土层锚杆施工技术

土层锚杆土层锚杆是一种承拉杆件（图1）。它的一端和挡土桩、挡土墙或工程构筑物联结，另一端锚固在土层中，用以维持构筑物及所支护的土层的稳定。土层锚杆能简化基础结构，使结构轻巧、受力合理，并有少占场地、缩短工期、降低造价等优点。可以用作深挖基坑坑壁的临时支护，也可以作为工程构筑物的永久性基础。在房屋基坑的挡土结构上使用，可以有效地阻止周围土层坍塌、位移和沉降。在基坑坑壁无法采用横向支护情况下，土层锚杆技术更为有效。锚喷支护结构喷射混凝土是利用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合喷射到岩面上迅速凝结而成的，锚喷支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式，可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的一种或几种结构的组合。锚杆对围岩所起的力学效应主要有以下作用：（1）吊悬作用：将不稳定岩层悬吊在坚固岩层上，阻止围岩移动滑落。（2）减跨作用：在隧道顶板岩层中打入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，使隧道跨度减小，从而使顶板岩体应力减小。金鸡岭隧道位于龙岩市武平县境内，系龙岩永武高速A10合同段的重点控制工程，设计行车速度100km/h，行车道宽度2×3.75m，路面横坡为2%。隧道为分离式隧道，锚杆分类按使用要求：可分为临时性锚杆和永久性锚杆。（24个月）按施工方式：可分为注浆型（钻孔灌浆)锚杆和机械型（钻入式）锚杆；按受力情况：分为摩擦承载锚杆、支压承载锚杆和复合承载锚杆；按灌浆浆液：分为水泥浆、凝胶浆等化学浆锚杆和树脂锚杆。岩土锚杆(索)技术规程CECS222005的分类土层锚杆1)土层锚杆的构造土层锚杆一般由锚头、自由段和锚固段三部分组成，锚固段是用水泥砂浆或水泥浆将锚筋与土体粘结在一起的锚固体。①锚头一般由锚具、台座和腰梁等组成。②自由段位于土体主动滑裂面内的部分，由锚筋、隔离套、定位板(器)及水泥砂浆等构成。定位板(器)一般用硬塑料或铁板、钢筋等制成。③锚固段由锚筋、定位器、锚固体构成。2)土层锚杆的分类土层锚杆可分为圆柱型、端部扩大头型和连续球体型三类端部扩大头型适用于锚固于砂质土、硬粘土层且要求较高抗拔力的锚杆，连续球体型适用于锚固于淤泥土、淤泥质土土层，且要求较高抗拔力的锚杆。3)土层锚杆在深基坑支护结构中的应用锚杆与支护桩墙组合而成的桩锚式支护结构是深基坑支护结构的常用型式之一，应用日益广泛。当基坑面积较大，或基坑平面形状不规则，或地下层高差关系较复杂时，土层锚杆较内支撑有较大的优越性。各种桩墙式支护结构均能与土层锚杆(单层或多层)组合为锚杆支护结构。深圳市京基金融中心四层地下室。场地面积4.6万m2，周长862m，基坑深约20.8～26.4m，周边场地局促，安全和变形限制要求高。采用“水泥搅拌桩截水+咬合型人工挖孔灌注支护桩+多道预应力锚索+局部内支撑”的桩锚联合桩撑支护结构型式。基坑支护约5000万元。土层锚杆设计锚杆应同时满足下列条件：锚筋(拉杆)本身有足够的截面积以承受拉力N锚固体对于锚筋的握裹力能承受权限拉力；锚固土层对锚固体的摩阻力能承受权限拉力；锚固土层在最不利条件下能保持整体稳定性。《水电水利工程锚杆无损检测规程》（DLT5424-2009）《锚杆锚固质量无损检测技术规程》（JGJ/T182-2009）高压喷射扩大头锚杆技术规程JG/T033-2009锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99建筑边坡工程技术规范GB50330-2002岩土锚杆(索)技术规程CECS222005锚杆设置间距：满足使用、承载要求，不小于1.5米。