岩土锚固技术论文范文

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地铁自始建以来,就以快捷、大运量的特点在解决城市交通中发挥了重大作用。在我国,由于人口众多,大、中城市人口集中,交通拥挤越来越严重,如何解决这一难题成为城市发展的瓶颈。随着我国国民经济的发展和技术的不断进步,地下铁道建设以它不可替代的优势成为我国城市交通建设中的佼佼者。

一、我国城市轨道交通建设

1.我国轨道交通建设的发展概况

随着我国城市人口和车辆的不断增加,在一些较为拥挤的大中城市地面交通已无法满足人们的出行要求,这些城市面临巨大交通压力。而地下铁道与轻轨在解决城市交通问题上越来越显示其重要地位。

自上世纪90年代中后期,我国的轨道交通建设进入了高速发展时期。至今为止,我国已有许多城市如北京、上海、广州、深圳、南京等拥有多条地铁线路在运行,对这些城市的发展和提高百姓的日常生活质量做出了巨大贡献。此外,现在各大城市都把地铁和轻轨建设列入未来的城市规划中,有些规划的线路已经在建。可以说,我国地铁和轻轨建设的发展趋势是长期的、持久的。

2.地铁轻轨建设对城市地下空间开发的带动作用

地铁等地下交通设施的建设,带动了地下商场、地下停车厂、地下管廊、地下交通等等设施的发展。随着城市建设的不断发展,城市地面可利用的空间越来越少,必须向地下要空间,城市地下空间开发利用已成为必然的趋势。地铁和其它地下场所构成了未来城市人们生活的新的空间。

二、地铁工程主要施工方法

地铁规范中所指的城市轨道交通是指在城市中修建的快速、大中运量用电力牵引,采用钢轮钢轨的轨道交通。线路可在地下、地面或高架桥上敷设。本文在这里主要涉及的是地下敷设的地铁的施工方法。地铁的不同组成部分施工方法有所差别,应具体情况具体对待。车站工程的主要施工方法有明挖法、暗挖法以及盖挖法。区间工程的主要施工方法有明挖法、暗挖法以及盾构法。附属工程主要指地铁车站的风道、出入口等,主要采用明挖法和暗挖法施工。车站、区间及附属工程施工方案的确定,通常综合考虑地质及水文地质条件,社会环境要求等因素进行多方案比较,最终选择适合的施工方案。

1.明挖法。目前全国各大城市的地铁施工中明挖法施工的车站及区间占很大比例。明挖法的施工主要是采取桩+支撑或桩+锚索、土钉墙以及地下连续墙等作为围护结构,在维护结构安全稳定的状态下进行基坑内的土方开挖及结构施工。具有施工简单、造价相对较低等优点,但对地面交通的影响较大。

2.暗挖法。暗挖法的施工特点是在地质条件的情况下,采用超前支护体系对地层改善、加固。在超前支护的保护下采用复合式衬砌方法进行地下结构的初期支护及二衬施工。施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的十。

此外,盖挖法、矿山法、盾构法也各具特点和优势,这里不再一一叙述。

三、锚固技术在地铁工程中的应用

地下铁道建设的繁荣与发展给锚固技术带来了极好的发展前景,相应的,锚固技术的发展也给地下铁道的建设带来了革命性的进步。目前的地下铁道工程的施工已广泛应用了锚固技术,无论是明挖法施工还是暗挖法施工,维护结构及超前支护结构的施工都离不开锚固技术。

1.锚固技术在明挖法施工中的应用。对于明挖法施工的地铁车站深度较浅的基坑(指基坑开挖深度在10m以内),有条件时,宜采用较为经济的土钉墙体系。深度较大、基坑宽在30m以上时,一般采用桩+锚索(杆)体系。

从目前地铁车站、区间的深度分析,采用桩+锚和地下连续墙+锚作为围护结构的居多。从经济上考虑,也采用土钉墙与桩+锚结合的技术。其中比较典型的是北京地铁五号线雍和宫站,其一侧围护结构上部为土钉墙,下部为桩+锚,另一侧围护结构自上至下均为桩+锚。在软土、沙层等土层,锚索采用钢绞线,长度为20~30m,拉力为300~1000KN,间距一般为1.4m左右。

