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1、锚杆支护体系1.结构形式锚杆支护体系由挡土墙结构物与土层锚杆系统两部分组成，如下图 1 所示。1 锚杆（索） 2自由段 3锚固段 4锚头 5垫块 6挡土结构图 2-1 灌浆土层锚杆系统的构造示意图根据挡土结构的不同目前我国常见的锚杆式挡土墙分为肋板式、格构式、排桩式锚杆挡墙。灌浆土层锚杆系统由锚杆（索） 、自由段、锚固段及锚头、垫块等组成。2.支护原理锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土墙联接。另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、侧倾力或挡土墙的土压力、水压力，从而利用地层的锚固力维持结构物的稳定。3.计算方法3.1 墙背土压力及分布（1）墙背土压力的
2、计算：锚杆挡土墙墙面板所受的土压力系由墙后填料及外荷载引起。为简化计算,一般仍按库仑主动土压力公式计算,然后根据试验资料,乘以增大系数 （一般为1.01.2,） 。但是,锚2杆挡土墙后一般为岩体,岩体产生的土压力用库仑公式是不够的,根据现场经验,结合岩体的节理、裂隙、岩层的风化程度等合理选用,有条件时亦可用岩石力学分析方法进行核算。分级锚杆挡土墙的土压力可按延长墙背法计算。计算上级各级构件时,视下级墙为稳定结构,可不考虑下级墙对上级墙的影响,墙背摩擦角可用 。(0.35)（2）土压力分布：填方锚杆挡土墙和单排锚杆的土层锚杆挡土墙，或挡土墙高度较小，未采用逆作法施工，可近似按库伦土压力理论取为三
3、角形分布；对于岩质边坡以及坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土类边坡，当采用逆作法施工的柔性结构的多层锚杆挡墙时，侧压力分布可近似按图2确定，图中 可按式（1） （2）计算：hke对于岩质边坡： （1）0.9hkkEeH对于土质边坡： （2）875h式中： 侧向岩土压力水平分力标准值；hke侧向岩土压力合力水平分力标准值；E挡墙高度。H图2 锚杆挡墙侧压力分布图3.2 肋柱、锚杆的内力计算岩质边坡以及坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土类边坡，锚杆挡墙，立柱和锚杆的水平分力可按下列规定计算：1 立柱可按支撑于刚性锚杆上的连续梁计算内力；当锚杆变形较大时立柱宜按支撑于弹性锚杆上的连续梁计算内力；2
4、根据立柱下端的嵌岩深度，可按铰接端或固定端考虑；当立柱位于强风化岩层以及坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土内时，其嵌岩深度可按等值梁法计算。除坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土类外的土质锚杆挡墙，结构内力宜按弹性支点法计算。当锚杆点水平变形较小时，结构内力可按静力平衡法或等值梁法计算。当锚固点变形较小时，钢筋混凝土格构式锚杆挡墙可简化为支撑在锚固点上的井字梁进行内力计算；当锚固点变形较大时，应考虑变形对格构式挡墙内力的影响。3.3锚杆受力作用于肋柱上的侧压力由锚杆承受。锚杆为轴心受压构件,若每层锚杆所受拉力为 ,肋柱的支点反力为 ,截取肋柱的任意支点 ,nNnRn如图2 所示。图2 锚杆受力示
5、意图则： cos()nnRN式中： 为肋柱的竖向倾角；为锚杆的水平倾角。3.4 挡板计算根据挡板与立柱连接构造的不同，挡板可简化为支撑在立柱上的水平连续板、简支板或双铰拱板；设计荷载可取板所处位置的岩土压力值。岩质边坡锚杆挡墙或坚硬、硬塑状粘性土和密实、中密砂土等且排水良好的挖方土质边坡锚杆挡墙，可根据当地经验考虑两立柱间岩土形成的卸荷拱效应。4.适用条件1.下列边坡宜采用排桩式锚杆挡墙支护：（1）位于滑坡区或切坡后可能引起滑坡的边坡；（2）切坡后可能沿外倾结构面滑动、破坏后果严重的边坡；（3）高度较大、稳定性较差的土质边坡；（4）边坡滑塌区内有重要建筑物基础的类岩质边坡和土质边坡。2.在施工
