一、概述

巖土工程的研究對(duì)象是復(fù)雜地質(zhì)體,在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里,由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、自然風(fēng)化和人類活動(dòng)等作用,形成了大量諸如斷層、層理、節(jié)理、軟弱夾層、溶溝、溶槽等地質(zhì)缺陷。在一定的時(shí)間和條件下,巖土體可能處于相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài);若條件改變,原有的平衡狀態(tài)就可能遭到破壞,如在巖土工程開挖與施工過(guò)程中,其原有應(yīng)力場(chǎng)重新分布,從而導(dǎo)致巖土體發(fā)生變形,進(jìn)而產(chǎn)生坍落、塌陷、巖崩、滑坡及地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。

為預(yù)防和治理此類災(zāi)害,工程上常將一種受拉桿件埋入巖土體,用以調(diào)動(dòng)和提高巖土體的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力,這種受拉桿件稱為錨桿或錨索(以下統(tǒng)稱為錨桿),其所起的作用即為錨固。運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)和工程材料等科學(xué)知識(shí)解決巖土工程中的錨固設(shè)計(jì)、計(jì)算、施工和監(jiān)測(cè)等方面問(wèn)題的技術(shù)和工藝稱為錨固工程。

二、錨桿類型

邊坡工程中使用的錨桿是一種安設(shè)在巖土層深處的受拉桿件,其一端與工程構(gòu)筑物相連,另一端錨固在巖土層中,必要時(shí)需對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力,以承受巖土壓力、水壓力或風(fēng)荷載等所產(chǎn)生的拉力,再將拉力傳遞到深部穩(wěn)定巖土層中,達(dá)到有效承受結(jié)構(gòu)荷載及防止邊坡變形失穩(wěn)的目的。

預(yù)應(yīng)力是人為對(duì)錨桿施加的張應(yīng)力,從而對(duì)邊坡施加主動(dòng)壓力。因此,預(yù)應(yīng)力錨桿不同于非預(yù)應(yīng)力錨桿,后者只有當(dāng)巖土體產(chǎn)生變形時(shí)才承受張力,且張力隨位移增大而增大,故這種張力主要只對(duì)變形體起懸吊作用。所以,預(yù)應(yīng)力錨桿屬于主動(dòng)加固措施,而非預(yù)應(yīng)力錨桿屬于被動(dòng)加固措施。在邊坡錨固工程中,前者比后者應(yīng)用更為廣泛。

工程上常按以下方法分類:

(1) 按應(yīng)用對(duì)象劃分,包括巖石錨桿、土層錨桿;

(2) 按是否預(yù)先施加應(yīng)力劃分,包括預(yù)應(yīng)力錨桿、非預(yù)應(yīng)力錨桿;

(3) 按錨固機(jī)理劃分,包括黏結(jié)式錨桿(水泥砂漿錨桿、樹脂錨桿)、摩擦式錨桿(縫管式、水脹式及楔縫式錨桿)、端頭錨固式(機(jī)械式)錨桿和混合式錨桿;

(4) 按錨固體傳力方式及荷載分布條件劃分,包括壓力型錨桿、拉力型錨桿、壓力分散型錨桿和拉力分散型錨桿;

(5) 按錨固部分大小劃分,包括全長(zhǎng)錨固式錨桿和端部錨固式錨桿;

(6) 按錨固體形態(tài)劃分,包括圓柱型錨桿、端部擴(kuò)大型錨桿和連續(xù)球型錨桿。

圓柱型錨桿

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造安裝方便,黏結(jié)材料通常為水泥砂漿,適用于黏性土、砂土、粉砂土等相對(duì)密度較大且含水量較小、抗剪強(qiáng)度相對(duì)較高的土層或設(shè)計(jì)承載力較低的巖層。