2.锚固技术在暗挖施工中的应用。在暗挖法施工中,锚固技术主要应用在超前大管棚、超前小导管以及锁脚锚管等方面。

⑴超前大管棚主要用于暗挖隧道下穿大的雨水管、污水管或重要地下构筑物及隧道开马头处,目的是控制管线或构筑物的沉降。施工一般采用地质钻,对较长的管棚,可采用夯管锤或定向钻。地铁大管棚一般采用小于300mm钢管,管内填水泥砂浆。管棚长度一般为10~20m,目前,最长的管棚已达到120m。管棚施工会扰动土层,一般要有5mm的地表沉降。

⑵小导管主要应用于浅埋暗挖法施工的超前支护,用以防止开挖面拱部土体塌方。小导管场度为3.0~3.5m,前端设有注浆孔,用打入方式置入土层,上倾角10°~15°。导管安装后,向管内注浆。注浆可采用单液浆或双液浆,浆液扩散半径为15cm。超级秘书网

⑶锁脚锚管是为控制暗挖施工土层沉降的措施,即在隧道开挖初期支护拱脚部位,增设一道锚管。

四、岩土锚固对环境的影响

随着地下空间开发及锚杆、锚索应用密度的增加,岩土锚固技术对环境的影响已日渐突出。

在以往的工程建设中,由于未考虑锚杆、锚索对后续工程的影响,特别是新开发城市对占用建筑红线外的地下空间还没有限制,或者城市还没有全面规划,锚杆、锚索占用了过多的空间范围甚至是超出了建筑红线,严重影响了后续工程的开展。

针对以上情况,为解决锚固技术对环境的影响,保护地下空间环境,提出以下建议:

1.城市整体规划中建筑红线的制定,应考虑地铁等地下空间的范围和施工方法。

2.锚索设计与施工时,首先应对周围环境做详细调查,包括对规划方案要详实了解。设计时应充分考虑周围环境和城市规划,施工方案不应对后续工程造成影响。

3.尽量减短锚索长度,以减少影响范围。减短锚索,必须加大锚索抗拔力,可采用大直径旋喷锚体、扩大头锚杆等新技术。

4.锚索施工对周围环境有影响时,尽可能采用其他支护体系。当工程必须采用锚索方案时,应优先选择可拆卸锚索。

5.预应力锚索筋可采用玻璃钢筋或碳纤维筋,其抗拉力可以保证,便于切割,减少施工难度和施工风险。

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中图分类号：TU74 文献标识码：A

一、引言

岩土锚固技术是将受拉杆件的一部分固定在岩土体中，必要时可对杆件施加预应力，另一部分与工程结构物连接，用来承受结构物产生的拉力或者对于岩土体进行加固，以保持结构物和岩土体的稳定同时改善岩土体的受力状态。

灌浆锚杆是目前在工程中应用最为广泛的锚杆之一，1958 年是由德国 Bauer特种地下工程公司发明并首先将这项技术应用到了加固挡墙的工程中[1]，起到了非常好的效果。

高铝水泥是近年来出现的一种新型灌浆材料[2]，在-10℃的低温下，这种灌浆材料也可以充分的固结，因此为锚杆在永冻土层基础的施工提供了条件，此外各种添加剂也逐渐在灌浆锚杆中应用增强了锚杆的适用性。

在灌浆技术出现后的两个多世纪中，灌浆技术以及灌浆材料有了长足的进展，从最开始的单一化发展到现在灌浆材料种类繁多适用范围广，施工技术多种多样，基本可以满足各种地基工程，使得现在城市里地铁基坑的开挖、软土上修建超高层成为可能[3]。经过多年的发展锚固技术也得到很大提高，多种先进锚固技术的发明使得锚杆的应用范围更加广泛，性能也更加优越。

(一) 单孔复合锚固技术。传统的全粘结式锚固技术虽然施工简单，但存在一定的缺点，当锚杆受到上拔荷载时会在顶端产生严重的应力集中，只有距载部位较近的锚杆有很大的侧摩阻力，随着距离荷载位置的增加侧摩阻力会急剧下降，而且锚杆的应力也会随之急剧的下降，当荷载传至固定端长度最远之前，上部的锚杆体与灌浆体或灌浆体与土体之间产生了相对位移，从而导致了粘结破坏，因此无法充分发挥整个锚杆体的强度。为了改善锚杆的受力性能，冶金部建筑研究总院等单位成功研制单孔复合锚固技术，在一个锚孔中设置多个锚杆单元，这些单元之间是相互独立的，每个锚杆有独立杆体、锚固体和自由长度，而作用荷载时也是通过对于每个锚杆进行分别张拉，并且通过补偿张拉(补偿各个锚杆单元由于自身的差别导致在相同荷载下产生位移差)以达到每个锚杆受到几乎相同的荷载[4, 5]。