6、期稳定性较好的边坡，可采用板肋式或格构式锚杆挡墙。3.对填方锚杆挡墙，在设计和施工时应采取有效措施防止新填方土体沉降造成的锚杆附加拉应力过大。高度较大的新填方边坡不宜采用锚杆挡墙方案。5参考经济条件设某一岩质边坡，由弱风化泥岩组成，岩体天然、饱和单轴抗压强度标准值分别为 6.85 、4.22 ，块体密度平均值：25.7Mpapa；抗拉强度平均值 0.42 ；粘聚力平均值：1.80 ，内摩3/gm Mpa擦角平均值： ，等效内摩擦角为 。支挡结构墙背与水平面的7.2 5夹角 ，坡顶水平，坡顶均布荷载 30 。10 3/KNm现列出不同高度情况下，影响最终造价的主要工程量，以期获得锚杆挡墙的比较经
7、济的适用高度（1） 边坡高度为 4m 时，二排锚索4m 高边坡主要工程量表工程项目 单位 数量 单价 金额C20 混凝土 3m4.82 1200 5760肋柱I 级钢筋 t 0.37 8000 2960C20 混凝土 319.44 1200 23328挡土板I 级钢筋 t 1.215 8000 9720I 级钢筋( 锚杆) t0.296 8000 2368锚杆、钻孔钻孔(60mm) m90 (直径 60mm) 70 6300总计：50436 元，表面积单位造价：467，每延米造价：1868（2） 边坡高度为 6m 时，三排锚索6m 高边坡主要工程量表工程项目 单位 数量 单价 金额肋柱 C20
8、 混凝土 3m7.24 1200 8688I 级钢筋 t 0.57 8000 3192C20 混凝土 3m29.12 1200 34992挡土板I 级钢筋 t 1.98 8000 15840I 级钢筋 t 0.4 8000 3200锚杆、钻孔钻孔 m 161 (直径 60mm) 70 11270总计：77882，表面积单位造价：480，每延米造价：2884（3） 边坡高度为 8m 时，三排锚索8m 高边坡主要工程量表工程项目 单位 数量 单价 金额C20 混凝土 3m9.72 1200 11664肋柱I 级钢筋 t 0.81 8000 6480C20 混凝土 342.06 1200 50472
9、挡土板I 级钢筋 t 2.67 8000 21360I 级钢筋( 锚杆) t1.1 8000 8800锚杆、钻孔钻孔(60mm) m231 (直径 100mm) 130 30030总计：120806，表面积单位造价：559，每延米造价：4474(4) 10m 高边坡主要工程量表，四排锚索12m 高边坡主要工程量表工程项目 单位 数量 单价 金额C20 混凝土 3m14.48 1200 17400肋柱I 级钢筋 t 1.21 8000 8880C20 混凝土 349.32 1200 59184挡土板I 级钢筋 t 3.48 8000 27840I 级钢筋 t 2.37 8000 18960锚杆、
10、钻孔钻孔 m 371(直径 100mm) 130 48230总计：180294，表面积单位造价：667.7，每延米造价：6677(5) 12m 高边坡主要工程量表,五排锚索12m 高边坡主要工程量表工程项目 单位 数量 单价 金额C20 混凝土 3m15.06 1200 18072肋柱I 级钢筋 t 1.12 8000 8960C20 混凝土 351.25 1200 61500挡土板I 级钢筋 t 3.72 8000 29760I 级钢筋 t 7.85 8000 62800锚杆、钻孔钻孔 m 371(直径 110mm) 150 55650总计：236742，表面积单位造价：730，每延米造价：
