錨桿簡介：
錨桿，英文“Bolt”；“bolting(準(zhǔn)確稱謂)”；“anchor(早期稱謂)”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?，F(xiàn)在錨桿不僅用于礦山，也用于工程技術(shù)中，對邊坡，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，錨桿對巖體的加固作用十分明顯。
1基本介紹
①一個抗拉強(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：錨桿穿過軟弱、松動、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，在周圍一定范圍內(nèi)形成壓縮區(qū)。將錨桿以適當(dāng)?shù)姆绞脚帕?，使相鄰錨桿各自形成的壓縮區(qū)相互重疊形成壓縮帶。壓縮帶內(nèi)的松動地層通過錨桿加固，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 錨桿長度：錨桿按照設(shè)計、能有效發(fā)揮其作用時所需的總長度。按懸吊作用計算時，是錨固長度、加固長度和外露長度之和。按組合梁(拱)作用計算時，是1.2倍組合梁(拱)的高度和外露長度之和。實際取值時，還應(yīng)考慮開挖輪廓線不平整而增加的附加長度。
⑤ 錨固長度：錨桿錨入穩(wěn)定地層中的長度，可按經(jīng)驗選取或按計算選取。按經(jīng)驗選取時，考慮錨固方式和錨桿直徑。按計算選取時，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，也可用聲波等測試技術(shù)測量的松動圈厚度的方法來確定。
⑦ 錨桿拉撥試驗：檢驗錨桿施工質(zhì)量、測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，用錨桿拉力計或扭力矩扳手直接進(jìn)行測定。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)計值相對應(yīng)的數(shù)值為止，或使錨桿松動為止，一般不做破壞性試驗。在錨桿被噴射混凝土覆蓋后，用錨桿探測儀探明后，將錨桿刨出再進(jìn)行測定。檢測數(shù)量按洞室每長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。
表面上看是限制了巖土體脫離原體。
宏觀上看是增加了巖土體的粘聚性。
從力學(xué)觀點上是主要是提高了圍巖體的粘聚力C和內(nèi)摩擦角φ。
其實質(zhì)上錨桿位于巖土體內(nèi)與巖土體形成一個新的復(fù)合體。這個復(fù)合體中的錨桿是解決圍巖體的抗拉能力低的缺點。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，對邊坡，隧道，壩體等進(jìn)行主動加固。[1]
3實際運用
自1912年,德國謝列茲礦最先采用錨桿支護(hù)井下巷道以來,錨桿支護(hù)以其結(jié)構(gòu)簡單,施工方便、成本低和對工程適應(yīng)性強(qiáng)等特點,在土木工程(包括采礦工程)中得到了廣泛應(yīng)用。如我國的世紀(jì)工程———三峽工程,其大壩施工中使用了大量錨桿(索)維護(hù)開挖的邊坡、巖壁。又如我國煤礦開采中,每年新掘的錨噴支護(hù)的井巷工程長達(dá)2000km。但是,錨桿支護(hù)作用理論的研究落后于其工程應(yīng)用是不爭的事實,使得錨桿支護(hù)設(shè)計中,還多采用技術(shù)要求低、成本低和管理容易的工程類比的經(jīng)驗方法。
4產(chǎn)品分類
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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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以下列舉幾個稱謂的錨桿
(1)木錨桿。我國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。是一種全長摩擦錨固式錨桿。這種錨桿具有安裝簡單、錨固可靠、初錨力 大、長時錨固力隨圍巖移動而增長等特點。
(5)樹脂錨桿。用樹脂作為錨桿的粘結(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。
(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。
5種類樣式
管縫式錨桿是一種全長錨固，主動加固圍巖的新型錨桿，它立體部分是一根縱向開縫的高強(qiáng)度鋼管，當(dāng)安裝于比管徑稍小的鉆孔時，可立即在全長范圍內(nèi)對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，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%，利于長期使用。
2、規(guī)格
（1）外徑（毫米）：Φ30,Φ33,Φ40，Φ43（±0.5）
（2）長度（毫米）：1200、1500、1800、2000、2500
（還可以根據(jù)客戶的需要規(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錨桿。
錨桿螺旋錨桿是上世紀(jì)初期開發(fā)的軟土層錨桿之一，因為這種錨桿施工簡單快速被廣泛應(yīng)用在一些野外工程或巖土體的輔助錨固上。在長期的研究實踐中，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全能體系。以下是各種類別自旋錨桿簡述。
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：不使用錨固劑的全長錨固錨桿
優(yōu)點：成本低，施工速度快
缺點：安裝要求鉆孔精確，各項參數(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→在土層中無需鉆孔直接擠壓旋進(jìn)安裝錨固力20KN/m
創(chuàng)新點：不鉆眼，不注漿的全長錨固錨桿
優(yōu)點：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；
缺點：鉆機(jī)扭矩要求大，適應(yīng)性受限，個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：具有初錨力且是全長錨固的注漿錨桿
優(yōu)點：具有一定初錨力，適應(yīng)于各種松軟巖土體
缺點：注漿程序占用時間，施工環(huán)境差，速度受限制
自旋樹脂錨桿→在鉆孔中安裝的同時自旋錨桿將樹脂藥卷攪拌成為具有初錨力的自旋樹脂錨桿
創(chuàng)新點：藥卷攪拌結(jié)束立即施加預(yù)應(yīng)力的樹脂錨桿
優(yōu)點：錨固可靠，適應(yīng)性廣
缺點：錨桿安裝需要專用鉆具
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：鉆眼安裝一次完成且具有初錨力的自鉆錨桿
優(yōu)點：有一定的初錨力，安裝快速，適應(yīng)于任何巖土層
缺點：安裝需要專用鉆具
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：鉆眼安裝和注漿一次完成的土層錨桿
優(yōu)點：適應(yīng)于松散巖土體
缺點：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→自旋樹脂錨桿--自旋錨固與樹脂錨固劑同時作用〓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，鉆錨一體，一次完成〓軟巖土體無需注漿；
簡化工序；提高功效50%
※注漿錨桿→自旋注漿錨桿--漿液從旋絲流動能保證旋絲間注漿飽滿度，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)直接帶動錨桿旋入土體中。錨桿在旋進(jìn)過程中擠壓桿體周圍土體，使緊貼桿體周圍土體參數(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)帶動錨桿，在轉(zhuǎn)動過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脂錨固劑，在自旋錨桿安裝過程中樹脂被加壓并攪拌擠壓使得樹脂錨固劑充滿旋絲，錨固劑和旋絲共同起到錨固作用。
