3-巖土錨固技術(shù)-中國(guó)礦大教學(xué)教材

4超前錨桿預(yù)支護(hù)技術(shù)4超前錨桿預(yù)支護(hù)技術(shù)4.1概述4.1.1超前支護(hù)的概念4.1.2超前支護(hù)原理4.1.3超前支護(hù)形式4.2超前錨桿與小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)技術(shù)4.2.1適用范圍4.2.2設(shè)計(jì)原則4.2.3小導(dǎo)管的施工技術(shù)4.3管棚式超前支護(hù)技術(shù)4.3.1管棚式超前支護(hù)適用范圍4.3.2管棚式超前支護(hù)設(shè)計(jì)4.1.1超前支護(hù)的概念超前支護(hù)是指對(duì)尚未開(kāi)挖的巖土體進(jìn)行預(yù)支護(hù)，預(yù)防其在開(kāi)挖時(shí)的冒落或塌落。這些巖土體主要是指一些開(kāi)挖后來(lái)不及支護(hù)就會(huì)發(fā)生破壞性事故，如流沙、嚴(yán)重的破碎帶、松散的軟巖、高應(yīng)力圍巖等。超前支護(hù)的方法有許多，如開(kāi)挖前施工的各種護(hù)坡樁、注漿、超前錨桿及和各種形式的結(jié)合結(jié)構(gòu)。目前，超前支護(hù)一般都是在迫不得已的情況下采用，代價(jià)相對(duì)比較高，但往往能收到很好的效果，要比較破壞后的修復(fù)省工省時(shí)，且具有較好的經(jīng)濟(jì)效果。4.1.2超前支護(hù)原理由于圍巖的破壞是有時(shí)間過(guò)程的，其原因包括開(kāi)挖的端頭效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)：（1）端頭效應(yīng)。荷載并非同時(shí)全部地施加在端頭附近的圍巖上的，只有隨開(kāi)挖向前推進(jìn)到超出端頭影響區(qū)以后，應(yīng)力才被全部施加，端頭的夾持作用也失去。因此，許多開(kāi)挖工程常常是在開(kāi)挖后的一段時(shí)間里會(huì)發(fā)生破壞性事故。（2）時(shí)間效應(yīng)。巖土的蠕變特性說(shuō)明，圍巖存在一個(gè)對(duì)應(yīng)于某段時(shí)間的長(zhǎng)期強(qiáng)度，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)此強(qiáng)度值時(shí)，則圍巖在到達(dá)此時(shí)間后就會(huì)發(fā)生破壞。無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度約為瞬時(shí)強(qiáng)度的70%。應(yīng)力越高，破壞的時(shí)間越短；因此，當(dāng)圍巖應(yīng)力低于瞬時(shí)強(qiáng)度，而高于長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在某個(gè)時(shí)間里發(fā)生破壞（如果不支護(hù)）。4.1.2

超前支護(hù)原理實(shí)際上，巖石破壞是漸進(jìn)的。就是加載后，圍巖隨變形的增加，其內(nèi)部就開(kāi)始有破裂出現(xiàn)而降低巖石質(zhì)量。因此，過(guò)大的變形對(duì)巖石后面的承載是不利的。有時(shí)盡管巖土體沒(méi)有冒落或坍塌，但圍巖的破損可能發(fā)生在巖土體的內(nèi)部，圍巖的承載能力可能已經(jīng)有嚴(yán)重?fù)p失，以至在載荷進(jìn)一步發(fā)展后（端部開(kāi)挖），圍巖很快就失效。因此，超前支護(hù)就是提前提供約束，減少巖石質(zhì)量在變形過(guò)程中的降低。4.1.3超前支護(hù)形式超前支護(hù)一般可以分為兩種，即：超前錨桿（或預(yù)應(yīng)力錨桿）和帶注漿的超前錨桿支護(hù)形式，帶注漿的超前錨桿支護(hù)又分小導(dǎo)管注漿支護(hù)和管棚式支護(hù)。圍巖壓力大，容易冒落，最大空頂時(shí)間短，則可以采用超前錨桿支護(hù)形式；在破碎帶、淺埋軟弱破碎巖層或松軟的砂土層和工作面不易站立的巖土層中，可采用小導(dǎo)管注漿支護(hù)；對(duì)于更嚴(yán)重的地層（如第四系表土、砂礫層等）或施工規(guī)模更大的工程，可采用管棚式支護(hù)。4.2

超前錨桿和小導(dǎo)管注漿支護(hù)技術(shù)超前錨桿主要是指在工作面向前方布置傾斜式錨桿，使錨桿伸到即將要開(kāi)挖的部分，在開(kāi)挖前對(duì)這部分圍巖進(jìn)行支護(hù)。小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)是指采用錨注的形式進(jìn)行超前支護(hù)，可將破碎的圍巖固結(jié)和錨固成一個(gè)整體，從而顯著提高圍巖的自承載能力。它是沿初期支護(hù)外輪廓線，以一定仰角，向工作面施打直徑為32～45mm的帶泄?jié){孔的小導(dǎo)管并進(jìn)行注漿，利用漿液充分填充巖土體中的空隙，形成一定厚度的結(jié)合體。小導(dǎo)管注漿的作用是：穩(wěn)定工作面前方的巖土體，以達(dá)到控制開(kāi)挖松弛、崩塌、沉降，從而提高了工作面的自穩(wěn)性。此項(xiàng)技術(shù)在軟弱圍巖的地下工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。4.2.1適用范圍小導(dǎo)管注漿方法主要適用于：自穩(wěn)時(shí)間短的軟弱破碎帶、淺埋軟弱圍巖和嚴(yán)重偏壓砂層、砂卵石層、斷層破碎帶以及大面積淋水或涌水的隧道。對(duì)結(jié)構(gòu)頂部處于亞粘土、粉細(xì)砂、中粗砂等地質(zhì)松軟、空隙較大的地層更為適用，效果明顯。4.2.2

設(shè)計(jì)原則為保證工作面開(kāi)挖時(shí)不坍塌，設(shè)計(jì)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)充分考慮支護(hù)時(shí)間、支護(hù)類型和支護(hù)參數(shù)的選擇，且小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)工藝也應(yīng)和開(kāi)挖工序等相結(jié)合等。從下圖中可以看出：（1）在臺(tái)階掘進(jìn)中，要保證上臺(tái)階前方不穩(wěn)定土體的穩(wěn)定，小導(dǎo)管打入土體的長(zhǎng)度必須穿過(guò)可能形成的破裂面以外；（2）小導(dǎo)管間距應(yīng)根據(jù)工作面前方地質(zhì)條件和其自穩(wěn)能力來(lái)決定；4.2.2

設(shè)計(jì)原則（3）小導(dǎo)管的外插角（與隧道開(kāi)挖輪廓的夾角）應(yīng)考慮小導(dǎo)管的長(zhǎng)度和鋼架的間距；（4）考慮一次掘進(jìn)進(jìn)尺及前后小導(dǎo)管之間的搭接長(zhǎng)度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)，小導(dǎo)管的長(zhǎng)度L以3～4.5m為宜，外插角以10o～20o為宜，小導(dǎo)管間距通常按每米3～4根布置，導(dǎo)管之間的搭接長(zhǎng)度不宜小于1.0m。一次掘進(jìn)進(jìn)尺及小導(dǎo)管間的搭接長(zhǎng)度示意圖4.2.3

小導(dǎo)管的施工技術(shù)（1）小導(dǎo)管的加工制作前端加工成圓錐形并封焊嚴(yán)實(shí)；管身設(shè)若干溢漿孔，孔徑Ф6～12mm；孔距20~30cm，按梅花形排列；后端1.0m范圍不設(shè)溢漿孔，管尾設(shè)一加固環(huán)，并要保持管身順直的要求。4.2.3

小導(dǎo)管的施工技術(shù)（2）小導(dǎo)管施工工藝①布孔。根據(jù)小導(dǎo)管的施工設(shè)計(jì)和開(kāi)挖斷面的中線，拱頂外輪廓線中心高程和支距進(jìn)行布孔放樣，并以插釬作為標(biāo)記控制小導(dǎo)管的間距。②成孔。首先架設(shè)方向架，確定打孔方向、位置和仰角，然后依據(jù)不同地質(zhì)條件，采用不同成孔設(shè)備打孔：一般砂層可用Φ20mm管以壓力風(fēng)吹孔；粉細(xì)砂、亞粘土可采用風(fēng)鎬推進(jìn)導(dǎo)管；粘土層可采用煤電鉆鉆孔；在土夾石、風(fēng)化巖可使用液壓或風(fēng)槍打眼成孔?？追较蛞箜樦?，不得彎曲和塌孔等。③插管。安設(shè)小導(dǎo)管時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)管孔的方向和角度，必要時(shí)使液壓或風(fēng)動(dòng)推進(jìn)器將導(dǎo)管推入，并力求導(dǎo)管尾端在同一剖面且外露長(zhǎng)度以30cm為宜。④封口。噴混凝土5～8cm厚度，對(duì)管尾周?chē)鷳?yīng)加強(qiáng)封閉。4.2.3

小導(dǎo)管的施工技術(shù)（3）小導(dǎo)管注漿1）地質(zhì)調(diào)查施工前的地質(zhì)調(diào)查或地質(zhì)超前預(yù)報(bào)對(duì)小導(dǎo)管注漿參數(shù)的確定和效果起著重要作用。對(duì)圍巖應(yīng)重視調(diào)查其結(jié)構(gòu)特征外，還應(yīng)查明圍巖強(qiáng)度、膠結(jié)程度、顆粒成分、空隙率和物理力學(xué)性能等；當(dāng)圍巖分層時(shí)應(yīng)查清其互層狀況、軟硬層次、厚薄組合等情況，以便確定合理的注漿方案。

2）注漿參數(shù)的確定①注漿擴(kuò)散半徑可根據(jù)導(dǎo)管密度和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件試驗(yàn)確定。一般應(yīng)考慮注漿范圍相互重疊為原則。小導(dǎo)管間距按下式計(jì)算4.2.3

小導(dǎo)管的施工技術(shù)②注漿量的計(jì)算單根導(dǎo)管漿液注入量可按下式估算為簡(jiǎn)化計(jì)算，將

α和β的乘積假定為1，則上式可簡(jiǎn)化為③注漿壓力在砂質(zhì)地層采用水泥砂漿或水泥-水玻璃漿液注漿時(shí)，注漿壓力一般為0.5～0.9MPa，必要時(shí)在管口尾部設(shè)置止?jié){塞。粉細(xì)砂底層在滿足注漿效果的情況下，注漿壓力不宜過(guò)大，經(jīng)試驗(yàn)一般注漿壓力為0.3～0.5MPa，并可按下式計(jì)算3）注漿材料的選擇注漿材料應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行選擇確定。4.2.3

