9.6 土层锚杆

9.6.1 土层锚杆锚固段不应设置在未经处理的软弱土层、不稳定土层和不良地质地段及钻孔注浆引发较大土体沉降的土层。
9.6.2 锚杆杆体材料宜选用钢绞线、螺纹钢筋，当锚杆极限承载力小于400kN时，可采用HRB 335钢筋。
9.6.3 锚杆布置与锚固体强度应满足下列要求：
    1. 锚杆锚固体上下排间距不宜小于2.5m，水平方向间距不宜小于1.5m；锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m。锚杆的倾角宜为15°～35°。
    2. 锚杆定位支架沿锚杆轴线方向宜每隔1.0m～2.0m设置一个，锚杆杆体的保护层不得少于20mm。
    3. 锚固体宜采用水泥砂浆或纯水泥浆，浆体设计强度不宜低于20.0MPa。
    4. 土层锚杆钻孔直径不宜小于120mm。
9.6.4 锚杆设计应包括下列内容：
    1. 确定锚杆类型、间距、排距和安设角度、断面形状及施工工艺；
    2. 确定锚杆自由段、锚固段长度、锚固体直径、锚杆抗拔承载力特征值；
    3. 锚杆筋体材料设计；
    4. 锚具、承压板、台座及腰梁设计；
    5. 预应力锚杆张拉荷载值、锁定荷载值；
    6. 锚杆试验和监测要求；
    7. 对支护结构变形控制需要进行的锚杆补张拉设计。
9.6.5 锚杆预应力筋的截面面积应按下式确定：

N_t
A ≥ 1.35 ——— (9.6.5)
γ_Pƒ_Pt

式中：N_t——相应于作用的标准组合时，锚杆所承受的拉力值(kN)；
γ_P——锚杆张拉施工工艺控制系数，当预应力筋为单束时可取1.0，当预应力筋为多束时可取0.9；
ƒ_Pt——钢筋、钢绞线强度设计值(kPa)。
9.6.6 土层锚杆锚固段长度(L_a)应按基本试验确定，初步设计时也可按下式估算：

(9.6.6)

式中：D——锚固体直径(m)；
      K——安全系数，可取1.6；
      q_s——土体与锚固体间粘结强度特征值(kPa)，由当地锚杆抗拔试验结果统计分析算得。
9.6.7 锚杆应在锚固体和外锚头强度达到设计强度的80％以上后逐根进行张拉锁定，张拉荷载宜为锚杆所受拉力值的1.05倍～1.1倍，并在稳定5min～10min后退至锁定荷载锁定。锁定荷载宜取锚杆设计承载力的0.7倍～0.85倍。
9.6.8 锚杆自由段超过潜在的破裂面不应小于1m，自由段长度不宜小于5m，锚固段在最危险滑动面以外的有效长度应满足稳定性计算要求。
9.6.9 对设计等级为甲级的基坑工程，锚杆轴向拉力特征值应按本规范附录Y土层锚杆试验确定。对设计等级为乙级、丙级的基坑工程可按物理参数或经验数据设计，现场试验验证。

条文说明

9.6.1 土层锚杆简称土锚，其一端与支护桩、墙连接，另一端锚固在稳定土层中，作用在支护结构上的水土压力，通过自由端传递至锚固段，对支护结构形成锚拉支承作用。因此，锚固段不宜设置在软弱或松散的土层中，锚拉式支承的基坑支护，基坑内部开敞，为挖土、结构施工创造了空间，有利于提高施工效率和工程质量。

9.6.3 锚杆有多种破坏形式，当依靠锚杆保持结构系统稳定的构件时，设计必须仔细校核各种可能的破坏形式。因此除了要求每根土锚必须能够有足够的承载力之外，还必须考虑包括土锚和地基在内的整体稳定性。通常认为锚固段所需的长度是由于承载力的需要，而土锚所需的总长度则取决于稳定的要求。
    在土锚支护结构稳定分析中，往往设有许多假定，这些假定的合理程度，有一定的局限性，因此各种计算往往只能作为工程安全性判断的参考。不同的使用者根据不尽相同的计算方法，采用现场试验和现场监测来评价工程的安全度对重要工程来说是十分必要的。
    稳定计算方法依建筑物形状而异。对围护系统这类承受土压力的构筑物，必须进行外部稳定和内部稳定两方面的验算。
    1. 外部稳定计算
    所谓外部稳定是指锚杆、围护系统和土体全部合在一起的整体稳定，见图58a。整个土锚均在土体的深滑裂面范围之内，造成整体失稳。一般采用圆弧法具体试算边坡的整体稳定。土锚长度必须超过滑动面，要求稳定安全系数不小于1.30。
    2. 内部稳定计算
    所谓内部稳定计算是指土锚与支护墙基础假想支点之间深滑动面的稳定验算，见图58b。内部稳定最常用的计算是采用Kranz稳定分析方法，德国DIN4125、日本JSFD1-77等规范都采用此法，也有的国家如瑞典规范推荐用Brows对Kranz的修正方法。我国有些锚定式支挡工程设计中采用Kranz方法。

(a)土体深层滑动(外部稳定) (b)内部稳定
图58 锚杆的整体稳定

9.6.4 锚杆设计包括构件和锚固体截面、锚固段长度、自由段长度、锚固结构稳定性等计算或验算内容。
锚杆支护体系的构造如图59所示。
锚杆支护体系由挡土构筑物、腰梁及托架、锚杆三个部分所组成，以保证施工期间的基坑边坡稳定与安全，见图59。

9.6.5 锚杆预应力筋张拉施工工艺控制系数，应根据锚杆张拉工艺特点确定。当锚杆钢筋或钢绞线为单根时，张拉施工工艺控制系数可取1.0。当锚杆钢筋或钢绞线为多根时，考虑到张拉施工时锚杆钢筋或钢绞线受力的不均匀性，张拉施工工艺控制系数可取0.9。

9.6.6 土层锚杆的锚固段长度及锚杆轴向拉力特征值应根据土层锚杆锚杆试验(附录Y)的规定确定。

图59 锚杆构造
1—构筑物；2—腰梁；3—螺母；4—垫板；
5—台座；6—托架；7—套管；8—锚固体；
9—钢拉杆；10—锚固体直径；11—拉杆直径；
12—非锚固段长L₀；13—有效锚固段长L_a；14—锚杆全长L

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