端部擴(kuò)大型錨桿

在錨桿底部把孔徑擴(kuò)大,形如一倒埋的銷釘,其不僅可提供黏結(jié)力,端頭肩部還能增加巖土體對(duì)錨桿抗拔的阻力,從而提高錨桿的錨固力和極限抗拔力。該類錨桿主要適用于松軟土層,并要求其具有較高承載力。

連續(xù)球型錨桿

通過(guò)分段擴(kuò)張法或分段高壓注漿法使錨桿錨固段形成一連串球狀體,使之與周圍土體有更高的嵌固強(qiáng)度。該類錨桿適用于淤泥、淤泥質(zhì)土層,并要求較高錨固力的情況。

對(duì)于風(fēng)化巖及土質(zhì)邊坡,拉力分散型和壓力分散型錨桿(統(tǒng)稱為荷載分散型錨桿)應(yīng)用較為廣泛。拉力型錨桿指受力時(shí)錨固段注漿體處于受拉狀態(tài)的錨桿,其主要特點(diǎn)是錨桿受力時(shí)錨固段漿體受拉并通過(guò)漿體將拉力傳遞至周圍地層,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,目前使用范圍最廣。

壓力型錨桿指受力時(shí)錨固段注漿體處于受壓狀態(tài)的錨桿,其主要特點(diǎn)是利用承載體使錨桿受力時(shí)錨固段漿體受壓,并通過(guò)漿體將拉力傳遞至周圍地層,防腐性能較好,但由于注漿體承壓面積受到鉆孔直徑的限制,故不能得到高承載力的錨桿。

荷載分散型錨桿也稱單孔復(fù)合錨桿,指在一個(gè)鉆孔中,由若干拉力型或壓力型單元錨桿組合而成的復(fù)合錨固體系,其能將錨固力分散作用于錨桿總錨固段的不同部位(即各單元錨桿的錨固段)上。

主要包括拉力分散型錨桿和壓力分散型錨桿兩種,其工作時(shí)能充分利用地層固有強(qiáng)度,其承載力隨錨固段長(zhǎng)度增加成比例提高。

拉力分散型錨桿適用于錨桿承載力要求較高的軟巖或土體工程,壓力分散型錨桿適用于錨桿承載力要求較高或防腐等級(jí)要求較高的軟巖或土體工程。

三、錨桿結(jié)構(gòu)

工程上所指的錨桿,通常是對(duì)受拉桿件所處的錨固系統(tǒng)的總稱。

錨桿一般由錨頭、桿體(拉桿)及錨固體(段)三個(gè)基本部分組成。

錨頭

錨頭是構(gòu)筑物與拉桿的連接部分,其作用是將來(lái)自構(gòu)筑物的作用力有效地傳遞給拉桿。錨頭一般由臺(tái)座、承壓板和錨具等部件組成。

桿體

錨桿桿體要求位于錨固結(jié)構(gòu)的中心線上,其作用是將來(lái)自錨頭的拉力傳遞給錨固體。桿體通常要承受一定的荷載,故一般采用抗拉強(qiáng)度較高的鋼材制成。

錨固體

錨固體(段)位于錨桿尾部,與巖土層緊密相連,其作用是將來(lái)自拉桿的力通過(guò)錨固體與周圍巖土層間的摩擦阻力(或支承抵抗力)傳遞給穩(wěn)固的地層。

錨索是高承載力的錨桿,其強(qiáng)度、錨固深度、單錨錨固力均較大。錨桿主要處于張拉狀態(tài),剪切次之,一般不能承受彎曲作用,而錨索只存在張拉狀態(tài)。

類似地,錨索結(jié)構(gòu)也可分為三個(gè)主要部分,即錨頭、錨索體和錨固體。其中,錨頭由墊板、錨環(huán)、錨塞和混凝土墩組成,錨索體由高強(qiáng)度鋼絲、鋼絲束或鋼絞線制成,錨固體主要包括定位環(huán)、止?jié){塞、擴(kuò)張環(huán)及導(dǎo)向帽等。

