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边坡防护系统锚杆的设计与安装

发表时间:2013-08-02 08:24
  在第一代斜坡稳定系统即钢丝绳网加固系统中,锚杆是系统将防护网上所受的力传到地层的关键构件,也是系统中最重要的受力构件之一,它的设计与施工质量将直接影响到系统的功效。斜坡稳定系统锚杆按照设计位置和作用分为系统锚杆和随机锚杆两种:系统锚杆是指斜坡稳定系统中设于每个防护单元格四个角上、纵横向支撑绳交叉点位置上的锚杆,其作用是约束支撑绳,使其紧贴坡面地表,它的位置和数量在网格布置图完成后即可明确计算;其他设于斜坡稳定系统单元格中部或设于支撑绳上非系统锚杆位置的锚杆即为随机锚杆,它的作用是约束钢绳网和支撑绳,使钢绳网紧贴坡面,它的位置具有随机性,需根据坡面具体情况进行布设。
  在钢丝绳网加固系统的标准图中,只按坡面比较平坦的情况考虑了系统锚杆。在很多斜坡稳定工程中因坡面的凹凸较大,虽然斜坡稳定系统的柔性结构具有很好的坡面适应性,但在只有系统锚杆的情况下,网安装以后不可避免地要出现面积较大的悬空区域,导致斜坡稳定系统防护网不能紧贴坡面,无法满足悬空区域面积不能超过5m2的安装要求。对此,设计工作需根据系统布设要求增设随机锚杆,同时核定工程量。随机锚杆一般采用带弯钩的钢筋锚杆或双股钢丝绳锚杆,锚杆直径不小于Φ12,在网格中部相对网面凹陷最大处或在支撑绳上相对支撑绳凹陷最大位置处设置。为了防止随机锚杆在斜坡稳定系统阻碍岩体运动时先于系统其他构件失效(即被拔出),设在网格中部拉紧钢绳网的随机锚杆锚固深度不宜小于1m,对于设在支撑绳位置上拉紧支撑绳的随机锚杆埋设深度不宜小于1.5m.
  钢丝绳网加固系统在针对坡面浅层地址灾害防治的开发思想中,锚杆设计成2~3m的短锚杆,以方便施工操作,同时降低工程造价。对于单根短锚杆而言,抗拔力只有50-80kN,这对一些自重较大的危石防护而言是不够的,但斜坡稳定系统在开发时采用了以钢丝绳制作的柔性锚杆,系统安装时支撑绳与锚杆环套进行穿接,在抵抗危石运动时,锚杆头在一定的空间范围内可以自由位移,这样就有效地避免了锚杆头因应力集中而容易破坏的现象。同时,钢绳网上受到的力会通过纵、横向支撑绳往周边的多个锚杆传递,这样分摊到各锚杆上的拉拔力就降低了很多,此时对于单根短锚杆而言,抗拔力就足够了,这就是斜坡稳定系统的“群锚效应”另外,很多研究也表明,锚杆的锚固长度在超过2~3m后对锚杆抗拔力提升的作用已不明显。对钢丝绳网系统而言,除对个别突兀倒悬的巨石需单独设计处理外,其余情况锚杆有2-3m的锚固长度就足以实现有效防护。
  在第二代斜坡稳定系统即钢丝网加固系统中,系统锚杆均为钢筋锚杆,以梅花形布置。安装时通过专用螺母在锚杆顶端的螺纹上紧固,使锚垫板向下挤压网片和岩土体,并对其施加一定的预应力,从而有效地实现其加固功能。而在钢丝网加固系统的设计中,锚杆的直径、长度、布设间距将作为确保系统防护功能有效性的设计参数通过计算来得到。
    为了充分发挥系统锚杆的群锚作用效应,更好地调用岩体的强度,系统锚杆在设置时除上沿锚杆外,其他锚杆方向在与水平面夹角不小于15的前提下尽量与坡面垂直,而上沿锚杆(指斜坡稳定系统防护网中每列锚杆中最上边的一根)一般按与水平面向下300左右设置D锚杆孔位须设在地表低凹处,如受地形限制无适宜地点可选时,可以人工开凿凹坑,使锚杆埋设好后套环顶端能略低于周边地表,确保支撑绲张拉后紧贴地表。但此高差也不宜太大,否则支撑绳在张拉时,地表会对其产生较大的摩擦,影响到张拉效果。根据实践经验,锚杆套环顶端与周边地表的高差以1~5cm为宜。
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