锚索是什么钢材

⑴ 煤矿常用钢材都有哪些

煤矿用钢的品种主要集中在左旋螺纹、普通圆钢、优质碳素钢、无缝钢管、板材、工字钢、角钢、槽钢等。

左旋螺纹、普通圆钢用于井下一般巷道的支护，工字钢、角钢、槽钢在井下地质情况比较复杂的地段作为支护使用；无缝钢管主要作为煤矿地面和井下的通风管道、输送水管道；优质碳素钢、板材一般用于煤矿机械的加工制造。
一、煤矿生产工艺流程简介

以潞安矿务局屯留矿为例：建立主井（直井）后，开挖大巷，分割采区，建立工作面。在上述工作进行之后由采煤机进行采煤，通过采掘机上的刮板运输机将原煤输送到皮带运输机，再由皮带运输机输送到井下煤仓，井下煤仓通过提升机将煤输送到地面。

二、煤矿用钢材的使用情况

（一）巷道的永久性支护

主要使用的钢材制品为：锚杆、锚索、钢筋托梁、金属经纬网，同时，根据具体情况也需要部分其它钢材制品。

1、锚杆：与树脂锚固剂共同使用。在顶板支护中锚杆所用规格为22mm左旋螺纹（材质HRBL335），每根长度为2．4米，锚杆排距为0．8米，每排6根锚杆，间距0．88米。

巷帮支护中所用规格为20mm左旋螺纹，每根长度为2米，锚杆排距为0．8米，每帮4根锚杆，间距0．9米。

2、锚索：锚索材料规格为18．9mm，1×7股高强度低松弛预应力钢绞线，每根长度8．3米，在顶板支护中每排打设1根锚索，迈步式布置，锚索安设在顶板中部，间排1．6米。

3、钢筋托梁：在顶板支护中使用14mm圆钢焊制的4600×80mm的钢筋梯子梁。在巷帮支护中使用14mm圆钢焊制的2900×80mm的钢筋梯子梁。

4、金属经纬网：顶板铺设5000×840mm金属经纬网，巷帮铺设3200×840mm金属经纬网（金属经纬网采用10＃铅丝，网格规格为40×40mm）

说明：

1、根据地质情况的不同，以及挖掘深度的加大，对左旋螺纹的长度和材质也有不同的要求。

2、支护过程中根据地质情况要求也需要部分工字钢、角钢、槽钢、以及钢板。

3、在矿井的各个工作面开采完毕后，不进行支护。

每100米巷道需要左旋螺纹1540米，以屯留矿今年的掘进任务25000米测算需要左旋螺纹385000米，经换算需要1150吨。

按500万吨煤产量测算，每万吨需要左旋螺纹2．3吨。以潞安矿务局“十一五”规划产量7000万吨测算，每年需要左旋螺纹16100吨。

同理测算，圆钢在作为支护用的钢筋托梁的上用量也在9310吨左右。

（二）煤机设备用钢材

主要使用的钢材制品为：滚筒轴、螺栓、液压支柱轴、钢索

1、滚筒轴：主要用于皮带输送机，以潞安矿务局机修厂生产的皮带输送机为例需要材质为45＃，规格为140mm、160mm、180mm、240mm、250mm的优质碳素钢，以上几种规格月需求在500吨左右。
2、螺栓：材质为45＃，规格为32mm以上碳圆，月需求在100吨左右。

3、液压支柱销轴：主要需求规格90mm、95mm、105mm，材质为45＃的优质碳素钢，以上几种规格月需求在400吨左右。

4、钢索：主要用于刮板运输机的防滑锚固装置，主要规格型号有10×40mm、14×50mm、18×64mm，材质为Q235，设计长度一般在60到200米之间。

（三）其它钢材产品的需求及规格表

1、无缝钢管：煤矿用钢管主要集中在中、大规格定尺包装的钢管，通尺用量较少，集中在108×4以上规格，用途主要作为煤矿地面和井下的通风管、输送水管。

经调研，屯留煤矿井下108×4定尺6米的用量较多，使用量一般是井下掘进长度的3倍，但属于重复使用性质；热镀锌钢管从DN70到DN150也有一定的需求。

2、其它煤矿用钢材品种的消耗用量相对较少，根据实际消耗情况和需求进行采购。

⑵ 什么是锚杆钢

锚杆钢是一种专门用于制作锚杆的钢材，它具有高强度、高韧性和良好的可焊性等特点。锚杆钢主要用于岩土工程中的锚固系统，以提供土壤或岩石的加固和稳定性。

锚杆钢通常是由优质碳素结构钢或低合金高强度结构钢制成，经过特殊的热处理工艺，以保证其具有良好的力学性能和耐腐蚀性。锚杆钢的强度等级根据使用环境和受力要求的不同而有所差异，常见的强度等级有345MPa、420MPa、500MPa等。