小導(dǎo)管的施工技術(shù)4）注漿工藝針對(duì)不同的地層和不同的注漿屬性，選定合適的注漿方法和注漿工藝，是實(shí)現(xiàn)注漿要求的重要工作。具體注漿工藝流程參考圖6-4進(jìn)行。必要時(shí)，可進(jìn)行壓水試驗(yàn)，然后注漿。5）注漿機(jī)具注漿機(jī)具可視具體情況，采取“土洋結(jié)合”和先查驗(yàn)、后試用、再推廣的方法，以方便實(shí)用和滿足注漿效果為原則。6）勞動(dòng)力組織根據(jù)不同地層的相關(guān)參數(shù)確定漿液配比，計(jì)算出所需原材料用量，并事先作好準(zhǔn)備。注漿必須對(duì)注漿導(dǎo)管的根數(shù)、長(zhǎng)度、地質(zhì)參數(shù)調(diào)查清楚，并作好記錄。注漿時(shí)有專人測(cè)定pH值，專人掌握止?jié){塞的壓力表并隨時(shí)調(diào)整注漿壓力。注漿完畢應(yīng)注意清理機(jī)具和管路，使其暢通。4.3

管棚式超前支護(hù)技術(shù)管棚法是沿開(kāi)挖輪廓周線，鉆設(shè)與隧道軸線平行的鉆孔，而后插入不同直徑的鋼管，并向管內(nèi)注漿，固結(jié)管周邊的圍巖，并在預(yù)定的范圍內(nèi)形成棚架的支護(hù)體系。它的主要作用是：提高管周?chē)鷰r的抗剪強(qiáng)度，先行支護(hù)圍巖，把因開(kāi)挖引起的松弛控制在最小范圍之內(nèi)，其效果可大致歸納如下：1）梁效應(yīng)先行施設(shè)的管棚，以工作面和后方支撐為支點(diǎn)形成一個(gè)梁式結(jié)構(gòu)，防止了圍巖的松弛和崩塌。2）加固圍巖效果鋼管插入后，向管內(nèi)注漿，加固了管周的圍巖。4.3

管棚式超前支護(hù)技術(shù)管棚式超前支護(hù)和導(dǎo)管式超前支護(hù)的區(qū)別主要是：管棚式支護(hù)采用更大直徑（80～100mm，甚至更大，達(dá)100mm以上）的鋼管，且鋼管更長(zhǎng)（可以在10m以上）的超前支護(hù)。管棚施工往往要求插入的鋼管自身形成棚體結(jié)構(gòu)，如：根據(jù)需要由鋼管形成拱式、梁式或拱-墻式結(jié)構(gòu)；而小導(dǎo)管可以只設(shè)置在局部危險(xiǎn)區(qū)域。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮管棚的整體布置外形（往往和隧道或其它工程的外輪廓一致），還要考慮在管棚長(zhǎng)度方向的受力情況。4.3.1

適用范圍從國(guó)內(nèi)外的施工實(shí)踐看，管棚超前支護(hù)特別適用于在工程下方進(jìn)行工程施工的情況，主要包括下述場(chǎng)合：1）作為公路、鐵路下方修建隧道的輔助工法；2）作為在地中及地下結(jié)構(gòu)物下方修建隧道的輔助工法；3）作為修建大斷面隧道施工的輔助工法：4）作為隧道洞口段施工的輔助工法；5）作為其它施工的輔助工法，如托底、盾構(gòu)基地防護(hù)等。管棚法主要適用于：第四紀(jì)覆蓋地層、軟弱、矽礫地層或軟巖、巖堆、破碎帶等易于崩塌、松弛、軟化的地層。4.3.2

管棚式超前支護(hù)設(shè)計(jì)管棚施工設(shè)計(jì)步驟是結(jié)合地層和結(jié)構(gòu)外形情況先確定布置外形，計(jì)算承受總壓力，設(shè)計(jì)管棚長(zhǎng)度，然后結(jié)合管徑按強(qiáng)度計(jì)算間距（管棚數(shù)量），并用穩(wěn)定性（擾度）驗(yàn)證。（1）管棚布置管棚是在地下工程輪廓外形成的棚架體系，要根據(jù)圍巖性質(zhì)及地表、地中結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)，決定管棚的配置和形狀。一般說(shuō)，管棚的配置和形狀可參考圖6-5選用。（2）確定載荷按普氏或太沙基公式計(jì)算。（3）管棚長(zhǎng)度管棚長(zhǎng)度首先應(yīng)滿足鉆機(jī)設(shè)備的工作參數(shù)要求，其次要穿過(guò)工作面的土體破裂面一定長(zhǎng)度，使土壓力傳遞到已封閉的支護(hù)結(jié)構(gòu)上，并考慮前后兩排管棚的搭接長(zhǎng)度。根據(jù)圖6-6可知：

L=A+2（B+C）管棚的配置和形狀管棚長(zhǎng)度計(jì)算示意圖L=A+2（B+C）4.3.2管棚式超前支護(hù)設(shè)計(jì)（4）管距和數(shù)量鋼管的最小間距，要視施工精度來(lái)決定。在水平鉆孔中，鋼管彎曲量隨施工長(zhǎng)度而增加，尤其是，長(zhǎng)度超過(guò)30m后，彎曲會(huì)急劇增加，大致在1/200～1/300左右。因此，一般鋼管的間距多采用（2～2.5）倍管徑；按長(zhǎng)梁計(jì)算最大彎矩：計(jì)算載荷作為梁長(zhǎng)度上的均布載荷并平均分?jǐn)傇诿扛摴?；鋼棚架間距（常為1.0m）作為鉸接點(diǎn)的跨間距，插入巖體一端是固結(jié)點(diǎn)；計(jì)算鋼管最大應(yīng)力，比較強(qiáng)度，并調(diào)節(jié)間距和直徑。（5）擾度驗(yàn)算鋼管的擾度不能超過(guò)頂部總允許下沉量，包括鋼管施工前下沉量。4.4

超前支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用馬鋼姑山鐵礦馬頭門(mén)冒頂區(qū)掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)方案4.4

超前支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用馬鋼姑山鐵礦馬頭門(mén)冒頂區(qū)掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)方案5軟巖巷道錨注支護(hù)技術(shù)5.1概述5.2內(nèi)注漿錨桿的類型與適用條件5.3錨注支護(hù)機(jī)理與支護(hù)設(shè)計(jì)5.4錨注支護(hù)在不穩(wěn)定地層中的應(yīng)用5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題5.1概述錨桿支護(hù)與錨噴支護(hù)特點(diǎn)各種以錨桿為基礎(chǔ)的復(fù)合支護(hù)形式二次支護(hù)的提出及二次支護(hù)的作用時(shí)間不穩(wěn)定地層中的巷道支護(hù)存在的問(wèn)題傳統(tǒng)支護(hù)體系已不適應(yīng)大地壓的要求錨噴支護(hù)、錨索支護(hù)、棚式支護(hù)、砌碹支護(hù)錨注支護(hù)體系以內(nèi)注漿錨桿為核心與其它支護(hù)組成不同支護(hù)（包括錨噴支護(hù)、棚式支護(hù)、砌碹支護(hù)等）

5.2內(nèi)注漿錨桿的類型與適用條件內(nèi)注漿錨桿是專門(mén)為解決不穩(wěn)定地層中巷道支護(hù)而研制的，其類型有：（1）可控壓內(nèi)注漿錨桿（2）普通內(nèi)注漿錨桿（3）端錨內(nèi)注漿錨桿5.3錨注支護(hù)機(jī)理與支護(hù)設(shè)計(jì)5.3.1錨注支護(hù)機(jī)理巷道支護(hù)形式可劃分為3個(gè)層次：①各種金屬支架、砌喧等被動(dòng)支護(hù)形式；②以錨噴支護(hù)為主的改善巷道圍巖力學(xué)性能的主動(dòng)支護(hù)形式；③從根本上改變巖體結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的以錨注加固為主的主動(dòng)支護(hù)形式．對(duì)于大松動(dòng)圈軟巖動(dòng)壓巷道，只有采用最高層次的支護(hù)形式才能保證巷道的穩(wěn)定。

5.3.1

錨注支護(hù)機(jī)理

錨注支護(hù)的實(shí)質(zhì)是錨桿兼作注漿管，其支護(hù)機(jī)理包括以下幾個(gè)方面：（1）漿液可封堵圍巖的裂憋，隔絕空氣，減輕圍巖風(fēng)化，防止圍巖被水浸濕而降低圍巖的本身強(qiáng)度。（2）注漿后松散破碎的圍巖被膠結(jié)成整體，提高了巖體強(qiáng)度，且噴層壁后充填密實(shí)，保證荷載均勻地作用在噴層和支架上，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)而首先破壞；并與原巖形成一個(gè)整體，在動(dòng)壓作用下其振動(dòng)頻宰與原巖一致而不易破壞．（3）注漿充填圍巖裂隙，配合錨噴支護(hù)．形成多層有效組合拱，且注漿錨桿本身為全長(zhǎng)錨固，它將多層組合拱聯(lián)成一個(gè)整體，共同承載，擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力．（4）作用在拱頂上的壓力能有效傳遞到底板，由于組合拱厚度的加大，減小了作用在底板上的荷載集中度，從而減弱底板巖石中的應(yīng)力和塑性變形，減輕底臌；且底板的穩(wěn)定，有助于兩幫的穩(wěn)定，在底板、兩幫穩(wěn)定的情況下又能保持拱頂?shù)姆€(wěn)定。錨注支護(hù)機(jī)理簡(jiǎn)圖1-注漿錨桿；2-噴網(wǎng)層；3-注漿擴(kuò)散范圍；4-錨固壓力錐巖錨拱；5-噴網(wǎng)層組合拱5.3.2錨注支護(hù)分類

（1）充填注漿充填注漿指在較大空隙中充填漿液料。充填注漿有兩個(gè)作用：增加巖土的整體穩(wěn)定；以及使支架受力均勻。充填注漿特點(diǎn)：用漿量大，強(qiáng)度要求低，漿液滲透性要求低。因此要求用大流量、粗徑送漿泵，漿液可以用較多的填充料以降低成本。（2）裂隙注漿裂隙注漿是通過(guò)漿液粘結(jié)裂隙面，以提高巖體強(qiáng)度和阻塞滲流通道。裂隙注漿對(duì)漿液的要求：滲透性要求；漿液凝結(jié)時(shí)間要求；漿液結(jié)石率要求；漿液粘結(jié)強(qiáng)度要求；漿液的環(huán)保要求。

5.3.3錨注聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.3.3.1錨注聯(lián)合支護(hù)型式的選擇5.3.3.2內(nèi)注漿錨桿支護(hù)參數(shù)的確定5.3.3.3注漿材料與參數(shù)的確定5.3.3.4注漿工藝5.3.3.1錨注聯(lián)合支護(hù)型式的選擇（1）新掘類巷道（2）加固類巷道（3）修復(fù)類巷道5.3.3.1錨注聯(lián)合支護(hù)型式的選擇（1）新掘類巷道