（锚固段错开或相邻锚杆变倾角）钻孔直径：满足拉力要求，且：锚固体粘结抗拔安全系数杆体抗拉安全系数Nt=Tt/cosα锚固段长度估算：取大值试验或查表土层锚杆施工作为基坑支护用的锚杆是在做完基坑围护结构的钢筋混凝土桩、灌注桩或地下连续墙以后，配合基坑开挖进程，当挖到锚杆设计深度时，向土层内部进行锚杆施工。锚杆施工的程序是在土层中成孔、插入锚杆、灌浆、张拉锚固。成孔为了确保从开钻起到灌浆完成全过程保持成孔形状，不发生塌孔事故，应根据地质条件、设计要求、现场情况等，选择合适的成孔方法和相应的钻孔机具。成孔机械有三大类:①冲击式钻机。靠气动冲凿成孔,适用于砂卵石、砾石地层。②旋转式钻机。靠钻具旋转切削钻进成孔。有地下水时，可用泥浆护壁或加套管成孔；无地下水则可用螺旋钻杆直接排土成孔。旋转式钻机可用于各种地层,是用得较多的钻机,但钻进速度较慢。③旋转冲击式钻机。兼有旋转切削和冲击粉碎的优点，效率高，速度快，配上各种钻具套管等装置，适用于各种硬软土层。针对不同的土层，可选用翼型、十字型、管型、螺旋型或牙轮钻头。南水北调台儿庄泵站锚杆支护工程锚杆钻孔应遵守下列规定：①钻孔前，根据设计要求定出孔位，并作好标记；②锚孔水平及垂直方向孔距允许偏差为±100mm；③锚杆钻孔角度允许偏差为±30’；④钻孔底部偏离轴线的允许偏差为地锚长度的3%；⑤钻孔深度应超过设计长度0.5~1.0m；⑥钻孔过程中，若遇易塌孔的土层，宜采用泥浆循环护壁或跟管钻进或一次性钻头钻进等。⑦锚杆记录应详细、完整，对岩石锚杆应有判层记录，确定入岩长度。为加强锚杆的承载力，在成孔的锚固段可以进行局部扩孔，办法有机械扩孔、射水扩孔和爆炸扩孔。锚杆施工应符合下列要求：①锚杆钻孔误差不宜大于100mm，偏斜度不应大于2%。②锚固段强度大于15Mpa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉；③锚杆张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响，宜采用跳跃张拉；④锚杆锚固段的间距不应小于6D（D为锚杆孔直径），且不小于1m；⑤锚杆张拉宜在压顶梁达到设计强度后方可张拉。插入锚杆锚杆是土层锚杆受拉力的关键部件。采用强度高、延伸率大、疲劳强度高、稳定性好的材料，如高强钢丝、钢绞线、螺纹钢筋或厚壁无缝钢管。为防止土壤对锚杆的腐蚀作用，锚杆应进行防腐处理，或用抗腐蚀的特殊钢制作锚杆。锚杆杆体制作应按施工图进行，并符合下列规定：①下料长度应考虑锚杆的成孔深度、腰梁、台座的尺寸以及张拉锁定设备所需的长度；②锚杆杆体制作前应清除表面油污及锈膜；③钢筋接头应采用双面焊接，焊接长度不应小于5倍钢筋直径；④锚杆杆体材料为钢绞线及高强钢丝时，严禁有接头，严禁使用焊枪断料；⑤杆体自由段应涂润滑油和包以塑料布或塑料管，并应扎牢；⑥扩大头型锚杆在制作时扩大头部位应局部加强。灌浆灌浆是使锚杆和浆液、浆夜和土层紧密结合成一体，从而抗拒拉力的最重要工序。锚杆插到孔内预定位置后,即可灌浆。灌浆浆液：根据不同的土层设计选用。目前用得最多的是水泥浆(水灰比为0.45～0.5)和水泥砂浆(灰砂比为1:1～1:0.5)。此外，还有凝胶浆、树脂浆等。注浆材料应符合下列规定：①水泥宜用普通硅酸盐水泥，必要时应使用抗硫酸盐水泥；②水泥标号应选用32.5号及以上标号；③注浆材料应根据设计要求及试验锚杆情况确定，宜选用0.45~0.7:1；浆液应搅拌均匀，随搅随用，并应在初凝前完成。灌浆方法①普通灌浆。将灌浆管插到孔底，用压力把浆液自孔底向外挤出，直至灌满锚固段为止。②加压灌浆。