1、1锚固技术发展史目前，国内外对于岩土锚固理论的研究主要是从以下两个方面展开的:. 对 于 地锚荷载传递机理的研究对于 地 锚 荷载传递机理的研究，英国、美国、法国、加拿大、澳大利亚等国处于国际领先地位。该研究的主要内容是荷载从锚杆(索) 转移到灌浆体的力学机理研究以及灌浆体与钻孔孔壁之间的力学机理研究。其中，Hanson(1969)“. Fuller 及 Cox 141 等岩土工程专家通过模型试验着重研究了荷载由锚杆(索)向锚固段砂浆体传递的力学行为，取得了许多有代表性的成果。如 Philps (1970)提出，对于拉力型锚杆，其锚杆杆体表面与砂浆体之间的剪应力沿锚固段长度方向的分布可近似简化
2、为指数函数关系，表达式如下41式中，x 为距离锚固顶端 x 处的剪应力;: 0 为锚固段顶端处的剪应力;d 为锚杆的直2径;A 为锚杆中剪应力与主应力相关的常数。由此可见，锚杆(索) 同锚固段砂浆体之间的粘结剪应力不是沿杆长均匀分布的。如北京冶金部建筑设计院的程良奎等对上海太平洋饭店和北京京城大厦两个深基坑工程的拉力型锚杆锚固段粘结应力的分布形态进行了现场测定z1，并由试验及相关的分析指出，对于拉力型锚杆，其锚固段的粘结应力分布很不均匀，存在严重的应力集中现象，锚杆在土层中的有效锚固段长度只有约 8-10 m，即拉力型锚杆并不能实现锚固力随锚固段长度的增加而成比例地增大。. 对 于 岩土锚固作
3、用机理的研究对于 地 锚 中荷载传递机理的研究，主要任务是分析锚杆中应力的分布规律及诸多因素对于锚固力的影响，研究的目的是如何取得最大的锚固力。但从工程意义上考虑，获得最大的锚固力并非我们的最终目的。工程上研究锚固技术的最终目的应该是在确保工程安全的同时，如何经济、快速、有效、合理地利用锚固力，对于岩土锚固机理的研究是与岩土工程本身的发展紧密相连的，大致经历了结构工程概念、岩土工程概念和地质工程概念三个阶段，并由此形成了一些工程界认可的锚固理论，如悬吊理论、支撑理论、组合梁理论111 等，这里不再详述。在理论研究的同时，国内外的岩土工作者们还进行了大量的室内或现场试验，对锚杆在不同地层中的加固
4、效果、工作机理、销钉作用 181 蠕变性质等进行了深入细致的研究，取得了不少令人满意的成果。由于岩土工程自身的复杂性，当前对于岩土锚固技术的研究也存在着不少问题，主要有:. 理论研究仍然滞后于工程应用的需要;. 对于工程中普遍采用的拉力型锚杆，由于其自身难以克服的缺点，使得其无法满足在承载力、耐久性及抗变形性等方面有较高要求的工程的需要;. 对于锚固体力的传递及应力的分布规律只有定性的描述，在实际应用中大都只能采用粘结应力均匀分布的理想形式进行工程设计;. 对锚杆(索)加固机理没有统一的认识，缺乏行之有效的合理计算方法。针对于此，今后岩土锚固技术的研究工作应着重从以下几个方面进行，以满足现阶段
5、工程建设的需要:. 从改善荷载的传递途径入手，继续开发具有良好受力性能和耐久性能的新型锚杆，并对己出现的压力型、压力分散型、拉压分散型等多种新型锚杆的荷载传递机理及其工作性能与特点进行全面而深入的分析，以争取尽快形成一定的相关理论，为其今后的工程应用奠定基础;. 围 绕 普通锚杆锚固段粘结应力并非均匀分布的事实，研究适合实际情况的单锚承载力估算公式;. 进一步加强锚固机理的研究，包括锚杆(索) 预应力对于岩土体应力重分布及岩土体力学性能的影响、群锚效应及相关的实用设计方法等;. 进 行 在地震、冲击荷载、交变荷载、高温或冰冻环境等特殊条件下锚杆工作性能及相关设计方法的研究。3进入 80 年代后