在岩土工程中，锚杆钢被广泛应用于边坡加固、隧道支护、地下工程等领域。通过将锚杆钢打入土壤或岩石中，并施加预应力，可以有效地提高岩土体的整体稳定性。锚杆钢与注浆材料、锚索等其他材料配合使用，可以形成完整的锚固体系，为工程安全提供有力保障。

此外，锚杆钢的选择和使用还需要考虑地质条件、工程规模、施工环境等因素。不同的工程条件和要求可能需要选择不同类型和规格的锚杆钢。因此，在选择和使用锚杆钢时，需要根据实际情况进行综合考虑，以确保工程的安全性和经济性。

总之，锚杆钢作为一种重要的岩土工程材料，在提供土壤和岩石稳定性方面发挥着关键作用。它的高强度、高韧性和良好的可焊性使其成为锚固系统的理想选择。在实际工程中，需要根据具体条件和要求选择合适的锚杆钢类型和规格，以确保工程的安全和稳定。

⑶ 锚索张拉的要求是什么

预应力锚索张拉规范要求如下：

1、锚孔测放：边坡施工边挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。根据各工点工程立面图，按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±50mm。如遇既有刷方坡面不平顺或困难场地时，需经设计监理单位认可，在确保坡体稳定和结构安全的前提下，适当放宽定位精度或调整锚孔定位；

2、钻孔设备：钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔；在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术；

3、钻机就位：锚孔钻进施工，搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°；

9、锚索体制作及安装：预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段和安全段四部分组成。采用压力分散型锚索，由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上，要求单根的连接强度大于200KN。钢质承载体要求采用45号钢材加工制作，其厚度不小于2cm。

钢绞线采用φj15.24mm和φj12.7mm高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0～1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm；

10、锚固注浆：注浆采用水泥砂浆，经试验比选后确定施工配合比。实际注浆量一般要大于理论的注浆量，或以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。如一次注不满或注浆后产生沉降，要补充注浆，直至注满为止。注浆结束后，将注浆管、注浆和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录；

11、地梁制作：地梁采用C25混凝土整体浇注。基础先铺垫2cm砂浆调平层，再进行钢筋制作安装，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2，且有焊接接头的截面之间的距离不得小于1m。如锚索与竖梁箍筋相干扰，可局部调整箍筋的间距。砼浇注，尤其在锚孔周围，钢筋较密集，一定要仔细振捣，保证质量；

12、锚索张拉及锁定、封锚：通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。在设计张拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。

⑷ 预应力锚索

在高大的地下洞室工程中，地质条件较差时，为了更有效地保持围岩的稳定，除采用一般灌浆锚杆和喷射混凝土支护外，通常还在围岩中安装长度为 10～20m，预应力值达100t的锚索来加固围岩。

在洞室周边一定范围内合理地设置预应力锚索，可以调整洞体围岩的应力，使洞室周边的拉应力区上移，提高洞室围岩的稳定性。预应力锚索不仅应用在稳定性较差的地层中修建大型洞室，而且还可以用来加固边坡和坝体。目前采用的预应力锚索有：

