1、 錨桿擋土墻的設計計算與施工隨著社會的發展，錨桿擋土墻作為一種輕型的支擋結構，已廣泛應用到土木工程的許多領域中，特別是公路 鐵路 煤礦 和水利等支擋工程。這里就將錨桿擋土墻的設計計算與施工簡單介紹。錨桿擋土墻是利用錨桿技術形成的一種擋土結構物。錨桿是一種新型的受拉桿件，它的一端與工程機構物聯結，另一端通過鉆孔 插入錨桿 灌漿 養護等工序錨固在穩定的地層中，以承受土壓力對結構物所施加的推力，從而利用錨桿與地層間的錨固力來維持結構物的穩定。 在50年代以前，錨桿技術只是作為施工過程的一種臨時措施，例如臨時的螺旋地錨以及采礦工程中的臨時性木錨桿或剛錨桿等。50年代中期以后，西方國家在隧道工程中開始采

2、用小型永久性的灌漿錨桿和噴射混凝土代替襯砌結構。60年代以后，錨桿技術迅速發展并廣泛應用到土木工程的許多領域中。作為輕型的支擋結構，錨桿擋土墻取代笨重的重力式圬工擋土墻，可以節省大量圬工材料，現已廣泛用與于公路 鐵路 煤礦和水利等支擋工程中。 錨桿擋土墻由于錨固地層 施工方法 受力狀態以及結構形式等的不同，有各種各樣的形式。按墻面的結構形式可分為柱板式錨桿擋土墻和壁板式錨桿擋土墻，柱板式錨桿擋土墻是由擋土板 肋柱和錨桿組成。肋柱是擋土墻的支座，錨桿是肋柱的支座，墻后的側向土壓力作用于擋土板上，并通過擋土板傳給肋柱，再由肋柱傳給錨桿，由錨桿與周圍地層之間的錨固力即錨桿抗拔力使之平衡，以維持墻身及

3、墻后土體的穩定。壁板式錨桿擋土墻是由墻面板（壁面板）和錨桿組成，墻面板直接與錨桿連接，并以錨桿為支撐，土壓力通過墻面板傳給錨桿，后者則依靠錨桿與周圍地層之間的錨固力（即抗拔力）抵抗土壓力，以維持擋土墻的平衡與穩定。目前多用柱板式錨桿擋土墻。 錨桿擋土墻可根據地形設計為單級或多級，每級墻的高度不宜大于8m，具體高度應視地質和施工條件而定。在多級墻的上 下兩級之間應設置平臺，平臺寬度一般不小于1.5m。平臺應用厚度不小于0.15m的C15混凝土封閉，并設向墻外傾斜的橫坡，坡度為2%。 錨桿擋土墻的特點是：（1）結構質量輕，使擋土墻的結構輕型化，與重力式擋土墻相比，可以節省大量的圬工和節省工程投資；

4、（2）利于擋土墻的機械化 裝配化施工，可以減輕笨重的體力勞動，提高勞動生產率；（3）不需要開挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困難，并利于施工安全。但是錨桿擋土墻也有一些不足之處，使設計和施工受到一定的限制，如施工工藝要求叫高，要有鉆孔 灌漿等配套的專用機械設備，而且要耗用一定的鋼材。 錨桿擋土墻一般適用于巖質路塹地段，但其他具有錨固條件的路塹墻也可使用，還可應用于陡坡路堤。 另一類錨桿擋土墻為豎向錨桿錨固在巖層地基中，并施加預應力，以豎向預應力錨桿代替重力式擋土墻的部分圬工斷面，減小擋土墻的圬工數量而且增加其穩定性。豎向預應力錨桿擋土墻的工作原理 設計方法與普通錨桿擋土墻有很大的差異，有關豎向

5、預應力錨桿擋土墻的設計下面介紹。 在土層錨桿施工這個主題中，包括一般規定（共3條） 鉆孔（共4條） 桿體（預應力筋）的組成與安放（共5條） 注漿（共3條） 張拉與鎖定（共5條）等5個項目。在這5個項目中，如果不用預應力錨桿，則注漿是施工的關鍵環節；如果是預應力錨桿，則張拉與鎖定是施工的關鍵環節。1 一般規定（1）錨桿擋土墻是由鋼筋混凝土肋柱 墻面板和錨桿所組成的支擋結構物。固在穩定地層內錨桿的抗拔力來平衡墻面處的土壓力。（2） 錨桿擋土墻適用于一般地區教完整巖質地段的支擋工程，亦可作為地下工程的臨時支護（3）錨桿擋土墻的結構形式有肋柱式和無柱式兩種。應根據地質及工程具體情況選用。（4）設計肋柱