6、，工程界开始研究单孔复合锚固体系(SBMA 法)在岩土锚固工程中的应用。在 SBMA 体系中，最有价值的就是压力分散型锚杆技术。压力分散型锚杆技术最早由英国人研究成功，近 10 年来，其在日本得到了很大的发展，被命名为 K7B 工法，主要应用于永久性的边坡支护工程中。在欧洲和美国等工程技术发达国家，压力分散型锚杆的应用也日趋广泛。如冶金部建筑设计研究院的程良奎等结合中银大厦基坑支护工程，采用设置应变砖的试验手段，对 4 根压力分散型锚杆锚固段内沿轴向的应变分布情况进行了测定71，试验结果如图 1.5 所示。此外，在同一工程中，他们还进行了压力分散型锚杆与拉力型锚杆的对比性抗拔试验，并由试验结果
7、发现，在砂性土介质中，压力分散型锚杆的承载力比设计参4数基本相同的拉力型锚杆增大了 12%一 58%。同时，还测得在 222 kN 张拉力的作用下，压力分散型的试验锚杆的锚固段内的径向应变为 61yE，若按锚固段砂浆体的弹性模量E=2.8x104Np 计算，此时砂浆体对孔壁的径向压力将达到 1.7 MP,，由此表明压力分散型锚杆的锚固段砂浆体处于三维压应力状态，这无疑对提高孔壁间的摩阻力是十分有利的。岩土锚固效应与荷载传递方式的研究进展（摘自岩土锚固。程良奎等著，中国建筑工业出版社 2003 年 1 月版）一、中科院岩土所朱维申等人曾进行了不同锚固方案的模型试验。模型材料选用了四种不同粒径的建
8、筑砂，胶结剂采用白乳胶，锚杆用竹签制得。实验中分别制作了圆柱形、矩柱形试件，进行了单轴、双轴及三轴压缩试验以及循环载荷试验和巴西劈裂法试验等，获得了以下实验结果。1、加锚比不加锚情况单轴压缩时材料峰值提高约 17，残余强度提高了一倍，变形能力显著增加，抗拉强度亦提高了一倍。对双轴受力，其峰值强度对不同情况可以提高50100或更多，当锚固密度相当大时，可提高 3 倍强度而无扩容现象。无锚和有锚条件下材料的劈裂抗拉试验及循环荷载实验结果见下图。2、平面应变条件下试件强度除与锚固密度相关外，还受锚固角、锚固型式、锚杆材料的抗剪强度及侧向刚度的强烈影响。3、倾斜交叉布置锚杆对提高峰值强度及控制岩体扩容
9、作用显著，倾角以与壁面成65左右效果最好，但此种锚固类型要求锚杆有较大的侧向刚度。4、全长胶结锚与端锚相比，虽对峰值强度影响不大，但是体变曲线不同，前者扩容开始得晚，对抑制扩容较有效，且峰值后软化现象不明显。而端锚类型则有软化现象，后期强度较低。二、国内许多单位进行了岩石锚固效应的非线性有限元分析。朱维申等人对圆形岩洞进行了平面应变问题分析。三、在岩石锚固效应的室内大比例实验方面，程良奎、庄秉文在 1979 年完成了不规则混凝土块模拟碎裂结构的岩石拱加固试验。四、冶金部建筑研究总院与长江科学院结合三峡永久船闸高边坡预应力锚固工程，采用多点位移计、声波、钻孔弹模等综合测试方法，研究了高承载力（3
10、000KN ）预应力锚索对中微风化花岗岩边坡的开挖损伤区的锚固效应。测试表明：1、高承载力锚索作用后能在锚固作用点周围形成一个半径 2.0m、深 8.0m 的压应力区，当锚索以群体工作时，锚索的压应力区互相叠合，能组合成受压的承载岩石墙，使边坡的稳定性得到明显改善。2、3000KN 锚固力作用后，在离坡面 4.0m 范围内岩体的波速一般提高 10以上，岩体波速最大提高率为 48.34%，约提高 2000m/s，振幅也有明显提高，这表明坡体一定范围内的岩体完整性有明显提高。3、3000KN 锚索张拉锁定后，离坡面 4m 范围内的岩体弹模平均上升 4GPa 左右，约提高 20。灌浆后岩体弹模进一步