涨壳式钢绞线预应力锚索；涨壳式高强度钢丝束预应力锚索；二次灌浆式预应力锚索。

一、二次灌浆预应力锚索的构造

二次灌浆预应力锚索的组成如图12-15 所示，由内锚固段、张拉断、外锚固段、溢浆段四部分组成。

1.内锚固段

内锚固段的主要作用是为锚索张拉时提供足够的锚固力，内锚固段的长度应根据所需锚固力的大小来确定。

图12-15 二次灌浆预应力锚索

内锚固段有钢绞线、架线环、定位止浆环、溢浆管、排气管等组成。

内锚固段灌浆所用水泥，以快凝、早强、对钢材腐蚀性小和强度高为宜。其初凝为30min至 1h，终凝为 1～1.5h。

内锚固段的长度，根据试验，在一般岩石中，要求锚索的张力为 50～60t 时，才用1.5～2.5m。

2.张拉段

张拉段是预应力锚索的主体，它是由内锚固段延伸的钢绞线经张拉后灌注水泥砂浆而成。

其长度可根据地质条件、洞室跨度确定。灌浆用砂浆可用普通硅酸盐水泥砂浆。

灌浆时该段内的空气被压缩到溢浆段，然后通过排气管排出，最后溢浆段也被水泥砂浆填满。

3.外锚固段

外锚固段有外锚头及垫墩组成，主要作用是保持锚索张拉后的预应力，扩大锚索外端对围岩的承压面积，以均匀传递压力。

4.溢浆段

溢浆段是为确保张拉断关键饱满而设置的，一般长约 5 0cm。

溢浆段内有顶帽、定位杆和排气管。

顶帽用钢板卷焊而成，为调直止浆环以上的钢绞线用。

定位杆由钢筋做成，长约 60cm，供保持溢浆段的长度和固定排气管用。

二、预应力锚索施工工艺

（1）钻孔：直径80～130mm，深度可达 60m（采用潜孔钻施作）；

（2）锚索的组装与推送；

（3）内锚固段灌浆：采用早强水泥，砂浆配比为 1∶1∶（0.4～0.45）（c∶s∶w）；

（4）浇筑孔口混凝土垫墩：为张拉和传递压力，必须浇筑孔口混凝土垫墩。浇筑时先把定位管插入钻孔中，调整好方位并予固定，然后设立模板，灌注用早强水泥拌制的混凝土；

（5）锚索的张拉：用千斤顶张拉，并固定；

（6）张拉段注浆：用以保护钢绞线和永久保持预应力；

（7）外锚固段的处理：当张拉段灌注的砂浆达到一定强度后，把暴露在外的锚圈的钢绞线多余部分切断。然后再喷上混凝土以防止钢筋锈蚀。

⑸ 锚杆、锚索制作方法

(一)锚杆制作方法

1.锚杆的组成

锚杆是受拉杆件的总称。当与构造物共同作用而要采用锚杆作为加固或支撑的受力杆件时,从力的传递机理来看,锚杆由锚固体、拉杆及锚头3个基本部分组成,其构造如图5-14所示。

以主动滑动面为界,分为锚固段和非锚固段(图5-15)。拉杆与锚固体的黏着部分为锚杆的锚固长度，其余部分为自由长度,其四周无摩阻力,仅起传递拉力的作用。

图5-14 锚杆的构造

图5-15 拉杆的长度

(1)锚头

为构造物与拉杆的连接部分。由台座、承压垫板和紧固器等组成,通过横梁及支架将来自构筑物的力牢固地传给拉杆。台座用钢板或混凝土做成,要求有足够的强度和刚度。临时性锚杆如用型钢垫座,两型钢间隙应≤100mm,钢筋混凝土垫座锚孔应≤120mm,混凝土强度等级应不小于C35。当构筑物与拉杆方向不垂直时,需要用台座作为拉杆受力调整的插座,并能固定拉杆位置,防止其横向滑动和变位。承压板一般采用20～40mm厚的钢板,用以使拉杆的集中力分散传递,并使紧固器与台座面保持平顺和紧密接触。紧固器的作用是将拉杆与垫板、垫座、构筑物贴紧并牢固连接。如拉杆的材料为粗钢筋,一般在拉杆的端部焊螺丝端杆,用螺母作为紧固器,必要时也可用焊接的方法;如拉杆用钢绞线等,则应用锚具作为紧固器。

(2)拉杆

拉杆又称锚拉杆。拉杆材料可用钢筋、钢管、钢丝束或钢绞线。一般多采用钢筋(或钢管)做拉杆,有单杆和多杆之分。单杆多用热轧螺纹粗钢筋,直径采用22～32mm,近年发展采用45SiMnV高强钢材,直径为25mm;多杆锚杆直径为16mm,一般为2～4根。锚杆的结构如图5-16所示,承载力很高的土层锚杆多采用钢丝束或钢绞线。

图5-16 锚杆结构

(3)锚固体

上层锚杆是通过锚固体与岩土之间的相互作用,将力传给地层。锚固体是由水泥浆在压力浇筑下成型的。锚固体按力的传递方式又分摩擦型和承压型。前者靠柱状锚固体周表面与岩土层之间的摩擦抵抗力将来自拉杆的拉力传递给地层;后者锚固体有一个支撑面,是依靠作用于锚固体的被动岩土压力来支撑锚杆的拉力的。

2.锚杆的制作(组装与安放)要求

砂浆锚杆可用粗钢筋(光杆或螺纹钢筋)、钢丝束、钢绞线等材料组装成拉杆,也可将钻孔用的钻杆作为钢拉杆。主要应根据锚杆的承载能力和可供应的材料情况来选择。承载能力较小时,多用粗钢筋;承载能力较大时,多用钢绞线。如用钢筋做拉杆,其单根强度不足时,可以将2根或3根点焊成束,并排在一起使用。

(1)对一次注浆的锚杆组装要求

对于一次注浆的锚杆,当采用粗钢筋做锚杆杆体时,拉杆的组装应符合以下规定:

1)组装前,钢筋应平直、除锈和除油,以保证砂浆与钢筋间有足够的裹握应力。

2)粗钢筋拉杆如很长,为了安装方便可分段制作拉杆,钢筋接头可采用对焊、搭接焊等方法进行连接。电焊要符合《JGJ18—2012 钢筋焊接及验收规范》的有关规定:例如,搭接焊的焊接长度为30d(d为钢筋直径),且接头长度不宜小于300mm。钢筋连接也可采用帮焊方法,帮焊长度按《GB50628-2010 钢筋混凝土工程施工质量验收规范》有关要求:采用2根帮条4条焊缝,帮条长不小于4d,焊缝高不小于7～8mm,焊缝宽不小于16mm。

