4.6??錨桿支護設計

4.6.1??錨桿支護設計應根據工程對象、地質條件、工程規模、周圍環境、使用條件和年限進行設計，可選擇下列類型：

1??按錨桿與圍巖接觸方式可分為：

1)? ?全長粘結型錨桿主要類型有水泥砂漿錨桿、樹脂錨桿、水泥卷錨桿、管式注漿錨桿。

2)??端頭錨固型錨桿主要類型有機械式端頭錨固型錨桿、膠結式端頭錨固型錨桿。機械式可分為漲殼式和楔縫式端頭錨固型錨桿；膠結式可分為樹脂、快硬水泥卷、普通水泥砂漿端頭錨固型錨桿。

3)??摩擦型錨桿主要類型有縫管式錨桿、水脹式錨桿。

2??按對錨桿施加的張拉力大小可分為：非預應力錨桿、低預應力錨桿和預應力錨桿。預應力錨桿的選擇和設計應按SL/T212的相關規定執行。

3??按施工安裝方式可分為：鉆孔式錨桿、自鉆式錨桿和自進式錨桿。

4??按桿體材料可分為：金屬錨桿、纖維增強塑料錨桿。

4.6.2??常用錨桿的工作特性與適用條件可按表4.6.2選擇。

4.6.3??全長粘結型錨桿宜由桿體、止漿塞、墊板和螺母組成，設計應符合下列規定：

1??永久性工程的錨桿，優先選用全長粘結型錨桿。

2??桿體材料可采用HRB400、HRBF400、RRB400的普通螺紋鋼筋，也可采用不低于Q355力學性能的鋼管或由其軋制成的中空螺紋鋼筋。桿體外端螺紋長度不宜小于200mm。

3??桿體直徑宜為16mm～32mm。

4??鉆孔直徑應比桿體直徑大20mm以上。

5??桿體與鉆孔孔壁的膠結材料可選用水泥砂漿、快硬水泥卷或樹脂材料，其強度不應低于M20水泥砂漿的強度。

4.6.4??端頭錨固型錨桿應由錨頭、桿體、墊板和螺母組成，設計應符合下列規定：

1??端頭錨固型錨桿的桿體材料應按4.6.3條的規定選擇。

2??機械端頭錨固型錨桿的內錨固件材料可采用45號鋼、40Cr合金鋼制作，其尺寸應與鉆孔直徑有良好的配合。當錨桿承受拉力時，錨頭不應產生滑移。

3??樹脂端頭錨固錨桿或快硬水泥卷端頭錨固錨桿，采用的膠結材料應具有早凝特性，并在8h之內達到設計要求的強度。樹脂材料的固化時間不應大于10min；快硬水泥卷的終凝時間不應大于12min。

4??端頭錨固型錨桿內錨頭的膠結長度，應按式(4.6.4-1)計算確定，并按式(4.6.4-2)校核：

4.6.3??全長粘結型錨桿宜由桿體、止漿塞、墊板和螺母組成，設計應符合下列規定：

1??永久性工程的錨桿，優先選用全長粘結型錨桿。

2??桿體材料可采用HRB400、HRBF400、RRB400的普通螺紋鋼筋，也可采用不低于Q355力學性能的鋼管或由其軋制成的中空螺紋鋼筋。桿體外端螺紋長度不宜小于200mm。

3??桿體直徑宜為16mm～32mm。

4??鉆孔直徑應比桿體直徑大20mm以上。

5??桿體與鉆孔孔壁的膠結材料可選用水泥砂漿、快硬水泥卷或樹脂材料，其強度不應低于M20水泥砂漿的強度。

4.6.4??端頭錨固型錨桿應由錨頭、桿體、墊板和螺母組成，設計應符合下列規定：

1??端頭錨固型錨桿的桿體材料應按4.6.3條的規定選擇。

2??機械端頭錨固型錨桿的內錨固件材料可采用45號鋼、40Cr合金鋼制作，其尺寸應與鉆孔直徑有良好的配合。當錨桿承受拉力時，錨頭不應產生滑移。

3??樹脂端頭錨固錨桿或快硬水泥卷端頭錨固錨桿，采用的膠結材料應具有早凝特性，并在8h之內達到設計要求的強度。樹脂材料的固化時間不應大于10min；快硬水泥卷的終凝時間不應大于12min。

