对降低锚杆的预应!力损:失也是有利》的
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4.6.1【0 ?锚杆:锚固段注《浆体与地层(岩土】体)间的极限粘结】强度:。。标准值fm》g在:无试验?资料时本规范表【4.6.《10所?给,。出的岩?。土体与?注浆体间的极限粘】结强度标准值—建议值是在综—合分析现行》行业标准岩土锚杆(!索)技术规》程C:EC:S :2,220?05、?。日本JGS 4【。140-2000】地层锚杆设计施【。工规程及《美国PTI岩层与土!体预应力锚》杆,的建议等相关—标准关于平均极限粘!结应力的推荐—(实:测)值基《础上提?出的必须《说明的?是该推荐值应在本】规范规定的锚固段】长度条件《下,才,。能采用不然应进【行修正美国锚—杆标准给《出的有?关平均极限粘—。结应力值见表2~】表4
】表2: 典型的岩石与】灌浆:。体间的极《限粘结应力》
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, 注本表摘】自美国PTI1【。996年制定的【岩层与土体预应力】锚杆的建议
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表3 】典型的灌浆体与【黏性土间的平均极】限粘结?应力
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注摘自】美国PTI》1996年制定的岩!。层,与土体预应》力,锚杆的?建议
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?表4 典型的【灌浆体与砂性土【间的平均极限粘结】应力
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注摘自!美国PTI1996!。年制定的岩层与【。土体预?应力锚?杆的建议《。
4.6!.11 锚杆【锚固段灌浆体与【地层:间的粘结抗拔安【全系:。数(极限粘》结强度标准值与【粘结强度设计值的比!值)取?决于锚杆的》服务年限《、锚杆破《坏效:果和地层蠕》变特性等因素—本规范4.6.1】1条关?于锚杆抗《拔安:。。全系数的规定是【参照国内外相关【锚杆标准所采用的锚!杆抗拔安全系数(】表5)及其多年来】的使用效果》提出的?
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表5 》岩,土锚杆锚固段注浆】体,与地层?间的抗拔安全系【数
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,4.6.12~4.!6.14 大量】的试验资料》表明锚杆受力时沿】锚固段全长》的粘结应《力分布是很不均【匀的:特别当?采用较长的》锚固段时锚杆受荷初!。期粘结应力峰值【出现在临近自由段锚!固段前端而锚固【段下端的相当长度上!则不出现粘》结应力随着荷载增】大粘结?应力:。峰值向?锚固段?根部转移但其前方】的粘结应《力则显著下》降当荷?载进一步增大粘结应!力峰值传递到接【近锚固段根部则【锚固:。段,前,。部较:长,的范围内粘结应力】值进一步《下降甚至《。趋近于?。。零(图2)》。。由,此可知有效发—挥锚固作用的粘结】应力的分《布长度是有一定【限度的也就是说平均!。粘,结应力随着》锚固段长《度的增加而减小【
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图!2, 集中拉力型【锚杆粘结应》力沿锚固段长—度的:分布
! 基于上述锚杆!荷载传递特征—规范4.6.12提!出了在确《定锚固长度时应考】虑锚固长度对—粘结强度《的影响其影响系数ψ!应,由试验确定当—无试验?资料时?ψ值:建议可?按本规范《表4:.6.?13选取表4.6.!13:是综合国内》外,。一些工程锚杆粘结强!度(表面《摩阻力)的实测【结果的基《本趋势得《出的图3《为德:国o:stermay【s于1?974年收集到的】在黏土中随锚—固,段长度变《化的:表,面摩阻力变化
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:图3 用与不用二!次灌浆的锚杆随锚固!长度变化《测,得,的表面摩《。阻力
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1-中等塑!性的黏土《;2-不进行—二次灌?浆的很硬的黏土【;3-不进行二【次灌浆的硬黏土;】4-进行二次—灌浆的硬《到很硬的黏土—;
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5-不进行二!次灌浆的硬到—很硬的黏土;6-】中等塑性的砂质粉土!。;7-中到》高塑性黏土;—8-:。进行二次灌浆的很硬!的黏:土;9-不进行二次!灌浆的很硬》的黏:土,。;10-不》进行二?次灌浆的硬黏—土
! 英?。国A.?D Barley】通,过在黏土中的61根!。单元锚杆的实验对】其结:果分析整理后综【合考虑了粘结系数】以及有效《锚固长度随固—定长度增加》而降低?的影响?。得出了伦敦》极,坚硬的黏土》中锚杆固定长度【与综合有效因子(】fc)?的关系曲线(图4)!