四、錨固作用機(jī)理

邊坡錨固的基本原理是依靠錨桿周圍穩(wěn)定地層的抗剪強(qiáng)度來(lái)傳遞結(jié)構(gòu)物(被加固物)的拉力,以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)物或保持邊坡開挖面自身的穩(wěn)定。

懸吊作用機(jī)理

錨桿支護(hù)是通過(guò)錨桿將軟弱、松動(dòng)、不穩(wěn)定的巖土體懸吊在深部穩(wěn)定的巖土體上,以防止其離層滑脫。

組合梁作用機(jī)理

把薄層狀巖體視為一種梁(簡(jiǎn)支梁或懸臂梁),在沒(méi)有錨固時(shí),其只是簡(jiǎn)單地疊合。

擠壓加固作用機(jī)理

在彈性體上安裝具有預(yù)應(yīng)力的錨桿時(shí),彈性體內(nèi)形成以錨桿兩頭為頂點(diǎn)的錐形體壓縮區(qū),若將錨桿以適當(dāng)間距排列,可使相鄰錨桿的錐形體壓縮區(qū)相互重疊,即形成一定厚度的連續(xù)壓縮帶。

五、錨固要素分析

邊坡錨固通常采用水泥砂漿(或水泥漿、化學(xué)漿液、樹脂等)將一組桿體(鋼筋或鋼絲束等)錨固在邊坡地層的鉆孔深處,從而達(dá)到錨固效果。實(shí)際錨固工程中,水泥砂漿錨桿占絕大多數(shù)。

錨桿基本力學(xué)參數(shù)

1) 抗拔力:錨桿在拉拔試驗(yàn)中承受的極限拉力,即錨固力。

2) 握裹力:錨桿桿體與黏結(jié)材料間的最大抗剪力。

3) 黏結(jié)力:錨桿黏結(jié)材料與孔壁巖土間的最大抗剪力。

4) 拉斷力:錨桿桿體的極限抗拉能力。

砂漿錨固傳力過(guò)程

取錨固段為隔離體,當(dāng)錨固段受力時(shí),拉力首先由桿體周邊砂漿的握裹力傳遞到砂漿中,然后通過(guò)錨固段鉆孔周邊的黏結(jié)力(或摩阻力)傳遞到錨固的地層中

若桿體受拉力作用,除桿體本身需有足夠的截面積承受拉力以外,還必須同時(shí)滿足以下三個(gè)條件,錨桿的抗拔作用才能有效發(fā)揮:

1) 錨固段砂漿對(duì)桿體的握裹力需能承受極限應(yīng)力;

2) 錨固段砂漿對(duì)地層的黏結(jié)力需能承受極限應(yīng)力;

3) 錨固段周圍巖土體在最不利條件下仍能保持整體穩(wěn)定性。

典型破壞形式

√沿砂漿體與桿體的接觸面破壞

√沿砂漿與地層的接觸面破壞

√錨桿桿體受拉斷、

√錨固段砂漿體剪切破、

√錨固段地層(土層或破碎巖體)剪切破壞

錨桿受力時(shí),沿錨固段全長(zhǎng)的黏結(jié)應(yīng)力分布極不均勻:

當(dāng)錨固段較長(zhǎng)時(shí),初始荷載作用下,黏結(jié)應(yīng)力峰值在臨近自由段處,而錨固段下端的相當(dāng)長(zhǎng)度上,則不出現(xiàn)黏結(jié)應(yīng)力;

隨著荷載增大,黏結(jié)應(yīng)力峰值向錨固段根部轉(zhuǎn)移,但其前方的黏結(jié)應(yīng)力則顯著下降;

當(dāng)達(dá)到極限荷載時(shí),黏結(jié)應(yīng)力峰值傳遞到接近錨固段根部,在錨固段前部較長(zhǎng)的范圍內(nèi),黏結(jié)應(yīng)力值進(jìn)一步下降,甚至趨近于零。