4??端頭錨固型錨桿內錨頭的膠結長度，應按式(4.6.4-1)計算確定，并按式(4.6.4-2)校核：

式中Ln——內錨固段長度(mm)；

Nt——錨桿需提供的抗力(kN)；

D——鉆孔直徑(mm)；

K1——膠結材料與孔壁膠結長度安全系數，按表4.6.4-1選??；

C?——膠結材料與孔壁圍巖的粘結強度(MPa)。水泥漿膠結材料與孔壁圍巖粘結強度按表4.6.4-2選取；樹脂材料與孔壁圍巖的粘結強度按表4.6.4-3選取，必要時通過現場拉拔試驗確定；

C?——膠結材料與錨桿體的粘結強度(MPa)，按表4.6.4-4選??；

d——錨桿體鋼筋直徑(mm)；

k?——膠結材料與桿體粘結長度安全系數，取1.2～1.5。

5??桿體直徑宜為16mm～32mm。外錨頭組件強度應滿足錨桿的設計要求。

6??永久性工程中的端頭錨固型錨桿，應加止漿塞進行全孔注漿。

4.6.5??低預應力錨桿宜由內錨固段/內錨固件、張拉段、承壓板、外錨頭/張緊螺母組成。低預應力錨桿設計應符合下列規定：

1??地下洞室圍巖構造較發育，存在較大范圍的塑性區或塌滑體時，經過技術經濟比較，可采用低預應力錨桿或與砂漿錨桿相結合的加固方法。

2??內錨固段(件)可采用膠結式或機械式。

3??膠結式低預應力錨桿內錨固段的長度，可按4.6.4條4款的規定計算。機械式低預應力錨桿內錨固件的錨固力不應小于錨桿承受的設計拉力值的1.2倍，必要時可經現場試驗確定。

4??低預應力錨桿桿體材料可采用屈服強度特征值為400～600級螺紋鋼筋，材料性質應符合GB?1499.2或GB?13014的有關規定；桿體材料也可采用不低于Q355力學性能的中空螺紋鋼筋，材料性質應符合GB/T?8162的有關規定。錨桿直徑宜為25mm～32mm。有特殊要求時，也可采用精軋螺紋鋼筋，并應符合SL/T?212的有關規定。

5??低預應力錨桿桿體采用普通螺紋鋼時，桿體外端螺紋長度不宜小于200mm；采用中空螺紋鋼筋時，應在任意截面處，均可用帶有匹配形狀的內螺紋連接套或螺母錨具進行連接或錨固。

6??低預應力錨桿在設計張拉力時，錨桿的平均應力不應大于鋼材抗拉強度標準值的70%。

7??低預應力錨桿內錨固件應符合4.6.4條2款的規定。

8??低預應力錨桿內錨固段的膠結材料，宜選用早強水泥砂漿或早強水泥卷，膠結材料的強度不宜低于M30水泥砂漿強度。

9??永久性低預應力錨桿應做好防腐防銹處理。錨桿張拉完成后，應進行全孔封孔灌漿。桿體的保護層厚度不應小于10mm。

4.6.6??摩擦型錨桿設計應符合下列規定：

1??縫管式錨桿應由縱向開縫的鋼管、擋環、墊板組成，并應符合下列規定：

1)? ?桿體材料應采用不低于20MnSi力學性能的鋼材軋制而成，管壁厚度宜為2.0mm～2.5mm，桿體的極限抗拉力不宜小于120kN。

2)??桿體外徑宜為38mm～45mm，縫寬宜為13mm～18mm。

3)??縫管式錨桿的鉆孔直徑應小于縫管式錨桿的外徑，其差值可按表4.6.6的規定選取。

4)? ?縫管式錨桿的初錨固力不應小于25kN/m，當需要較高的初錨固力時，可采用帶端頭錨塞的縫管式錨桿。

5)??縫管式錨桿孔口處的托板應采用Q235B鋼材。

2??水脹式錨桿應由異型空心鋼管、鋼管套、帶注水管鋼套管、擋環、墊板組成，并應符合下列規定：

1)? ?錨桿材料宜采用不低于Q355力學性能的無縫鋼管制作，桿體直徑宜為28mm～36mm，膨脹后41mm～54mm，壁厚為2mm～3mm，鉆孔直徑宜為32mm～52mm。