11、提高，约为无锚固时的 1.3 倍。五、在锚杆的荷载传递及分布性态方面，英国的R.B.Weerasighe、G.S.Litlejohn 、R.I.Woods ，国内的程良奎、胡建林，顾金才、明治清等人5先后采用实验和现场试验等方法，论证了在张拉荷载作用下，锚杆锚固段长度内的轴力及杆体与孔壁间的粘结应力分布是极不均匀的。其中某些试验还发现锚杆的粘结应力峰值逐步向锚杆底端转移的规律。据此，英国的 A.D.Barley 和程良奎等人先后提出在锚杆承载力计算公式修正为： sqLDP式中：P锚杆极限承载力；D锚杆锚固体直径；L锚杆锚固体长度；锚杆锚固长度有效因子；qs杆体与灌浆体或者灌浆体与孔壁间的粘结强
12、度。传统的岩土锚固方法，即集中拉力型锚杆在受荷时，由于粘结力分布的不均匀性，随着锚杆上荷载的增大，在荷载传至固定长度最远端之前，在杆体与灌浆体或者灌浆体与地层界面上就会发生粘结效应逐步弱化或脱开的现象。英国、日本、中国已经先后研究应用了单孔复合锚固（SBMA）方法，通过每个单元锚杆的张拉千斤顶预先施加的位移补偿张拉，而使所有单元锚杆始终承受相同的载荷，将集中荷载分散为几个较小的荷载作用于锚固段不同部位，粘结力峰值大大降低，均匀的分布于整个锚固段长度上，最大限度地调用整个锚杆固定长度范围内的地层强度，锚杆长度可随固定段长度的增长而成比例的提高。英国的 A.D.Barley 通过对硬粘土中的 61
13、 个单元锚杆的试验，综合考虑了粘结系数以及有效固定长度随固定长度增加而降低的影响，得出了伦敦坚硬粘土中锚杆固定长度与综合有效因子（f c）的关系曲线。坚硬粘土中锚杆的锚固长度与综合因子的关系曲线固定长度 m 3 5 7 10 13 15 17 20 24有效因子 1.0 0.62 0.50 0.42 0.35 0.32 0.30 0.29 0.28注：本表摘自 A D Barley .The single bore multiple anchor system.proc.of int.confr.on ground anchorages and anchored structures.Lond
14、on ,1997.65-75.英国某工程 4 个单元锚杆，其固定段长度分别为 7.4m、5.2m、4.6m、3.6m。香港新机场的砂和完全崩解的花岗岩地层中，锚杆孔内设置 7 个单元锚杆，固定段长度分别为 3m和 5m，总固定段长度 30m，在 3000KN 荷载作用下，未见异常。日本 KTB 工法的压力分散型锚杆，其单根锚杆的设计承载力常为 600900KN。瑞士和日本开发了带端头膨胀体的端头锚杆（注：是否就是胀扩式锚杆） ，锚杆膨胀体的直径可达到 0.8m。台湾在砂土中应用了底端扩成圆锥体的锚杆，借助于旋转的叶片形成底端直径 0.6m 的锥体，当固定长度为 610m 时，锚杆极限承载力达
15、9601400KN，比 12 钢筋锚杆承载力提高 23 倍。台湾大地工程公司还采用扩孔器开发了多段扩体式锚杆，扩体为圆锥形。锥高 4050cm，锥底最大直径 3035cm，每个圆锥体有200200KN 的承载力。软土的锚固主要成果表现在：1、可重复灌浆，大幅度提高软土中锚杆的承载力。采用重复高压（3.5-4.0mpa）劈裂灌浆，使灌浆体与土层界面上的粘结强度及锚杆承载力提高 0.6-1.0 倍。2、对塑性指数大于 17 的软土（不包括淤泥）在锚杆荷载作用下的蠕变变形及锚杆荷载随时间的变化特性是：采用较小的应力水平，即当锚杆锁定荷载与极限承载力的比值小于 0.53，能使锚杆的蠕变变形控制在容许范