6、式錨桿擋土墻時，根據地形可采用單級和多級。在多級墻上 下兩級墻之間宜設置平臺，平臺寬度不宜小于1.5m。每級墻的高度不宜小于8m，具體高度可視地質和施工條件而定。 （TBJ 2590第4.1.3條）（5） 肋柱和墻面板采用的混凝土標號不應小于200號。錨孔灌砂的沙漿標號不應小于300號 （TBJ 2590第4.3.1條）（6）肋柱的基礎應采用150號混凝土或75號水泥沙漿砌片石。各分級擋土墻之間的平臺頂面，宜采用150號混凝土封閉，其厚度為0.15m，并以2%的橫向坡度傾向外側。 （TBJ 2590第4.1.3條） （7）肋柱的間距，宜為2.0 2.5 m。肋柱可采用預制單根整柱，也可采用分段

7、拼整或就地灌注。 每級肋柱上的錨桿層數，可設計為雙層或多層錨桿。 （TBJ 2590第4.3.4條） （8）錨桿的鋼材可采用鋼筋或鋼絲索。鋼筋錨桿宜用螺紋鋼筋，其直徑宜在1832mm。每孔不宜多于3根。 （TBJ 2590第4.3.3條） （9）錨桿未錨入地層部分，必須作好防銹處理。在除銹后，涂防銹油漆兩遍，再用瀝青玻璃纖維纏裹兩層。 （TBJ 2590第4.3.5條） （10）錨孔直徑應根據錨桿的布置 灌漿管的尺寸及鋼筋支架的位置決定。 （TBJ 2590第4.3.6條） 2.設計計算 （1）肋柱按下列規定設計計算： 1）作用于肋柱的荷載，應按兩肋柱見中到中的距離計算確定。 2）肋柱截面可采

8、用矩形、T形、正方形。截面的寬度不得小于30cm。 肋柱的截面寬度，除應按計算確定外，尚需考慮墻面板在肋柱上最小搭接長度不小于10cm及肋柱欲留錨桿尺寸的構造要求。 3）設計裝配式肋柱時，應考慮肋柱在搬運、吊裝及在施工過程中由于錨桿受力不均勻等非正常的荷載情況，并應在肋柱的內外兩側配置通長的受力鋼筋。 4）肋柱的錨桿拉力，肋柱的彎矩、剪力，應根據錨桿層數、柱底與基礎的連接形式，按簡支梁或連續梁計算決定。 （TBJ 2590第4.2.3條） （2）裝配式墻面板按下列規定設計計算： 1）墻面板可采用鋼筋混凝土槽形板、空心板、矩形板。 2）墻面板可按以肋柱為支點的簡支板計算，其計算跨度為凈跨加板的兩

9、端搭接長度，搭接長度不得小于10cm。 3）墻面板的規格不宜過多。每種墻面板的計算荷載：沿板的寬度采用與其相應土壓力圖示中的最大值。 （TBJ 2590第4.2.4條） 由于墻面板可所受的土壓力沿墻高按三角形分布，因此每塊板所受的土壓力均不相同，若按次設計，墻面板類型較多，給施工增加困難，而且也無必要。在設計中是沿墻高將土壓力分成23段，然后按每段的最大土壓力計算。 （3） 就地灌注的無肋柱式錨桿擋土墻，起墻面板的內力計算，可分別沿豎向取墻面板的土壓應力，在水平方向取墻面板所在位置土壓應力的平均值。 （TBJ 2590第4.2.5條）（4） 錨桿的截面與長度，按下列規定設計計算：1） 錨桿應按

10、軸向受拉構件設計，其所需鋼筋截面積，應按下式計算： Fa=Pg （TBJ 2590式42.6-1） 式中 P 錨桿的設計拉力，MN； g鋼筋的容許應力，MPa。 選用的鋼筋直徑除按計算外，尚需增加2mm預防鋼材銹蝕的安全儲備量。2） 錨桿長度包括非錨固長度和有效錨固長度。非錨固長度應根據肋柱與主動破裂面或滑動面的實際距離確定。有效錨固長度應根據錨桿的拉力，按下式計算， LePD （TBJ 2590式4.2.6-2） 式中 Le錨桿有效錨固長度，m； D錨桿直徑，m； 錨孔壁對砂漿的容許剪應力（MPa）；按下式計算： =K 其中 錨孔壁對砂漿的極限剪應力，MPa； K安全系數，可采用2.5。 L