因此,能有效發(fā)揮錨固作用的黏結(jié)應(yīng)力分布長(zhǎng)度是有一定限度的,隨錨固段長(zhǎng)度的增加,平均黏結(jié)應(yīng)力逐漸減小。

錨固段砂漿對(duì)桿體的握裹力

在較完整巖層中灌注的水泥砂漿抗壓強(qiáng)度,一般不低于30MPa。若嚴(yán)格按照規(guī)定的灌漿工藝施工,巖層孔壁的黏結(jié)力通常大于砂漿的握裹力。因此,巖層錨桿的抗拔力Tu和最小錨固長(zhǎng)度La min一般取決于砂漿的握裹力,即:

一般在巖層中所需的錨固長(zhǎng)度僅需1~2m。當(dāng)采用熱軋螺紋鋼筋作為錨桿桿體時(shí),在完整硬質(zhì)巖層的錨桿中,其黏結(jié)(握裹)應(yīng)力傳遞深度通常不超過(guò)2m。

但是,使用中必須判明如下情況:錨固段巖體是否穩(wěn)定、是否可能發(fā)生滑坡或塌方、節(jié)理切割的錨固段巖塊在受拉條件下是否產(chǎn)生松動(dòng)等。考慮到上述不利因素,建議灌漿錨固段達(dá)到巖層內(nèi)部(不包括風(fēng)化層)的長(zhǎng)度應(yīng)不小于4.5m。

錨固段砂漿對(duì)孔壁的黏結(jié)力

在強(qiáng)風(fēng)化巖層和土層中,錨桿的極限抗拔能力取決于錨固段砂漿對(duì)地層所能產(chǎn)生的最大黏結(jié)力(摩阻力),即:

六、錨固設(shè)計(jì)計(jì)算

基本要求

在調(diào)查研究和巖土工程勘察工作基礎(chǔ)上,錨固工程應(yīng)采用理論計(jì)算、工程類比和監(jiān)控量測(cè)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法,合理發(fā)揮巖土體的固有強(qiáng)度和自承能力。在錨桿設(shè)計(jì)前,應(yīng)依據(jù)調(diào)查及勘察結(jié)果,對(duì)所采用的錨桿安全性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估,對(duì)施工可行性做出判斷。

錨桿按其服務(wù)期限可分為臨時(shí)錨桿和永久錨桿:使用期限在2年以內(nèi)的,可按臨時(shí)錨桿設(shè)計(jì);使用年限超過(guò)2年的,應(yīng)按永久錨桿設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)永久錨桿時(shí),必須先進(jìn)行錨桿基本試驗(yàn),并避免錨固段布設(shè)在未經(jīng)處理的下列土層中:

設(shè)計(jì)流程

以預(yù)應(yīng)力錨桿為例,錨固工程設(shè)計(jì)主要包括錨固力(斜坡、擋墻、錨拉樁等)計(jì)算、錨桿布置及安設(shè)角度確定、錨桿桿體材料選擇及確定、錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、錨頭及防腐設(shè)計(jì)、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算等內(nèi)容。

邊坡錨固力計(jì)算

邊坡錨固力計(jì)算過(guò)程中,首先需按照規(guī)范確定邊坡設(shè)計(jì)安全系數(shù),其次針對(duì)不同的破壞形式,計(jì)算單位長(zhǎng)度邊坡所需的錨固力。邊坡錨固力計(jì)算可采用極限平衡法,但對(duì)于重要或復(fù)雜邊坡的錨固設(shè)計(jì),宜同時(shí)采用極限平衡法與數(shù)值分析法。

對(duì)可能產(chǎn)生圓弧滑動(dòng)的錨固邊坡,宜采用簡(jiǎn)化畢肖普法、摩根斯坦-普賴斯法或簡(jiǎn)布法計(jì)算,也可采用瑞典法計(jì)算;

對(duì)可能產(chǎn)生直線滑動(dòng)的錨固邊坡,宜采用平面滑動(dòng)面解析法計(jì)算;