16、围内。当与锚杆相联系的桩墙支挡结构出现较大位移时，锚杆荷载（预应力值）会急剧增大，故对容许有一定位移的临时性支挡工程，锚杆锁定荷载值取设计值的 0.7-0.85 为宜。当锚杆的预应力损失大于 10时，可通过重复张拉加以补偿。土钉支护结构轻型，柔性大，施工方便速度快，有利于信息化施工，比排桩、地下6连续墙等支挡形式节约投资 30以上。近年来土钉支护与其他止水设施或支护结构相结合使用所形成的复合土钉支护，拓宽了土钉支护的应用领域：土钉与搅拌桩、旋喷桩相结合构成的止水型土钉支护；土钉与预应力锚杆相结合构成的加强型土钉支护；土钉与微型桩、超前注浆、超前竖向土钉相结合的超前加固型土钉支护。复合土钉支护用
17、于深度达 18m、坑边有建筑物，或者深度小于 6.0m 的淤泥质土的基坑工程。锚固机理与力学作用若采用非预应力锚杆，则在岩土体中主要起简单的加筋作用，而且只有当岩土体表层松动变位时才会发挥其作用。这种锚固方式的效果远不及预应力锚杆。效果最好的与应用最广的锚固技术是通过锚固力能使结构与岩层连锁在一起的方法。只要根据静力分析就可以选择锚固力的大小、方向及其荷载中心。采用这种应用方式的锚固使结构能抵抗转动倾倒、沿底脚的切向位移、沿下卧层临界面上的剪切破坏及上举力所产生的竖向位移。拉力型锚杆与压力型锚杆的区别是在锚杆受荷后，其固定段内的灌浆体分别处于受拉或受压状态。拉力型锚杆的荷载是依赖其固定段杆体与
18、灌浆体接触的界面上的剪应力（粘结力）由顶端（固定段与自由段交界处）向底端传递的。锚杆工作时固定段的灌浆体易出现张拉裂缝，防护性能差。在同等荷载条件下，拉力型锚杆固定段上的应变值要比压力型锚杆大的多。在 1977 年前德国的 Ostermayer 和 Scheele 就在中密到密实的砂中测得拉力型锚杆的拉力荷载及粘结应力沿固定段长度的分布。1993 年英国 Weerasinghe 在实验室的锚杆拔出试验中也测得拉力型锚杆杆体荷载和粘结应力的分布。国内冶金部建筑研究总院、89002 部队、长江科学院对土层中的锚杆也测得类似的荷载分布曲线。压力分散型锚杆（SBMA 法）最早由英国人研究成功；近十几年
19、来日本人主要用于永久性边坡，命名为 KTB 工法。我国 1997 年冶金部建筑研究总院、长江科学院对压力型锚杆进行了开发。锚杆的拉力传入地层可用三种方法固定锚杆。机械式固定（楔缝式、涨壳式、缝管式、水胀式）锚杆一般用于临时稳定岩层；胶结料固定式（水泥浆、合成树脂）锚杆一般用于软弱岩层和土体，或者用于将较大拉力传入硬岩；扩张锚根（底端扩体型、多段扩体型）固定式锚杆主要用于粘性土中和砂性土中。爆破扩孔只能用于埋置较深（大于 5m）的条件。自钻式锚杆 1970 年首先用于美国煤矿，德国的伊歇别克（ISCHEBECK） 、底伟大（DYWIDAG）公司和奥地利的迈式（MAI）公司生产自钻式锚杆。杭州图强
20、工程材料有限公司、北京中博创业、北京肯特莱、四川万通公司生产预应力自钻式锚杆，主要用于隧道和边坡工程。中空注浆锚杆在钻孔完成后安设，采用无缝钢管、连接套、金属垫板、止浆塞结构，先锚固后注浆工艺。图强中空系列注浆锚杆技术参数产品型号 锚杆杆体 型号杆体极限拉力(KN)杆体外径与壁厚（mm）重量（kg/m ）杆体标准长度（m）锚杆孔直径（ mm）普通型RD25NRD25S15RD25S12R25/5-AR25/4-AR25/5-B18015012025/525/425/52.52.052.52.5，3.03.5，4.04.5，5.0427RD27NRD27S20RD27S18R27/6-AR27/