2)??錨桿桿體表面宜進行防腐處理。

3)??桿體在設計壓力下應能自由膨脹。桿體及其連接件應能承受30MPa以上的充水壓力而不爆裂或斷開。

4.6.7??自鉆式砂漿錨桿設計應符合下列規定：

1??自鉆式錨桿宜由表面帶有標準螺紋的中空高強鋼管、等強度連接套、鉆頭、定位支架、墊板和螺母組成。

2??桿體材料宜采用Q420、37MnSi鋼管軋制而成，材料性質應符合GB/T8162的有關規定。

3??桿體直徑宜為25mm～51mm，壁厚5mm～8mm。

4.6.8??對于泥巖、泥質砂巖等遇水膨脹而無法鉆孔的軟弱圍巖，宜采用管式自進注漿錨桿，其設計應符合下列規定：

1??自進式錨桿宜由帶有孔眼的鋼管、墊板和螺母組成。

2??桿體材料可采用不低于Q355力學性能的鋼管。

3??設置墊板的桿體尾端外露部分螺紋長度宜為100mm～150mm。

4.6.9??玄武巖/玻璃纖維增強塑料錨桿應由桿體、墊板和螺母組成，設計應符合下列規定：

1??桿體應選用全螺紋纖維增強復合材料筋，其材料物理力學性能應符合下列規定：

1)??材料密度：玄武巖纖維應為1.9g/cm3～2.1g/cm3；玻璃纖維應為1.9g/cm3～2.2g/cm3。

2)??玄武巖纖維抗拉強度R≥750MPa，斷裂伸長率A≥1.8%。玻璃纖維抗拉強度R≥500MPa，斷裂伸長率A≥1.2%。兩者彈性模量E≥40GPa。

3)??錨頭組裝件的極限拉力不應小于配套桿體的極限拉力。

2??實心桿體的直徑宜為16mm～32mm。中空桿體的直徑宜為25mm～32mm，內徑不應小于12mm。直徑允許偏差士0.5mm。

3??桿體的樹脂基體，應使用乙烯基樹脂、環氧樹脂或乙烯基樹脂和環氧樹脂混合樹脂。

4??纖維錨桿連接套應采用鋼管制作。

5??纖維錨桿用的螺母和墊板應符合下列規定：

1)? ?螺母可選用纖維增強復合材料螺母，宜為錐形螺母。

2)??錐形螺母的內螺紋應與之配套錨桿桿體的外螺紋相匹配。

3)??墊板可選用纖維增強復合材料墊板。

4)??墊板一般為錐形墊板，加強肋不小于6支，墊板直徑不應小于140mm，墊板厚度不應小于6mm。

5)??墊板孔徑宜大于配套錨桿桿體直徑3mm～6mm。

4.6.10??鋼質錨桿桿體螺紋應符合下列規定：

1??實心錨桿桿體外露端螺紋應采用滾壓工藝軋制。

2??中空錨桿桿體表面全長波形外螺紋應采用滾壓工藝軋制。

3??采用樹脂卷或早強型水泥卷的錨桿，不宜帶有縱肋，橫肋宜同一方向。

4.6.11??錨桿連接套應符合下列規定：

1??錨桿連接套宜采用45號鋼或40Mn2、40Cr無縫鋼管軋制而成，材料的機械性能應按GB/T699和GB/T8162的相關規定執行。

2??連接套的內螺紋應與之配套錨桿桿體連接端的外螺紋相匹配。

3??連接套組裝件的極限拉力不應小于配套錨桿桿體的極限拉力。

4.6.12??鋼質錨桿墊板、螺母(或帶球面墊圈螺母)及止漿塞應符合下列規定：

1??墊板宜采用不低于Q235B力學性能的熱軋鋼板或鑄鋼，材料機械性能應按GB/T?700或GB/T?11352的相關規定執行。不應采用鑄鐵類脆性材料。

2??墊板厚度不應小于6mm，墊板邊長或直徑不應小于150mm，墊板宜沖壓成碟形。

3??墊板孔徑宜大于錨桿桿體直徑3mm～6mm。

4??根據灌漿方式，墊板宜留有灌漿管和/或排氣管孔眼。

5??螺母(或帶球面墊圈螺母)宜采用六角厚螺母，其材質應滿足4.6.12條1款的要求。