均采用二次支護(hù)的方法進(jìn)行施工，且根據(jù)所用錨桿類型分為兩種支護(hù)形式：一種是一次支護(hù)采用普通錨桿進(jìn)行錨噴支護(hù)，二次支護(hù)時(shí)采用內(nèi)注漿錨桿注漿加固及噴網(wǎng)帶支護(hù)；另一種是一次支護(hù)直接采用端錨內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行錨噴支護(hù)，同時(shí)預(yù)留及保護(hù)好內(nèi)注漿錨桿的孔口和螺紋，二次支護(hù)時(shí)采用一次支護(hù)所安裝的內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行注漿加固及噴網(wǎng)帶支護(hù)。

5.3.3.1錨注聯(lián)合支護(hù)型式的選擇（2）加固類巷道

這里指因局部變形破壞而影響穩(wěn)定，但斷面仍滿足要求的巷道，或經(jīng)過(guò)一次修復(fù)后圍巖仍較完整的巷道?？筛鶕?jù)裂隙的發(fā)育程度采用不同的錨注加固形式，裂隙極其發(fā)育時(shí)可采用普通內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行注漿加固，主要目的在于充填較大的裂隙；裂隙發(fā)育情況一般時(shí)，可采用端錨內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行錨注加固，以便于加大注漿壓力，使?jié){液充分?jǐn)U散到圍巖裂隙中。

5.3.3.1錨注聯(lián)合支護(hù)型式的選擇（3）修復(fù)類巷道

這里指經(jīng)過(guò)多次破壞和多次修復(fù)后又出現(xiàn)嚴(yán)重破壞需要修復(fù)的巷道。此時(shí)可采用兩種支護(hù)方式，一是錨注支護(hù)與錨噴支護(hù)相結(jié)合的聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，也就是先進(jìn)行注漿加固，然后涮大斷面，再采用普通錨桿或端錨內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行一次支護(hù)，最后再進(jìn)行錨注加固；二是型鋼支護(hù)與錨注支護(hù)相結(jié)合的聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，也就是先進(jìn)行涮大斷面，采用型鋼支架一次支護(hù)，然后采用普通內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行錨注后加固。

5.3.3.2內(nèi)注漿錨桿支護(hù)參數(shù)的確定（1）內(nèi)注漿錨桿的長(zhǎng)度（2）錨桿間排距（3）錨桿錨固力5.3.3.2內(nèi)注漿錨桿支護(hù)參數(shù)的確定（1）內(nèi)注漿錨桿的長(zhǎng)度一般不再經(jīng)受動(dòng)壓作用巷道，錨桿長(zhǎng)度為1700～2000mm，經(jīng)受動(dòng)壓或圍巖裂隙極其發(fā)育時(shí)，錨桿長(zhǎng)度為2200～2500mm。對(duì)于普通內(nèi)注漿錨桿，可根據(jù)圍巖松動(dòng)范圍來(lái)確定。不再經(jīng)受動(dòng)壓作用的巷道，錨桿長(zhǎng)度為1500～1800mm，經(jīng)受動(dòng)壓或圍巖裂隙極其發(fā)育時(shí)，錨桿長(zhǎng)度為2000～2200mm。5.3.3.2內(nèi)注漿錨桿支護(hù)參數(shù)的確定（2）錨桿間排距一般情況下，內(nèi)注漿錨桿的間排距為1000mm×1000mm；圍巖裂隙極其發(fā)育，且采用普通內(nèi)注漿錨桿時(shí)，錨桿間排距可擴(kuò)大到1500mm×1500mm；采用型鋼支架與錨注聯(lián)合支護(hù)時(shí)，錨桿排距可與支架排距相同；當(dāng)一次支護(hù)采用內(nèi)注漿錨桿時(shí)，其間排距按普通錨桿來(lái)確定，一般為600～800mm。5.3.3.2內(nèi)注漿錨桿支護(hù)參數(shù)的確定（3）錨桿錨固力

普通內(nèi)注漿錨桿的錨固力在40～50kN，因此可以采用4分焊接管制作；而端錨內(nèi)注漿錨桿的錨固力一般在50～70kN,因此可以采用ф22mm無(wú)縫管制作。5.3.3.3注漿材料與參數(shù)的確定（1）注漿材料在新掘類巷道中，一般可采用水泥、水泥－水玻璃單液漿；在裂隙極其發(fā)育且裂隙尺寸較大時(shí)，可在一次注漿的水泥漿液中摻加細(xì)骨料，如細(xì)砂、粉煤灰、矸石粉等，而在二次復(fù)注時(shí)采用單液漿；當(dāng)巷道處于強(qiáng)膨脹性巖層中時(shí)，可采用PM型、SPM型等化學(xué)漿液；而淋水較大時(shí)，可采用水泥－水玻璃雙液漿。5.3.3.3注漿材料與參數(shù)的確定（2）注漿參數(shù)采用單液或雙液注漿時(shí)，頂幫注漿壓力在1.2～1.5MPa，底角注漿壓力在1.5～2.0MPa；漿液中摻加細(xì)骨料時(shí)，注漿壓力在1.0～1.2MPa。5.3.3.4注漿工藝5.4錨注支護(hù)在不穩(wěn)定地層中的應(yīng)用

（1）在回采巷道中的應(yīng)用（2）在軟巖動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用（3）在軟巖地層水倉(cāng)中的應(yīng)用（4）在軟巖硐室工程中的應(yīng)用（1）在回采巷道中的應(yīng)用錨注支護(hù)在梁家煤礦回采巷道中的應(yīng)用（1）在回采巷道中的應(yīng)用錨注支護(hù)在梁家煤礦回采巷道中的應(yīng)用（1）在回采巷道中的應(yīng)用三錨支護(hù)技術(shù)在陶陽(yáng)礦高應(yīng)力煤巷中的應(yīng)用（2）在軟巖動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用——修復(fù)類巷道（2）在軟巖動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用——修復(fù)類巷道（2）在軟巖動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用——加固類巷道（2）在軟巖動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用——新掘類巷道（3）在軟巖地層水倉(cāng)中的應(yīng)用——新掘類巷道（4）在軟巖硐室工程中的應(yīng)用——新掘類巷道（4）在軟巖硐室工程中的應(yīng)用（4）在軟巖硐室工程中的應(yīng)用5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題1）注漿方式2）漿液材料3）控制參數(shù)4）注漿時(shí)間5）注漿方法6）注漿順序7）注漿效果的評(píng)價(jià)8）施工注意事項(xiàng)5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題1）注漿方式單液注漿：以單一漿料配置的漿液為主。為改變漿液的性質(zhì)，有時(shí)在漿液中添加改性劑，如由兩種配合料構(gòu)成的水泥-水玻璃漿液。5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題2）漿液材料水泥漿一般采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥?？筛鶕?jù)用途水泥漿液中可摻入一定摻合料，如砂、粘性土（塑性指數(shù)高、粘性顆粒含量高）、粉煤灰（燒失量小、細(xì)度不低于水泥）、水玻璃（模數(shù)2.4～3，SiO2克分子數(shù)/Na2O克分子數(shù)，濃度30～45）。另常加入一些改性劑，以改善漿液性能，主要改性劑有:

懸浮劑：使水泥顆粒長(zhǎng)時(shí)間懸浮不沉淀；分散劑：降低水泥漿液粘度；速凝劑和緩凝劑：如3～5%的水玻璃；膨脹劑：解決析水與收縮、結(jié)石率小于1的問(wèn)題；防析水劑；加氣劑等。5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題3）控制參數(shù)注漿壓力：根據(jù)巖石破碎程度，錨注一般注漿壓力采用0.15～3.0MPa。擴(kuò)散半徑：采用經(jīng)驗(yàn)法。錨注方法的擴(kuò)散半徑不應(yīng)當(dāng)完全按滲透半徑來(lái)確定。因?yàn)閹r石越破碎（雖然擴(kuò)散半徑大），越需要加固。如果滲透半徑小而巖石變形大（巖性軟），就需要提高漿液的滲透能力或注漿壓力。一般擴(kuò)散半徑和錨桿布置一致，或略微調(diào)動(dòng)。5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題4）注漿時(shí)間因?yàn)殄^注支護(hù)是聯(lián)合支護(hù)，注漿一般滯后與錨桿施工，即相當(dāng)于二次支護(hù)。因此支護(hù)時(shí)間是錨注支護(hù)的重要參數(shù)。不能過(guò)早：影響前方正常各種程序、要求較高的性能以適應(yīng)高應(yīng)力和較大的變形；不能過(guò)遲：洞室變形過(guò)大再行支護(hù)就失去意義。確定方法：原則上保證注漿后的巖體能適應(yīng)后續(xù)變形量?？赏ㄟ^(guò)前后兩種支護(hù)能力的比較確定后續(xù)變形量的比例關(guān)系，結(jié)合施工速度確定注漿時(shí)間。簡(jiǎn)易確定方法可由變形曲線的最大曲率附近的時(shí)間。一般在1個(gè)月左右時(shí)間。5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題5）注漿方法注漿方式主要有兩種，一是充填注漿：噴射混凝土后，鉆孔、安短注漿管、對(duì)壁后注漿；二是滲透注漿：用于裂隙巖體的注漿加固。對(duì)裂隙巖體的注漿有兩種方法，一是單獨(dú)注漿，指在錨噴施工以后，單獨(dú)采用鉆孔注漿的方法；一是錨桿管注漿，即以鋼管作為錨桿，又作為注漿管，安設(shè)注漿錨桿后，再行注漿。錨桿管注漿程序：工作面鉆錨桿孔→安帶跑漿孔的錨桿管（6//鋼管兩端分別有螺紋或鉆跑漿孔→用樹(shù)脂或水泥卷固結(jié)錨桿→錨固（托盤(pán)、螺帽）→保護(hù)錨管使其在注漿時(shí)可連接注漿軟管。5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題6）注漿順序長(zhǎng)度方向：一般采用擠密式注漿，即：先分區(qū)，后加密；先外圍，后內(nèi)部。縱向（立面方向）：下行式-可增加下部位進(jìn)漿機(jī)會(huì)；上行式-避免漿液無(wú)過(guò)多擴(kuò)散。局部先行：用以先在容易漏漿的地方封閉堵漿。重復(fù)注漿：為提高注漿效果，可以采用加密鉆孔，重復(fù)注漿的辦法。5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題7）注漿效果的評(píng)價(jià)漿液注入量。漿液注入量越大，加固效果越明顯。因此要想辦法充分注漿。注漿壓力。注漿壓力到達(dá)設(shè)計(jì)值應(yīng)有足夠的漿液注入。單獨(dú)的注漿壓力還不說(shuō)明問(wèn)題。漿液滲出。漿液滲出是判斷漿液流動(dòng)范圍、進(jìn)入裂隙狀況的依據(jù)。鉆孔測(cè)量（壓水測(cè)量、巖體質(zhì)量檢查等）。5.5錨注支護(hù)施工中的幾個(gè)問(wèn)題8）施工注意事項(xiàng)保證施工順暢的重要條件是漿液流動(dòng)與施工密切配合（漿液穩(wěn)定性好、粘度性能好、凝結(jié)時(shí)間配合好、設(shè)備工況好、操作熟練），否則引起堵管。設(shè)備配合不僅要求設(shè)備性能，還要求施工前后的準(zhǔn)備、整理、清潔等工作認(rèn)真。漿液配比要準(zhǔn)確。配比不準(zhǔn)，或者過(guò)早凝結(jié)堵管，或者注漿后不凝結(jié)，沒(méi)有效果。串漿與跑漿。出現(xiàn)串漿可放大注漿孔間的距離；延長(zhǎng)前后注漿的間隔時(shí)間；少量跑漿可用一些材料堵塞，再用速凝劑封面；跑漿大要求封閉表面（如噴射混凝土），或者采用低壓、濃漿、限量、間隔注漿等方法。深部破裂巖體錨注加固特性研究前言1破裂巖體錨注加固特性試驗(yàn)設(shè)計(jì)2試驗(yàn)結(jié)果與分析3破裂巖體錨注加固特性試驗(yàn)結(jié)論4破裂巖體錨注加固結(jié)構(gòu)承載能力分析前言大量工程實(shí)踐和研究表明，破裂巖體具有承載能力，且在一定的支護(hù)約束下，可形成有效的承載結(jié)構(gòu)。對(duì)深部地下工程圍巖來(lái)說(shuō)，如何形成有效支護(hù)結(jié)構(gòu)，發(fā)揮破裂巖體的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，對(duì)巷道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定均具有重要意義。實(shí)踐證明，對(duì)破碎的巷道圍巖實(shí)施錨固和注漿后，可形成有效的錨注加固結(jié)構(gòu)，能滿足多種復(fù)雜條件下的支護(hù)要求。但對(duì)破裂巖體注漿和加錨后的力學(xué)特性及承載機(jī)理的基礎(chǔ)研究較少，這里通過(guò)對(duì)破裂巖體實(shí)施注漿和加錨后力學(xué)特性的試驗(yàn)研究，初步揭示加錨注漿巖體的承載機(jī)理，并通過(guò)對(duì)深部不穩(wěn)定圍巖巷道錨注支護(hù)結(jié)構(gòu)承載特性的分析，有力地說(shuō)明了錨注支護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的應(yīng)用前景.1破裂巖體錨注加固特性試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.1試件材料和成型方法1.2試驗(yàn)內(nèi)容（1）單軸壓縮試驗(yàn)—單向應(yīng)力狀態(tài)（2）側(cè)向約束試驗(yàn)—兩向應(yīng)力狀態(tài)（3）加錨約束試驗(yàn)—三向應(yīng)力狀態(tài)1.3測(cè)試系統(tǒng)2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1單軸壓縮試驗(yàn)——單向應(yīng)力狀態(tài)