21、4-AR27/6-B24020018027/627/427/63.02.33.03.0，3.54.0，4.5 42RD29NRD29S22R29/7-AR29/7-B29022029/729/76.86.8 4.5 46EX25NEX25S15EX25S12R25/5-AR25/4-AR25/5-B18015012025/525/425/52.52.052.52.5，3.03.5，4.04.542EX27NEX27S20EX27S18R27/6-AR27/4-AR27/6-B24020018027/627/427/63.02.33.03.0，3.54.0，4.5 42钢制胀壳型 EX29NEX
22、29S22R29/7-AR29/7-B29022029/729/76.86.8 4.5 46锚杆的埋设深度地层抵抗锚杆被拔出的抗力必须等于或大于锚杆上作用力与其安全系数的乘积，这主要是地层的剪切强度，还有锚杆的构造，特别是锚杆锚固段的直径和长度，以及固定于地层的方法。坚硬岩层的抗剪强度约等于抗压强度的 112。对锚杆施加的拉力大小等于覆盖土层产生的压力，锚杆就不会移动，但是此法确定的锚杆深度和截面过于安全和不经济。在非粘性土中锚杆的承载力取决于土的密实性。在密实土体中，由于根部（锚固体）压力，形成一个较为坚实的土体，把压力的影响沿锚杆拉力方向扩张到周围地层。受拉根部以上的剪切表面具有明确的界限
23、，破坏面呈漏斗形，其下部为锚杆根部，上部成圆锥体，锥体侧面按土的最小内摩檫角 倾斜。传递到松土中的锚杆被拔出时，在锚杆根部上方不会发生剪切现象，而是锚杆周围土体产生塑性变形，缩小体积。在非粘结性土中进行锚固设计，必须先进行土的承载力试验，确定集中压力下土层的最大容许应力。由此确定在所需锚杆荷载下，阻止周围土层产生缩性变形的锚杆锚固体最小截面积。根据土层最大容许应力 kr可推导出受锚固体压力影响的作用与土体侧面的初始应力 r。抵抗锚杆被拔出的摩檫力就发生在这一表面上。计算中假定临界荷载极限 kr取决于承压锚固体表面上部 1m 以内处的锚杆的单位压力，则在这一高度以上出现的变形与深度显示出近似的线
24、性关系： 1kr锚杆长度对于单根锚杆和锚杆轴线间距 可用下式计算：rPL2132tgpmhrks对于 的一行锚杆，则锚杆深度可用下式计算：rPL12式中，12/ 24rrsLtgBtgLh 12cos2rkrLPmtgLB式中：P锚固力；内摩檫角；L锚杆轴线间的距离，m k-锚杆被拔出的安全系数。8岩土锚固设计的调查分为一般调查和地层调查.一般调查的主要内容有:历史调查、邻近构筑物的调查、地下埋设管线调查、环境调查、施工条件调查、和气象调查。地层调查包括：1、为求得锚杆的作用荷载的调查。地层构造、各地层分层的重力密度、抗剪强度、孔隙水压等指标，据此计算岩土压力、边坡推力及其对构筑物的作用力，作
25、用于锚杆上的荷载。现场难以测定的抗剪强度指标可以借助室内试验，通过标准贯入试验测得的 N 值及钻孔内水平荷载实验测得的变形系数和屈服荷载等间接方式求得地层抗剪强度指标。地下水的水压分布、透水性及动态水力比降（水力坡降） 。2、为确定锚杆的锚固层的调查。锚杆的锚固地层通过钻探确定。锚固地层应是不会产生滑坡且处于破坏面以外的位置，而且要具有所需要的锚杆抗拔力，还需要保证锚杆群所包裹地层的整体稳定。3、为求得锚杆锚固体周边摩檫力计算参数的调查。可参照基本试验数据，也可参照标准贯入试验、室内岩土试验、孔内水平荷载实验数值推算，还要考虑施工方法、地下水及其锚杆所处位置的上覆地层应力的影响。4、为确定传力