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— 图4表明当使】用短的(2》.5m~3.—5m)固定长度是】有,效,因子为0.95~1!.00?几乎能完全调用【黏土的抗剪强度此】后随着?。固定长度的增加【综,合有效因《子fc急剧下降当】使用很长的(25m!)的:固,定长度时固定长【度有效?因子仅为0.25
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图4 坚】。硬黏土中锚杆固定长!度,与,综合:有效因子(》fc)的关系曲【线
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》 北京《。昆仑公寓基》坑,锚固工程《中曾对黏质粉—土与粉质黏土中【不同锚固段》长度:锚杆的粘结强度【进行了测《。定其结果列于下表6!
表6】。 , 不同锚固长度对地!层与灌浆体间粘结强!度,的影响
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? 表7为北京!地铁十号线二—期工程慈寿寺车站】基坑工程在粉质【黏,土地层实测得到的不!同锚固段长度条件】下,灌浆:体,与地层间的极限粘】结强度值
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表7 】 不同锚固段—长度对灌《浆体与地层》间极限粘《结强:。度,的影响?
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: 从》上述资料可以—清楚地看出当—。锚,杆,锚固长度超过一定值!(该值?与岩土介质的—弹模有关)》后锚杆抗拔承载【力的提高极为—有,限甚至可忽》略不计?为,此国内外《的锚杆标准》。均规:定了:适宜的锚《固段长度范》围(:表8)?本条对?锚杆锚固段长度【的限:制基本上与国内外相!关标准的规定相【。一致或接近
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表8 国】内外锚杆标准关于】锚杆合理锚固—段长度建议》
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4.】6.15 对压力!型或:压力分散型锚杆【。必须对锚固段灌【浆体的承压》能力进行验算由于承!载体面积小于—。锚固段灌浆体—横截面积灌浆—体工作时实》际,上呈现局部受压本】。条,。的计算公《式参考了国家标【准钢筋混凝土结【构设计?规范GB 50【010?-2002局部受压!混凝土承《载力计算公式应当说!明锚杆锚固段灌浆】体是:在有侧限条件下工】作的无侧限灌浆体】的抗压强度只适用于!其基本质量考核远不!能反映锚《杆,工作:。时灌浆体的准—确强度根《据英国A.》D.Bar-l【ey等?人,所,进行的?。模拟灌浆《柱在密实-很—。密实砂或软弱岩体】的侧限环境》中加荷试《验表明无侧限状【态下抗压强度仅【为40?MPa~《70:MPa的灌浆体在】有侧限条件下达到】了200M》Pa~800M【Pa的压应力有【侧限的灌浆体的【抗压强度增大系【数η:与灌浆体周边—的岩土弹模有—关,应通过试验确定
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4》.6.16 若锚!杆自由段长》度过短则对锚—杆施加初始预应力】后锚杆的弹性位移较!小一旦锚《头出:现松动等情》。况可能会造成较大】。的预:应力损失故本条规】定锚杆的《自由段?长度不?宜小:于,。5.0m在以—。下,情况往往需要更长】的自由段长度
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【。 (1)锚固—段穿过?临界破裂面至少1.!5m;
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《 : (2)将锚固【段选在合《适的能提供更大抗】。拔力的地层内;
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】 (3)满足被锚】固结构物与地层的整!体稳:定性
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Ⅳ 初始】预加力的确定
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》4.6.《20 根据被锚固!结构容?许变形(《位移)的程度及高】应力低强《度围岩流《变,特征本?条对预应《力锚杆张拉后的锁】定荷载作出了—规定
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