锚杆+钢筋混凝土板肋+锚定板
第六章 锚杆（索）设计与施工
6．2 锚杆(索)的设计与计算 1 设计原则
注意事项
锚固工程的安全性 经济性 施工的可行性
前期： 调查边坡工程的地质条件 工程地质勘察 岩土物理力学性能实验
岩土性状 抗剪强度 地下水 地震资料等
第六章 锚杆（索）设计与施工
设计锚杆的使用寿命：
自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构 造和注浆体组成。
锚杆配件：为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件， 如定位支架、导向帽、架线环、注浆塞
第六章 锚杆（索）设计与施工
第六章 锚杆（索）设计与施工
分类 应用对象
岩石锚杆(索) 土层锚杆(索)
预先施加应力
预应力锚杆(索) 非预应力锚杆(索)
第六章 锚杆（索）设计与施工
2 锚杆(索)的设计程序
第六章 锚杆（索）设计与施工
3 锚杆(索)锚固设计荷载的确定 边坡的推力大小 支护结构的类型
4 锚杆(索)锚筋的设计 (1) 锚筋的截面积计算
Ag '
kN f ptk
第六章 锚杆（索）设计与施工
(2) 锚筋选用
锚固工程的作用 锚杆承载力 锚杆的长度 数量 现场提供的施加应力 锁定设备等
第六章 锚杆（索）设计与施工
(1)圆柱型锚杆(索)的锚固力及锚固长度
极限锚固力：
Pu Ldqs
L：锚固体长度 d：锚固体直径 qs：锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度
锚固力：
P Pu Ldqs
kk
第六章 锚杆（索）设计与施工
P=Ng
最小锚固长度：
（2）端头扩大型锚杆的锚固力
Lm
kNg
第六章 锚杆（索）设计与施工
锚固力：
P Pu k
砂土 粘土
k Ng
L1dqs
L2Dqs
1 (D2
4
d 2 )ch
k Ng
L1dqs
L2Dqs
1 (D2
4
d 2 )ccu
第六章 锚杆（索）设计与施工
（3）锚筋与锚固砂浆间的最小握裹长度
坚硬岩石，锚固体与岩层的极限模阻力大于锚固与砂浆
采用预应力锚杆
选材： 进行材性试验 设计的锚杆必须达到所设计的锚固力要求 防止边坡滑动剪断锚杆 锚杆选用的钢筋或钢绞线必须满足有关国家标准 钢筋或钢绞线有效防腐，避免锈蚀导致材料强度降低
第六章 锚杆（索）设计与施工
布置： （1）非预应力锚杆长度一般不要超过16m，单锚设计吨位一般 为100-400kN，最大设计荷载一般不超过450kN。 （2）预应力锚杆(索)长度一般不要超过50m，单束锚索设计吨 位一般为500-2500kN，最大设计荷载一般不超过3000kN 预应力锚索的间距一般为4-10m。 (3)锚杆上覆地层厚度应不小于4．0m，以避开车辆反复荷载的 影响，也避免由于采用高压注浆使上覆土层隆起。 (4)锚杆水平与垂直间距宜大于2．5m，以避免应力集中，同时 不得小于1．5m，以免群锚效应发生而降低锚固力。
第六章 锚杆（索）设计与施工
(5）锚杆的安设角度，需要考虑邻近状况、锚固地层位置和施 工方法。一般锚杆的俯角不小于15º，不大于45º；俯角愈大， 有利于抵抗侧压力的水平分力，但同时由于垂直分力加大，会 引起护壁桩向下压力增大的不利影响。 （6）最优锚固角
(45 / 2)
后续： （1）锚杆施工完毕后必须对锚杆进行抗拔试验，验证锚杆是否达 到设计承载力的要求 （2）大型滑坡在采用预应力锚索加固后必须进行位移监测
第六章 锚杆（索）设计与施工
发展概况
国际：1911年美国矿山巷道支护中利用岩石锚杆
国内：在20世纪50年代开始应用瞄杆，60年代开始大量采用 锚固技术
边坡
基坑
矿山巷道 铁路隧道 公路隧道
隧道 坝体 码头 船闸
桥梁
第六章 锚杆（索）设计与施工
锚索框架
第六章 锚杆（索）设计与施工
坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁
第六章 锚杆（索）设计与施工
坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁
第六章 锚杆（索）设计与施工
2 锚杆(索)的结构与分类
结构
锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，由垫墩、 垫板、锚具、保护帽和外端锚筋
锚固段：锚杆远端将拉力传递给稳定地层的部分，锚固深度和 长度应按照实际情况计算，要求能够承受最大设计拉力
应不小于公路或被服务建筑物的正常使用年限，一般使用期限在 两年以内的工程锚杆应按临时锚杆设计，使用期限在两年以上的 锚杆应按永久性锚杆进行设计。
锚固段：
永久性锚杆的锚固段不应设在
有机质土
腐蚀
液限大于50％高塑性 徐变
相对密度小于0．3
松散 锚固力不够
第六章 锚杆（索）设计与施工
支护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
Fs
i 1 n
i 1
Ti PT
i 1
第六章 锚杆（索）设计与施工
锚杆在边坡处治中通常与其他支挡联合使用 锚杆+钢筋混凝土抗滑桩
坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁
第六章 锚杆（索）设计与施工
锚杆+钢筋混凝土格架
预应力锚索框架
第六章 锚杆（索）设计与施工
锚杆+钢筋混凝土板肋
坡脚桩板墙
第六章 锚杆（索）设计与施工
锚固形态 锚固机理
圆柱型锚杆(索) 端部扩大型锚杆(索) 连续球型锚杆(索)
粘结型锚杆(索) 摩擦型锚杆(索) 断头固结型锚杆(索) 混合型锚杆(索)
第六章 锚杆（索）设计与施工
第六章 锚杆（索）设计与施工
3 锚杆(索)在边坡处治中的应用
第六章 锚杆（索）设计与施工
n
n
f ( Ni PN ) ci Li
dqs
第六章 锚杆（索）设计与施工
扩座端的面承力 周围地层摩擦力
直段圆柱周围地层摩擦力 扩大段圆柱周围地层摩擦力
极限锚固力： 砂土
Pu
L1dqs
L2Dqs
1 (D2
4
d 2 )ch
粘土
Pu
L1dqs
L2Dqs
1 (D2
4
d 2 )ccu
βc：锚固力因素 h：扩大头覆土层厚度
cu：土体不排水抗剪强度强度
综合考虑
选用锚筋
Ag Ag'
Байду номын сангаас
第六章 锚杆（索）设计与施工
(3) 实际锚筋承载力
Ng
Ag f ptk k
N
5 锚杆(索)锚固力计算与锚固体设计
锚杆(索)的锚固力——锚杆(索)承载力/容许承载力
锚固体表面与周围地层的摩擦力 极限锚固力(极限承载力)/安全系数（2.0-2.5） 锚杆极限锚固力(极限承载力) ：锚筋沿握裹砂浆或砂浆沿孔壁 产生滑移破坏时所能承受的最大临界拉拔力，它可以通过破坏 拉拔试验确定。