2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1單軸壓縮試驗(yàn)——單向應(yīng)力狀態(tài)

30步20步35步2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.2側(cè)向約束試驗(yàn)——兩向應(yīng)力狀態(tài)2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.3加錨約束試驗(yàn)——三向應(yīng)力狀態(tài)（b）ZJ-1-5（a）ZJ-1-3（c）ZJ-2-4（d）ZJ-2-620步28步40步50步60步28步40步20步50步60步2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.3加錨約束試驗(yàn)——三向應(yīng)力狀態(tài)3破裂巖體錨注加固特性試驗(yàn)結(jié)論（1）破裂巖體經(jīng)注漿加固后，單軸抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低，具有彈塑性特性，不發(fā)生脆性破壞，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定.分維數(shù)不同試件的峰值強(qiáng)度和彈性模量上存在一定的差異，偏高和偏低分維數(shù)試件強(qiáng)度和彈模值低于合理分維數(shù)試件.注漿改善了巖體的應(yīng)力狀態(tài)，促進(jìn)了巖體承載能力的提高.（2）側(cè)向約束條件下注漿巖體的力學(xué)性能明顯提高，峰后應(yīng)力緩慢降低，無(wú)明顯的殘余變形段，分維數(shù)的不同對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響相對(duì)較小，側(cè)向約束力隨試件塑性變形的增加而明顯提高.3破裂巖體錨注加固特性試驗(yàn)結(jié)論（3）注漿加錨巖體試驗(yàn)曲線由初始裂隙壓密、彈性、彈塑性和應(yīng)力強(qiáng)化段組成，無(wú)峰后軟化和殘余變形段；錨桿提供了應(yīng)力和位移約束，集中反映在由彈性段向應(yīng)力強(qiáng)化段過(guò)渡的過(guò)程中，錨桿和側(cè)向拉桿約束較好地維持了試件整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，表現(xiàn)出較高的承載和抗變形能力.（4）利用注漿加錨巖體具有的應(yīng)力強(qiáng)化特性，進(jìn)行深部地下工程錨注加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析，有利于充分發(fā)揮注漿加錨巖體的力學(xué)性能，揭示錨注加固結(jié)構(gòu)具有較高承載能力的力學(xué)機(jī)制.4破裂巖體錨注加固結(jié)構(gòu)承載能力分析4.1深部巷道圍巖變形失穩(wěn)過(guò)程分析4.2錨注加固結(jié)構(gòu)承載機(jī)理4.3破裂巖體錨注加固結(jié)構(gòu)極限承載能力4.4結(jié)論4.1

深部巷道圍巖變形失穩(wěn)過(guò)程分析深部巷道圍巖變形失穩(wěn)過(guò)程包括4個(gè)階段：開(kāi)挖后彈性變形恢復(fù)，無(wú)支護(hù)條件下變形，有支護(hù)條件下變形和失穩(wěn)條件下變形。（1）開(kāi)挖后彈性變形恢復(fù)（2）無(wú)支護(hù)條件下變形（3）有支護(hù)條件下變形（4）支護(hù)失穩(wěn)后變形4.1

深部巷道圍巖變形失穩(wěn)過(guò)程分析因此，深部巷道圍巖的變形與穩(wěn)定，與實(shí)施支護(hù)的時(shí)間、強(qiáng)度和剛度相關(guān)，圍巖變形是巖體破壞和剪切滑移引起體積應(yīng)變?cè)黾拥慕Y(jié)果，對(duì)圍巖應(yīng)適時(shí)、主動(dòng)地采取合理的支護(hù)與加固措施。實(shí)踐表明，錨注加固技術(shù)可顯著提高破裂巖體的自穩(wěn)能力，圍巖變形得到有效控制，為深部高應(yīng)力巷道提供了一種有效支護(hù)手段。4.2.1錨注加固結(jié)構(gòu)的概念錨注加固形成的組合拱對(duì)圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定起較大作用，為破裂巖體提供變形性能好、高抗力的結(jié)構(gòu)性約束。因此，可將由錨注加固拱結(jié)構(gòu)性約束引起的處于高應(yīng)力狀態(tài)下的破裂巖體和完整巖體的范圍統(tǒng)稱為支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載圈，而將錨注加固作用形成的組合拱結(jié)構(gòu)稱為關(guān)鍵承載圈，它是深部破裂巖體發(fā)揮應(yīng)力強(qiáng)化特性的基礎(chǔ)。4.2錨注加固結(jié)構(gòu)承載機(jī)理4.2.2錨注加固結(jié)構(gòu)承載機(jī)理（1）改善破裂巖體的物理力學(xué)狀態(tài)（2）改變破裂巖體峰后承載和變形特性（3）顯著提高多層組合拱結(jié)構(gòu)的可靠性與承載能力（4）高約束力阻止深部圍巖塑性區(qū)發(fā)展因此，錨注加固結(jié)構(gòu)具有較好的整體性、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性、較高的承載力和較強(qiáng)的讓壓與抗變形能力。4.2錨注加固結(jié)構(gòu)承載機(jī)理4.3

破裂巖體錨注加固結(jié)構(gòu)極限承載能力由于注漿加錨巖體呈理想彈塑性特點(diǎn)，峰后呈應(yīng)力強(qiáng)化特性，因此，可按理想彈塑性理論確定錨注加固結(jié)構(gòu)的極限承載能力。當(dāng)錨注加固結(jié)構(gòu)關(guān)鍵承載圈全斷面進(jìn)入塑性區(qū)，即為錨注加固結(jié)構(gòu)的極限應(yīng)力狀態(tài)。彈性極限承載能力塑性極限承載能力4.3

破裂巖體錨注加固結(jié)構(gòu)極限承載能力一般錨注加固結(jié)構(gòu)的＝2～3，而＝20～30MPa則可達(dá)13.86～32.96MPa，遠(yuǎn)高于普通支護(hù)提供的

0.1～0.5MPa；而按彈性極限確定的錨注加固結(jié)構(gòu)極限承載能力為

7.5～13.3MPa因此，錨注加固結(jié)構(gòu)的彈塑性極限承載能力達(dá)彈性極限承載能力的2～3倍。大量的工程實(shí)踐證明了錨注加固結(jié)構(gòu)具有較高的承載能力，可滿足多種復(fù)雜的工程和地質(zhì)條件。4.4

結(jié)論（1）錨注加固結(jié)構(gòu)由錨注加固作用范圍內(nèi)的組合拱結(jié)構(gòu)，錨注加固作用范圍外處于高應(yīng)力狀態(tài)下的破裂巖體，以及破碎范圍外處于高應(yīng)力狀態(tài)的完整巖體組成。三部分共同組成巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載圈，錨注加固作用形成的組合拱結(jié)構(gòu)是其中的關(guān)鍵承載圈，它為深部破裂巖體提供徑向約束，為深部破裂巖體應(yīng)力強(qiáng)化特性的發(fā)揮創(chuàng)造了條件。4.4

結(jié)論（2）錨注加固改善了破裂巖體的物理與力學(xué)狀態(tài)，改變了加固范圍內(nèi)巖體峰后承載和變形特性，組成的多層組合拱結(jié)構(gòu)具有較好的整體性、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性、較高的承載力和較強(qiáng)的讓壓和抗變形能力，有效阻止了圍巖深部塑性區(qū)的發(fā)展。（3）錨注加固結(jié)構(gòu)的彈塑性極限承載能力遠(yuǎn)高于普通支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨注結(jié)構(gòu)彈性極限承載能力；說(shuō)明錨注加固結(jié)構(gòu)可對(duì)深部破裂圍巖提供高應(yīng)力的結(jié)構(gòu)性約束，使破裂巖體發(fā)揮應(yīng)力強(qiáng)化特性，成為支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載體。