11、e=Pndc （TBJ 2590式4.2.6-4） 式中 n錨桿根數； d錨桿鋼筋直徑，m; c砂漿與錨桿間的容許黏結力，MPa，其值可參照表1采用； 考慮成束鋼筋系數，對單根鋼筋為1.0，兩根一束為0.85，三根一束為0.7。 （TBJ 2590第4.2.6條） 光鋼筋與混凝土之間的粘結力（MPa） 表1 混凝土標號500450400350300250200150容許粘結力1.251.161.080.980.880.790.670.54 注：螺 紋鋼筋與混凝土之間的粘結力按表列數值的1.5倍采用。（5） 錨孔壁對砂漿的容許剪應力，應進行現場拉拔試驗確定。若無試驗資料是，可參照表2 選用，但施

12、工時應進行拉拔驗證。 （TBJ 2590第4.2.7條） 錨孔壁對砂漿的極限剪應力（MPa） 表2 巖層類別 極限剪應力風化砂頁巖互層、碳質頁巖、泥質頁巖0.150.25細紗及粉砂質泥巖0.200.40薄層灰巖夾頁巖0.400.60薄層灰巖夾石灰質頁巖、 風化灰巖0.600.80在軟巖或風化巖層中，錨孔壁對砂漿的抗剪強度一般低于砂漿對鋼拉桿的粘結力。因此，軟巖及風化巖層中的錨桿極限抗拔力受孔壁抗剪強度控制。而軟巖及風化巖層的極限抗拔力數值差異很大，因此風化巖層作為錨固層時，要求施工前進行現場拉拔試驗。在較完整的硬巖層中，巖層強度一般大于砂漿的強度，錨桿孔壁對砂漿的抗剪強度一般大于砂漿對鋼拉桿的

13、粘結力，因此，在完整硬巖層中的錨桿極限抗拔力主要取決于砂漿對鋼拉桿的粘結力。3.錨桿施工 （1）一般規定 1）在進行錨桿施工前，應充分核對設計條件、土層條件和環境條件，在確保施工安全的前提下，編制施工組織設計。2）施工前，要認真檢查原材料型號、品種、規格及錨桿各部件的質量，并檢查原材料的主要技術性能是不是符合設計要求。3）工程錨桿施工前，宜取兩根錨桿進行鉆孔、注漿、張拉與鎖定的試驗性作業，考核施工工藝和施工設備的適應性。 (CECS22：90第4.1.1條第4.1.3條)（2）鉆孔 1）土層錨桿鉆孔應遵守下列規定： A鉆孔前，根據設計要求和土層條件，定出孔位，作出標記。B錨桿水平方向孔距誤差不

14、應小于50mm，垂直方向孔距誤差不應小于100mm.C.鉆孔底部的偏斜尺寸不應大于錨桿長度的3，可用鉆孔測斜儀控制鉆孔方向。D錨桿孔深不應小于設計長度，也不宜大于設計長度的1。E安放錨桿前，濕式鉆孔應用水沖洗，直至孔口流出清水為止。2）鉆孔機具：鉆孔機具的選擇必須滿足土層錨桿鉆孔的要求。堅硬粘性土和不易塌孔的土層宜選用地質鉆機 螺旋鉆機或土錨專用鉆機；飽和粘性土與易塌孔的土層宜選用帶護壁套管的土錨專用鉆機。3）二次高壓注漿形成的連續球體型錨桿的鉆孔還應遵守下列規定：A鉆孔宜采用套管護壁，一次將鉆孔鉆至設計長度。B鉆孔完成后，應立即拔出鉆桿放入預應力筋，隨后再拔出套管。4）擴大頭型錨桿鉆孔還應遵

