一工程应用 勰楚建耐 ２０１０卑 土层锚杆施工工艺搽穷 张曦 （漳州闽友房屋拆除有限公司。福建漳州３６３０００） 摘要土层锚杆是一种受拉杆件，它是一端与支护结构连接，另一端锚固在土体中。将支护结构和其它结 构所承受的荷栽通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再四锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层 中去。土层锚杆不仅用于临时支护结构，而且在永久性建筑工程中也得到广泛的应用，是基坑支护工程的一种重 要形式。土层锚杆施工的前提需要了解土层锚杆的构造，在此基础上根据具体工程情况及相关因素进行土层锚 杆设计，一个准确、完整的土层锚杆设计才能促使土层锚杆施工的顺利进行。文章在介绍锚杆构造及设计知识的 基础上通过实例对土层锚杆施工工艺进行探析。 关键词基坑；支护；土层锚杆；受拉杆件；施工工艺 １土层锚杆基本构造 （压水钻进法）。 锚固支护结构的土层锚杆通常由锚头、锚头垫座、支护 ①千作业法。当土层锚杆处于地下水位以上时。可选用 结构、钻孔、防护套管、拉索、锚固体、锚底板等部分组成，其 干作业法。该法适用于粘土、粉质粘土和密实性、稳定性较好 长度通常需要考虑锚固长度、非锚固长度、锚固段长度等因 的砂土等土层。该方法采用钻机直接钻孔，钻孔时应注意钻 素。根据其构造一般分为一般灌浆锚杆、高压灌浆锚杆、预应 进速度，防止卡钻，并应将孔内土充分取出后再拔出钻杆，以 力锚杆、拉孔锚杆能类。另外，还有重复灌浆锚杆、可回收锚 减小拔钻阻力，并可减少孔内虚土。 筋锚杆等类型。 ②湿作业法。湿作业法即压水钻进成孔法。它将在成孔 ２锚杆设计 时将压力水从钻杆中心注入孑Ｌ底．压力水携带钻削下的土渣 锚杆设计一般分为以下几个步骤：①分析其必要因子。 从钻杆与孑Ｌ壁问的空隙处排出，使钻进、出渣、清孔等工序一 一般需考虑锚杆使用的所限、锚固体横截面积及长度、锚杆 次完成。由于孔内有压力水存在，故可防止塌孔，减少沉渣及 钢筋级别及大小、水泥砂浆强度等方面的要素。②锚杆的布 虚土。其缺点是排出泥浆较多，需搞好排水系统，否则施工现 置是一个重要过程，需要考虑锚杆层数、锚杆间距、锚杆倾角 场污染会很严重。 等因素。③锚杆围护结构的安全确定是一个必要过程，一般 （３）扩孔。由于有的土质不好或密实度不高，容易造成锚 按照相关土层锚杆设计与施工规范进行操作。④锚杆长度的 杆孔壁开裂、掉块，甚至坍塌。因此在有必要的情况下，要对 确定。锚杆长度由锚固长度、非锚固长度、锚固段长度组成， 锚杆孔进行扩孔形成大头土层锚杆的承载能力会有所提高。 在其构造中已作阐述。⑤锚杆杆件计算一般包括钢绞线、粗 扩孑Ｌ的方法有四种：机械扩孔、爆炸扩孔、水力扩孔及压浆扩 钢筋这两方面的计算。⑥安全性是一个工程设计施工的重要 孔。 环节，锚杆设计的安全性通过锚杆围护的稳定性来检验。一 （４）土层锚杆钻孔的特点及应达到的要求。由于土层锚 般情况下要进行锚杆围护结构整体稳定性检验和深部破裂 杆的钻孔多数有一定的倾角，因此孔壁的稳定性较差；且土 面稳定性检验两种。 层锚杆的长细比很大，孔洞很长，保证钻孔的准确方向和直 ３土层锚杆施工 线性较困难．易偏斜和弯曲，因此施工时应该注意：孑Ｌ壁要求 土层锚杆施工主要包括钻孑Ｌ、安放拉杆、灌浆和超索体 平直，以便安放钢拉杆和灌注水泥浆；孔壁不得坍陷和松动， 张拉这四个步骤。