3)若采用2根(或3根)并排钢筋做拉杆时,应间隔2～3m点焊一点,焊接长度按搭接焊要求执行。

4)对于10m以上锚杆,为了使拉杆安置在钻孔中心,确保钢筋保护层厚度,应沿杆体轴线方向每隔1～2m设置一个对中支架(或撑筋环),支架外径比锚孔直径小10mm左右。为使拉杆插入时不刮孔壁的土体,土层锚杆的拉杆底端可焊锥形挡土板或圆弧形锚靴。

5)注浆管以及排气管应与拉杆依一定间隔捆扎在一起,以便同时下入。

6)拉杆自由段应用塑料布或塑料管包裹,与锚固体连接处应采用铅丝绑牢。整个拉杆亦应按防腐要求进行防腐处理。

7)若用精轧螺纹钢筋(45SiMnV)的出厂产品,其钢筋之间可用配套螺帽连接,不用焊接。

(2)对二次高压注浆施工的锚杆组装要求

采用二次高压注浆施工的锚杆,拉杆的组装还应符合下述规定:

1)组装拉杆时,应同时安放两根注浆管,并设置止浆密封装置,如图5-17所示。

图5-17 二次高压注浆拉杆组装图

2)止浆器应设置在自由段与锚固段的分界处,并具有良好的密封性能。宜用密封袋做止浆器,其两端应牢固绑扎在拉杆杆体上,且被密封袋包裹的一次注浆管应至少留有一个出浆小孔,也可以用海带或橡胶塞等作为止浆器。

3)第一次灌浆用注浆管的底端,距拉杆底端0.2m左右,且管底出口处用黑胶布等封住,以防下入时孔壁土进入管口堵塞。

4)第二次灌浆用注浆管的管端,应距离锚拉杆末端0.8m左右,管底出口处亦用黑胶布封住,且从注浆管端50cm处开始向上每隔2m左右做出1m长的花管,花管的孔眼直径8mm,每段5～10个孔眼,花管做几段视锚固段长度而定。花管在第一次注浆时起到排气作用;第二次注浆时,就从花管的孔眼向锚固体喷射高压水泥浆。组装好的拉杆(包括注浆管)应在钻孔结束后立即放入孔内。安放时,应防止杆体扭压、弯曲,并确保拉杆处于钻孔中心位置。拉杆插入孔内深度,不应小于锚杆长度的95%,注浆管头部距孔底宜为50～100mm。杆体安放后不得任意敲击,也不得悬挂重物。对于用凿岩机钻进的小直径岩石锚杆,可以在灌入水泥砂浆后,再插入钢拉杆。

3.锚杆布设

锚杆布设包括锚杆埋置深度、锚杆层数、锚杆的垂直间距和水平间距、锚杆的倾斜角、锚杆的长度、钻孔直径等。

(1)锚杆的埋置深度

应保证不使锚杆引起地面隆起和地面不出现地基的剪切破坏,最上层锚杆的上面需要有一定的覆土厚度,一般覆土厚度不小于4～5m。

(2)锚杆的层数和间距

应通过计算确定,一般上下层间距为2～5m,锚杆的水平间距多为1～4.5m,为锚固体直径的10倍。

(3)锚杆的倾角

为了受力和灌浆施工方便,不宜小于12.5°,一般与水平成15°～25°倾斜角。

(4)锚杆的长度

根据需要而定,一般要求超过挡墙支护背后的主动岩土压力区或已有滑动面,并需在稳定地层中具有足够的有效锚固长度。通常长度为15～25m,单杆锚杆最大长度不超过30m,锚固体长度一般为5～7m,有效锚固长度不小于4m。在饱和软黏土中锚杆固定段长度以20m左右合适。

(5)锚杆钻孔直径

一般为90～130mm。用地质钻机也可达146mm;用风动凿岩机钻孔,最大直径为50mm左右。

锚杆设置时应注意以下几点:

1)岩土层锚杆的允许拉力与岩土层的性质关系很大,在硬岩土层内最大拉力可达1500kN,在一般黏性土或非黏性土中,单锚拉力约为300～600kN,因此锚杆的锚固层应尽量设置在良好的岩土层内。

2)锚杆设置前,应对地基层的构成、岩土的性质、地下水情况进行详细勘察,不允许将锚固层设置在有机土层或液性指数I_L＜0.9或液限ω_L＞50%的黏土地基,或相对密度D_r＜0.3的松散地层内。