6.1引言6.2抗滑樁技術(shù)6.3預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁作用機(jī)理6.4預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)6.5預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁技術(shù)的應(yīng)用6預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁技術(shù)

滑坡問(wèn)題：邊坡加固和滑坡治理（1）風(fēng)景區(qū)（2）村莊附近（3）公路與鐵路邊坡（4）建筑物滑動(dòng)目前除采用錨桿和錨索支護(hù)技術(shù)外，較多地采用了抗滑樁技術(shù)來(lái)加固邊坡，實(shí)現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定。6.1引言

6.1引言

由于抗滑樁技術(shù)具有：抗滑能力強(qiáng)，開(kāi)挖和混凝土工程量小，且不會(huì)惡化原有的地質(zhì)條件，樁位設(shè)置靈活，對(duì)保證工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，縮短工期和節(jié)約投資均具有顯著作用，因此在邊坡加固、滑坡治理等工程中廣泛應(yīng)用。6.1引言

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一般將抗滑樁技術(shù)與其它巖土加固技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用，如與錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索、注漿等技術(shù)相結(jié)合，組成各種復(fù)合加固技術(shù)。如隨著預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的引進(jìn)和發(fā)展，在抗滑樁的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了“預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁技術(shù)”

——它作為一種新型穩(wěn)定邊坡技術(shù)，能夠極大地節(jié)省原材料，降低造價(jià)，且可取得更好的支護(hù)與加固效果，因此，在邊坡加固和滑坡治理工程中得到了很好地應(yīng)用。

應(yīng)用概況：公路與鐵路邊坡、露天礦山邊坡、基坑等抗滑樁技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①抗滑能力強(qiáng)，②開(kāi)挖和混凝土工程量小，③不會(huì)惡化原有的地質(zhì)條件，④樁位設(shè)置靈活，可集中在有利于支擋滑坡的部位。缺點(diǎn)：配筋不能充分發(fā)揮其抗拉的優(yōu)勢(shì)，抗滑主要以擴(kuò)大橫截面積取勝——預(yù)應(yīng)力抗滑樁可解決此問(wèn)題！應(yīng)用效果：當(dāng)滑動(dòng)面較平緩且部位較淺時(shí)，可望取得較好的抗滑效果僅簡(jiǎn)述常用的大型鋼筋混凝土樁（簡(jiǎn)稱大樁）和鋼軌樁等兩種抗滑樁的設(shè)計(jì)方法。

6.2抗滑樁技術(shù)

大型鋼筋混凝土抗滑樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：抗滑力大、設(shè)樁地點(diǎn)靈活，可以將樁設(shè)置在最有利于支擋滑坡的部位，在挖掘樁孔的同時(shí)可以進(jìn)行工程地質(zhì)勘探，可同時(shí)進(jìn)行原位大試件剪切試驗(yàn)，為有效支擋滑坡體創(chuàng)造有利條件，施工比較方便等。因此，在防治由中硬或中硬以下巖石組成的不同破碎程度的邊坡中形成的中淺層滑坡方面得到廣泛應(yīng)用。6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

設(shè)計(jì)步驟：（一）搞清引起滑坡的主要原因、范圍、滑體厚度，分析其穩(wěn)定狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)；（二）根據(jù)滑坡工程地質(zhì)剖面圖及滑動(dòng)面土、巖抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，計(jì)算滑坡推力；（三）根據(jù)滑體各部位的滑坡推力大小和平盤(pán)施工條件，確定樁體在剖面上的位置和加固范圍；（四）建立抗滑工程造價(jià)與抗滑樁的主要設(shè)計(jì)參數(shù)（樁間距、樁體錨固深度、樁體斷面Bp×Dp）間的函數(shù)關(guān)系，以抗滑工程造價(jià)最低為目標(biāo)，進(jìn)行抗滑樁設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化，尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程：(1)根據(jù)滑坡推力大小、地形及地層性質(zhì)，擬定樁長(zhǎng)、錨固深度、樁截面尺寸及樁間距。(2)確定樁的計(jì)算寬度，并根據(jù)滑體地層性質(zhì)，選定地基系數(shù)。(3)根據(jù)選定的地基系數(shù)及樁的截面形式、尺寸，計(jì)算樁的變形系數(shù)及其計(jì)算深度，據(jù)此判斷按剛性樁或彈性樁來(lái)設(shè)計(jì)。(4)根據(jù)樁底的邊界條件采用相應(yīng)的公式計(jì)算樁身各截面的變位、內(nèi)力及側(cè)壁應(yīng)力等，并計(jì)算最大剪力、彎矩及其部位。6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

抗滑樁抗滑原理示意圖6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

在抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算中，一般將其周?chē)鷰r土體視為彈性介質(zhì)，應(yīng)用彈性地基梁理論，以溫克勒提出的“彈性地基”假說(shuō)作為計(jì)算的理論基礎(chǔ)。這里僅介紹“懸臂樁法”。其受力狀態(tài)如圖所示。

“懸臂樁法”設(shè)計(jì)方法：由于簡(jiǎn)便，是常用的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)中一般是先估算滑坡推力，假定單樁承受一個(gè)樁間距的滑坡推力，再假定滑坡推力的分布圖式，然后以建立在溫克勒彈性地基模型基礎(chǔ)上的計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，就是說(shuō)是把滑坡和抗滑樁分開(kāi)進(jìn)行考慮和計(jì)算的。由于設(shè)計(jì)計(jì)算方法是以溫克勒彈性地基模型為理論依據(jù)，因此。設(shè)計(jì)計(jì)算只適用于樁和土均處于彈性工作狀態(tài)時(shí)，而一般為了充分發(fā)揮樁前土體的抗力，允許抗滑樁有較大的位移，這時(shí)抗滑樁與巖土體均已處于彈塑性狀態(tài)；再者，設(shè)計(jì)方法是把樁作為平面受力結(jié)構(gòu)考慮的，而實(shí)際上抗滑樁在滑坡體中是一復(fù)雜的空間受力結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)方法存在一定的局限性。6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

（1）抗滑樁內(nèi)力計(jì)算1）受荷段內(nèi)力計(jì)算2）錨固段內(nèi)力計(jì)算

如βH2≤1.0，則為剛性樁，可按剛性樁計(jì)算；若βH2>1.0，則屬于彈性樁，按彈性樁計(jì)算。6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

（2）樁體穩(wěn)定條件分析抗滑樁在外力作用下，既要保證本身足夠的強(qiáng)度，又要保證樁體不發(fā)生傾倒破壞。為使樁體穩(wěn)定，必須滿足下式所限制的條件：

（8-4）式中，σ為樁側(cè)的最大壓應(yīng)力，MPa；[σ]為基巖極限承載能力，MPa，并按下式計(jì)算：（8-5）式中，K’為巖層構(gòu)造換算系數(shù)，取0.5～1.0；Cj為巖石裂隙、風(fēng)化折減系數(shù)，取0.3～0.5；Rγ為巖石單軸抗壓強(qiáng)度，MPa。這是一般工程計(jì)算中取巖石強(qiáng)度20～40％的原因！6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

（3）樁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)從樁體彎矩圖可以看出，樁身彎矩變化較大，上下端彎矩很小，這兩部分可按混凝土構(gòu)件考慮，不需要配置受力鋼筋，混凝土樁所能承受的彎矩由下式確定：

一般而言，在樁體迎推力側(cè)配置適當(dāng)?shù)氖芾摻睿梢猿浞职l(fā)揮鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力，其縱向受拉鋼筋面積按下式計(jì)算：

6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

說(shuō)明，根據(jù)選用鋼筋或鋼軌可確定其數(shù)量；還需校核縱向受力鋼筋能否保證樁體截面強(qiáng)度、混凝土受壓區(qū)高度；而后給出鋼筋用量表，并繪制鋼筋布置圖。預(yù)應(yīng)力抗滑樁是對(duì)受拉側(cè)鋼筋施加預(yù)應(yīng)力，可改善抗滑樁的受力特性。6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

（4）樁體設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題樁體設(shè)計(jì)參數(shù)主要指樁的間距、截面、錨固深度。它們不僅關(guān)系到工程的安全，而且這些參數(shù)還直接影響抗滑工程造價(jià)。為尋求合理的抗滑樁設(shè)計(jì)參數(shù)，可編制電算程序?qū)够瑯兜纳鲜鲋饕O(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。6.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

鋼軌樁定義：將鋼軌置入鉆孔，再用混凝土或水泥砂漿把鋼軌與孔壁巖體聯(lián)成一體而形成鋼軌樁，可適用于滑坡推力不大、巖體較完整的巖質(zhì)邊坡。鋼軌樁優(yōu)點(diǎn)：通常認(rèn)為與大斷面鋼筋混凝土抗滑樁相比，它具有更輕便、靈活、便于施工等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)外露天礦滑坡防治工程中得到廣泛應(yīng)用。6.2.2鋼軌抗滑樁

邊坡整體滑動(dòng)下的鋼軌樁一般呈現(xiàn)兩個(gè)相反方向的彎曲變形：在滑面以上（下），樁的彎曲部分凹(凸)向推力方向。隨推力逐漸增大，這兩個(gè)彎曲變形也逐漸加大，最終樁體呈現(xiàn)三段破壞。當(dāng)推力方向與樁體最大截面模數(shù)受力方向有一定交角時(shí)，樁體還出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。隨樁周?chē)鷰r體強(qiáng)度增大，樁體中段的破壞長(zhǎng)度逐漸縮短，樁體受剪力較大。進(jìn)一步分析還發(fā)現(xiàn)不同破壞形式：當(dāng)堅(jiān)硬巖體沿一很薄的滑面滑動(dòng)時(shí)，抗滑樁是受剪切而破壞；如果巖體沿一層軟弱的破碎帶或一弱層滑動(dòng)，由于在滑面處出現(xiàn)塑性變形，因而樁體是受彎曲而破壞；如果滑體是松散體或碎裂巖體，則樁體也是受彎曲而破壞。

（1）鋼軌樁的受力狀態(tài)和變形破壞特征

在計(jì)算鋼軌樁抗滑力時(shí)，應(yīng)研究現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，有條件時(shí)還可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)樁體應(yīng)力測(cè)試、模型試驗(yàn)等，以分析樁體的應(yīng)力狀態(tài)和破壞形式，進(jìn)而確定按剪切或彎曲條件的計(jì)算方法。也可將鋼軌樁視為彈性地基上的彈性地基梁，采用鏈桿法求解樁體內(nèi)力。實(shí)際上，目前鋼軌樁的設(shè)計(jì)方法還不成熟。應(yīng)具體問(wèn)題具體分析。（2）鋼軌抗滑樁的設(shè)計(jì)要求