6??止漿塞可采用無污染、耐腐蝕的橡膠、塑料、金屬加工。止漿塞應滿足不小于1MPa注漿壓力的使用要求。

7??錨頭組裝件的極限拉力不應小于配套桿體的極限拉力。

4.6.13??在地下洞室中，經穩定分析計算除應布置系統支護錨桿外，當存在影響局部穩定的結構面時，還應布置局部錨桿。

4.6.14??系統錨桿的布置應符合下列規定：

1??在巖面上，錨桿宜呈梅花形或矩形布置。錨桿的安設角度宜與洞室開挖壁面垂直，當巖體主結構面產狀對洞室穩定不利時，應將錨桿與結構面呈大角度設置。當采用TBM施工時，錨桿應根據設備特性與開挖壁面呈最大角度設置。

2??錨桿間距不宜大于錨桿長度的1/2。當圍巖條件較差、地應力較高或洞室開挖尺寸較大時，錨桿布置間距應適當加密。對于Ⅳ類、V類圍巖中錨桿間距宜為0.50m～1.00m，且Ⅳ類圍巖不應大于1.25m、V類圍巖不應大于1.00m。

3??不能通過理論分析驗證系統錨桿長度的工程，應對圍巖進行聲波測試，確定松弛范圍并校正錨桿長度。錨桿應穿越松弛區，在穩定巖層中的長度應滿足4.6.4條的規定且不應小于1.0m。

4??錨桿直徑應隨錨桿的長度增加而增大，宜為18mm～32mm。

4.6.15??局部錨桿布置應符合下列規定：

1??應根據不穩定塊體的大小、結構面的組合情況，可采用剛體理論平衡法或極限平衡法確定錨桿的數量和錨桿長度。

2??拱腰以上部位的局部錨桿，應按承擔全部不穩定塊體的下滑力進行設計，非預應力錨桿數量可按式(4.6.15-1)計算，低預應力錨桿數量可按式(4.6.15-2)、式(4.6.15-3)計算：

式中n——錨桿數量；

Gw——錨桿承受的巖石重量(N)；

As——單根錨桿桿體截面積(mm2)；

Ay——單根張拉錨桿桿體截面積(mm2)；

fy——錨桿體材料的設計抗拉強度(MPa)；

σcon——低預應力錨桿鋼材的控制應力(MPa)；

fptk——預應力鋼材設計強度標準值；

kc——安全系數，永久性工程取1.5～1.8，臨時性工程取1.2～1.5。

3??拱腰以下及邊墻部位的局部錨桿，非預應力錨桿數量可按式(4.6.15-4)，低預應力錨桿數量可按式(4.6.15-5)計算，并按結構面位置確定錨桿長度：

式中

Gt、GN——不穩定塊體平行作用于滑動面和垂直作用于滑動面上的分力(N)；

f——滑動面上的摩擦系數；

A——滑動面的面積(mm2)；

C——滑動面上的凝聚力(MPa)；

As——單根水泥砂漿錨桿的截面積(mm2)；

fyv——錨桿鋼筋或預應力鋼材的抗剪強度設計值(MPa)；

Pt、PN——低預應力錨桿作用于不穩定塊體上的總壓力在抗滑動方向和垂直滑動面方向上的分力(N)。

4??砂漿錨桿或低預應力錨桿，在穩定的巖層中的長度，應根據錨桿承受的拉力大小和圍巖條件按4.6.4條的規定確定。

5??錨桿的方向，應按最優錨固角布置。最優錨固角計算應按SL/T?212的有關規定執行。

4.6.16??根據實際開挖揭露的巖土體條件，對于局部比較破碎、易垮塌及不具備清除條件的巖土體，可采用布設隨機錨桿的方式保證穩定性。

4.6.17??錨固邊坡的淺層加固宜采用非預應力或低預應力錨桿，錨桿設置應符合下列規定：

1??錨桿宜采用10°～20°俯角安設，傾倒型邊坡錨桿則應與主結構面垂直。

2??錨桿宜采用梅花形布置，也可采用矩形布置。

3??錨桿間距宜為1.25m～3.00m，且不應大于1/2錨桿長度。

4.6.18??邊坡巖體及洞室圍巖穩定分析認為需要布置預應力錨桿(索)時，其錨固設計應按SL/T212的相關規定執行。