3)在允许情况下,尽可能采用群锚,避免使用单根锚杆。

4)各个部分的锚杆都不得密接或交叉设置。

5)锚杆要避开邻近的地下构筑物和管道以及其他障碍物。

6)岩土层锚杆非锚固段部分,要保证不与周围岩土体黏结,并适当隔离,以便当岩土滑动时,能够自由伸长,有利于锚固力均匀地传给锚固段,而不影响锚杆的承载能力。

7)在有腐蚀性介质作用的岩土层内,锚杆应进行防腐。

4.土层锚杆的施工

(1)施工准备

1)根据地质勘查报告,摸清工程区域地质水文情况,为规划设置土层锚杆提供科学依据,同时查明锚杆设计位置的地下障碍物情况以及钻孔、排水对邻近建(构)筑物的影响。

2)编制施工组织设计,根据工程结构,地质、水文情况及施工机具、场地、技术条件制定施工方案,进行施工部署及平面布置,划分区段;选定并准备钻孔机具及配套和材料加工设备;委托安排锚杆及零件制作;进行技术培训;提出保证质量、安全和节约的技术措施。

3)按设计地面标高进行场地平整,拆迁施工区域内的报废建(构)筑物、水、电、通信线路,挖除工程部位地面以下3m内的地下障碍物。

4)开挖边坡,按锚杆尺寸进行钻孔、穿筋、灌浆、张拉、锚锭等工艺试验,并做抗拔试验,检验锚杆质量,以取得必要的技术数据。

5)在施工区域内设置临时设施,修建施工便道及排水沟,安装临时水电线路,搭设钻机平台,将施工机具设备运进现场并安装维修试运转,检查机械、钻具、工具等是否完好齐全。

6)进行技术交底,搞清锚杆排数、孔位高低、孔距、孔深、锚杆及锚固件形式,清点锚杆及锚固件数量。

7)进行施工放线,定出挡土墙、桩基线和各个锚杆孔的孔位,锚杆的倾斜角。

8)做好钻杆用钢筋、水泥、砂子等的备料工作,并将使用的水泥、砂子按设计规定配合比做砂浆强度试验。锚杆对焊或帮条焊应做焊接强度试验,验证能否满足设计要求。

(2)施工程序

土层锚杆施工程序为(水作业钻进法):土方开挖→测量、放线定位→钻机就位→接钻杆→校正孔位→调整角度→打开水源→钻孔→提出内钻杆→冲洗→钻至设计深度→反复提内钻杆→插钢筋(或钢绞线)→压力灌浆→养护→裸露主筋防锈→上横梁(或预应力锚件)→焊锚具→张拉(仅用于预应力锚杆)→锚头(锚具)锁定。

土层锚杆干作业施工程序与水作业钻进法基本相同,只是钻孔中不用水冲洗泥渣成孔,而是干法使土体顺螺杆挑出孔外成孔。

(二)锚索制作方法

1.锚索的结构

锚索的结构如图5-18所示。一束锚索主要由以下几部分组成:钢绞线(或钢丝)、定位支撑环、限位器(或内锚头)。

图5-18 锚索结构示意图

(1)钢绞线

钢绞线是锚索的主体部分,它承受全部拉力,一束锚索根据设计承载力的大小,由一定直径的几根钢绞线组合而成,钢绞线的规格如表5-6所示。

表5-6 钢绞线基本参数表

注:未注括号直径为《GB/T5224—2003预应力混凝土用钢绞线》,注括号直径为GB5224—1985标准。

(2)定位支撑环

用来分隔支撑钢绞线和注浆管,应根据孔径和钢绞线根数制作。

(3)内锚头

抵抗张拉力,将力传递给锚固段岩体。图5-19所示为锚索与胀壳式锚头组装示意图。

图5-19 锚索与胀壳式锚头组装示意图

2.锚索施工流程

锚索制作→锚索安装→注浆→张拉→锁定→补浆→封锚。

3.锚索的制作及要求

应按设计孔深要求并预留张拉段,按尺寸下料、平放、安装、定位支撑环等。

(1)材料及检验

1)预应力钢绞线进场时,应按现行国家标准《(GB/T5224—2003)预应力混凝土用钢绞线》等的规定抽取试件做力学性能检验,其质量必须符合有关标准的规定。①检查数量。按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。②检验方法。检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

2)无黏结预应力钢绞线的涂包质量应符合无黏结预应力钢绞线标准的规定。①检查数量。每60t为一批,每批抽取一组试件。②检验方法。观察:无黏结预应力钢绞线护套应光滑、无裂缝,无明显褶皱。检查:产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

(2)锚索下料

钢绞线下料长度应符合锚索的设计尺寸及张拉工艺操作需要。计算公式如下:

L=s+h (5-3)

式中:L为钢绞线下料长度(m);s为实测孔深长度(m);h为锚垫板外钢绞线使用长度,包括工作锚板、限位板、工具锚板的厚度、张拉千斤顶长度和工具锚板外必要的安全长度之和(m)。