15、守下列規定：A端部擴大頭可采用機械或爆破擴孔法，爆破擴孔裝藥量應根據土層情況通過試驗確定。B安裝錨桿前應測定擴大頭的層次。 (CECS22：90第4.2.1條第4.2.4條)（3）桿體（預應力筋）的組裝與安放 1）采用、級鋼筋作錨桿桿體時，桿體的組裝應遵守一下規定：A組裝前鋼筋應平直、除油和除銹。B、級鋼筋的接頭應采用焊接的搭接接頭，焊接長度為30d、但不小于500mm,并排鋼筋的連接也應采用焊接。C沿桿體軸線方向每隔1.02.0應設置一個對中支架，排氣管應與錨桿桿體幫扎牢固。D桿體自由段應用塑料布或塑料管包裹，與錨固體聯結處用鉛絲綁牢。E桿體應按防腐要求進行防腐處理。2）當采用鋼鉸線或高強鋼

16、絲作錨桿桿體時，桿體的組裝玉女嘎遵守以下規定：A鋼鉸線或高強鋼絲應除油污、除銹、嚴格按設計尺寸下料，每股長度誤差布小于50mm。B鋼鉸線或高強鋼絲應按一定規律平直排列，沿桿體軸線方向每隔1.01.5m設置一個隔離架，桿體的保護層布應小于2.0 c m,預應力筋（包括排氣管）應幫扎牢固，捆扎材料不宜用鍍鋅材料。 C桿體自由段應用塑料管包裹，與錨固段相交處的塑料管管口應密封并用鉛絲綁緊。D應按防腐要求進行防腐處理。3）組裝擴大頭型錨桿桿體時，處于擴大頭處的桿體應局部加強。4）錨桿桿體的安放應遵守下列規定：A.桿件放入鉆孔之前，應檢查干體的質量，確保桿體組裝滿足設計要求。B安放桿體時，應防止桿體扭壓

17、、彎曲，注漿管宜隨錨桿一同放入鉆孔，注漿管頭部距孔底宜為50100mm，桿體放入角度應與鉆孔角度保持一致。C桿體插入孔內深度布應小于錨桿長度的95，桿體安放后不得隨意敲擊，不得懸掛重物。 (CECS22：90第4.3.1條第4.3.5條)（4）注漿 1）錨桿注漿應遵守下列規定： A注漿材料應根據設計要求確定，一般宜選用灰砂比1：11：2，水灰比0.380.45的水泥砂漿或水灰比為0.400.45的純水泥漿，必要時可加入一定量的外加濟或摻和料。B注漿漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，漿液應再初凝前用完，并嚴防石塊、雜物混入漿液。C注漿作業開始和中途停止較長時間，再作業時宜用水或水泥漿潤滑注漿泵及注漿管路

18、。D注漿管的插至深度見上列（3）的（5）條B款。E孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時，可停止注漿。F漿體硬化后不能充滿錨固體時，應進行補漿。2）注漿體的設計強度不應小于20MPa。3）二次高壓注漿形成的連續球體型錨桿的注漿還應遵守下列規定：A注漿材料宜選用水灰比0.450.50的純水泥漿。B一次常壓注漿作業玉女嘎從孔底開始，直至孔口溢出漿液。C止漿密封裝置的注漿應待孔口溢出漿液后進行，注漿壓力不宜低于2.5MPa。D一次常壓注漿結束后，應將注漿管、注漿槍和注漿套管清洗干凈。E對錨固體的二次高壓注漿應再一次注漿形成的水泥結石體強度達到5.0MPa時進行，注漿壓力和注漿時間可根據錨固體的體積確定，并分

19、段依次由下至上進行。 (CECS22：90第4.4.1條第4.4.3條)(5)張拉與鎖定1）臺座的承壓面應平整，并與錨桿的軸線方向垂直。2）錨桿的張拉應遵守下列規定：A錨桿張拉前，應對張拉設備進行標定。B錨固體與臺座混凝土強度均大于15.0MPa時，方可進行張拉。C錨桿張拉應按一定程序進行，錨桿張拉順序，應考慮鄰近錨桿的相互影響。D錨桿正式張拉之前，應取0.10.2設計軸向拉力值Nt，對錨桿預張拉12次，使其各部位的接觸緊密，桿體完全平直。E永久錨桿張拉控制應力con不應超過0.60fptk,臨時錨桿張拉控制應力con 不應超過0.65fptk。3）錨桿張拉至1.11.2Nt，土質為砂質土時保持10min，為粘性土時保持15min，然后卸荷至鎖定荷載進行鎖定作業。錨桿張拉荷載分級及觀測時間應遵守下表的規定。 錨桿張拉荷載分級及觀測時間張拉荷載分級