第四節(jié) 錨桿設計基本內(nèi)容

如前所述，巖石錨桿主要應用于邊坡開挖面塊體、抗風化防護、開挖松動區(qū)的系統(tǒng)加固、地下洞室圍巖塑性松動圈、由結構面切割形成的塊體的加固。另外也應用于滑動塊體的加固。因此，在進行錨桿設計前，需要了解被加固巖體的結構特性與加固目的，以便準確計算錨桿提供的抗力大小、錨桿的深度及錨桿數(shù)量等技術參數(shù)。對于中小型工程，一般采用工程類比或經(jīng)驗的方法設計，但對于水利水電工程中的重要工程，在進行錨桿設計時需要運用剛體極限平衡理論、數(shù)值模擬乃至物理模型進行分析，提出錨桿設計方案。錨桿設計的基本內(nèi)容如下。

（1）確定錨固范圍和錨固深度：錨固范圍是指被加固地質體的表面范圍，對于一個開挖邊坡是指邊坡的整個開挖面，對于地下洞室是指開挖的頂拱與邊墻、端墻等。錨桿的長度應根據(jù)結構面的位置、潛在滑動面的位置、卸荷松動區(qū)的范圍等具體確定。對預應力錨桿的長度應根據(jù)不穩(wěn)定結構面的位置和在穩(wěn)定的介質中有一定安全儲備的膠結長度等條件確定。

（2）選擇錨固方式：根據(jù)加固目的確定錨固方式，如為了加固地下工程頂拱位置的不穩(wěn)定塊體，一般采用樹脂藥卷錨桿；而對于加固地下工程邊墻或端墻位置的可能滑動塊體時，則通常采用預應力砂漿錨桿；對于加固因開挖使開挖面內(nèi)的巖體發(fā)生卸荷回彈而形成的松動區(qū)時，通常采用全長黏結式砂漿錨桿。

（3）計算錨固力大小：錨固力是指為滿足地質體的穩(wěn)定性，在一定的安全儲備條件下，需要錨桿提供的抗力。錨固力的大小應按照地質分析或力學計算結果確定。有了整體錨固力后，就可以根據(jù)被加固地質體的范圍，確定錨桿的數(shù)量及每一根錨桿需要提供的錨固力。單根預應力錨桿的設計張拉力，應根據(jù)總錨固力的大小、錨固介質和膠結材料的力學指標、預應力錨桿材料力學特性及錨具的類型、張拉設備出力和施工場地條件等確定。

（4）確定預應力錨桿數(shù)量選擇布置方式：錨桿的數(shù)量等于錨固總量除以每一根錨桿的設計錨固力。在實際工程設計中，也可以根據(jù)錨固范圍與錨桿的標準間距（如系統(tǒng)錨桿常采用的3m×3m、1.5m×1.5m、2m×2m等）確定錨桿的數(shù)量，在確定錨桿間距時，還應考慮被加固地質體的強度特性，以保證錨固力的損失在工程允許范圍內(nèi)。

巖石預應力錨桿應根據(jù)錨桿的數(shù)量、工藝等，可采用正方形、矩形、梅花形或菱形布置，為了使錨桿錨固力均勻作用于巖體表面，應采用相鄰兩行的錨桿錯開布置。

（5）確定錨桿結構型式及各項參數(shù)：一旦確定了錨桿的數(shù)量、單根錨桿的設計錨固力或設計張拉力后，就可以進行錨桿孔孔徑、錨桿桿體直徑、錨固段長度等參數(shù)的確定。

（6）編制施工技術要求和特殊情況的技術處理措施：設計的錨桿由于受施工場地條件的限制，可能在實際施工中會有一些變化，如錨桿的數(shù)量，此時，應通過編制施工技術要求及特殊情況的工程處理建議，保證被加固地質體的安全運行。

（7）錨固效果監(jiān)測及錨固后的工程安全評價：對于重要工程或重點工程，應采用錨固試驗結果修改與完善錨固設計，在施工期間，還應進行變形監(jiān)測設計，在施工結束后，對錨桿需要進行安全監(jiān)測，以檢查錨桿的工作性態(tài)與運行效果。并進行錨固后工程安全性評價，提出安全監(jiān)測方案，有關錨桿監(jiān)測的技術與方法將在相關章節(jié)中介紹。