11、876802004006008004 6 8 10 12图 3 不同边坡高度情况下单位面积造价走势图从图中可以看出，随着锚杆挡墙高度的增加，单位面积的工程造价也随之增加，高度 12m 的单位面积造价比高度为 4m 的增加了56%。分析影响造价的主要因素可知随着挡墙高度的增加，土压力增加，锚索拉力增大，进而钻孔直径也增大。同时所需锚索的长度急剧增加。挡墙高度越高锚杆施工费用占用的比重越大。所以锚杆挡墙适用于每阶高度小于 8m，同时大于 4m 的情况。因为如果小于4m，采用其他支护方式会更经济。6.工程实例一 工程概况重庆国际集装箱码头有限责任公司拟在重庆市江北区寸滩港区兴建重庆港主城港区寸滩作业
12、区二期工程食堂. 按设计高程整平后，在地下车库北侧形成高之间将形成高 3.50-13.7m，长约 58m 的岩土质边坡。其土质部分为素填土组成，厚度约 0.20-2.0m，岩土界面倾角为 5-10，较为平缓，稳定性较好；岩质部分由中等风化砂泥岩组成，存在两组结构面。二、稳定性分析根据边坡坡向、岩层产状及裂隙组合，对岩质段做赤平投影图如下分析：根据基坑北侧边坡赤平投影图可知：边坡坡向与组裂隙呈反向相交，组裂隙对边坡的稳定性影响小；岩层产状和边坡斜交，岩层产状对边坡稳定性影响小；组裂隙与边坡斜交，组裂隙对边坡稳定性影响小；边坡受岩层产状及组裂隙形成楔形体（产状 14743）与边坡小角度（21）相交
13、，楔形体对边坡稳定性影响大，局部可能出现掉块。根据建筑边坡工程技术规范（GB50330-2012）附录 A 判定边坡岩体类型属 类。砂岩破裂角取65，泥岩破裂角取 64。由于边坡高度较高，边坡大于 8 米直立边坡可能处于欠稳定状态。三、设计参数岩体力学指标是根据岩石试验成果，乘以折减系数取得。折减系数按重庆地方经验及建筑边坡工程技术规范（GB503302002）表 4.5.4 取值：岩体抗拉强度按 0.30 折减，岩体内摩擦角标准值以岩石内摩擦角标准值按 0.85 折减，岩体内聚力标准值以岩石内聚力标准值按 0.30 折减，岩体变形模量标准值以岩石变形模量标准值按 0.7 折减确定。其岩体参数
14、取值如下表 6：表 6 岩体物理力学统计指标备注：边坡岩体等效内摩擦角标准值：类边坡取 50，类边坡取 35四、方案选取以重庆港主城港区寸滩作业区二期工程食堂岩土工程勘察报告( 直接详勘) 中 7-7剖面为控制截面。 采取板肋式锚杆挡墙进行支护，其正面图和控制界面剖面图见图 4 和图 5。（1） 肋柱截面为 300400mm，肋柱上每孔锚杆内布设 3 根直径 25 的 HRB400 钢筋，锚孔直径 110mm，与水平面夹角为 15,均采用全粘结形锚杆，锚入破裂线外不小于3.5m；孔内灌注 M30 水泥砂浆，注浆压力拟为0.2Mpa。（2） 喷射混凝土面板厚 200mm，混凝土强度 C25，嵌入
15、地表以下 300mm。本段边坡应严格采用逆做法施工，分级分名称天然重度kN/m3天然抗压强度标准值(Mpa)饱和抗压强度标准值(Mpa)承载力特征值(Kpa)基底摩擦系数抗拉强度 (Mpa)内聚力 c (MPa)内摩擦角变形模量(MPa)强风化泥岩 24.50* / / 300* 0.30 / / / /中等风化泥岩 24.97 6.33 4.41 2215.5 0.35 0.123 0.78 31.96 1308.30*强风化砂岩 24.00* / / 400* 0.40 / / / /中等风化砂岩 24.23 19.56 14.33 5015.5 0.50 0.309 1.593 33.7
16、3 2535.40*段开挖，每级开挖高度不大于 2.5m，每段开挖长度不大于 20m。（3） 锚杆挡土墙顶面设置钢筋混凝土横联梁，截面尺寸300500mm。（4） 为防止爆破振动和爆破飞石对公路运输和行人的危害，石方开挖采取控制爆破及排架防护措施，边坡形成后自上而下及时喷射 3cm 厚 C20 混凝土，初步封闭边坡。图 4 北侧边坡正面图图 5 7-7 剖面图五、施工工艺要求及施工注意事项1.锚杆挡土墙的施工质量关键锚杆的施工质量（1）施工时应进行现场拉拔实验，以验证孔壁之间的极限抗剪强度是否达到设计值。（2）钻孔：钻孔必须满足设计图上的孔径、深度及孔斜度的要求，成孔后应及时安装锚杆并灌浆。钻孔过程中要密切了解锚固段的岩性及厚度。遇到风化严重或软弱夹层，可采用套管跟进等方式，以免塌
