锚杆及土钉墙支护施工技术标准

锚杆及土钉墙支护施工技术标准 7.4.1 特点与适应范围 1 土层锚杆 用于支护结构的土层锚杆（亦称土锚），通常由锚头、锚头垫座、 支护结构、 防护套管、 拉杆（拉索）、 锚固体、 锚底板（有时无）等组 成（图7.4.1-1）。 土层锚杆根据潜在滑裂面，分为自由段（非锚固段）lf和锚固段 la（图 7.4.1-2）。锚杆的自由段处于不稳定土层中，要使拉杆与土 层脱离，一旦土层滑动，它可以自由伸缩，其作用是将锚头所承受 的荷载传递到锚固段；锚固段处于稳定土层中，它通过与土层的紧 密接触将锚杆所承受的荷载分布到土层中去，锚固段是承载力的主 要来源。 其特点是：能与土体结合在一起承受很大的固结力，以保证结 构的稳定；可用高强钢材，并可施加预应力，可有效地控制建筑物 变形量；施工所需钻孔孔径小，不用大型机械；代替钢支撑作侧壁 支护，可大量节省钢材；为地下工程施工提供了开阔的工作面；经 济效益显著，可节省大量劳动力，加快工程进度。 在深基坑开挖中，土层错杆与地下连续墙、 拉森钢板桩、 H型钢板桩、 预翻棍凝土板桩墙、 钻孔灌注桩等支护结构联合使用，适用于各种土 层和岩层中大型较深基坑中使用。但在塑性指数大于 17 的猫土层中 使用时应做锚杆的场变试验二变试验按附录F 规定进行。 2 土钉墙 在基坑逐层开挖，逐层在边坡原位 以较密排列（上下左右）钻孔后，放置 图7.4.1-1 土锚构造 1锚头；2锚头垫座；3围护墙；4钻孔；5防 护套管；6拉杆（拉索）；7锚固体；8锚底板 图 7.4.1-2 土锚的自由段与锚固段的划分 lt 自由段（非锚固段）；la 锚固段 钢筋或钢管并注浆，以强化土体，在土钉支护面层设置钢筋网，分 层喷射混凝土，直到设计标高。 这就是土钉支护，亦称土钉崎，喷锚 支护。 基坑开挖至有限深度，用小型机械或洛阳铲钻成孔，孔内放俐 筋，并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射 C20 厚 80200 mm 的混凝土，继续开挖有限深度，钻孔放俐筋并注 浆，喷射棍砚土直到设计标高。如图7.4.1-3 所示。 土钉与面层的连接，分级栓连接和俐筋焊接连接见图7.4.1-4。 图7.4.1-3 土钉墙支护 基坑边坡可以为 90°，也可以为 80°左右，按需要设计； 土钉的直径、 长度须通过计算确定。 土钉孔向下倾角宜在0°20°。 土钉墙支护的特点是：将抗拉强度较低的土体与注浆钢筋结合 组成复合体，通过土体变形使接触面产生结合力及摩擦力，促使钢 筋受拉，发挥了共同作用，提高了土体的稳定和承载能力。 对基坑开 挖而言，因为土体已经得到加固强化，因此，可以说土钉支护本身 图 7.4.1-4 土钉与面层的连接 (a) 螺栓连接；(b)、(c)钢筋连接 1土钉；2井字短钢筋；3喷射钢筋混凝土；4螺栓连接；5焊接钢筋 也是一种主动制约机制。 这种复合体还增强土体破坏的延性，有利于 安全施工；土体复合墙体变位小，一般测试 20mm；设备简单，土钉 长度小，钻孔、 注浆工艺简便；经济效益好，易于推广；与开挖土方 配合好，实行流水作业，可缩短工期。 但因分段施工，易产生施工阶段的不稳定性，因此必须在施工 开始就进行监测，便于发现问题以采取措施。 不适宜土钉墙支护的土层是：松散砂土、 流塑和软塑戮性土以及 有丰富地下水源且地下水位高的情况，都不宜单独采用土钉墙支护， 特别是软土。在国外，不建议在软土区采用土钉墙支护。为此在软土 区应当慎用土钉墙支护。 地下水位较高的地区采取人工降水措施（将 水位降到开挖面以下），可采用土钉墙支护，但开挖和地下结构施 工期间应持续降水，以保证边坡的稳定。 3 土钉与土层锚杆主要的区别 (1)土钉与土体结合成复合体，土钉强化加固了土体，在基坑开 挖到设计深度时，本 身起挡土结构作用，类似重力墙作用，在支护中它起主动制约作用。 