錨桿簡(jiǎn)介：
錨桿，英文“Bolt”；“bolting(準(zhǔn)確稱(chēng)謂)”；“anchor(早期稱(chēng)謂)”是當(dāng)代煤礦當(dāng)中巷道支護(hù)的最基本的組成部分，他將巷道的圍巖加固在一起，使圍巖自身支護(hù)自身。現(xiàn)在錨桿不僅用于礦山，也用于工程技術(shù)中，對(duì)邊坡，隧道，壩體進(jìn)行主體加固。錨桿作為地下工程和巖石邊坡的主要支護(hù)形式之一，對(duì)土木工程穩(wěn)定性的維護(hù)起著重要作用，尤其是在節(jié)理裂隙巖體中，錨桿對(duì)巖體的加固作用十分明顯。
1基本介紹
①一個(gè)抗拉強(qiáng)度高于巖土體的桿體
②桿體一端可以和巖土體緊密接觸形成摩擦（或粘結(jié)）阻力
③桿體位于巖土體外部的另一端能夠形成對(duì)巖土體的徑向阻力
錨桿作為深入地層的受拉構(gòu)件，它一端與工程構(gòu)筑物連接，另一端深入地層中，整根錨桿分為自由段和錨固段，自由段是指將錨桿頭處的拉力傳至錨固體的區(qū)域，其功能是對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力；錨固段是指水泥漿體將預(yù)應(yīng)力筋與土層粘結(jié)的區(qū)域，其功能是將錨固體與土層的粘結(jié)摩擦作用增大，增加錨固體的承壓作用，將自由段的拉力傳至土體深處。
根據(jù)上述定義，給出了錨桿的基本結(jié)構(gòu)。
錨桿① 錨桿懸吊作用：錨桿穿過(guò)軟弱、松動(dòng)、不穩(wěn)定的巖土體，錨固在深盡穩(wěn)定的巖土體上，提供足夠的拉力，克服滑落巖土體的自重和下滑力，防止洞壁滑移、塌落。
② 擠壓加固作用：錨桿受力后，在周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)形成壓縮區(qū)。將錨桿以適當(dāng)?shù)姆绞脚帕校瓜噜忓^桿各自形成的壓縮區(qū)相互重疊形成壓縮帶。壓縮帶內(nèi)的松動(dòng)地層通過(guò)錨桿加固，整體性增強(qiáng)，承載能力提高。
③ 組合梁(拱)作用：錨桿插入地層內(nèi)一定深度后，在錨固力作用下的地層間相互擠壓，層間摩阻力增大，內(nèi)應(yīng)力和撓度大為減小，相當(dāng)于將簡(jiǎn)單疊合的數(shù)層梁(拱)變成組合梁(拱)。組合梁(拱)的抗彎剛度和強(qiáng)度大為提高，從而增強(qiáng)了地層的承載能力。錨桿提供的錨固力愈大，作用愈明顯。
④ 錨桿長(zhǎng)度：錨桿按照設(shè)計(jì)、能有效發(fā)揮其作用時(shí)所需的總長(zhǎng)度。按懸吊作用計(jì)算時(shí)，是錨固長(zhǎng)度、加固長(zhǎng)度和外露長(zhǎng)度之和。按組合梁(拱)作用計(jì)算時(shí)，是1.2倍組合梁(拱)的高度和外露長(zhǎng)度之和。實(shí)際取值時(shí)，還應(yīng)考慮開(kāi)挖輪廓線(xiàn)不平整而增加的附加長(zhǎng)度。
⑤ 錨固長(zhǎng)度：錨桿錨入穩(wěn)定地層中的長(zhǎng)度，可按經(jīng)驗(yàn)選取或按計(jì)算選取。按經(jīng)驗(yàn)選取時(shí)，考慮錨固方式和錨桿直徑。按計(jì)算選取時(shí)，考慮砂漿與錨桿的粘結(jié)力和砂漿與孔壁的粘結(jié)力。
⑥ 加固長(zhǎng)度：按沿錨桿方向所懸吊的圍巖的高度，或圍巖荷載高度，也可用聲波等測(cè)試技術(shù)測(cè)量的松動(dòng)圈厚度的方法來(lái)確定。
⑦ 錨桿拉撥試驗(yàn)：檢驗(yàn)錨桿施工質(zhì)量、測(cè)定錨桿抗拔力的方法之一。在錨桿未被噴射混凝土覆蓋之前，用錨桿拉力計(jì)或扭力矩扳手直接進(jìn)行測(cè)定。夾住錨桿后，緩慢均勻加壓，直至壓力表讀數(shù)達(dá)到與設(shè)計(jì)值相對(duì)應(yīng)的數(shù)值為止，或使錨桿松動(dòng)為止，一般不做破壞性試驗(yàn)。在錨桿被噴射混凝土覆蓋后，用錨桿探測(cè)儀探明后，將錨桿刨出再進(jìn)行測(cè)定。檢測(cè)數(shù)量按洞室每長(zhǎng)30─50米或每300根錨桿取樣一組，每組不得少于3根，應(yīng)在檢查點(diǎn)同一斷面內(nèi)的一排錨桿中均勻選取。