對(duì)可能產(chǎn)生折線滑動(dòng)的錨固邊坡,宜采用傳遞系數(shù)隱式解法、摩根斯坦-普賴斯法或薩瑪法計(jì)算;

對(duì)巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的錨固邊坡,可配合采用赤平極射投影法進(jìn)行分析。

1) 單平面破壞模式

當(dāng)邊坡存在一組出露于坡面的軟弱結(jié)構(gòu)面,其走向與坡面走向近似,傾角小于坡面傾角、但大于弱面的內(nèi)摩擦角,邊坡易產(chǎn)生單平面破壞,多出現(xiàn)在巖質(zhì)邊坡中,通常分為坡頂有拉裂縫和無(wú)拉裂縫兩種情況。但大多數(shù)單平面破壞邊坡在破壞前坡頂會(huì)出現(xiàn)不同程度的拉裂縫。

6) 錨桿布設(shè)

錨桿布設(shè)原則上應(yīng)根據(jù)實(shí)際地層情況以及錨桿與其它支擋結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用的具體情況確定,必須充分了解邊坡的地質(zhì)狀況,確定邊坡變形破壞的模式后,才能決定錨桿布設(shè)位置。錨桿布設(shè)的總體原則是對(duì)邊坡滑體產(chǎn)生最佳的抗滑效果,一般應(yīng)滿足以下基本要求:

(1) 錨桿間距和長(zhǎng)度,應(yīng)根據(jù)錨固工程周圍地層的整體穩(wěn)定性確定。

(2) 錨桿間距除必須滿足錨桿的受力要求外,還應(yīng)大于1.5m,以避免因群錨效應(yīng)而降低錨固力。當(dāng)所采用的間距小于1.5m時(shí),應(yīng)將相鄰錨桿的傾角調(diào)整至相差3°以上。

巖土錨桿通常是以群體的形式出現(xiàn)的,若錨桿布置較密集,地層中受力區(qū)的重疊會(huì)引起應(yīng)力疊加和錨桿位移,從而使錨桿極限抗拔力不能有效發(fā)揮,即群錨效應(yīng)。錨桿極限抗拔力會(huì)因群錨效應(yīng)而減小,群錨效應(yīng)與錨桿間距、直徑、長(zhǎng)度及地層形狀等因素有關(guān)。

(3) 錨桿與相鄰基礎(chǔ)或地下設(shè)施間的距離應(yīng)大于3.0m。

(4) 錨桿錨固段應(yīng)在潛在滑面以外的穩(wěn)定巖土體內(nèi),且上覆土層厚度不宜小于4.5m,避免坡頂反復(fù)荷載的影響,同時(shí)不會(huì)因較高注漿壓力而使上覆土層隆起。

(5) 根據(jù)錨桿的作用原理,對(duì)于不同類型工程,錨桿傾角是不同的,確定錨桿傾角應(yīng)有利于滿足工程抗滑、抗塌、抗傾或抗浮的要求。但就控制注漿質(zhì)量而言,若錨桿傾角過(guò)小時(shí),注漿料因泌水和硬化而產(chǎn)生的殘余漿渣會(huì)影響錨桿的承載力,故錨桿傾角宜避免與水平面成-10°~+10°的范圍,10°范圍內(nèi)錨桿的注漿應(yīng)采取保證漿液灌注密實(shí)的措施。

(6) 為使鋼絞線間有適宜的間距,保證鋼絞線被足夠的水泥漿所包裹,以滿足鋼絞線與注漿體間黏結(jié)強(qiáng)度的要求,錨桿鉆孔直徑應(yīng)滿足錨桿抗拔承載力和防腐保護(hù)要求,壓力型或壓力分散型錨桿的鉆孔直徑尚應(yīng)滿足承載體尺寸的要求。