单孔锚固复合技术根据受力类型不同主要可以分为拉力分散型和压力分散型两类。与传统的拉力型锚固技术相比有其显著的优越性：

1.克服了锚杆随着长度的增加荷载无法得到有效传递的缺点，使得每个锚杆都能比较均匀的承受荷载，大幅度提高了锚杆的抗拔力，同时也减小了锚杆在荷载作用下的位移。

2.可以使得锚杆在各种土层中都能充分的发挥自身的强度并且充分利用土体的强度。

3. 密实性很好，不易发生开裂，对于锚杆形成了多层的保护，大幅堵增强了锚杆的耐久性。

(二) 旋喷灌浆扩底技术。通过高压喷射原理在锚固段范围内对土体进行切割扩孔并且用水泥浆置换填充，形成一个圆柱状的扩大头，充分的发挥扩大头的端承作用，极大的提高了锚杆的抗拔力[6]。

(三) 预应力锚固技术。这项技术最早产生于英国，充分利用了钢材的抗拉强度高，增强了岩土体的强度及自身稳定性，有效的利用了土体的潜力，同时可以节约工程成本保证了工程的安全性，从而成为提高岩土稳定性的最为经济和有效的一种途径[7]。

二、研究现状

锚杆在现在的岩土工程加固方面应用十分广泛，但不同的工程情况对于锚杆的要求也有区别，因此随着锚杆技术的发展，根据实际工程中的需要逐渐产生了适用于不同环境的新型锚杆。

（一） 快硬水泥锚杆

快硬水泥锚杆类似与普通的灌浆水泥锚杆类似，它也是粘结式锚杆的一种，施工之前先将水泥加水搅拌三分钟左右，然后将水泥灌注到锚杆的底部很快凝结[8]。对于这项技术的使用美国、法国等国家已经非常成熟并且进入批量发展的阶段。我国近几年来对于这种新型锚杆的研究也有了很大的进展，煤炭科研院建井所已经研制成功并进行了少量的试生产。

（二） 二次高压灌浆锚杆

这种方法是在第一次注浆体形成 5MPa 左右的强度时，采用特殊设备进行压力达 3～3.5MPa 的二次注浆，使得原来的注浆体产生贯通的裂缝，二次注浆液深入土层中，这样不但提高了注浆体的抗剪能力，同时也增大了注浆体与土体的接触面积，有效的提高了锚杆的抗拔力[9]。

（三） 让压锚杆(屈服锚杆)

在传统的粘结式锚杆中，当作用在锚杆上的荷载达到了锚杆的极限承载力时，锚固体和土体之间的接触面就会产生相对滑移导致侧摩阻力急剧减小或者锚杆体本身屈服甚至断裂，锚杆的锚固力的达到峰值以后会急剧下降甚至完全消失，导致锚杆失效；而让压锚杆能够克服这一点，在锚杆达到极限荷载时，能够保证抗拔力不变的情况下不发生断裂破坏，甚至在发生较大位移的情况下可以保持锚固力[8]。这种锚杆主要通过两种方法对传统锚杆进行改进，一种方法是对锚杆体的结构进行改变：①比较简单的方法是在锚杆体的垫板和螺母间加入弹簧垫片，这种方法施工简单，但其所能承受的抗拔力也较小并且让压效果较差。②将一些钢珠放入一个内部为锥形的套筒中，当锚杆在荷载作用下发生位移时会将钢珠不断的拉入套筒从而增加了锚杆和套筒的摩擦力，平衡不断增加的荷载，这种方法的让压性能较好，锚固力可以达到 200kN～250 kN。但这两种方法的缺点在于钻孔直径较大、成本高。另外一种方法是改变锚头的结构。①摩擦滑移锚杆，这种锚杆是在锚头处设置楔形体装置，锚杆随着荷载增加产生的滑移使得楔形体越拉越紧直到阻止锚杆的移动。②可伸长的滑动锚杆，特殊钢制成起剪切作用的凸块，锚杆体套有一根钢管，并将灌浆材料注入钻孔和套管以及锚杆体与套管之间，使得所有构件凝固在一起。当锚杆受到较大荷载时，剪切凸块通过旋转剪碎树脂砂使锚杆伸长，可以产生比较大的滑动距离并保持恒定的阻力。