锚杆是一端连接在挡土桩、 墙上，另一端埋在土中，以锚固段与 土体的摩擦力起抗拔作用，当桩、 墙受水平力作用时，锚杆锚固段起 抗拔作用以稳定结构，以位移为表现形式，在支护结构中，锚杆起 被动制约作用。 (2)从测试说明，土钉受力的全长上，从喷射混凝土开始，受 的拉力是中间大两头小。 锚杆在自由段内，沿长度均匀受拉力，而在锚固段内，应力也 是不均匀的，应力从锚固段开始沿长度增加，到锚固段长度的 30 左右达到峰值后开始回落，直到锚固段尾端，逐步接近于零。 (3)土钉（钢筋）一般用 HPB235 或 HRB335 钢筋，无须预应力， 面层喷射混凝土，土钉长度应伸人滑裂面后稳定的土体内，其长度 应通过计算，一般不超过基坑底深度。 锚杆在桩、 墙连接处有受力支座，一般要加预加应力，受力筋有 用螺纹钢筋、高强钢丝及钢绞线束，有各种应力级，长度、倾角较大， 300 左右较好。长度应通过计算，在实际工程应用时，尚需做试验来 作最后确定。 (4)土钉是加固土体的，数量很多。锚杆是拉结挡土墙的，数量 不能多，多则会产生 群锚作用。 7.4.2 施工准备 7.4.2.1 技术准备 1 认真学习土层锚杆或土钉墙的设计文件，掌握设计做法、构 造和要求； 2 研究施工区域的岩土工程勘察报告，了解土层的构造、变化 和分布规律以及物理 力学性能指标（天然容重、 天然含水量、 孔隙比、 渗透系数、 压缩模量、 内聚力、内摩擦角等）；地下水含水层和隔水层的层位、埋深和分布 情况，以及各含水层（包括上层滞水、潜水、承压水）的补给条件和 水力联系等。 3 查明影响范围内建（构）筑物的结构类型、 层数、 基础类型、 埋 深、基础荷载大小及上部结构现状。 4 查明基坑周边的各类地下设施，包括上、 下水，电缆，煤气， 污水，雨水，热力管线或管道的分布和性状。 5 编制施工组织设计（或施工方案）。 7.4.2.2 主要材料 1 水泥：宜使用强度等级为32.5 以上的普通硅酸盐水泥。 2 砂：灌浆宜用粒径小于 2mm 的中细砂；混凝土用砂与其他混 凝土工程相同。 3 钢材：HPB235、 HRB335、 HRB400 钢筋，或高强钢丝束、 钢绞线 等。 7.4.2.3 主要机具 1 土层锚杆钻孔机械，按工作原理分为旋转式钻孔机、 冲击式钻 孔机和旋转冲击式 钻孔机三类。主要根据土质、钻孔深度和地下水情况进行选择。我国 用于土层锚杆的钻机及技术性能见表7.4.2.3-1。 表 7.4.2.3-1 土层锚杆钻机及技术性能 型号 技术性能 XU-300-2XU-200-3XJ-l00-1SH-30XU-600 钻 进 深 度 （m) 300600100010030600 钻 孔 直 径 (mm) 11075150751107514211015075 钻 杆 直 径 （mm) 4250；4233.5；424250 钻 进 倾 角 （°） 090659075906590 立 轴 转 速 (r/min) 118； 226； 308； 585； 73（反）； 140（反） 165；280； 470；386; 655； 1096； 122（反） 142； 285；570 16；40； 100 150； 280；470 给进方式液压液压手把、蜗 轮一蜗杆 杠杆人力 加压 液压 给 进 速 度 （mm/min) 172023001420 给 进 压 力 （kN) 30（顶力 50) 60(顶力80)60（顶力 80) 升 降 机 形行星式行星式行星式摩擦锥式行星式 式 外 形 尺 寸 (mm) （ 长 × 宽 ×高） 2260×970 ×1490 2640×1150 ×1810 1790×81 0×1110 1780×101 0×900 2640×115 0×1810 钻 机 重 量 （kg) 90021004235001550 动 力 机 形 式 2105柴油 机 JQ2-72- 421356、 2105柴油机 JQ2-51-4 电动机 1105柴油 机 JQ-51-2 26型汽油 机 JQJ3-4电 动机 4105柴油 机 油泵形式CB-32YBC45/80511025 生产单位重庆探矿 机械厂 张家口探矿 机械厂 北京探矿 机械厂 无锡探矿 机械厂 张家口探 矿机械厂 2 灌浆机械：用 2DN-15/40 型、BW200-40/50 型等型号灰浆泵， 灰浆搅拌机等。 