钢绞线必须采用切割机下料,严禁使用电弧或乙炔焰切割。雷雨时不应进行室外作业。

设计长度相同的锚索,其钢绞线下料长度应相同,其长度误差不应大于±10mm。

(3)锚索制作

1)编束前对钢绞线进行外观检查,要确保每根钢绞线顺直,不扭不叉,排列均匀,除锈除油污,对有死弯、机械损坏及锈坑处应剔除。编束时,严格按照设计图纸安装,保证锚索的“平、直、顺”。

2)锚索制作应在专用工作台上进行,应具有良好的防雨、防污染设施。

3)无黏结钢绞线编索前,应将锚固段及锚头FG套管剥去,使用清洗剂洗去油脂并套上止油护套,并对裸露钢绞线进行防护。

4)锚索根据设计结构进行制作,隔离架应按设计要求设置,其间距允许偏差50mm。

5)锚索编制中钢绞线应一端对齐,排列平顺,不得扭结,绑扎牢固,绑扎间距宜为2.0m。

6)导向帽应按设计要求制作,与索体连接应牢固可靠。

7)隔离架、导向帽和架线环应由钢、塑料或其他对杆体无害的材料组成,不得使用木质隔离架。

8)锚索制成后,经检验合格应签发合格证,并进行编号,挂标示牌,注明生产日期、使用部位、孔号。

合格锚索应按编号整齐、平顺地存放在距地面20cm以上的支架或垫木上,不得叠压存放。支架间距宜为1.0～1.5m,并进行临时防护。锚索存放场地应干燥、通风,不得接触硫化物、氯化物、亚硫酸盐、亚硝酸盐等有害物质,并应避免杂散电流。

4.锚索安装

(1)锚索安装有关要求

1)无黏结钢绞线若PE套管破损,必须修复合格后方能安装。

2)核对锚索编号与孔号一致,安装时利用锚索的重力,人工与机械结合,平顺缓缓推进,使之下滑到位,放后不得随意敲击,不得悬挂重物,注浆管与锚索一同放入钻孔。

3)施工现场待安装的锚索,应按序号顺直存放在距地面20cm以上的承索架(台)上,并采取必要的防污染措施。

4)锚索应一次放置到位,避免在安装过程中反复拖动索体。

5)锚索安装完毕后,应对外露钢绞线进行临时防护。

(2)安装机械式内锚头

(3)防腐处理

非锚固的无黏结部分,除锈,涂润滑油、沥青,外套塑料管、接头及端头处用防水胶带缠封,以免水及砂浆渗入。

⑹ 预应力锚索的施工工序

预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段和安全段四部分组成。采用压力分散型锚索，由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上，要求单根的连接强度大于200KN。钢质承载体要求采用45号钢材加工制作，其厚度不小于2cm。
钢绞线采用φj15.24mm和φj12.7mm高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0～1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。
安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后再用高压风吹孔，人工缓缓将锚索体放入孔内，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔内锚索长度（误差控制在50mm范围内），确保锚固长度。 通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。在设计张拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。
补偿张拉后，从锚具量起，留出长5～10cm钢绞线，其余部分截去，须用机械切割，严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。

⑺ 锚杆与锚索

1.锚杆（索）的种类与结构

锚杆是将拉力传至稳定岩土层的构件，当采用钢绞线或高强钢丝束作杆件材料时，也可称为锚索。锚固于土层中的锚杆称为土层锚杆；锚固于岩层中的锚杆称为岩层锚杆。施加了预应力的锚杆称为预应力锚杆；未施加预应力的锚杆称为非预应力锚杆。此外，锚杆的分类还有以下几种主要方法。

1）按拉杆材料分为：木锚杆和金属锚杆；

2）按锚头类型分为：机械型（锲缝式、内胀式）、胶结型（灌浆式、树脂式）；

3）按照控制变形的施工方法分为：普通锚杆和预应力锚杆；

4）按使用年限分为：临时性锚杆和永久性锚杆。

在边坡崩塌或危岩体的锚固施工中，使用最多的是摩擦型灌浆锚杆。灌浆锚杆是指用水泥砂浆将一组钢拉杆锚固在伸向地层内部的钻孔中，并承受拉力的柱状锚体。灌浆锚杆的钻孔方向一般沿水平向下倾斜10°～45°，施工时钻孔的深度必须超过滑动面的埋深，并在稳定的岩土层中达到足够的有效锚固长度。习惯称锚杆末端锚入岩土层内的有效锚固段所能承受的最大拉力为锚固段的极限抗拔力。影响灌浆锚杆抗拔能力的主要因素是砂浆的握裹能力。因此为了保证灌浆锚杆的可靠性，必须调查清楚边坡岩土体的基本特征，依据岩土性质设计锚杆的参数。灌浆锚杆的组成如图2－14所示。