（四） 螺旋锚杆

螺旋锚杆最早在桩基触探实验中作为反力装置而使用，这种锚杆通过作用旋转力矩而钻入土体中。它的优点在于成本低、施工速度快，并且施工时未对土体施加震动，所以土体受到扰动性较小强度不会减弱，而且施工结束后能立刻承受荷载。而且对于一些临时性的工程，可以进行重复利用[8]。

（五）可回收锚杆

可回收锚杆主要应用在一些临时性建筑中，锚杆使用完毕以后可以进行回收重复使用[10]。这种锚杆与传统锚杆的形式和施工方式并无太大差别，只是采用了特殊的锚杆、灌浆体以及承载体，但这种方法还处于研究阶段。这种锚杆主要可以分为以下三类：

1.机械可回收锚杆。在锚杆施工时，将在锚杆体上设置一个连接装置，当锚杆使用完毕时，在锚杆上作用反向荷载使得锚杆和连接装置脱离从而被拉出回收。

2.力学式可回收锚杆。在锚杆体和灌浆体之间采用特殊材料设置隔层，回收时直接拉出便可。

3.化学式可回收锚杆。在锚固段设置爆破装置，使用完毕后引爆爆炸装置将其回收。

（六）自钻式注浆锚杆

自钻式注浆锚杆将带有钻头的杆体直接作为锚杆，当锚杆钻到所需深度时直接灌注水泥浆进行锚固[8]。在一些比较松散的土体或者岩层中应用较广，因为这类地层成孔较为困难，钻孔过程中易发生坍塌。

（七）塑料锚杆

塑料锚杆主要有塑料锚杆和玻璃钢锚杆两种。玻璃钢锚杆采用玻璃纤维对作为增强材料，运用拉挤成型的方法制成，它的优点是成本低、可弯性和抗腐蚀性较好，可以在一定程度上取代金属锚杆，比较适用于煤矿巷道的施工中[11]。塑料锚杆并非完全由塑料制成，而是塑料和金属杆体的复合体。这种锚杆的优点是成本低、重量轻、节约钢材、抗腐蚀性好，并且抗拔力可以达到200～300kN。

（八） 分散压缩型锚杆

分散压缩型锚杆的主要特征是：通过采用多个承载体以及对锚固体施加压缩应力，把传递到地层周围的粘结摩阻力峰值控制到了最低的限度[11]。

三、结语与展望

随着沿海地区经济的发展，在软土甚至淤泥质土中应用抗拔锚杆也是现在工程发展的一个重要方向。本文参考国内外文献，对岩土锚固技术进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:

近几年来少数工程在软土中采用了旋喷灌浆型锚杆，使得锚杆的锚固力大幅

度提高，但采用这种方法的工程很少，并且在确定抗拔力方面完全都是根据实验而得到，需采用有限元分析作深入具体的研究。

实际工程中的土层由于地质条件的不同会产生分层，且每层土之间会有较大差别，因此需要进一步的研究不同土质对于各种锚杆的影响。

目前的研究成果大多针对单根锚杆，而实际工程中很少采用单根锚杆，往往是作为锚杆群来使用，锚杆之间又会产生互相影响，所以锚杆群的应用有待深入分析研究。

参考文献：

[1] 韩军等. 锚杆灌浆体与岩(土)体间的粘结强度[J]. 部岩石力学与工程学报, 2005, 19: 84-88.

[2] K.w.Biggar 等. 永冻层基桩施工用高铝水泥基灌浆材料的室内研究和现场应用性能. 《北美最新反循环矿产和水井钻探及基础工程施工钻进工艺与设备》, 地质矿产部勘探技术研究所编, 1994.

[3] 吴昌勇. 水电站引水隧洞固结灌浆试验研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2007.

[4] A D Barley. The Single Bore Multiple Anchor System[C]. London: Ground Anchorages and Anchored Structures, 1997.

[5] 程良奎. 单孔复合锚固法的机理与实践[C]. 岩土锚固技术的新进展论文集, 北京: 人民交通出版社, 2000.