1）錨固深度和樁長(zhǎng)錨固深度應(yīng)以樁體在滑坡推力作用下不被拔出，以及在樁底不會(huì)產(chǎn)生新的滑面為條件。當(dāng)滑床巖體較完整，強(qiáng)度較大時(shí)，錨固深度可取小些。樁長(zhǎng)應(yīng)保證不會(huì)產(chǎn)生越過(guò)樁頂?shù)幕隆５谝话闱闆r下，為施工方便而使樁長(zhǎng)能露出滑體表面。這樣也為地面觀測(cè)造成方便條件。（2）鋼軌抗滑樁的設(shè)計(jì)要求（2）鋼軌抗滑樁的設(shè)計(jì)要求2）樁距和排距樁距主要取決于樁的總數(shù)和巖體強(qiáng)度，加固后要防止軟弱巖體自樁間擠出。如滑坡推力較小，巖體強(qiáng)度又較大，則樁距可適當(dāng)大些。粘土巖易被水浸潤(rùn)而軟化，宜選用較大直徑的鋼軌樁或管樁。隨樁徑增大，樁后易形成堅(jiān)實(shí)的粘土巖楔，起阻止樁間擠出的作用。一些工程中有關(guān)鋼軌樁間距的資料有參考價(jià)值：如阜新海州露天煤礦86站的鋼軌樁間距為3～5m；白銀露天礦為4～5m；大冶鐵礦為3m。雙排或多排孔時(shí)，排距一般與樁距接近。但露天礦采場(chǎng)邊坡通常因限于施工條件而考慮每個(gè)臺(tái)階只設(shè)l～2排樁。

圖8-2粘土巖楔示意圖6.3預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁作用機(jī)理6.3.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的應(yīng)用原因6.3.2預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的受力特點(diǎn)6.3.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的應(yīng)用原因抗滑樁：一種很成熟的滑坡加固方法，它成群布置，借助樁的受力段及樁背土體與樁兩側(cè)的摩阻力而形成的土拱效應(yīng)以穩(wěn)定滑體，不使其從樁間滑出。作用機(jī)理是利用埋于滑床中的樁將滑體中未平衡的滑坡推力借樁傳遞而下作用于樁周的巖土體上。在我國(guó)已采用的最大抗滑樁斷面達(dá)6×4ｍ。

6.3.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的應(yīng)用原因改變方式：在樁上部加上錨索，將一部分下滑力轉(zhuǎn)移到錨索上，由錨索承擔(dān)，這樣可減少埋于滑床中樁傳遞作用于樁周巖體的滑坡推力，樁埋入滑床中的深度相對(duì)減短，并使原來(lái)的懸臂抗滑樁，變成了一端近似鉸接另一端近似彈性固端的一種梁式結(jié)構(gòu)。一般抗滑樁的樁身內(nèi)力大，且最大抗力發(fā)生在滑面的附近，造成樁身截面過(guò)大，抗滑樁錨固段長(zhǎng)度為整個(gè)樁長(zhǎng)的l/3～2/5；而預(yù)應(yīng)力錨索使抗滑樁單純錨固的特點(diǎn)得到了改善，在樁頂使用預(yù)應(yīng)力錨索施加與位移相反的反向力控制樁頂位移，應(yīng)用效果：使抗滑樁的受力更合理，大幅度減少樁身內(nèi)力、樁的橫截面及埋置深度，達(dá)到了節(jié)省材料和降低造價(jià)的目的。

6.3.2預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的受力特點(diǎn)抗滑樁屬于被動(dòng)受力結(jié)構(gòu)。抗滑樁工程完工后，并不立即起支擋作用，只有滑坡推力作用在樁上，使樁產(chǎn)生位移和變形，形成地基反力產(chǎn)生抵抗力矩時(shí)，才阻止滑坡的進(jìn)一步滑動(dòng)，這種受力機(jī)制，對(duì)任何需要治理的滑坡，特別是滑坡體上或前緣處有重要的建筑物時(shí)，都不能很快地阻止滑坡變形、開(kāi)裂。而預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁則屬于主動(dòng)式受力結(jié)構(gòu)。先給錨索施加預(yù)應(yīng)力，實(shí)質(zhì)上是給滑坡主動(dòng)施加了一個(gè)阻止其下滑的外力，可立即阻止滑坡的活動(dòng)，穩(wěn)定滑坡體。

圖8-3抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁結(jié)構(gòu)與彎距分布

6.3.2預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的受力特點(diǎn)

根據(jù)兩者之間的對(duì)比可看出兩者之間的受力狀況的不同，由于預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁在上端設(shè)置錨索變成了近似一端鉸接一端固定的梁式結(jié)構(gòu)，錨索樁最大彎矩的大小、位置與錨索施加預(yù)應(yīng)力的大小有關(guān)。如考慮滑坡推力為矩形分布，不考慮樁身土體抗力，則懸臂桿件的最大彎矩在固定端，其最大彎距為而簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的最大彎矩在梁跨中部，其最大彎距為而預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的受力情況則介入這兩者之間，其最大彎矩比懸臂樁的最大彎矩值小，且位置也高，樁身內(nèi)力發(fā)生了根本的變化。6.3.2預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的受力特點(diǎn)

滑動(dòng)面以上錨索樁身外側(cè)受拉，而抗滑樁則樁身內(nèi)側(cè)受拉，從而使樁身受力鋼筋分別布置在不同的受拉面。預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁在樁頂施加了與滑坡推力相反的支撐力，所以樁在滑面以下所受側(cè)向反力之和等于滑坡推力減去錨索提供相同方向的拉力。預(yù)應(yīng)力錨索通過(guò)對(duì)置于滑面以下穩(wěn)定巖土層中的錨固段施加預(yù)應(yīng)力來(lái)平衡滑坡中一部分下滑力，受力條件好，施工也較為方便。這樣，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的受力情況決定了它的截面相對(duì)變小，樁長(zhǎng)變短，配筋量也變少，而且可通過(guò)調(diào)整預(yù)應(yīng)力大小來(lái)控制樁頂位移。6.4預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)6.4.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)原則6.4.1滑坡推力和錨索拉力計(jì)算6.4.2樁身內(nèi)力計(jì)算6.4.3預(yù)應(yīng)力錨索參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算6.4.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)原則一般情況下，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁用于整治滑動(dòng)面較深、且推力大的大型滑坡。它的設(shè)置應(yīng)保證滑體不越過(guò)樁頂，或從樁間滑走，并不產(chǎn)生新的深層滑坡。它的設(shè)計(jì)包括兩部分：樁體的設(shè)計(jì)和預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)。6.4.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)原則預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：（1）設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能地考慮樁、錨索與土體的強(qiáng)度和變形特征；（2）預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)應(yīng)合理；（3）設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮兩種受力情況；（4）設(shè)計(jì)荷載包括作用于預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁上的外力。6.4.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)原則（1）設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能地考慮樁、錨索與土體的強(qiáng)度和變形特征確定該樁為剛性樁還是彈性樁；滑動(dòng)面的性狀；滑坡近期內(nèi)是否活躍，它的C、值大小的確定；計(jì)算滑坡推力的大小及樁身內(nèi)力的計(jì)算；樁間距及其它不利因素：樁的位置應(yīng)設(shè)在滑坡體較薄，錨固段地基強(qiáng)度較高的地段，其平面布置、樁間距（6～10m）、樁長(zhǎng)及截面尺寸等的確定，應(yīng)綜合考慮，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。此外，還需考慮錨索拉力和預(yù)應(yīng)力的確定、錨索的空間布置、錨索孔的傾角、錨索的應(yīng)力松馳與徐變、錨索的防銹、錨固方法與強(qiáng)度計(jì)算等。6.4.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)原則（2）預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)應(yīng)合理當(dāng)樁承受設(shè)計(jì)滑坡推力時(shí)，錨索拉力應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)拉力值。若錨索拉力太小，則錨索起不到“支點(diǎn)”作用，樁頂位移得不到控制，錨索只能起一新加的較小力作用在樁頂，雖可減小樁身內(nèi)力，大部分滑坡推力仍通過(guò)樁身傳遞到滑床，樁身受力狀態(tài)未脫離抗滑樁受力狀態(tài)。若錨索設(shè)計(jì)拉力太大，當(dāng)樁身承受最大滑坡推力時(shí)，錨索拉力達(dá)不到設(shè)計(jì)值而造成浪費(fèi)，并且給錨索的施工工藝和實(shí)施帶來(lái)很大的困難。6.4.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)原則（3）設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮兩種受力情況一是樁身受錨索預(yù)應(yīng)力和樁側(cè)土彈性抗力作用，滑坡推力作為均布荷載作用在樁上，可用普通的地基系數(shù)法計(jì)算全樁的內(nèi)力和位移；二是樁受滑坡推力、樁前剩余抗滑力、錨索拉力、樁側(cè)土彈性抗力的作用，按最不利組合計(jì)算樁身內(nèi)力和位移。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)具體情況具體分析，采用其中的一種受力情況來(lái)分析和設(shè)計(jì)。6.4.1預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁設(shè)計(jì)原則（4）設(shè)計(jì)荷載包括作用于預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的外力可計(jì)算的滑坡推力，樁前滑體抗力（指滑動(dòng)面以上樁前土體對(duì)樁的反力），樁錨固段地層抗力，錨索預(yù)應(yīng)力。樁側(cè)摩阻力、粘聚力及樁身自重和樁底反力可不列入計(jì)算。在預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算中，錨索設(shè)計(jì)拉力的確定是該計(jì)算中最重要的一點(diǎn)，一旦設(shè)計(jì)拉力確定了，其它的設(shè)計(jì)計(jì)算都可確定。6.4.2滑坡推力和錨索拉力計(jì)算應(yīng)滿足的幾個(gè)假定：1.土體對(duì)樁身的作用力是線彈性的,且沿樁身均勻分布;2.樁身、其它部件、土體在張拉及整個(gè)工作階段呈線彈性;3.滑動(dòng)面是確定的,且在整個(gè)工作期間不會(huì)改變;4.所研究的滑坡可以簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題;5.樁的嵌入部分的受力仍可按懸臂樁的嵌入部分計(jì)算.6.4.2滑坡推力和錨索拉力計(jì)算（1）滑坡推力的確定對(duì)于一個(gè)需要整治的滑坡，首先必須確定其滑坡推力，根據(jù)滑坡特性，計(jì)算出極限平衡狀態(tài)下滑坡推力曲線，取一定安全系數(shù)[Fs]＝1.05～1.25，確定設(shè)計(jì)滑坡推力曲線，據(jù)此定出抗滑樁的位置;同時(shí)應(yīng)考慮該處滑坡體較薄，且錨固段應(yīng)設(shè)置在較好的地層，錨索的設(shè)置也適宜，不能太長(zhǎng)。錨索和樁的位置定好后，該處的下滑推力可根據(jù)設(shè)計(jì)滑坡推力曲線確定其大小。已知滑動(dòng)面、地基地層性質(zhì)、樁身材料等，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定選擇樁截面尺寸、樁間距。樁的錨固段大至為樁長(zhǎng)的1/3～l/5，錨索錨固段必須在滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定巖層中，其長(zhǎng)度根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定。調(diào)整錨索直徑及股數(shù)，使其受力最為合理。6.4.2滑坡推力和錨索拉力計(jì)算（2）錨索拉力計(jì)算預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁為一超靜定結(jié)構(gòu)，將樁與錨索視為一個(gè)整體，樁簡(jiǎn)化為受橫向變形約束的彈性地基梁，根據(jù)位移變形協(xié)調(diào)原理，按地基系數(shù)法確定錨索拉力及樁身內(nèi)力。如圖所示，土壓力按最常用的三角形及矩形兩種考慮，錨索拉力按彈性支座考慮。假定錨索與樁變形協(xié)調(diào)，即錨索伸長(zhǎng)量等于錨索作用點(diǎn)處樁的位移。（2）錨索拉力計(jì)算