(7) 預(yù)應(yīng)力錨桿的布置間距應(yīng)根據(jù)邊坡地層性態(tài)、所需提供的總錨固力及單錨承載力設(shè)計(jì)值確定。一般條件下,I、II、III類巖體邊坡預(yù)應(yīng)力錨桿間距宜為3.0~6.0m,IV類巖體及土質(zhì)邊坡預(yù)應(yīng)力錨桿間距宜為2.5~4.0m。

(8) 錨桿的布設(shè)角度,對(duì)基坑或近于直立的邊坡而言,需考慮鄰近狀況、錨固地層位置及施工方法。一般錨桿的傾角不小于13°,也不應(yīng)大于45°。傾角愈大,抵抗滑體滑動(dòng)的能力將相應(yīng)地減弱,故錨桿布設(shè)角以15~35°為宜。

對(duì)傾倒破壞的邊坡,預(yù)應(yīng)力錨桿的設(shè)計(jì)布設(shè)角度宜與巖體層理面垂直。對(duì)滑動(dòng)破壞的邊坡,預(yù)應(yīng)力錨桿的布設(shè)角度應(yīng)發(fā)揮錨桿的抗滑作用,在施工可行條件下,錨桿傾角宜按下式計(jì)算:

當(dāng)邊坡失穩(wěn)模式為滑動(dòng)破壞時(shí),應(yīng)將錨桿布置在潛在滑動(dòng)體的中、下部;

當(dāng)邊坡失穩(wěn)模式為傾倒破壞時(shí),應(yīng)將錨桿布置在潛在傾倒體的中、上部;

當(dāng)存在軟巖層或風(fēng)化帶,可能導(dǎo)致邊坡變形破壞時(shí),錨桿應(yīng)穿過(guò)軟巖層或風(fēng)化帶布置,并采用混凝土錨固墩封閉。

當(dāng)滑面由單一不連續(xù)面控制且?guī)r體較完整時(shí),錨桿間距并不重要,而當(dāng)巖體較破碎時(shí),錨桿布置應(yīng)能使巖體內(nèi)形成一個(gè)連續(xù)的擠壓帶。錨頭與錨固段之間形成一個(gè)約90°的壓力錐體,錐體范圍內(nèi)巖石相互擠壓,形成一個(gè)整體,從而阻止巖體變形。

基于擠壓加固作用原理,布置錨桿時(shí)應(yīng)使之在縱橫方向均有一定數(shù)量,使每根錨桿周圍形成彼此聯(lián)結(jié)的壓縮錐體,并有一定的相互壓疊。為使錨桿間邊坡表面的巖體不發(fā)生脫落,可用鋼筋混凝土框架梁及布設(shè)在錨頭與橫梁間的金屬網(wǎng)支撐,通過(guò)橫梁將力傳遞到錨桿上。

7) 錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1) 錨桿桿體截面面積

預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括三個(gè)方面,即:錨桿桿體的抗拉承載力計(jì)算、錨桿錨固段注漿體與桿體的抗拔承載力計(jì)算、以及注漿體與地層間的抗拔承載力計(jì)算。一般而言,前者用以確定錨桿桿體的截面面積,后兩者則用于確定錨桿錨固段長(zhǎng)度。此外,對(duì)于壓力型或壓力分散型錨桿,還應(yīng)進(jìn)行錨固段注漿體橫截面的受壓承載力計(jì)算。

(2) 錨桿錨固段長(zhǎng)度

錨固段長(zhǎng)度可根據(jù)計(jì)算和工程類比法確定,對(duì)于I、II級(jí)邊坡應(yīng)同時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)驗(yàn)證。錨桿或單元錨桿的錨固段長(zhǎng)度可由下列確定,并取兩者間的較大值:

一般而言,拉力型與壓力型錨桿的錨固段長(zhǎng)度宜為3~8m(巖石)和6~12m(土層)。在軟巖或土層中,當(dāng)拉力或壓力型錨桿的錨固段長(zhǎng)超過(guò)8m(軟巖)和12m(土層)仍無(wú)法滿足極限抗拔承載力要求或需要更高的錨桿極限抗拔承載力時(shí),宜采用壓力分散型或拉力分散型錨桿。壓力分散型與拉力分散型錨桿的單元錨桿錨固段長(zhǎng)度宜為2~3m(軟巖)和3~6m(土層)。