[6] 韩军, 丁秀丽, 朱杰兵. 岩土锚固技术的新进展[J]. 长江科学院院报, 2001, 5: 第65-67.

[7] 苗国航. 我国预应力岩土锚固技术的现状与发展[J]. 地质与勘探, 2003, 3: 91-94.

[8] 张乐文, 刘传波. 新型锚杆及岩土锚固新技术[J]. 公路交通科技, 2004, 7: 26-29.

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中图分类号:TU2文献标识码：A文章编号：

1前言

边坡的稳定性是工业与民用建筑工程中不可避免的问题，往往关系到工程的建设成本与运营的安全。到目前为止，国内外学者对边坡稳定性问题做出了卓有成效的工作，为各种类型的边坡稳定分析提出了不同的分析方法。对于均质边坡稳定的数值分析常用的刚体极限平衡方法和数值分析方法。虽然数值分析方法考虑岩土体的变形，从理论上说计算结果更为精确可信，但是数值分析方法的计算结果与软件使用者的经验密切相关，因此规范中对该方法没有明确规定。刚体极限平衡方法[1]不考虑土体的变形，基于Mohr-Coulomb抗剪强度理论为基础，将滑坡体划分成若干垂直条块，建立作用在垂直条块上的力（力矩）的平衡方程式，求解边坡的安全系数。刚体极限平衡方法计算结果稳定，且经过大量工程实践的检验，因此被规范[2]推荐作为边坡稳定分析的方法。

锚杆[3-4]是边坡工程加固的常用方式，本文将采用基于极限平衡理论的简化bishop法，研究不同的边坡坡比下，锚杆锚固角变化对边坡稳定系数的影响，为锚杆加固边坡设计中锚杆锚固角选定提供理论参考。

2锚杆加固边坡的力学分析及分析模型

2.1锚杆加固边坡的力学分析

锚杆加固边坡滑体如图1所示，将滑体划分为n个垂直滑条。将锚杆上的作用力均匀分布引入边坡体中，可以得到如图2所示的锚固边坡土条受力分析模型。

图1 边坡滑体及土条图2 锚固边坡土条受力分析图

由Mohr-Coulomb准则及Terzaghi有效应力、条块垂直方向力的平衡以及滑体绕圆弧中心O点的力矩平衡，最终滑体的稳定系数表达式，如式（1）：

（1）

式中：为边坡的稳定系数，为土条重力，为作用在第i个土条上的地面载荷，是锚杆提供的锚固力，是锚杆的锚固角，、为土条间的竖向作用力，为作用在分块滑面底部的空隙水压力(应力)，为第i个土条的宽度，为滑面土的内摩擦角，为滑动面上的粘结力，为第i个土条滑面相对于水平面的夹角。

2.2计算模型

取工程边坡分析对象，经过简化以后，建立如图2所示的边坡模型，算例边坡高20m。地质勘探表明，边坡的土层为可塑状土，土体容重为18 kN.m-3，黏聚力为21 kPa，内摩擦角为14°。土体具体参数见表1。锚杆采用热扎螺纹钢筋，采用先灌浆后插入锚杆安装锚杆，注浆采用压力式注浆机注入。锚杆纵向间距1m，垂向间距为2m。为了比较不同坡比下锚杆的最优锚固角，研究分别设计边坡坡比为0.5、0.75、1.0与1.25四种情况。

图2计算模型（单位：m）

模型坐标原点取在模型边界左下角，坐标以水平向左为正，坐标以垂直向上为正。无地下水作用，不考虑作用在土条上的孔隙水压力。模型上无外荷载，计算仅考虑自重作用下边坡的稳定性，设定锚杆加固边坡从右至左失稳。

3锚固角参数变化对边坡稳定的影响分析

锚固角是锚杆与水平方向的夹角，在锚杆规范中，锚固角一般不大于45°。研究在保持锚杆力学参数不变的情况下，改变锚固角的大小，考察锚杆加固边坡稳定系数变化。具体计算结果如图3所示。从图3可以看出，对于坡比为0.5时，当锚固角从0°到45°变化，锚杆加固边坡的稳定系数呈缓慢增加的趋势，但是对坡比为0.75、1与1.25，当锚固角从0°到45°变化，锚杆加固边坡的稳定系数先增加，然后减小，这表明锚杆加固边坡，锚固角存在最优角。对于边坡，当锚杆力学等参数不变的时候，当锚固角为最优角时候，边坡的稳定系数最大，边坡的稳定系数最大。从图3可以看出，当坡比为0.5，锚杆最优锚固角大于45°，当坡比为0.75，锚杆最优锚固角约为40°，当坡比为1.0，锚杆最优锚固角约为35°，当于坡比为1.25，锚杆最优锚固角约为30°。随着边坡的坡比的增加，最优锚杆锚固角的角度减少。