在正式开工之前还需讲行必要的准备工 否则影响钢拉杆安放和土层锚杆的承载能力；钻孔时不得使 作。 用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固 ３．１钻孔 体与土壁间的摩阻力。 （１）钻孔机械选择。土层锚杆钻孑Ｌ用的钻孔机械，按工作 ３．２安放拉杆 原理分，有旋转式钻孔机、冲击式钻孔机和旋转冲击式钻孔 土层锚杆用的拉杆．常用的有钢管、粗钢筋、钢丝束和钢 机三类。主要根据土质、钻孔深度和地下水情况进行选择。 绞线。主要根据土质、土层锚杆的承载能力和现有材料的情 （２）钻孔方法。土层锚杆的钻孑Ｌ工艺直接影响土层锚杆 况来选择。所受承载能力较小时，多用粗钢筋；所受承载能力 的承载能力、施工效率和整个支护工程的成本。因此，根据不 较大时。多用钢绞线。 同土质正确选择钻孑Ｌ方法对保证土层锚杆的质量和降低工 （１）钢筋拉杆。钢筋拉杆由一根或数根粗钢筋组合而成， 程成本至关重要。现钻孔方法可分为干作业法与湿作业法 如为数根粗钢筋则需用绑扎或电焊连接成一整体。土层锚杆 ・４４・ 第１期（总第１ １ ４期） 殳建识 工程应用■ 的长度一般都在１０ｍ以一ｋ－，有的达３０ｍ甚至更Ｋ，为了将拉 杆安置在钻孑Ｌ的中心，防止自由段产生过大的挠度和插人钻 孑Ｌ时不搅动土壁，对锚阎段，还为了增ＪＪｕ拉杆与锚固体的握 裹力，在拉杆表面需设置定位器（或撑筋环）：钢筋拉杆的定位 器用细钢筋制作．在钢筋拉杆轴心按１２０。夹角布置，间距一 般为２ ２．５ｍ。定位器的外径宜小于钻孔直径１０ｒａｍ。 （２）钢丝束拉杆。钢丝束拉杆可以制成通长一根，它的柔 性较好。往钻孔中沉放较方便。但施工时应将灌浆管与钢丝 束绑扎在一起同时沉放，否则放置灌浆管有困难。 钢丝柬拉杆的锚同段亦需用定位器．该定位器为撑筋 环．如图１所示。钢丝束的钢丝分为内外两层，外层钢丝绑扎 在撑筋环上。撑筋环的问距为０．５～１．０ｍ，这样锚固段就形成 一连串的菱形，使钢丝柬与锚固体砂浆的接触面积增大，增 强了黏结力．内层钢丝则从撑筋环的中问穿过。 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ Ｉ一锚头：２一自由段及防膳层：３一锚固体砂浆：４一撑筋环； ５一钢丝束结：６一锚固段的外层钢丝：７一小竹筒 图１钢丝束拉杆的撑筋环 钢丝柬拉杆的锚头要能保证各根钢丝受力均匀．常用者 有镦头锚具等。可按预应力结构锚具选用。沉放钢丝束时要 对准钻孔中心．如有偏斜易将钢丝束端部插入孔壁内，既破 坏了孑Ｌ壁，引起坍孔，又可能堵塞灌浆管。为此，可用长２５ｃｍ 的小竹筒将钢丝束下端套起来。 （３）钢绞线拉杆。钢绞线拉杆的柔性更好，向钻孔中沉放 更容易．因此在国内外应用得比较多．用于承载能力大的土 层锚杆。要仔细清除锚固段的钢绞线表面的油脂．以保证与 锚固体砂浆有良好的黏结。自由段的钢绞线要套以聚丙烯防 护套等进行防腐处理。钢绞线拉杆需用特制的定位架。 安放锚杆体时。应防止杆体扭曲、压弯，注浆管宜随锚杆 一同放人孑Ｌ内，管端距孔底为５０～１Ｏ０ｍｍ。杆体放人角度与钻 孑Ｌ倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孑Ｌ中心：若发现 孔壁坍塌，应重新透孔、清孑Ｌ，直至能顺利送入锚杆为止。 ３．３灌浆 灌浆是土层锚杆施工中的一个重要工序。施工时．应将 有关数据记录下来，以备将来查用。