設(shè)樁上作用有n根錨索，當(dāng)樁與錨索的變形協(xié)調(diào)完成后，錨索拉力分別為，，，……，，并設(shè)＝，則有：對(duì)O點(diǎn)的彎矩為：錨索拉力對(duì)O點(diǎn)產(chǎn)生的彎矩總和為：土壓力對(duì)O點(diǎn)的彎矩為：則O點(diǎn)的總彎矩為：

O點(diǎn)的總剪力為：變形協(xié)調(diào)方程為：

（8-10）式中，為樁上第根錨索作用點(diǎn)的水平位移；為第i根錨索的水平伸長(zhǎng)量。根據(jù)材料力學(xué)有：＝（2）錨索拉力計(jì)算

式中，為第根錨索的自由段長(zhǎng)度；為第i根錨索截面面積；為錨索的彈性模量，取1.8×108kN/m2。令，則式中，為第根錨索作用點(diǎn)距O點(diǎn)的高度；為第根錨索作用點(diǎn)在土壓力作用下的水平位移；為第根錨索作用點(diǎn)在錨索拉力作用下的水平位移；為在錨索拉力與土壓力共同作用下O點(diǎn)的水平位移；為在錨索拉力與土壓力共同作用下O點(diǎn)的轉(zhuǎn)角。

1）求錨索作用點(diǎn)在土壓力作用下的水平位移

在第i根錨索作用點(diǎn)施加單位力，則在單位力作用下樁身彎矩為當(dāng)土壓力為三角形分布時(shí)，土壓力在樁上產(chǎn)生的彎短為則令則

（8-13）1）求錨索作用點(diǎn)在土壓力作用下的水平位移

同理可求出當(dāng)土壓力為矩形時(shí)2）求錨索作用點(diǎn)在錨索拉力作用下的水平位移

與求相同，設(shè)＝1，則第i根錨索作用點(diǎn)產(chǎn)生的單位位移為因此，使第i根錨索作用點(diǎn)產(chǎn)生的位移為：，則（8-14）3）求錨索拉力與土壓力共同作用下O點(diǎn)的水平位移；錨索拉力與土壓力共同作用下O點(diǎn)的轉(zhuǎn)角

無(wú)論用法或法，也無(wú)論樁底為自由端、固定端或鉸支端，都有：（8-15）（8-16）關(guān)于的意義與計(jì)算請(qǐng)參考鐵二院編《抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算》。把式（13）、（14）、（15）、（16）代入式（12）有：解此方程組，即可求出。令則（8-17）把式（17）代入（10），可得（8-18）對(duì)每一根錨索均有與式（18）相似的方程，從而形成一方程組如下：

6.4.2滑坡推力和錨索拉力計(jì)算在實(shí)際工作中，可先求出使樁的正負(fù)彎矩大致相等時(shí)錨索所承擔(dān)的總拉力，則每根錨索所需施加的預(yù)應(yīng)力為。另在計(jì)算時(shí)，計(jì)算結(jié)果為負(fù)，這是因?yàn)樵谕茖?dǎo)樁的計(jì)算公式時(shí)規(guī)定的符號(hào)所致。而在方程（12）中要求的為正，因此在利用方程（16）計(jì)算時(shí)，所得結(jié)果應(yīng)取絕對(duì)值。在利用計(jì)算機(jī)解方程組（19）時(shí)，最好采用高斯列主元素消去法，盡量不要采用簡(jiǎn)單消去法，因簡(jiǎn)單消去法容易造成其它元素?cái)?shù)量級(jí)的巨大增長(zhǎng)和舍入誤差的擴(kuò)散。

計(jì)算例子

例如：設(shè)有一截面為2.0m×2.5m的樁，滑面以下樁長(zhǎng)為7m，滑面以上樁長(zhǎng)為15m，樁后每延米土壓力為651kN，樁間距6m。樁上設(shè)三根錨索，錨索間距3m，最上一根距樁頂1m，則當(dāng)樁的正負(fù)彎矩基本一致時(shí)，樁身最大彎矩為2676kN.m，錨索拉力為870kN。如錨索不施加預(yù)應(yīng)力，錨索隨樁協(xié)調(diào)變形而產(chǎn)生的拉力從上至下分別為367kN、302kN、233kN，則每根錨索應(yīng)施加的預(yù)應(yīng)力分別為503kN、568kN、638kN。右圖為樁加錨索并施加預(yù)應(yīng)力與不加錨索的彎矩對(duì)比圖，從圖上可以看出，彎矩明顯減小，且樁身受力更為合理。6.4.3樁身內(nèi)力計(jì)算（1）非錨固段樁身內(nèi)力計(jì)算：求出錨索設(shè)計(jì)拉力后，樁身上端外力均為已知，按懸臂端求出樁身各截面的Q、M及錨固段頂端O點(diǎn)處的剪力和彎距。（2）錨固段樁身內(nèi)力計(jì)算：由錨固段頂端剪力和彎距，按地基系數(shù)法求取錨固段各截面的Q、M以及樁身的橫向壓應(yīng)力及變位。（3）求出樁身內(nèi)力后可按極限狀態(tài)法計(jì)算抗滑樁的結(jié)構(gòu)予以配筋。6.4.4預(yù)應(yīng)力錨索參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）根據(jù)錨索設(shè)計(jì)拉力R計(jì)算需要的鋼絞線根數(shù)n式中，為鋼鉸線屈服抗拉荷載。（2）錨固段長(zhǎng)度確定：可考慮兩個(gè)因素，一是按錨索與砂漿的握裹力計(jì)算錨固段長(zhǎng)度，一是按錨孔砂漿與孔壁摩阻力計(jì)算錨固段長(zhǎng)度。（3）錨索下傾角計(jì)算：按照錨索最優(yōu)傾角計(jì)算結(jié)果和具體施工條件確定，并可根據(jù)確定的下傾角調(diào)整錨索自由段的長(zhǎng)度。（4）錨索預(yù)應(yīng)力確定：可根據(jù)計(jì)算出的錨索設(shè)計(jì)拉力確定錨索預(yù)應(yīng)力。6.5公路滑坡工程穩(wěn)定分析

及治理與加固實(shí)例

6.5.1工程概況山東省省道327線濟(jì)南段仲宮至棗林段自2000年元月開(kāi)始施工后，受雨水的影響，于2000年11月在棗林處開(kāi)始發(fā)生山體滑坡，嚴(yán)重影響交通。累計(jì)已平面滑移約10m，現(xiàn)場(chǎng)可見(jiàn)最大裂口寬達(dá)100cm，裂口的肉眼可見(jiàn)深度約2.0m?；碌钠矫婕捌拭嫣卣鞣謩e見(jiàn)下圖。

6.5.2滑坡規(guī)模及形成與發(fā)展分析（1）滑坡規(guī)?？辈觳槊鳎诨麦w中施工的四個(gè)鉆孔中的主滑動(dòng)面深度分別為7.50m、6.50m、8.00m、8.90m，滑動(dòng)面的平均深度為7.8m。通過(guò)調(diào)查查明滑坡體的橫斷面面積為543m2，滑坡體的平均寬度為40m，滑坡體的體積=543×40＝21720m3，體重=21720×2＝43340噸，屬中型滑坡。（2）滑坡類型滑坡床的埋藏深度為6.50～8.90m，按滑坡床埋藏深度分類可歸入中層滑坡（6～20m），按滑動(dòng)面的形狀和移動(dòng)類型分類可歸入地表堆積物的斜體移動(dòng)。按滑動(dòng)巖層的成分、構(gòu)造、產(chǎn)狀、滑床和滑帶的特點(diǎn)以及變形特征和位移動(dòng)力分類可歸入牽引式（流動(dòng)式滑坡和滑坍）滑坡。結(jié)合該滑坡實(shí)際，該滑坡類型為中層牽引式地表堆積物的斜坡移動(dòng)。6.5.3滑坡治理方案（1）鑒于地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響很大，必須采用排水措施。該滑體由于擠壓，地表松散；且植被豐富，邊坡體表面排水沒(méi)有效果。故采用沿滑坡面排水及水平疏水孔地下排水方法。（2）由于坡體己下滑6～7m，上部坡體已經(jīng)平緩，故削坡減重作用不大，且要破壞坡體上豐富的植被，故不能采用削坡減重方法。但滑坡下部需要刷坡清除，即將坡面上松石、風(fēng)化物順頃刷掉后作坡面防護(hù)。清除危石只限于斜坡上用短撬人工清除零星危石，清石不影響上部巖土的穩(wěn)定，用控爆小炮炸除只限于露頭危石，炸后不影響周?chē)姆€(wěn)定。（3）錨桿、錨索是一種較好的加固方法，尤其對(duì)帶有滑面的堅(jiān)硬巖體特別有效，但由于該滑體表面植被豐富，且滑體是松散破碎的巖(土)體，故不能采用單純的錨桿、錨索加固方法加固該滑坡體。（4）在滑坡下部修建抗滑擋土墻是整治滑坡經(jīng)常采用的有效措施。但修建抗滑擋土墻需要暴露滑體的臨空面，由于該滑體下部?jī)A角大、臨空面高，修筑抗滑擋土墻很不安全，若在滑坡整治過(guò)程中出現(xiàn)滑坡，極易出現(xiàn)人員傷亡。故不能采用抗滑擋土墻方法。

（5）抗滑樁是承受側(cè)向荷載用以整治滑坡的支擋建筑物，工程實(shí)踐證明：抗滑樁能迅速、安全、經(jīng)濟(jì)的解決一些比較困難的工程。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：抗滑能力大，圬工數(shù)量小，在滑坡推力大，滑動(dòng)面深的情況下，較其它抗滑工程經(jīng)濟(jì)、有效；樁位靈活，可以設(shè)在滑坡體中最有利于抗滑的部位單獨(dú)使用，也能與其它結(jié)構(gòu)配合使用；綜合上述因素，選擇采用抗滑樁和地面及地下排水方法治理滑坡。為了減小抗滑樁的彎矩，提高滑坡整治效果，穿過(guò)抗滑樁配預(yù)應(yīng)力錨索。為了使各抗滑樁受力均勻，在抗滑樁上部6m范圍的坡面采用網(wǎng)錨噴加固。此外，在抗滑樁之間采用漿砌石墻護(hù)面。