图3锚固角与稳定系数的关系

图4给出四种不同坡比，锚杆锚固角为30°时边坡的滑移面。从图4可以看出，边坡的滑移面均为圆弧面，滑坡滑出点均在坡脚附近，符合边坡失稳时候的特征。从图4也可以看出，当锚杆参数不变的情况下，边坡的稳定系数随着边坡坡比的增加而减少。

（a）坡比0.5 （b）坡比0.75

（c）坡比1.00（d）坡比1.25

图4 边坡稳定系数与滑移面

4结束语

论文通过建立不同坡比的锚杆加固的边坡模型，采用基于极限平衡法分析法的bishop法，分析了锚杆锚固角变化下，边坡的稳定系数变化趋势，得到结论如下：

4.1随着锚杆锚固角的增大，边坡稳定系数呈现先增大后减小的趋势。对于锚杆加固边坡，锚杆存在最优锚固角。随着边坡的坡比的增加，最优锚杆锚固角的角度减少。

4.2对于锚杆加固边坡，当锚杆参数保持不变的情况下，边坡稳定系数随着边坡坡比的增加而减小。

参考文献：

(1) 王建良等.软岩边坡稳定性的FLAC和刚体极限平衡法对比分析[J].科学技术与工程，2009，16（9）：4693-4697.

篇4

[abstract] with rock-soil anchoring technology in gansu province HuangTuOu geological disaster management project extensive use, the author contact with a lot of frame structure design, found in many high slope treatment project of frame design problem of the expansion joint of the longitudinal design only request, to horizontal set expansion joints have been mentioned, consult the information also found that part of lateral expansion joints are no detailed requirements. This paper will explore HuangTuOu anchor shaft ribs, the ground beam frame transverse set the expansion joint problems.

[key words] is adjustable seam, anchor framework, the ground beam

中图分类号：U213.1+52.1文献标识码：A文章编号：

随着城市的发展，开挖坡脚造地形成的边坡越来越多，滑坡灾害日益频发，例如2007年9月17日兰州市九州石峡口发生滑坡灾害，大量土体倾泻而下，堵塞九洲开发区与外界相连的唯一通路，并威胁路侧武警部队油料仓库。2009年5月16日与上次滑坡仅隔60m处的石峡口小区4#楼后部山体再次发生滑坡灾害，造成7人死亡的惨剧。笔者全程参与两次滑坡灾害的治理工程设计工作，两次设计均使用了锚固框架结构，后随着工作时间的变化，接触到很多的锚固框架（地梁）的设计方案，在锚固框架竖肋（地梁）上设置横向伸缩缝鲜有人提及，那么有无设置的必要？设置伸缩缝受那些因素的影响？如何设置？设置了伸缩缝对梁的受力情况产生什么样的影响？ 笔者就几年总结的经验就此问题进行较浅层次的探讨。

1、纵向设置伸缩缝的必要性

伸缩缝，在锚固框架结构中主要起变形缝的作用，为了防止由于坡面的不平整造成框架施工后不均匀沉降以及温度变化造成混凝土结构变形产生的框架开裂损坏等情况而设置的。一般横向每间隔6m~20m设置一道伸缩缝，缝完全断开，宽度一般为2cm，内部使用填充材料塞填。素混凝土结构伸缩缝最大间距要求为：现浇结构（配构造钢筋）在室内或土中的情况下，不大于30m[1]。

作为锚固结构的反力措施，竖肋、地梁在很大一定程度上承受较多的滑坡推力，在一般的设计中，基本上每隔8~10m锚固框架分台阶布设，避免了连续长梁的出现，但个别地区由于坡度、土层等因素影响，坡面不能得到有效地整饰，从而造成锚固框架竖肋或地梁需要使用过长的连续梁结构，在结构上来说具有不合理性，设置伸缩缝从而非常必要。同时，为防止梁的不均匀变形（下沉），在岩土层变化处应分开设梁[2]。因此，在竖向为较长连续梁的情况下，锚固框架竖肋或地梁需要设置伸缩缝。