26、体设计数值调查。承受地层反力的承压块体、锚固边坡的梁板等传力结构的内力和变形计算所需要的传力结构背面的地基反力系数值，可用 N 值换算或用平板加载实验或孔内水平荷载实验求得。6、有关施工性和腐蚀状况的调查。PH 值、酸度、比电阻、导电率、硫酸盐还原的厌氧性细菌的繁殖度数据可以判断锚杆防腐要求。地下水要进行地层透水试验，决定固结灌浆或特殊灌浆方法。锚杆的设计流程；计算外荷载；决定锚杆布置和安设角度；锚杆锚固体尺寸、自由段长度和预应力截面的确定；稳定性验算和锚头设计。锚杆的配置原则：锚杆的间距与长度的设计应由其所锚固的地层与结构物的整体稳定性确定。英国及国际预应力混凝土协会（FIP）的锚杆规范规定
27、，锚杆与相邻基础及地下构筑物的水平距离要在 3.0m 以上。锚杆倾角要考虑，锚杆的作用力方向与锚杆轴线一致是最为有利的，轴线与水平面夹角增大会产生较大的垂直分力，减少水平支承力，应按照锚杆倾角45来设计。锚杆倾角在10-+10范围内，灌浆材料硬化时产生的残余浆渣及灌浆料的泛浆会影响锚杆承载力，应与避开。锚杆间距要考虑锚杆极限抗拔力会因群锚效应而减小。群锚效应的锚杆极限抗拔力减低率参照锚杆间距 a 和影响圆锥半径 R 考虑。影响圆锥半径根据锚杆长度和破裂锥面角 计算，砂土 =2/3,岩石 =45。群锚效应时锚杆抗拔力减低率A/R 0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
28、 1.0减低率 0.5 0.55 0.62 0.68 0.72 0.75 0.78 0.81 0.84A/R 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 16 1.7 1.8 1.9 2.0减低率 0.88 0.90 0.92 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.0注：本表摘自程良奎、范景伦岩土锚固 （中国建筑工业出版社 2003.1）图 54。锚杆自由长度过短，会使锚固体的应力直接通过地层作用于被锚固的结构物上，而且由于地层抗剪力小、垫墩荷载损失等原因，会使锚杆的抗拔力减小。同时，锚杆自由段长度的确定还必须使锚杆锚固于比破坏面更深的稳定的地层上。国内外锚杆规范对锚杆自
29、由段长度的规定国别 规范名称 规定内容日本 地层锚杆设计施工规范 JSF:D1-88 锚杆的自由段长一般在 4.0m 以上。美国美国后张预应力混凝土学会（PTI） 岩层与土体预应力锚杆的建议1、对岩层和土体锚杆的自由张拉段，预应力钢绞线长度不应小于 4.5m，预应力钢筋长度不应小于3.0m。2、自由段穿过破坏面至少 1.5m。9中国 土层锚杆设计与施工规范 （CECS22:90 ） 锚杆自由段长度不宜小于 5.0m，对于倾斜锚杆的自由段长度应超过破裂面 1.0m。中国 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB500862001 预应力锚杆的自由段长度不宜小于 5.0m。锚杆的安全系数是对锚杆的工作荷载
30、或者锚杆轴向拉力设计值而言，即设计规定的锚杆极限状态承载力（锚杆轴向拉力极限值）应是锚杆的工作荷载与安全系数的乘积。锚杆安全系数包括锚固体设计安全系数和预应力钢筋设计安全系数。我国岩土预应力锚杆锚固体设计安全系数安全系数锚杆破坏后危害程度锚杆服务年限2 年危害轻微，不会构成公共安全问题 1.4 1.8危害较大，但公共安全无问题 1.6 2.0危害大，会出公共安全问题 1.8 2.2注：锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）规定，岩土锚杆（锚固体）的安全系数安全系数国家 规范临时锚杆 永久锚杆瑞士 SLA191 1.31.51.8 1.61.82.0美国 PTI-Recom 2.
