第二节 锚杆的分类及其特点

现有资料表明，国内外使用的锚杆种类已有数百种，但在工程中常见的锚杆种类也是有限的，锚杆类型的划分也有许多方法，大致分为如下几类。

一、按锚杆的传力方式划分

（1）拉力型锚杆：如图1-1所示，锚杆受力时，锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆。

（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型式的办法，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，此类锚杆称之为压力型锚杆（图1-2）。根据内锚固段的结构，可细分为压力集中型锚固段、压力分散型锚固段。

（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。荷载分散型锚杆可以将锚杆力分散作用于锚杆总锚固段的不同部位上，该类锚杆又称单孔复合锚杆（图1-3）。

二、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。

三、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。

四、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：在临时性工程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。

五、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，如树脂锚杆、水泥卷锚杆、砂浆锚杆等。

（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。

六、按锚杆的加固目的划分

（1）系统锚杆：为使岩体整体稳定，在隧洞周边或边坡坡面按一定格式布置的锚杆群称为系统锚杆。

（2）局部锚杆：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，也称为随机锚杆。

七、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，称为岩石锚杆。

（2）土层锚杆：主要用于加固土体的锚杆，如深基坑开挖边坡、公路开挖土质边坡等采用的锚杆。

八、其他新型锚杆

随着锚固技术的发展和工程建设的需要，一些适用于特殊工程条件的新型锚杆逐步引起了工程技术人员的注意，这些锚杆包括屈服锚杆、精轧螺纹钢锚杆、可拆卸式锚杆和自进式锚杆等。

1.屈服锚杆

当被加固结构受到如爆炸、地震等强烈的冲击荷载作用时，仍能保持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，这种锚杆特别适用于允许被加固结构产生一定程度变形的工程。例如国防地下工程在受到强烈爆炸冲击而产生瞬时超载时，使用普通锚杆可能承受不了这种强烈冲击荷载，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称为精轧螺纹钢锚杆。精轧螺纹钢锚杆可根据需要用特定的接头接长锚杆（图1-4），以满足工程应用需要。精轧螺纹钢焊接或用专用接头连接成所需长度后，沿全长设置若干个对中支架，就制成了所需的精轧螺纹钢锚杆。精轧螺纹钢锚杆由于强度高，又可按需要接长，因此被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。可拆卸锚杆使用经过特殊加工过的张拉材料、注浆材料和承载体。中国水利水电科学研究院已引进韩国SAN WOO公司生产线生产该类型锚杆。如按其结构可分为如下三类。

（1）机构式可回收锚杆：将锚杆体与机械的联结器联结起来，在回收时施加与紧固方向相反的力矩，使锚杆体与机械的联结器脱离后拉出。

（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，然后将其收回。

4.自进式锚杆

自进式系列锚杆具有造孔功能，将造孔、注浆与锚固结合为一体的锚杆。自进式系列锚杆的种类和特点见表1-1及图1-5。该类锚杆具有高效、可靠、施工方便等许多特点，且特别适用于风化岩、碎石层、回填层、砂砾层和圆卵石层等难以成孔的地层。自进式注浆钻进锚杆的技术参数见表1-2。自进式锚杆一般由合金钻头、锚杆体、连接器、止浆塞、拱形垫板与螺母等组成（图1-6）。

5.玻璃纤维锚杆

为了彻底解决钢筋混凝土加固结构中的钢筋腐蚀问题，纤维增强塑料（FRP）复合材料锚杆近年来得到了广泛使用（图1-7）。目前主要用于需拆除临时性加固的工程，如大断面洞室的导洞开挖、再扩挖方法、永久性锚杆加固工程等，它的特点是承载力高、防腐性能好、重量轻和操作简单，其性能和规格见表1-3和表1-4。

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起锚固作用的锚杆。其结构由前端制成锥体的缝钢管、挡环和垫板组成（图1-8）。该类型的锚杆具有锚固可靠迅速、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，但加工成本也略高一些。

8.中空系列注浆锚杆

中空系列注浆锚杆是自进式注浆锚杆的一种类型，锚杆的杆体是中空的，该锚杆是将注浆与锚固合二为一，这种方法比附加注浆管的方法更加方便可靠。中空系列注浆锚杆包括 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。

（1）EX型涨壳式可预应力中空注浆锚杆。

1）该锚杆由钢质涨壳锚固件、中空锚杆体、止浆塞、垫板、螺母组成。中空锚杆体为全螺纹中空锚杆体（图1-9）。根据锚杆安装方式具注浆和排气的功能。涨壳锚固件用高强度钢材制成，通过内楔和涨壳夹片组成，是锚杆预应力内部承载体，属于机械点锚式锚固体系。垫板、螺母是预应力外部锁定紧固件和传递荷载的构件。垫板上带注浆（或排气）孔。注浆或排气管是将塑料管一端深入钻孔，另一端留在洞外。根据锚杆安装方式（向上安装或向下安装时）与中空锚杆配合使用，具注浆或排气道的功能。

2）特点与性能：①通过涨壳与岩壁形成涨压力，安装锚杆后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形；可对锚杆施加预应力控制围岩变形。②锚杆能360°任意方向安装及注浆，且施工工艺简单、注浆可靠，使锚杆具永久支护力和耐久性；③能通过预应力使锚杆注浆体处于零应力或注浆体不出现开裂，使锚杆在长期的工作下不锈蚀。

该类锚杆在彭水水电站地下厂房洞室开挖拱顶系统支护中得到了应用。选用的EX32/65涨壳式中空锚杆（EX32N锚杆）长度为8m和10m两种规格，设计预应力值为90kN，抗拔力为250kN。采用400/600cmφ32锚杆体用连接套连接形成10m锚杆。钻孔孔径φ65。

（2）RDH型组合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，通过中空杆体与实心杆体的两段结合，实心杆体在钻孔内和早强锚固体共同实现快速锚固力。以实心杆体作锚固段，中空杆体作自由段，通过垫板、螺母及垫圈作锁定部件，可实现预应力，实现快速支护力。通过中空杆体及专门的排气管道及中空杆体与连接套筒的侧向孔道，可实现后注浆，使注浆体饱满均匀（图1-10）。

RDH型分段组合式可预应力中空注浆锚杆系统是杭州图强工程材料有限公司在2002年开发成功的一种新型锚杆，其产品已获国家新型实用专利，其工艺方法已获国家发明专利。

常用中空注浆锚杆的结构参数和力学性质见表1-5。