錨桿是巖土體加固的桿件體系結(jié)構(gòu)。
通過(guò)錨桿桿體的縱向拉力作用，克服巖土體抗拉能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓能力的缺點(diǎn)。
表面上看是限制了巖土體脫離原體。
宏觀(guān)上看是增加了巖土體的粘聚性。
從力學(xué)觀(guān)點(diǎn)上是主要是提高了圍巖體的粘聚力C和內(nèi)摩擦角φ。
其實(shí)質(zhì)上錨桿位于巖土體內(nèi)與巖土體形成一個(gè)新的復(fù)合體。這個(gè)復(fù)合體中的錨桿是解決圍巖體的抗拉能力低的缺點(diǎn)。從而使得巖土體自身的承載能力大大加強(qiáng)。
錨桿是當(dāng)代地下開(kāi)采的礦山當(dāng)中巷道支護(hù)的最基本的組成部分,他將巷道的圍巖束縛在一起,使圍巖自身。
支護(hù)自身現(xiàn)在錨桿不僅用于礦山，也用于工程技術(shù)中，對(duì)邊坡，隧道，壩體等進(jìn)行主動(dòng)加固。[1]
3實(shí)際運(yùn)用
自1912年,德國(guó)謝列茲礦最先采用錨桿支護(hù)井下巷道以來(lái),錨桿支護(hù)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,施工方便、成本低和對(duì)工程適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),在土木工程(包括采礦工程)中得到了廣泛應(yīng)用。如我國(guó)的世紀(jì)工程———三峽工程,其大壩施工中使用了大量錨桿(索)維護(hù)開(kāi)挖的邊坡、巖壁。又如我國(guó)煤礦開(kāi)采中,每年新掘的錨噴支護(hù)的井巷工程長(zhǎng)達(dá)2000km。但是,錨桿支護(hù)作用理論的研究落后于其工程應(yīng)用是不爭(zhēng)的事實(shí),使得錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中,還多采用技術(shù)要求低、成本低和管理容易的工程類(lèi)比的經(jīng)驗(yàn)方法。
4產(chǎn)品分類(lèi)
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錨固方式 |
機(jī)械式磨擦式 |
倒楔式 |
倒楔式錨桿 |
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脹殼式 |
脹殼式錨桿 |
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楔逢式 |
楔縫式錨桿 |
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脹管,式 |
水力脹管錨桿 |
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爆破脹管錨桿 |
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管逢錨桿 |
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粘結(jié)式 |
水泥錨桿 |
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以下列舉幾個(gè)稱(chēng)謂的錨桿
(1)木錨桿。我國(guó)使用的木錨桿有兩種，即普通木錨桿和壓縮木錨桿。
(2)鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿。以水泥砂漿作為錨桿與圍巖的粘結(jié)劑。