31、0英国 DD81 1.41.62.0 2.0国际预应力混凝土协会 Recom 2.0日本 JSF:D1-88 1.5 2.5前苏联 Recom 2.0中国香港 Model spccir 1.61.61.8 2.0预应力筋设计安全系数多数国家规定为不应小于 1.67，即设计荷载不应大于预应力筋抗拉强度标准值的 60，我国锚杆喷射混凝土支护技术规范规定，锚杆预应力筋的安全系数，永久锚杆为 1.8，临时锚杆为 1.6。锚杆预应力筋的设计。长度在 15m 内的短锚杆，无论是预应力还是非预应力，均可用普通钢筋或高强度的精轧螺纹钢筋。对于长度大于 15m 及设计承载力较高的预应力锚杆应优先选用钢绞线或钢丝
32、。锚杆的初始张拉力锁定荷载。张拉力锁定要考虑影响预应力的因素、锚杆的变形。影响预应力的因素有：1、地层徐变。地层徐变量小，则锚杆的初始预应力损失小。若对锚杆施加设计荷载的1.2-1.3 倍后再降到设计荷载，则可使地层徐变量减小。对重要工程的锚杆应进行徐变试验。2、钢制杆体的松弛。钢材预应力因松弛引起的损失率钢材种类 预应力损失率（）钢材种类 预应力损失率（）钢材种类 预应力损失率（）钢丝 5 钢绞线 5 钢筋 33、套管与杆体钢材的摩檫力。杆体与套管的摩檫力可用下式近似计算。P=P0（1 L）式中：P-杆体钢材在千斤顶处的张拉力。P0不同长度处杆体钢材的实际张拉力；钢材每米长度的摩檫系数；10
33、L锚杆杆体自由段长度。预应力锚杆单位长度的摩檫系数钢材种类 钢丝束 钢筋 钢绞线 0.004 0.003 0.0044、地层内部粘土层的压密5、预应力筋材锚固时的定位必须根据锚固方法及其特有的定位量张拉锚紧。锚杆的变形。在设计时要设定容许变形量，而且必须使设计变形量不超过容许变形量。锚杆的变形除了自由段的弹性变形外，还要考虑锚固体与地层间的剪切变形。锚杆锁定荷载值应视锚杆的使用目的和地层性状而调整。对于岩体加固与边坡抗滑的锚固，因岩体松散而施加的预应力，或者为加固地基和抵抗下滑力而施作的锚杆，以拉力设计值（工作荷载）作为锁定荷载为好。对结构物背面地层为松散土层的锚杆，由于徐变和塑性变形大，可由
34、张拉试验结果确定锁定荷载。一般锁定荷载为拉力设计值的 0.6-0.8 倍。对允许变形的结构物的锚固，锚杆不必按照设计拉力锁定，可以取设计值的 0.5-0.7。对于地层预计有明显徐变的地层，可先将锚杆张拉到设计拉力值的 1.2-1.3 倍，然后再退到设计拉力值加以锁定，这样可以减少地层的徐变量。锚杆内的荷载传递在岩层锚固中，固定的最薄弱环节就是灌浆体与杆体间的粘结，而不是灌浆体与岩层间的粘结。带有锚固基底的固定方法是最为有效的，即使在扩大的锚杆钻孔内未形成这种基底也是如此。在砂性土中固定的锚杆，灌浆体与土体界面上的粘结强度通常大于土体的抗剪强度。水泥浆的渗透不仅扩大了锚固体的直径，而且使具有不规