灌浆的作用是：形成锚固 段，将锚杆锚固在土层中；防止钢拉杆腐蚀：充填土层中的孔 隙和裂缝。灌浆方法有一次灌浆法和二次灌浆法两种。 灌浆材料应根据设计要求确定．一般宜选用水泥：砂＝１： ｌ￣ｌ：２，水灰比Ｏ．３８—０．４５的水泥砂浆或水灰比Ｏ．４０～０．４５的纯 水泥浆，必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。浆液应搅 拌均匀，过筛，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆管路应 经常保持畅通 灌浆时应遵循以下步骤：常 灌浆采用砂浆泵将浆液经 压浆管输送至孔底．再南孑Ｌ底返出孔ＦＩ，待孔口溢出浆液或 排气管停止排气时．可停止灌浆；浆液硬化后不能充满锚固 体时．应进行补浆．注浆量不得小于计算量，其充盈系数为 １．１～１＿３；灌浆时．宜边灌注边拔出注浆管；拔出套符，拔管时 应注意钢筋有无被带出的情况，否则应再压进去直至不带出 为止，再继续拔管；灌浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，并保 护好。 ３．４张拉锚固 土层锚杆灌浆后，待锚固体强度达到８０％设计强度以 上．便可对锚秆进行张拉。张拉前先在支护结构上装围檩。张 拉所用设备与预应力结构张拉所用设备相同。预加应力的锚 杆，要正确估算预应力损失。由于土层锚杆与一般预应力结 构不同．预应力损失的因素除了通常发生的外，还包括相邻 锚杆施工引起的预应力损失、支护结构变形引起的预应力损 失、以及土体蠕变引起的预应力损失。锚杆锁定后，若发现有 明显预应力损失时．应进行补偿张拉。 ４实例探析 ４．１工程概况 某工程地上１５层．地下２层．基坑面积为３５００ｍ：。该工 程东、西、南三侧均临近建筑物，相邻的建筑最近的为３．５ｍ， 周边建筑的基本情况如下：西侧建筑为钢筋混凝土框架结 构，基础埋深为２ｍ；东侧建筑为６层砖混结构，混凝土条形 基础，埋置深度为１．５ｍ，由于建造时间较早，损坏比较严重； 南侧为一幢四层楼房．同样为混凝土条形基础，埋置深度为 １．５ｍ。该工程基坑支护工程设计为东、西、南三侧采用地下连 续墙加一排土层锚杆．基坑北侧采用联锁钻孔灌柱桩。其中 东、西、南三边的支护结构共建造地下连续墙３０００ｍ：，完成土 层锚杆８６根。锚杆长度为１８－２５ｍ。拉杆为２～３根７ｑｂ５钢绞 线。 该工程在地质方面原来为一个大坑，其深度在２．２—２．７ｍ 之间．地下水位随季节有所变化．一般静止水位为Ｏ．７—２．９ｍ 之问。 ４．２锚杆设计 （１）基坑支护方案确定。基坑支护必须保证开挖能顺利 进行，并不影响邻近建筑的正常使用。由于该工程基坑距周 围建筑较近．为支护和降水带来了很大的困难，在支护工程 设计时，考虑地下连续墙具有挡土、抗渗和承载三位一体，加 一层锚杆支护控制连续墙水平位移．最后确定了地下连续墙 加锚杆支护方案。该工程连续墙采用抓斗成墙，其斗宽为 ８０ｃｍ，抓斗张开后齿距为２．２５ｍ，因此墙厚定为８０ｃｍ，槽段定 为２．２５ｍ。连续墙轴线为２０４．７５ｍ，共分成９１个槽段，槽段问 平接，内设钢筋笼。锚杆安设在距地表２ｍ处，每个槽段设置 一根锚杆，锚杆间距为２．２５ｍ。 （２）锚扦设计计算。 ①设计参数确定。锚杆与水平夹角ａ＝３０。；锚固体直径 Ｄ＝１５０ｍｍ：土层参数１（０＝Ｏ．５—０．７，ｒ＝２０ｋＮ／ｍ３，ｐ＝２０。