(3) 錨桿自由段長(zhǎng)度

錨桿自由段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)錨桿與滑面、邊坡坡面的交點(diǎn)間距確定。若錨桿自由段長(zhǎng)度過(guò)短,對(duì)錨桿施加初始預(yù)應(yīng)力后,錨桿的彈性位移較小,一旦錨頭出現(xiàn)松動(dòng)等情況,可能會(huì)造成較大的預(yù)應(yīng)力損失,因此錨桿自由段長(zhǎng)度一般不應(yīng)小于5.0m。此外,自由段應(yīng)穿過(guò)潛在滑面至少1.5m,并將錨固段布設(shè)于合適的地層內(nèi),以保證錨固系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

8) 錨桿桿體對(duì)中器設(shè)計(jì)

錨桿桿體對(duì)中器的主要作用包括兩方面:①桿體處于錨固體砂漿中部,當(dāng)桿體受力時(shí),錨固體能均勻受力;②桿體周圍砂漿厚度均勻且滿足防腐要求。

9) 錨桿初始預(yù)應(yīng)力確定

對(duì)地層和被錨固結(jié)構(gòu)位移控制要求較高的工程,錨桿初始預(yù)應(yīng)力值宜為錨桿拉力設(shè)計(jì)值;對(duì)地層和被錨固結(jié)構(gòu)位移控制要求較低的工程,錨桿初始預(yù)應(yīng)力值宜為錨桿拉力設(shè)計(jì)值的0.70~0.85倍;對(duì)顯現(xiàn)明顯流變特征的高應(yīng)力低強(qiáng)度巖體中隧洞和洞室支護(hù)工程,初始預(yù)應(yīng)力宜為錨索拉力設(shè)計(jì)值的0.5~0.6倍;對(duì)用于特殊地層或被錨固結(jié)構(gòu)有特殊要求的錨桿,其初始預(yù)應(yīng)力可根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。

10) 錨桿傳力結(jié)構(gòu)與錨頭設(shè)計(jì)

表層為土層或軟弱破碎巖體的邊坡,宜采用框架梁型鋼筋混凝土傳力結(jié)構(gòu);I、II類及完整性好的III類巖質(zhì)邊坡宜采用墩座或地梁型鋼筋混凝土傳力結(jié)構(gòu);有條件時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)制的傳力結(jié)構(gòu)。設(shè)置預(yù)制式傳力結(jié)構(gòu)可最大限度地縮小開挖面的裸露面積與裸露時(shí)間,有利于保護(hù)開孔后巖土體的固有強(qiáng)度和自穩(wěn)能力,增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性,并可顯著縮短邊坡的建設(shè)周期。

11) 錨桿防腐保護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)永久錨桿必須進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)。腐蝕環(huán)境中的永久錨桿應(yīng)采用I級(jí)防腐保護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì),腐蝕環(huán)境中的臨時(shí)錨桿和非腐蝕環(huán)境中的永久錨桿可采用II級(jí)防腐保護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì);非腐蝕環(huán)境中的臨時(shí)錨桿可采用III級(jí)防腐保護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)。錨桿的I、II、III級(jí)防護(hù)具體構(gòu)造可參考《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50086-2015)。

12) 錨固系統(tǒng)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

錨固系統(tǒng)有多種破壞形式,設(shè)計(jì)時(shí)必須仔細(xì)校核各種可能的破壞形式。因此,除錨桿抗拉力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求外,還必須驗(yàn)算錨桿和邊坡巖土體組成的錨固系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。錨固系統(tǒng)的外部穩(wěn)定性可采用圓弧滑動(dòng)法或折線滑動(dòng)法驗(yàn)算;內(nèi)部穩(wěn)定性可采用Kranz法驗(yàn)算。