(3)倒楔式金屬錨桿。這種錨桿曾經(jīng)是使用最為廣泛的錨桿形式之一。由于它加工簡(jiǎn)單，安 裝方便，具有一定的錨固力，因此這種錨桿在一定范圍內(nèi)至今還在使用。
(4)管縫式錨桿。是一種全長(zhǎng)摩擦錨固式錨桿。這種錨桿具有安裝簡(jiǎn)單、錨固可靠、初錨力 大、長(zhǎng)時(shí)錨固力隨圍巖移動(dòng)而增長(zhǎng)等特點(diǎn)。
(5)樹(shù)脂錨桿。用樹(shù)脂作為錨桿的粘結(jié)劑，成本較高。
(6)快硬膨脹水泥錨桿。采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥加入外加劑而成，具有速凝 、早強(qiáng)、減水、膨脹等特點(diǎn)。
(7)雙快水泥錨桿。是由成品早強(qiáng)水泥和雙快水泥按一定比例混合而成的。具有快硬快凝、 早強(qiáng)的特點(diǎn)。
5種類(lèi)樣式
管縫式錨桿是一種全長(zhǎng)錨固，主動(dòng)加固圍巖的新型錨桿，它立體部分是一根縱向開(kāi)縫的高強(qiáng)度鋼管，當(dāng)安裝于比管徑稍小的鉆孔時(shí)，可立即在全長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)孔壁施加徑向壓力和阻止圍巖下滑的摩擦力，加上錨桿托盤(pán)托板的承托力，從而使圍巖處于三向受力狀態(tài)。在爆破振動(dòng)圍巖錨移等情況下，后期錨固力有明顯增大，當(dāng)圍巖發(fā)生顯著位移時(shí)，錨桿并不失去其支護(hù)抗力，它比漲殼式錨桿有更好的特性。
管縫式錨桿主要性能和規(guī)格
1、主要技術(shù)性能
（1）初始錨固力：3~7噸；
（2）管環(huán)拉脫荷載：8~10噸；
（3）錨桿管抗拉斷能力：12~13噸；
（4）耐腐蝕性能比A3鋼高20~30%，利于長(zhǎng)期使用。
2、規(guī)格
（1）外徑（毫米）：Φ30,Φ33,Φ40，Φ43（±0.5）
（2）長(zhǎng)度（毫米）：1200、1500、1800、2000、2500
（還可以根據(jù)客戶(hù)的需要規(guī)格生產(chǎn)）；
（3）材質(zhì)：16Mn，20Mnsi；
管縫式錨桿現(xiàn)在煤礦使用比較少。
1自旋錨桿概述自旋錨桿是螺旋錨桿的一種，如果合理使用就成為頂級(jí)錨桿。
錨桿螺旋錨桿是上世紀(jì)初期開(kāi)發(fā)的軟土層錨桿之一，因?yàn)檫@種錨桿施工簡(jiǎn)單快速被廣泛應(yīng)用在一些野外工程或巖土體的輔助錨固上。在長(zhǎng)期的研究實(shí)踐中，西安科技大學(xué)惠興田教授深入分析傳統(tǒng)螺旋錨桿并在1999年發(fā)明了一種新型的螺旋式錨桿→自旋錨桿。自旋錨桿揚(yáng)棄傳統(tǒng)螺旋錨桿的大錨葉結(jié)構(gòu)，采用中空連續(xù)小旋絲結(jié)構(gòu)，采用不同的施工工藝就使得自旋錨桿的應(yīng)用發(fā)生了根本性變化。從而派生出一系列功能的一個(gè)全能體系。以下是各種類(lèi)別自旋錨桿簡(jiǎn)述。
自攻旋進(jìn)錨桿→在鉆孔中自攻旋進(jìn)安裝不使用錨固劑就能達(dá)到70KN錨固力
創(chuàng)新點(diǎn)：不使用錨固劑的全長(zhǎng)錨固錨桿
優(yōu)點(diǎn)：成本低，施工速度快
缺點(diǎn)：安裝要求鉆孔精確，各項(xiàng)參數(shù)配合恰當(dāng)。施工中難以達(dá)到要求
自攻擠壓旋進(jìn)錨桿→在土層中無(wú)需鉆孔直接擠壓旋進(jìn)安裝錨固力20KN/m
創(chuàng)新點(diǎn)：不鉆眼，不注漿的全長(zhǎng)錨固錨桿
優(yōu)點(diǎn)：擠壓強(qiáng)化土體結(jié)構(gòu)使土體承載力大大提高，施工速度快，錨固及時(shí)；
缺點(diǎn)：鉆機(jī)扭矩要求大，適應(yīng)性受限，個(gè)別情況下單位錨固力小。