在锚固段和非锚固段之间加设止浆塞，然后以一定的压力向锚固段灌注浆液，并使浆液受压凝固。③重复灌浆。用一种特殊的双层套管附着在锚杆上，进行多次重复灌浆。④内胎加压灌浆。成孔后插入灌浆管及内胎，然后从孔底向外灌浆，使孔壁和内胎间充满浆液。在初凝前，向内胎注水加压，浆液被迫向孔壁四周排挤密实，稳压至浆液完全凝固为止。然后将内胎的水排放,抽出内胎,再插入锚杆二次灌浆。注浆过程中，若发现注浆量大大减少或注浆管爆裂时，应将杆体及注浆管拔出，待更换注浆管后，再下放杆体；若中途耽搁时间超过浆液初凝时间，应重新清孔后再下放杆体，重新注浆。注浆待浆液从孔口溢出后即可停止注浆。注浆过程应作详细、完整的施工记录。张拉锚固锚固段强度大于15Mpa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉；锚杆张拉宜在压顶梁达到设计强度后方可张拉。锚杆张拉应符合下列规定：①张拉前应对张拉设备进行标定；②锚固体均应大于设计强度的70%时，方可进行张拉；③锚杆的张拉顺序应考虑邻近地锚的相互影响；④锚杆张拉控制应力应符合设计要求；⑤锚杆锁定值应符合设计预应力值的要求；⑥锚杆锁定后若经监测发现明显的预应力损失，应进行补偿张位；事前，每个现场选两根或总根数的2％进行抗拉拔试验,确定对锚杆施加张拉力的数值。锚杆张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响，宜采用跳跃张拉；锚杆的张拉锚固和后张法预应力钢筋混凝土的张拉类似，其设备主要是千斤顶。锚具采用抗拉拔试验合格的螺帽或楔形锚具。锚固后对土层内锚杆的非锚固段进行二次灌浆。深圳市京基金融中心四层地下室。场地面积4.6万m2，周长862m，基坑深约20.8～26.4m，周边场地局促，安全和变形限制要求高。采用“水泥搅拌桩截水+咬合型人工挖孔灌注支护桩+多道预应力锚索+局部内支撑”的桩锚联合桩撑支护结构型式。基坑支护约5000万元。锚杆验收护坡锚杆基本试验加、卸载等级及测读时间表加荷标准循环数预估破坏荷载的百分数(%)每级加载终值循环终值每级卸载终值第一循环10305050503010第二循环103050707070503010第三循环1030507090909070503010第四循环10305070901001001009070503010加、卸荷值(kN)7021035049063070070070063049035021070观测时间(min)55555510555555锚杆验收（不少于5%）1.5/1.2Nt护坡锚杆验收试验加载等级及测读时间表加载级次12345678**加载量（%）10202020101010-90累计加载量（%）10305070809010010累计加载值（kN）4413222030835239644044测读时间（分钟）555555105注：达到试验荷载值后，观测10分钟，然后卸载到试验荷载的0.1倍，观测5分钟。葛洲坝左岸岸坡工程于2001年6月18日开工建设，2003年10月30日竣工。岸坡海拔高度635米，地质条件复杂。从坡顶开挖、支护至300米高程。完成开挖量453万立方米，喷混凝土18950立方米，锚杆39738根，预应力锚杆948束。右岸岸坡工程于2001年6月18日开工建设，2003年12月17日竣工。岸坡由537米高程开挖至245米高程。完成右岸岸坡、通航渠道等项目开挖量508万立方米，喷混凝土2.75万立方米，锚杆78339根，预应力锚索19793束。左岸岸坡开挖左岸边坡支护岸坡采用混凝土支护岸坡锚索施工右岸岸坡支护左岸岸坡开挖2003年11月左岸岸坡施工面貌右岸岸坡开挖右岸岸坡支护2003年7月，右岸岸坡施工面貌龙滩工程岸坡施工夜景2003年7月两岸岸坡施工面貌钻孔爆破