3 预应力张拉千斤顶：张拉设备用 YC-60、 YCQ-100、 YCQ-200型穿 心式千斤顶及 配套油泵和主油压表等，千斤顶在使用前必须送当地技术监督部门 或有资质的检测机构进行校验标定。 4 土钉墙施工机械 (1)成孔机械：主要有冲击钻机、 螺旋钻机、 回转钻机、 洛阳铲等， 在易坍孔时宜采 用套管成孔或挤压成孔工艺。 (2) 注浆机械：宜选用小型、可移动、可靠性好的注浆泵，压力 和输浆量应满足施工要求。工程中常用有 UBJ 系列挤压式灰浆泵和 BMY 系列锚杆注浆泵，其主要技术参数见表 7.4.2.3-2、表7.4.2.3- 3。 表 7.4.2.3-2 UBJ 系列挤压式灰浆泵主要技术参数 项 目型 号 0.81.21.83 一灰浆流量(m3 h) 0.81.20.4、 0.6、 1.2、 1.8 1、2、3 电源电压(V)380380380380 主电机功率(kW)1.52.22.2/2.84 最高输送高度(m)25253040 最大水平输送距 离（m) 8080100150 额 定 工 作 压 力11.21.52.45 (MPa) 重量（kg)175185300350 外形尺寸（长× 宽×高）(mm) 1220×662 ×960 1220×662 ×1035 1270×896×9 90 1370×620 ×800 表 7.4.2.3-3 BMY 系列锚杆注浆泵主要技术参数 项 目型 号 0.618 灰浆流量(m3h)0.61.8 电源电压(V)127220/380 主电机功率(kW)1.22.2 最高输送高度（m)1520 最大水平输送距离（m)4060 额定工作压力（MPa)1.01.5 整机重量(kg)115225 外形尺寸（长×宽×高） (mm) 640×320×640900×540×740 (3) 钢筋机械、混凝土搅拌机械和喷射混凝土机械。混凝土喷射 机可按表 7.4.2.3-4 选用；空压机应满足喷射机所需的工作风压和 风量要求，可选用风量9m3/min以上、压力大于 0.5MPa的空压机。 表 7.4.2.3-4 混凝土喷射机主要技术参数 项 目型 号 HPJ一HPJ- PZ-5B PZ-7 PZ- l0C HPZ6HPZ6T 生产能力（m3 h) 55571 10 62!4/6 输料管内径(mm)5050506575505075 粒料直径(mm)20202020252530 描送距禽(m)200,湿喷5020 50 2040 耗气量(m3h)78795710 电动机功率(kW)喷射部分： 5.5 搅拌部分： 3 5.55.55.5 5.537.5 重量（kg)10001000700750 750920800 外形尺寸（长× 宽×高）（mm） 2200× 960×156 0 2200× 780×1 600 1300× 800×1 200 1300 × 800×1300 1332 × 774× 1110 150O× 1000× 1600 7.4.2.4 作业条件 1 有齐全的技术文件和完整的施工组织设计或技术方案，并已 进行技术交底。 2 进行场地平整，拆迁施工区域内的建（构）筑物和挖除工程 部位地面以下 3m 内的障碍物，施工现场应有可使用的水源和电源。 在施工区域内已设置临时设施，修建施工便道及排水沟，各种施工 机具已运到现场，并安装维修，试运转正常。 3 已进行施工放线，锚杆孔位置、 倾角已确定；各种备料和配合 比及焊接强度经试验可满足设计要求。 4 当设计要求必须事先做锚杆施工工艺试验时，试验工作已完 成并已证明各项技术指标符合设计要求。 7.4.3 材料质量控制要