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预应力锚杆支护技术与工程应用
拱形结构物稳固。
（7）其他工程方面的应用，如对结构物补强与加固、对大坝下游冲击和排洪隧道洞冲击区实施锚固保护等。
1.3 锚杆的锚固机理及特点
从上述锚杆支护用途上分析，锚杆支护的锚固机理实际可以归结为三种基本形式，即：阻止岩土体的剪切破坏、控制地下结构物围岩变形和防止塌落、加固基坑边墙和抵抗倾倒。
（1）阻止岩土体的剪切破坏机理
在边坡工程中，当潜在滑体沿剪切面的下滑力超过抗滑力时，就会出现沿剪切面的滑移和破坏。对岩体边坡，剪切面多发生在断层、节理、裂隙等软弱结构面上；对土层边坡，砂质土的滑移面多位平面状，黏性土的滑移面多位圆弧状。
采用锚杆加固边坡，一方面锚杆预应力能直接作用于潜在滑面上，提高滑面的法向力和提供部分剪切抗滑里；另一方面提高边坡岩体的整体性，阻止局部关键块体滑坍而引起的连锁反映。其锚固作用主要表现在：抑制边坡岩体的变形、提高边坡开挖过程中的抗震能力、提高滑动面的抗剪能力、改善岩体质量。
（2）控制地下结构物围岩变形和防止塌落机理
地下结构物开挖时形成新的临空面，即破坏了岩体的原始平衡状态，围岩则会发生变形、松动，出现围岩破坏及向洞内塌落。
采用锚杆锚固技术则是加固岩体，发挥围岩的自承作用，以使围岩在开挖卸载后不失去原有的强度，提高岩体的整体性，防止块体的松动变形而提高岩体的强度，杆体受拉对加固区内岩体产生压缩效应有效改善岩体的应力状态，从而提高围岩的稳定性。一方面，允许围岩有一定的位移，而产生受力环区；另一方面，限制围岩位移的程度以避免围岩变形过大而产生严重松弛卸载。其锚杆加固围岩作用主要表现在：悬吊作用、组合梁作用、挤压加固作用、围岩强度强化作用。
（3）加固基坑边墙和抵抗倾倒机理
对于边墙结构物抵抗倾倒的稳定性取决于作用于其转动上边的正（M+）、负（M-）弯矩值，对稳定有利的负（M-）弯矩完全取决于结构物的重力和该重力中心至基底转动力的距离，当结构物的稳定性不足的时候，则可增加结构的体积，也就是增大结构物的自重解决。
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采用锚固系统则可以取得增加结构物体积的效果，以此加固边墙，防止墙体的倾覆或滑动破坏。锚固力的优越性是荷载集中，锚固作用位置可位于距转动边的最大距离处，即可以通过较小的力产生所需的抗倾倒弯矩。
1.4 锚杆的基本类型及其特点
由于有不同的地质条件、不同岩土性质和不同工况条件的不同工程结构，锚杆类型也各种各样，按不同的划分方法，大致分为以下种类。
（1）按锚杆的传力方式划分
1）拉力型锚杆：锚杆受力时，锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆。内锚固段是采用纯水泥浆或水泥砂浆将锚杆固结在岩土体中的稳定部位。
2）压力型锚杆：采用无黏结预应力锚杆并通过改变锚固段结构形式的办法，使内锚固段由受拉状态变为受压状态，用内锚固段的压缩传递张拉力。
3）荷载分散型锚杆：在一个锚杆孔中，由几个单元锚杆组成的复合锚固体系，可以将锚杆力分散作用于锚杆总锚固段的不同部位上。
（2）按有无黏结材料划分
1）有黏结预应力锚杆：锚杆锁定后张拉段与被锚固介质无相对滑动的预应力锚杆。 2）无黏结预应力锚杆：锚杆张拉锁定后张拉段与被锚固介质之间能相对移动的预应力锚杆。
（3）按锚固形式划分
1）全长黏结式锚杆：整个锚杆孔全部填充黏结材料的锚杆。
2）端头锚固型锚杆：采用黏结材料或机械装置将锚杆里端锚固的锚杆。 3）摩擦型锚杆：依靠杆体与锚杆孔孔壁间的摩擦力起锚固作用的锚杆。 （4）按锚杆的工作时间划分
1）永久性预应力锚杆：是指用于永久性工程中且使用年限为2年以上的预应力锚杆。
2）临时性预应力锚杆：在临时性工作中布置的和在永久性工程中布置的使用年限为2年以内的预应力锚杆。
（5）按是否存在预应力划分