2、纵向设置伸缩缝对梁内力的影响

梁内力是设计锚固框架的主要设计指标之一，每根梁承受的滑坡推力为相邻粱间距宽度的滑坡推力，对于某些边坡的岩土压力分布极其复杂，通常按最不利原则，用锚索的最大设计荷载近似计算分布荷载[2][3]。目前，对于边界条件复杂的弹性地基梁还没有成熟的设计计算公式和算法。多跨连续梁是将锚索作为弹性约束，将框架的横梁或竖梁简化成多跨连续梁。或者为方便计算，将锚索节点作为铰支点，横梁或竖梁作为简支梁[4]。

伸缩缝一般设置在梁两节点中间部位，框架受力情况如图1所示：

(1) 锚索拉力Pt。加固滑坡提高滑坡稳定性的作用力。对滑坡而言，一般认为，对于由液性指数较小、刚度较大和较密实的岩土组成的滑体，从顶层至底层的滑动速度大体一致，故可假定滑面以上滑体作用于框架上推力的分布图为矩形，各锚索拉力设计值可相等[4]。

(2) 框架自重W。

(3) 框架下的地基反力q(x)。q(x)的大小与锚索力的大小、框架梁的刚度及地基的刚度有关。

(4) 框架与坡面的摩擦力f(x)。由于锚索力Pt，和框架自重W产生的沿垂直坡面方向的分力或者由于剩余下滑力在沿坡面方向上存在分力而产生框架与坡面间的摩擦力。

(5) 地面对框架的支承力H。在进行框架结构设计时该力的影响较小，可以忽略。

依据受力图情况，地基反力最大处位于节点处（横梁和竖肋的交点处，即锚索孔的位置），在两根锚索之间设置伸缩缝，对梁的内力没有较大的影响。

锚索框架受力示意图

3、竖肋及地梁上影响伸缩缝设置的因素

横向设置伸缩缝受影响的因素主要以下几个方面：

（1）材料因素：一般钢筋的长度为8m，在尽量减少钢筋焊接接头的情况下，竖肋（地梁）的断开长度应接近8m。

（2）结构因素：根据混凝土设计规范，伸缩缝间距不得超过30m。

（3）地质情况：在地层明显变化处应分开设置框架。

（4）施工工艺：一片框架，竖肋可达2~8根，根据施工工艺的不同，较长的竖肋（地梁）浇筑不一定一次成型，为保证整体性，施工缝的设置尤为必要，竖肋（地梁）施工时需三面支模，考虑振捣方便，局部模板不能预先制作，设置伸缩缝能保证局部的整体性。

4、竖肋及地梁上如何设置伸缩缝

根据上述所列影响因素，竖肋及地梁上设置伸缩缝应遵循以下几点：

（1）横向伸缩缝一般为纵向竖肋或地梁为较长的情况下（一般竖肋或地梁的长度大于30m），为防止不均匀沉降引起变形破坏而设置的。

（2）考虑地层的影响，在地层明显变化处设置横向伸缩缝。

（3）伸缩缝间距一般为8~30m，根据现场情况设置。地层较为单一时间距较大，地层及受力情况较复杂时间距较小。

（4）根据具体的施工工艺，适当调整伸缩缝的设置。

（5）伸缩缝应设置在上下两排锚杆（索）孔的之间的中间位置。

（6）伸缩缝缝完全断开，宽度一般为2cm，内部使用填充材料塞填。

结论：

无论从结构方面还是从地质方面，锚固框架竖肋、地梁在长度较长的情况下，设置伸缩缝是非常必要的。在锚固框架竖肋（地梁）上设置横向伸缩缝对梁的内力无较大影响，对锚固框架、地梁的设计无影响。锚固框架竖肋（地梁）上设置横向伸缩缝受到的影响因素较多，需要依据现场地勘资料、规范和具体施工的工艺确定横向伸缩缝的设置方式。

[1].《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002） 附录A

[2].郑颖人，陈祖煜，王恭先，凌天清。边坡与滑坡工程治理（第二版）北京：人民交通出版社 2010P488～P489.

[3].赵明价，何光春，王多银。边坡工程处置技术北京：人民交通出版社 P149.