6.5.4預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的設(shè)計(jì)（1）滑坡穩(wěn)定性分析根據(jù)滑坡地質(zhì)剖面圖，該邊坡為平面雙滑塊破壞模式。邊坡滑動(dòng)時(shí)，認(rèn)為滑坡處于臨界平衡狀態(tài)，即邊坡抗滑穩(wěn)定系數(shù)Fs=1。取Fs=1，根據(jù)反演計(jì)算并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，滑坡體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)結(jié)果為：滑塊1、2的粘聚力及內(nèi)摩擦角分別為c1=11.3KPa、φ1=12.2o和c2=8.5KPa、φ2=21.2o。引起滑體滑動(dòng)的是滑體自重。錨索和抗滑樁的作用是共同阻止滑體沿滑面滑動(dòng)，并具有安全系數(shù)的許用值[Fs]。錨索的作用認(rèn)為是單獨(dú)作用時(shí)使滑坡體具有安全系數(shù)[Fs]=1.05。（2）預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)錨索的設(shè)計(jì)包括確定錨固力、錨固類型和長(zhǎng)度、錨索長(zhǎng)度及安設(shè)角度等內(nèi)容。

1）錨索安裝角度：為方便錨索裝設(shè)以及盡量使錨索進(jìn)入穩(wěn)定巖層，取錨索安裝角度δ＝25o，即向水平方向下方傾斜25o。

2）錨索錨固力及錨索類型：錨索使邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)達(dá)到許用值[Fs]=1.05時(shí),所需施加的錨固力為1600.6kN。選用2根錨索，每根采用7根7Ф5高強(qiáng)度鋼絞線。

3）錨索的布置：每根抗滑樁上布置2根錨索，2根錨索之間的間距為3m，其中上錨索距樁頂0.5m。

4）錨固體長(zhǎng)度：錨固方法采用在錨索端部灌注水泥砂漿，上錨索錨固長(zhǎng)度為9.0m、下錨索錨固長(zhǎng)度為8.0m。

5）錨索張拉段長(zhǎng)度：根據(jù)錨索張拉段長(zhǎng)度不宜小于5.0m及張拉段一般應(yīng)超過(guò)破裂面1.0m，故取上錨索張拉段長(zhǎng)21.0m、下錨索張拉段長(zhǎng)17.0m。這樣，上錨索長(zhǎng)為30.0m，下錨索長(zhǎng)為25.0m。

6）錨索張拉力的確定：錨索的張拉力取800kN。（3）抗滑樁的設(shè)計(jì)

1）抗滑樁設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求：整個(gè)抗滑體具有足夠的穩(wěn)定性，即抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求值，保證滑體不越過(guò)樁頂，不從樁間擠出；樁深要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；樁的斷面和配筋合理，能滿足樁內(nèi)應(yīng)力和樁身變形的要求；樁周的地基抗力和滑體的變形在容許范圍內(nèi)?？够瑯兜脑O(shè)計(jì)任務(wù)就是根據(jù)以上要求，合理確定抗滑樁的樁位、間距、尺寸、埋深、配筋、材料等內(nèi)容。

2）設(shè)計(jì)資料滑體容重=20.0kN/m3；滑床容重=22.0kN/m3：地基系數(shù)的比例系數(shù)m=100MPa/m2；樁全長(zhǎng)21m，其中受荷段Hl=6m，錨固段H2=28m；樁間距（中至中）S=6m；樁截面面積F＝b×a=1.5×2.0=3.0m2；樁的混凝土標(biāo)號(hào)C25；樁承受的滑坡推力Er=4478.4kN；安全系數(shù)[Fs]=1.25；將錨索的張拉力施加在抗滑樁上?？够瑯稙閼冶凼綇椥詷?，樁底邊界條件按自由端考慮；錨索張拉力的水平分力Et=725.0kN。

3）樁身內(nèi)力在樁深8.3m處，樁身最大彎矩Mmax=1.19×104kN.m。

4）抗滑樁配筋按單筋矩形截面受最大彎矩進(jìn)行配筋計(jì)算(采用二級(jí)鋼筋)?？够瑯妒芾摻钸x30Ф32鋼筋(雙排)。7土層錨桿與土釘墻支護(hù)技術(shù)7.1一般概念7.2土釘?shù)幕緲?gòu)造與分類7.3土釘加固特點(diǎn)與工作原理7.4土釘加固設(shè)計(jì)計(jì)算7.5土釘施工與設(shè)備7.1一般概念7.1.1土釘和土釘墻的基本概念圖4-1土釘墻示意圖土釘墻的概念：

土釘加固常和噴混凝土一起使用，又稱為土釘墻。它由被加固土體、土釘和面層組成。由較小、較密的土釘加固的天然土體與面板相結(jié)合，既有與錨桿作用相同的土釘構(gòu)成的加固體，又形成擋土墻式的“復(fù)合結(jié)構(gòu)”，從而形成對(duì)土體的加固、支擋和穩(wěn)定作用。土釘兼有加固與錨固的雙重作用。

7.1.1

土釘和土釘墻的基本概念土釘墻的優(yōu)點(diǎn)：具有施工容易、設(shè)備簡(jiǎn)單、需要場(chǎng)地小，開(kāi)挖與支護(hù)作業(yè)可以并行、總體進(jìn)度快、成本低，以及無(wú)污染、噪聲小、穩(wěn)定可靠、社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益好等許多優(yōu)點(diǎn)。土釘?shù)倪m用條件：土釘墻技術(shù)對(duì)于地下水位以上，或經(jīng)降水后標(biāo)貫值大于10的砂質(zhì)土，或標(biāo)貫值大于3的粘性土都可以應(yīng)用。對(duì)于飽和軟土中的應(yīng)用成本較高——可采用復(fù)合土釘墻。土釘施工過(guò)程：待土坑開(kāi)挖一段深度后，在坡面上用面板（噴混凝土）覆蓋，施工土釘，掛網(wǎng)，上錨，再?gòu)?fù)噴混凝土到設(shè)計(jì)厚度，然后繼續(xù)開(kāi)挖，并重復(fù)上述工序到足夠深度。

7.1.2土釘加固技術(shù)的發(fā)展概況巖石錨桿的成功運(yùn)用促進(jìn)了現(xiàn)代土層錨桿技術(shù)的應(yīng)用。土釘墻是在20世紀(jì)50年代的土層錨桿技術(shù)和60年代的加筋土釘墻技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。土釘墻技術(shù)特別適于挖方工程，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，因此，國(guó)外和國(guó)內(nèi)分別從20世紀(jì)70年代和80年代迅速地采用和發(fā)展了這項(xiàng)技術(shù)。1957年法國(guó)公司在土層中采用了錨桿加固的形式。60年代就開(kāi)始采用了加筋的土釘技術(shù)。7.1.2土釘加固技術(shù)的發(fā)展概況有關(guān)土釘?shù)睦碚撗芯恳膊粩啾患訌?qiáng)，已進(jìn)行了大量的模型試驗(yàn)，并獲得了長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)成果，還建立了通用的規(guī)范與專用計(jì)算程序。1979年在法國(guó)巴黎召開(kāi)了專門(mén)的國(guó)際會(huì)議，1990年美國(guó)的擋土結(jié)構(gòu)國(guó)際會(huì)議上，土釘支護(hù)已經(jīng)被列為專題內(nèi)容，使它成為獨(dú)立的土體加固學(xué)科分支。我國(guó)最早應(yīng)用土釘結(jié)構(gòu)是在20世紀(jì)70年代末或80年代初。目前可應(yīng)用土釘加固方法處理高邊坡、深基坑等工程，甚至在一些高地下水位軟弱土層中和土坡失穩(wěn)、塌滑的事故搶險(xiǎn)工程的應(yīng)用中也取得了豐富和成功的經(jīng)驗(yàn)——復(fù)合土釘。7.1.3土釘加固的應(yīng)用土釘加固主要用在土坡穩(wěn)定和基坑加固的領(lǐng)域。包括基礎(chǔ)托換、基坑或豎井加固、斜坡?lián)跬翂?、穩(wěn)定邊坡面、與錨桿結(jié)合作斜面防護(hù)等。7.1.3土釘加固的應(yīng)用在工程永久性方面：（1）可在土體開(kāi)挖過(guò)程中或主體工程施工前作臨時(shí)性支護(hù)。如深基坑開(kāi)挖支護(hù)、地下洞室口部的開(kāi)挖支護(hù)、土坡的開(kāi)挖支護(hù)等；（2）構(gòu)筑永久性擋土結(jié)構(gòu)。如路塹土坡?lián)鯄Α蚺_(tái)擋墻，隧道口部的正面和側(cè)面擋墻等；（3）對(duì)已有擋土結(jié)構(gòu)的加固、搶險(xiǎn)、維修或改建。從土質(zhì)上看，土釘支護(hù)適用于有一定毛細(xì)水粘聚力的中細(xì)砂土（含水量不小于5～6％），有一定天然膠結(jié)能力的砂土、礫石土和有天然粘聚力的粉土、低塑粘土、填土以及風(fēng)化巖層等。這些都是開(kāi)挖時(shí)保持邊坡切割面短時(shí)間穩(wěn)定所必須的，否則就要預(yù)先加固土體。7.1.3土釘加固的應(yīng)用土釘加固主要靠土與土釘間的粘結(jié)作用。因此，對(duì)于軟土，其有效性和可靠性還比較差。特別是在高含水的條件下，土釘支護(hù)容易失效。同樣道理，容易液化的土一般不宜單獨(dú)采用土釘方法。由于塑性粘土的蠕變變形嚴(yán)重，土釘加固的長(zhǎng)期效果會(huì)受到大大影響，易使結(jié)構(gòu)有較大位移。土釘在土層中工作。長(zhǎng)期使用的土釘要解決防腐蝕問(wèn)題。使用土釘前應(yīng)考慮有土釘?shù)陌苍O(shè)范圍，并且不會(huì)對(duì)今后的工程或環(huán)境造成影響。目前土釘加固技術(shù)還有一定盲目性。隨認(rèn)識(shí)的提高，土釘支護(hù)的技術(shù)問(wèn)題將逐步解決。7.2

土釘?shù)幕緲?gòu)造與分類7.2.1土釘?shù)幕緲?gòu)造包括土體內(nèi)的桿體（土釘）、面層結(jié)構(gòu)和排防水系統(tǒng)三部分組成。（1）土釘最常用的土釘類型是鉆孔注漿釘，即先在土中成孔，置入變形鋼筋，