，ｃ＝ｌ４ｋＮ／ ・４５・ ■工程应用 翘楚建村 ２０１（）年 。 共成孔９１个，实测孔轴线与水平面夹角最大为３１．５ｏ，最小为 ②锚杆拉力确定。按简支梁法计算锚杆拉力．连续墙支 ２５。，平均为２８．９。 点分别设在土锚作用点（Ａ）和基坑开挖最深点（Ｂ），计算简图 （２）安放拉杆。拉杆的材质为题所述：２～３根７ ５钢绞 如图２所示。经过计算，锚杆拉力Ｔ为２０４ｋＮ。 线。安放时设置特制的定位架，防止钻人时搅动土壁；钢绞线 ２０ｋＮ／ｍ 表面除油除锈，杆体自由段套以聚丙烯防护套等进行防腐处 理，与锚固体连接处用铅丝绑扎。 （３）注浆。锚固体采用早强、高强水泥浆体．水泥为５２５ 号普通硅酸盐水泥，水灰比为０．４。浆体３ｄ强度达到３０ＭＰａ 以上。制备的水泥浆体，严格控制浆体密度和流动度两项指 标，用挤压泵向孔内注浆，注浆压力在０．６ ０．９ＭＰａ之间。每孑Ｌ 注浆量在３００—７１０Ｌ范围。 （４）张拉。锚杆注浆７ｄ后，对锚杆施加预应力。通过油泵 压力表读数控制各级施加荷载大小，同时记录锚杆伸长值。 图２锚杆拉力计算简图 为减少预应力损失，采用重复张拉措施，第一次张拉到 ③锚固体长度Ｌｍ计算。根据土层物理力学性能指标，经 １６０ｋＮ，等１～２ｄ后，再张拉到设计荷载进行锁定。通过观测． 计算锚固体长度Ｌｍ为： 锚杆的变形均在弹性范围内，并且由于采取重复张拉手段． ￣Ｋｏｒｈｔｇ￣＋ｃ＝５９．９ｋＮ／ｍ＂ 锚杆轴向拉力在１５ｄ内基本稳定锁定荷载，明显减少了预应 Ｌｍ＝ Ｋ；ｊ Ｔ －＝１；．（５ｘｏ．２０ ４力损失。 ３．１４ｊｓｊ ： ＝１０．８５ｍ ５结语 ④锚杆组成。拉杆总长１８—２５ｍ，由２～３根７中５钢绞线经 通过土层锚杆基本知识的介绍，从构造了解，到锚杆设 编制而成，锚固体长度１０～１５ｍ，每隔ｌｍ放一个定位架。外锚 计，以及施工实例分析，让我们对土层锚杆有了一个完整的 具采用ＱＭ锚。钢绞线强度大于１４７０Ｎ／ｍｍ 。 认识。其具体工程方面．从锚杆设计到锚杆施工应该根据具 ４．３锚杆施工 体情况进行选择分析，以保证施工的质量及效率。 （１）成孔。上层锚杆成孔多采用取管钻进，选种方法适用 于土层较好，可保证成孔质量，有较高的成孔率。根据该工程 爹考文献 地基土层含水量大、细颗粒多的特点。成孔选用只有外套管 【１】ＣＥＣＳ２２：９０，土层锚杆设计与ｇ：ｒ－￣ｇ［ｓ］． 无内套管的方法，外套管直径为 １２７ｎｌｌｎ，钻头为中空型．并 【２］谢春华．土层锚杆施工简介Ⅱ】．中外公路，２００２，（５）． 直接安装在外套管上．钻头外径为 １４０ｒａｍ。成孔结束后经 ［４】郭继武．建筑地基基础设计及工程应用【Ｍ】．北京：中国建 严格检验，验证套内无残留土芯，保证拉杆柬体能顺利地放 筑工业出版社．２００８． 人孔中。注浆后，用钻机自备卷扬设备，将套管从土中拔出。 【５】王珊．基坑工程新技术手册【Ｍ】．北京：中国现代工程技术 该工程采用的钻机为ＳＧ２一Ⅲ液压地质钻机。 出版社．２００９． 采用上述成孔工艺。两台钻机每日可钻２０～２５ｍ深的孔 【６】ＪＧＪ１２０—９９，建筑基坑支护技术规程【Ｓ］． ２～３个，最多时可达４个孔，满足了施工进度的要求。此工程 ．＇’ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ Ａ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ 。 ・４６・