2.锚固作用的原理

锚杆是由锚固体、拉杆和锚头3部分组成。构筑物或其他作用力传给锚杆头部后，由拉杆将来自锚杆头部的拉力传递给锚固体，锚固体再通过摩擦阻力传给岩土层。

锚杆的受力分析如图2－15所示。锚杆所受的力主要有：①拉力（T）；②砂浆的握裹力（μ）；③地层摩擦阻力（τ）。其中，T_i＝P_iA（P_i为钢筋单位截面上的应力；A为钢筋的截面积）。

图2－14 灌浆锚杆组成示意图

图2－15 灌浆锚杆受力状态示意图

锚杆的抗拔作用需要满足的条件为：①锚固段的砂浆对于钢拉杆的握裹力需能承受极限拉力；②锚固段岩土层对于砂浆的摩擦力需能承受极限拉力；③锚固岩土体在最坏的条件下仍能保持整体的稳定性。

（1）砂浆对于钢拉杆的握裹力

锚杆的抗拔能力除与有效锚固长度有关外，还与锚杆直径、砂浆对于钢筋的平均握裹应力等因素有关。需满足以下关系式：

地质灾害防治技术

式中：T_u为锚杆的极限抗拔力或砂浆对钢拉杆的握裹力（kN）；d为钢拉杆的直径（m）；L_e为锚杆的有效锚固长度（m）；μ为砂浆对于钢筋的平均握裹应力（kN/m²）。

钢筋的单位面积握裹力，由下式计算：

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式中：T_i、T_i＋1分别为第i、i＋1截面处的拉应力（kN）；μi为第i锚固段砂浆对于钢筋的平均握裹应力（kN/m²）；L_i为第i锚固段的长度；其他符号意义同前。

由于锚固受力复杂，实际工作中，一般在计算值的基础上提高10％～20％。设锚杆钢筋的极限拉应力为N_s，则可按下式计算出锚杆所需的最小锚固长度：

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式中：L_emin为最小锚固长度；其他符号意义同前。

（2）锚固段岩土层对于砂浆的摩擦力

锚杆的极限抗拔能力取决于锚固段岩土层对于砂浆所产生的最大摩擦力。计算公式为

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式中：T_u为柱状锚体的极限抗拔力（kN）；D为锚杆钻孔的直径（m）；L_e为锚杆的有效锚固长度（m）；τ为锚固段周边的抗剪强度（kPa）。

锚固段孔壁的抗剪强度就是孔壁的破坏强度。造成破坏的原因有3种：①砂浆接触面外围的岩层剪切破坏；②沿着砂浆与孔壁的接触面剪切破坏；③接触面内砂浆的剪切破坏。

对于土层锚杆来说，土层的强度一般低于混凝土砂浆的强度，因此土层抗剪强度的计算公式为

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或

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式中：γ为锚固区土层的重度（kN/m³）；c为锚固区土层的粘聚力（kPa）；为土的内摩擦角（°）；σ为孔壁周边法向应力（kPa）；h为锚固段以上的地层覆盖厚度（m）；K₀为锚固段孔壁的土压力系数，一般取为1；其他符号意义同前。

3.锚杆（索）设计

（1）锚杆（索）材料类型

锚杆（索）常用的材料类型为普通钢筋（HRB335、HRB400（Ⅱ级、Ⅲ级））、精轧螺纹钢筋、高强钢丝或钢绞线。我国常用的锚拉材料为精轧螺纹粗钢筋，直径为Φ22～32mm。近年来，也采用45SiMnV高强度钢材，直径为Φ25mm，另外不少也使用钢绞线、钢丝束。各种材料类型锚杆的选取见表2－12。

表2－12 锚杆（索）选型

钢绞线或精轧螺纹钢筋的力学性能见《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2002）附录E。边坡变形控制严格或边坡施工期稳定性很差时宜采用预应力锚杆。

（2）锚杆（索）计算

锚杆（索）轴向拉力设计值按下式计算：

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式中：N_a为锚杆（索）轴向拉力设计值（kN）；N_aK为锚杆（索）轴向拉力标准值（kN）；γ_α为荷载分项系数，取1.3，当可变荷载较大时，按荷载规范确定。

锚杆（索）轴向拉力标准值按下式计算：

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式中：N_aK为锚杆（索）轴向拉力标准值（kN）；H_tk为锚杆（索）所受水平拉力标准值（kN）；α为锚杆（索）倾角（°）。

锚杆钢筋截面积应满足下式要求：

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式中：A_s为锚杆钢筋或预应力钢绞线截面积（m²）；ξ2为锚杆钢筋抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69，临时性锚杆取0.92；γ₀为边坡工程重要性系数；f_y为锚杆钢筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值（kPa）；其他符号意义同前。

