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锚杆作为一种支护形式用作基坑围护工程已近五十年,它一端与围护墙连接,另一端锚固在稳定地层中,使作用在围护结构上的水土压力,通过自由段传递到锚固段,再由锚固段将锚杆拉力传递到稳定土层中去。与其他设置内支撑的支护形式相比,采用锚杆支护形式,节省了大量内支撑和竖向支承钢立柱的设置和拆除,因此经济性相对于内支撑支护形式具有较大的优势,而且由于锚杆设置在围护墙的背后,为基坑工程的土方开挖、地下结构施工创造了开阔的空间,有利于提高施工效率和地下工程的质量。但锚杆支护受到地层条件和环境条件的限制,主要指传力地层的地质条件使锚杆力能否有效地传递,以及锚杆有可能超越用地红线对红线以外的已建建(构)筑物形成不利影响或者形成将来地下空间开发的障碍。
锚杆结构一般由锚头、自由段以及锚固段三部分组成,其中锚固段用水泥浆或水泥砂浆将杆体(普通钢筋或者预应力筋)与土体粘结在一起形成锚杆的锚固体。锚杆按其使用年限分为临时性锚杆(使用时间<2 年)和永久性锚杆(使用时间>2 年)。临时性锚杆和永久性锚杆的设计安全度、防腐处理以及锚头构造都有不同的要求。作为基坑工程使用的锚杆,有效作用时间通常都在一年左右,因此对用于基坑支护的锚杆可按临时性锚杆考虑。
锚杆支护技术在基坑工程领域经过多年的应用和发展,已经形成多种成熟的、可供选择的锚杆形式。锚杆的具体选型需根据工程水文土层地质条件、周边环境情况以及基坑工程的面积及开挖深度等特点确定。
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左旋自进锚杆
钻杆置于锚杆体内,边钻孔边安装锚杆。钻安一次完成,有利于保障锚固可靠性,施工速度快。
适用条件:任何地层,特别适用于松软破碎岩土体。自旋注浆锚杆
预先钻孔,将自旋锚杆旋入钻孔内,安装到位后利用杆体中空注浆,一部分浆液沿旋丝充满旋丝空间,一部分浆液渗入岩体加固岩层,使得岩体旋体锚固同时岩体得到加固注浆。
适用条件:任何地层,特别适用于松软破碎岩土体自旋喷浆锚杆。
在复杂土体层采用锚杆边旋进边注浆,这样旋喷钻进安装结束注浆就完成。
自旋树脂锚杆
在自旋锚杆前端放入树脂锚固剂,在自旋锚杆安装过程中树脂被加压并搅拌挤压使得树脂锚固剂充满旋丝,锚固剂和旋丝共同起到锚固作用 。
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锚杆、中空注浆锚杆、注浆锚杆、组合锚杆的起源以及工程案例。
自1912 年,德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来,锚杆支护以其结构简单,施工方便、成本低和对工程适应性强等特点,在土木工程(包括采矿工程)中得到了广泛应用。如我国的世纪工程———三峡工程,其大坝施工中使用了大量锚杆(索)维护开挖的边坡、岩壁。又如我国煤矿开采中,每年新掘的锚喷支护的井巷工程长达2000 km。但是,锚杆支护作用理论的研究落后于其工程应用是不争的事实,使得锚杆支护设计中,还多采用技术要求低、成本低和管理容易的工程类比的经验方法。
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单孔单一锚固和单孔复合锚固的区别
单孔单一锚固指在一个钻孔中只有一根独立的锚杆,其预应力仅通过唯一一个锚固体传递至地层,锚固体会出现严重的应力集中现象,而应力集中过大将易产生锚固浆体破坏或周围地层的破坏,从而降低锚杆的承载力。上述的拉力型锚杆及压力型锚杆均属于单孔单一锚固型锚杆,由于单孔单一锚固型施工工艺相对简单、工艺成熟、具有大量的实践经验和理论基础,因此目前工程中大量使用的是单孔单一锚固型锚杆。
随着深基坑工程呈深、大方向的发展,对锚杆承载力等性能要求更高,由于单孔单一锚固型锚杆难以克服应力集中的负面因素,其承载力难以较大幅度的提升,单孔复合锚固型锚杆则是一种较为新型的锚杆,其是在同一钻孔中设置多个单元锚杆,以将原本集中的荷载均匀分散至多个单元锚杆之上,从而大大改善单孔单一锚固型锚杆应力集中的现象,使其具有相同长度下相对于单孔单一锚固型锚杆具有更高的锚固力,大幅度的提高锚杆的承载力以及其他方面的性能。
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