自旋注漿錨桿→在鉆孔中安裝結(jié)束后利用自旋錨桿注漿就成為具有初錨力的自旋注漿錨桿
創(chuàng)新點(diǎn)：具有初錨力且是全長(zhǎng)錨固的注漿錨桿
優(yōu)點(diǎn)：具有一定初錨力，適應(yīng)于各種松軟巖土體
缺點(diǎn)：注漿程序占用時(shí)間，施工環(huán)境差，速度受限制
自旋樹(shù)脂錨桿→在鉆孔中安裝的同時(shí)自旋錨桿將樹(shù)脂藥卷攪拌成為具有初錨力的自旋樹(shù)脂錨桿
創(chuàng)新點(diǎn)：藥卷攪拌結(jié)束立即施加預(yù)應(yīng)力的樹(shù)脂錨桿
優(yōu)點(diǎn)：錨固可靠，適應(yīng)性廣
缺點(diǎn)：錨桿安裝需要專(zhuān)用鉆具
自鉆自錨固錨桿→在自旋錨桿中空內(nèi)放入鉆桿使鉆眼安裝一次完成是具有初錨力的自鉆錨桿
創(chuàng)新點(diǎn)：鉆眼安裝一次完成且具有初錨力的自鉆錨桿
優(yōu)點(diǎn)：有一定的初錨力，安裝快速，適應(yīng)于任何巖土層
缺點(diǎn)：安裝需要專(zhuān)用鉆具
自旋噴漿錨桿→在土層中邊噴漿邊鉆進(jìn)安裝錨注一次完成錨固力35KN/m
創(chuàng)新點(diǎn)：鉆眼安裝和注漿一次完成的土層錨桿
優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)于松散巖土體
缺點(diǎn)：不能用于巖體破碎帶松散體
2全能自旋錨桿圖解
自鉆、自旋、自錨固--任何地層都適應(yīng)
注漿、噴漿、旋噴漿--任何情況都有效
自旋錨桿〓普通錨桿+自鉆錨桿+注漿錨桿+特種錨桿
※普通錨桿→自旋樹(shù)脂錨桿--自旋錨固與樹(shù)脂錨固劑同時(shí)作用〓錨固可靠；施工速度快30%；可施加預(yù)應(yīng)力
※自鉆錨桿→自鉆自錨固錨桿--克服常規(guī)自鉆錨桿的只鉆不錨的缺點(diǎn)，鉆錨一體，一次完成〓軟巖土體無(wú)需注漿；
簡(jiǎn)化工序；提高功效50%
※注漿錨桿→自旋注漿錨桿--漿液從旋絲流動(dòng)能保證旋絲間注漿飽滿(mǎn)度，又能進(jìn)入裂隙巖體〓注漿錨固效果可靠度99%
※特殊錨桿→自攻旋進(jìn)錨桿；自旋噴漿錨桿〓軟巖土體中無(wú)需鉆眼；直接擠壓旋進(jìn)錨固；松散體中旋噴鉆進(jìn)安裝加固和
錨固一次完成。
3自旋錨桿體系
1直接自攻旋進(jìn)——自攻擠壓旋進(jìn)錨桿錨桿上帶鉆頭，用鉆機(jī)直接帶動(dòng)錨桿旋入土體中。錨桿在旋進(jìn)過(guò)程中擠壓桿體周?chē)馏w，使緊貼桿體周?chē)馏w參數(shù)強(qiáng)化。
自攻擠壓旋進(jìn)錨桿不同于自鉆錨桿，自鉆錨桿的錨固全憑后期錨固注漿，注漿對(duì)于向上的孔很難達(dá)到飽和注漿，錨固可靠性較差。自旋錨桿自身形成錨固力安裝結(jié)束就完成。任何角度都能夠保障錨固力相同。
自攻擠壓旋進(jìn)錨桿適用條件：濕陷性黃土，淤泥，松散巖土
2孔內(nèi)自攻旋進(jìn)——自攻旋進(jìn)錨桿在預(yù)先鉆好的孔中先鉆孔，用鉆機(jī)帶動(dòng)錨桿，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中使錨桿旋絲刻入鉆孔壁內(nèi)起到錨固作用。
鉆桿置于錨桿體內(nèi)，邊鉆孔邊安裝錨桿。鉆安一次完成，有利于保障錨固可靠性，施工速度快。
適用條件：任何地層，特別適用于松軟破碎巖土體
預(yù)先鉆孔，將自旋錨桿旋入鉆孔內(nèi)，安裝到位后利用桿體中空注漿，一部分漿液沿旋絲充滿(mǎn)旋絲空間，一部分漿液滲入巖體加固巖層，使得巖體旋體錨固同時(shí)巖體得到加固注漿。
適用條件：任何地層，特別適用于松軟破碎巖土體自旋噴漿錨桿
在復(fù)雜土體層采用錨桿邊旋進(jìn)邊注漿，這樣旋噴鉆進(jìn)安裝結(jié)束注漿就完成。
在自旋錨桿前端放入樹(shù)脂錨固劑，在自旋錨桿安裝過(guò)程中樹(shù)脂被加壓并攪拌擠壓使得樹(shù)脂錨固劑充滿(mǎn)旋絲，錨固劑和旋絲共同起到錨固作用。