1）非预应力锚杆：以普通螺纹钢材为杆体在锚杆全孔充填水泥砂浆、快硬水泥砂浆或水泥卷的锚杆。
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2）预应力锚杆：由锚头预应力筋锚固体组成，利用预应力筋自由段（张拉段）的弹性伸长对锚杆施加预应力，以提供所需的主动支护拉力的锚杆。
（6）按锚杆的加固目的划分
1）系统锚杆：为使围岩整体稳定在地下建筑物周边上，按一定格式布置的锚杆群。 2）随机锚杆：为加固岩体开挖面上在开挖过程中所揭露的结构面组合形成的块体，而采用的锚杆，也称为局部锚杆。
（7）按锚杆加固的岩土材料划分
1）岩石锚杆：用于加固岩石材料的锚杆。 2）土层锚杆：用于加固土体的锚杆。
1.5 新型锚杆应用
随着锚固技术的发展和工程建设的需要，相继出现一些适用于特殊工程条件的新型锚杆。
（1）屈服锚杆
当被加固结构受到爆炸、地震等强烈的冲击荷载作用时，仍能保持在一定承载力的情况下产生较大的变形而不致破坏的锚杆称为屈服锚杆。屈服锚杆通过设置在锚固段或外锚头的屈服装置来实现锚杆的抗破坏性能，这种锚杆适用于允许被加固结构产生一定程度变形的工程。比如国防地下工程在受到强烈爆炸冲击而产生瞬时超载时，使用普通锚杆就不能承受这种强烈冲击荷载，而使用屈服锚杆的结果可能会使洞室的断面积部分减小但不会坍塌。
（2）精轧螺纹钢锚杆
采用强度很高的精轧螺纹钢作为杆体材料的锚杆，根据使用需要可用特定的接头接长锚杆。精轧螺纹钢锚杆强度高，可按需接长，即广泛用于制作大吨位长锚杆。
（3）可拆卸式锚杆
可拆卸式锚杆是指在达到锚杆的设计使用期后可拆除的锚杆，一般为无黏结的压力型或荷载分散型锚杆。可拆卸式锚杆使用经过特殊加工过的张拉材料、注浆材料和承载体。按其结构可分为三类。
1）机械式可回收锚杆：将锚杆体与机械的连接器连接起来，在回收时施加与紧固方向相反的力矩，使锚杆体与机械的连接器脱离后拉出。
2）力学式可回收锚杆：通过使用特殊工艺处理的钢丝作为锚杆体，使钢丝与注浆
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体隔离，回收时对每一根钢丝进行张拉，直到钢丝被一根根抽出。
3）化学式可回收锚杆：是先在锚杆的锚固段安装发热装置或爆破装置，在回收时使用点火装置把锚杆从锚固段与自由段处切断，然后将其回收。
（4）自进式锚杆
自进式系列锚杆具有造孔功能，是将造孔、注浆与锚固结合为一体的锚杆，具有高效、可靠、施工方便等特点，适用于风化岩、碎石层、回填层、砂砾层和园卵石层等难以成孔的地层。由合金钻头、锚杆体、连接器、止浆塞、拱形垫板与螺母等组成。其类型有：自进式通用锚杆、自进式涨壳锚杆、自进式树脂锚杆、自进式岩石锚杆、自进式注浆锚杆、自进式注浆涨壳锚杆、自进式注浆钻进锚杆、自进式玻璃纤维锚杆等。
（5）玻璃纤维锚杆
为了彻底杜绝钢筋混凝土加固结构中的钢筋腐蚀问题，纤维增强塑料（FRP）复合材料锚杆取代钢筋。主要用于需要拆除临时性加固的工程，具有承载力高、防腐性能好、重量轻和操作简单的特点。
（6）缝管锚杆
缝管锚杆是将沿开缝的薄壁钢管强行推入比其外径小的钻孔中，借助钢管与孔壁间的径向压力而产生的摩阻力其锚固作用的锚杆。其结构由前端制成锥体的缝钢管、挡环和垫板组成。具有锚固可靠迅速、对岩体适应性广、抗动载性能好等特点。
（7）楔管锚杆
以普通碳钢异型钢管加工而成，前半段为倒楔式锚杆，后半段为缝管锚杆。楔管锚杆锚固性能比缝管锚杆更可靠，锚固力更大，但成本高。
（8）中空系列注浆锚杆
中空系列注浆锚杆是自进式锚杆的一种类型，锚杆的杆体是中空的，是将注浆和锚固合二为一，这种比附加注浆管的方法更加方便可靠。分为EX型涨壳式可预应力中空注浆锚杆、RDH型组合式可预应力中空注浆锚杆、SD型自进式中空注浆锚杆、SDP型自进式预应力中空注浆锚杆、HCB型中空注浆锚杆及RD型中空注浆锚杆等。
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