锚杆支护体系由挡土结构物与土层锚杆系统两部分组成,如图1所示。挡土结构物包括钻孔灌注桩、挖孔桩及各种类型的板桩等。土层锚杆由外露的锚头、拉杆和锚固体三个部分组成。
拉杆是锚杆系统中的中心受拉构件,作用是把来自于锚杆端部的拉力传递给锚固体。
拉杆杆体材料类型较多,需要根据拉杆的预应力值、土层条件、施工等因素综合确定。预应力值较低或非预应力的锚杆通常采用普通钢筋,即HRB335级和HRB400级热轧钢筋、冷拉热轧钢筋、热处理钢筋及冷轧带肋钢筋、中空螺纹钢材等,多采用φ22~φ32,单根或2~3根点焊成束。预应力值较大的锚杆通常采用高强钢丝和钢绞线,有时也采用精轧螺纹钢筋和中空螺纹钢材。此外,近年来还出现了等截面钢管、高强玻璃纤维锚杆等新型锚杆体系。
为保证拉杆周围具有足够的砂浆保护层,对于钢筋拉杆可沿拉杆长度每隔1.5~2.0 m焊一个支架。拉杆插入钻孔时,一般需要将灌浆管同时插入,因此钻孔直径必须大于灌浆管与钢筋及支架高度之和。
锚头的作用是将拉杆和挡土结构连接起来,对挡土结构起支点作用,将挡土结构的支撑力通过锚头传递给拉杆。锚头由锚具、台座和承压板三个部分组成。
(1)锚具。锚具将拉杆、承压板和挡土结构牢固地连接在一起,通过锚具可以对拉杆施加预应力并实施预应力锁定。如果拉杆采用粗钢筋,则用螺母或专用的连接器、焊接螺丝端杆等。当拉杆采用钢丝或钢绞线时,锚杆端部由锚盘及锚片组成,锚片的锚孔大小根据设计钢绞线的多少而定,也可采用公锥及锚销等零件。
(2)台座。当支护结构与拉杆方向不垂直时,需要用台座作为拉杆受力调整的构件,并能固定拉杆位置,防止其横向滑动与变位,台座可由钢板或混凝土做成,其设置通常有两种方式。
(3)承压板。为使拉杆的集中力分散传递,并使紧固器与台座的接触面保持平顺,钢筋必须与承压板正交,承压板一般多为20~40 mm厚的钢板。
锚固体是由水泥砂浆或水泥浆等材料将拉杆与土体黏结在一起形成的,其作用是将拉杆的拉力通过锚固体与土体之间的摩擦力传递到锚固体周围的土层中去。根据不同的施工工艺,锚固体有简易灌浆、预压灌浆、化学灌浆等施工方法。
锚固体的形状有圆柱形、扩大端部形及连续球形。对于拉力不大、临时陛挡土结构可采用圆柱形锚固体;锚固于砂性土、硬黏性土层并要求较高承载力的锚杆,可采用扩大端部形锚固体;锚固于淤泥质土层并要求较高承载力的锚杆,可采用连续球形锚固体。