35、则形状的锚固体表面产生一种横向压力，提高锚固体的摩檫力。横向力可增大到上覆土层所产生应力的 210 倍。国外学者 Ostermayer 提出，在砂性土中锚杆的最佳长度为 67m。Fujita 等人 1977 年利用一种分析模型和 30 个现场试验成果得出砂层中平均表面摩阻力与标准贯入实验 N 值的平均值的关系为 。Ostermayer 和 Scheele 在砂土中锚固长度对锚杆的承载力及546.08.maxN位移的影响实验和在极限状态下量测的表面摩阻力分布实验得到几点结论：1、很密的砂最大表面摩阻力值分布在很短的锚杆长度范围内，但在松砂和中密砂中，地层的弹模低，锚杆与地层的弹模比高，其表面摩檫
36、力的分布接近于理论假设的均匀分布。2、随着外荷载的增加，表面摩檫力峰值移向锚杆的底端。3、较短的锚杆表面的平均摩檫力值要大于较长锚杆表面的平均摩檫力。4、砂的密实度对锚杆承载力的影响极大，从松砂到密实砂，其表面摩檫力值要增大5 倍。5、锚杆承载力随灌浆压力的增加而增大。当灌浆压力超过 4Mpa 后，增量就微不足道。用于土层中的注浆压力不能超过土层的容许值。随粘性土的强度的增加和塑性的降低，土中的锚杆单位面积摩檫力增加。单位表面摩阻力随锚固长度增加而减少。进行二次、三次灌浆处理后，锚固体表面摩阻力会明显增加。后期灌浆的作用主要是使锚杆固定段周围土体改性，成为水泥土结构。目前，我国的预应力锚索已经
37、得到了迅速的发展和应用。从涨壳式锚头，发展到粘结11型内锚固段；从拉式预应力锚索，发展到压式预应力锚索；锚索材料从采用高强钢丝到采用高强、低松弛钢绞线，减少了材料蠕变影响。近期，发展了两次高压注浆型预应力锚索，分散压式缩型预应力锚索，分散型拉压式预应力锚索。这些分散型预应力锚索能分段均匀施力，避免了岩体和内锚固段的应力过分集中，提高了我国锚索的承载能力。工程地质手册1992 年第 3 版，勘探和评价工程现场岩土的性状预环境，岩土工程手册1994 年 10 月出版对岩土工程的分类、特点与要求。对于向上的锚杆采用排气注浆法，即排气管随锚素体一同送入孔的最底端，在口部进行可靠的封堵后进行注浆。对于向
38、下的锚杆采用注浆管随锚素体一同送入孔底，边注浆边拔出注浆管，直至注满为止的方法。为了增加锚杆的承载力,通过专用的钻孔机具或者在孔内放置少量炸药在孔底进行扩孔处理。法国的 Soletanche 公司、 Calweld 公司、意大利 Fondedidle 公司已经研制出复杂程序和工作效率及扩孔效果不同的扩孔机具，可把钻孔扩大到原来的 4 倍。由于存在排渣问题，会发生卡钻等问题，所以仅适用于密实土和粘性土的扩孔。我国攀枝花钢铁公司中部站锚杆挡墙工程在砂质粘土中，完成 130mm 钻孔后插入钢筋、每孔 0.5-1.0kg 炸药于孔底部，然后灌满水引爆，使孔内的泥水冲出孔外，钻孔底部形成 0.6-1.0m 的扩孔头，抗拔力相对不扩孔的锚杆扩大 1.02.0 倍。