锚杆锚固段长度除应同时满足地层对砂浆的粘结力和砂浆对钢筋的握裹力要求外，还应满足构造设计规定的最小锚杆锚固长度的要求。

锚杆锚固体与地层的锚固长度应满足下式要求：

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式中：L_a为锚固段长度（m）；D为锚固体直径（m）；f_rb为地层与锚固体粘结强度特征值（kPa），宜通过试验或当地经验确定，当无试验资料时，可按表2－13和表2－14选取；ξ₁为地层与锚固体粘结工作条件系数，永久性锚杆取1.00，临时性锚杆取1.33；其他符号意义同前。

表2－13 岩石与锚固体粘结强度特征值

注：表中数据适用于注浆强度等级为M30；表中数据仅适用于初步设计，施工时应通过试验检验；岩体结构面发育时，取表中下限值；表中岩石类别根据天然单轴抗压强度（f_r）划分：f_r<5MPa为极软岩，5MPa≤f_r<15MPa为软岩，15MPa≤f_r<30MPa为较软岩，30MPa≤f_r<60MPa为较硬岩，f_r≥60MPa为硬岩。

表2－14 土体与锚固体粘结强度特征值

注：表中数据适用于注浆强度等级为M30；表中数据仅适用于初步设计，施工时应通过试验检验。

锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度应满足下式要求：

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式中：L_a为锚固段长度（m）；D为锚筋直径（m）；n为锚筋根数（根）；f_b为锚筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（kPa），宜通过试验或当地经验确定，当无试验资料时，可按表2－15选取；ξ3为锚筋与锚固砂浆粘结强度工作条件系数，永久性锚杆取0.60，临时性锚杆取0.72；其他符号意义同前。

表2－15 锚筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（单位：MPa）

注：当采用两根钢筋点焊成束方法时，粘结强度应乘以0.85折减系数；当采用3根钢筋点焊成束方法时，粘结强度应乘以0.7折减系数；成束钢筋的根数不应超过3根，钢筋截面总面积不应超过锚孔面积的20％。当锚固段钢筋和注浆材料采用特殊设计，并经试验验证锚固效果良好时，可适当增加锚筋用量。

自由段无粘结的非预应力岩石锚杆的受拉变形基本上是自由段钢筋的弹性变形，其水平变形值由下式计算：

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式中：δ_b为锚杆水平变形值（m）；H_tk为锚杆所受水平拉力标准值（kN）；K_b为锚杆水平刚度系数（kN/m）。

锚杆水平刚度系数宜由锚杆试验确定。当无试验资料时，自由段无粘结的非预应力岩石锚杆的水平刚度系数可由下式计算：

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式中：A为锚杆截面面积（m²）；L_f为锚杆自由段长度（m）；E_s为杆体弹性模量（kPa）；其他符号意义同前。

预应力岩石锚杆和全粘结岩石锚杆的受拉变形可忽略不计。

4.锚杆构造要求

1）锚杆总长度为锚固段、自由段和外锚段的长度之和。锚杆自由段长度按外锚头到潜在滑动面的长度计算，预应力锚杆自由段长度应不小于5m，且应超过潜在滑动面。

2）土层锚杆锚固段长度不应小于4m，且不宜大于10m；岩石锚杆锚固段长度不应小于3m，且不宜大于45D和6.5m（对拉力型锚杆），或55D和8m（对预应力锚索）。当计算锚杆锚固段长度超过上述数值时，应采取扩大锚固段直径等技术措施，以提高锚固力。

3）锚杆隔离架（或称对中支架）应沿锚杆轴线方向每隔1～3m设置一个，对土层应取小值，对岩层可取大值。

4）当锚固段岩体破碎、渗水量大时，宜在锚杆施工前对岩体作固结灌浆处理。

5）锚杆外锚头、台座、腰梁和辅助件等的设计，应符合现行有关标准的规定。

6）永久性锚杆的防腐处理可采取以下做法：①非预应力锚杆的自由段位于土层中时，可采取除锈、刷沥青船底漆、沥青玻纤布缠裹（层数不少于2层）；②对采用钢绞线、精轧螺纹钢制作的预应力锚杆（索），其自由段可按上述处理后装入套管中；自由段套管两端100～200mm长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定；③对位于无腐蚀性岩土层内的锚固段应除锈，砂浆保护层厚度不应小于25mm；④位于具腐蚀性岩土层内锚杆的锚固段及非锚固段，均应采取特殊防腐处理；⑤经过防腐处理后，非预应力锚杆的自由段外端应埋入钢筋混凝土构件内50mm以上；对预应力锚杆，其锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后应用钢筋网罩，现浇混凝土封闭，混凝土强度等级不应低于C30，厚度不应小于100mm，混凝土保护层厚度不应小于50mm。

7）临时性锚杆的防腐蚀可采取以下做法：①非预应力锚杆的自由段，可采取除锈后刷沥青防锈漆处理；②预应力锚杆的自由段，可采取除锈后刷沥青防锈漆或加套管处理；③外锚头可采用外涂防腐材料或外包混凝土处理。