锚杆与土钉墙支护工程技术标准文档格式.docx
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4）监测数据处理方法和监测结果过程曲线；
5）监测结果评价等。
1.6基坑、（槽）、管沟开挖至设计标高后，应对坑底进行保护，经验槽合格后，方可进行垫层施工。
对特大型基坑，宜分区分块挖至设计标高，分区分块及时浇筑垫层。
必要时，可加强垫层。
1.7基坑（槽）、管沟土方工程验收必须确保支护结构安全和周围环境安全为前提。
当设计有指标时，以设计要求为依据，如无设计指标时应按表1.7的规定执行。
表1.7
基坑变形的监控值（cm）
基坑类别
围护结构墙顶位移
监控值
围护结构墙体最大位移
地面最大沉降
一级基坑
3
5
二级基坑
6
8
三级基坑
10
注：
1符合下列情况之一，为一级基坑：
1）重要工程或支护结构做主体结构的一部分；
2）开挖深度大于10m；
3）与临近建筑物，重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；
4）基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。
2三级基坑为开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时的基坑。
3除一级和三级外的基坑属二级基坑。
4当周围已有的设施有特殊要求时，尚应符合这些要求。
2锚杆及土钉墙支护
2.1特点与适用范围
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、钻孔、防护套管、拉杆（拉索）、锚固体、锚底板（有时无）等组成（图2.1-1）。
图2.1-1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2.1-2土锚的自由段与锚固段的划分
－自由段（非锚固段）；
―锚固段
土层锚杆根据潜在滑裂面，分为自由段（非锚固段）
和锚固段
（图2.1-2）。
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接力，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的变形量；
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，土层锚杆与地下连续墙、拉森钢板桩、H型钢板桩、预制混凝土板桩墙、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的粘土层中使用时应做锚杆的蠕变试验。
蠕变试验按附录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，亦称土钉墙，喷锚支护。
图2.1-3土钉墙支护
基坑开挖至有限深度，用小型机械或洛阳铲钻成孔，孔内放钢筋，并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射C20厚80～200mm的混凝土，继续开挖有限深度，钻孔放钢筋并注浆，喷射混凝土直到设计标高。
如图2.1-3所示。
土钉与面层的连接，分螺栓连接和钢筋焊接连接见图2.1-4。
（a）（b）（c）
图2.1-4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
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：
将抗拉强度很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，可节约工期。
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、流塑和软塑粘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。
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，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，土钉长度应伸入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，长度较大，倾角较大，30°
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。
2.2施工准备
2.2.1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）。
2.2.2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。
2.2.3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2.2-1。
表2.2-1
土层锚杆钻机及技术性能
型号
技术性能
XU-300-2
XU-200-3
XJ-100-1
SH-30
XU-600
钻进深度（m）
300
600～1000
100
30
600
钻孔直径（mm）
110～75
150～75
142～110
钻杆直径（mm）
42
50；
33.5；
50
钻进倾角（°
）
0～90
65～90
75～90
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；
150；
470
给进方式
液压
手把、蜗轮-蜗杆
杠杆人力加压
给进速度（mm/min）
1720
2300
1420
给进压力（kN）
30（顶力50）
60（顶力80）
升降机形式
行星式
摩擦锥式
外形尺寸（mm）
（长×
宽×
高）
2260×
970×
1490
2640×
1150×
1810
1790×
810×
1110
1780×
1010×
900
钻机重量（kg）
2100
423
500
1550
动力机形式
2105柴油机
JQ2-72-42135G、
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-32
YBC45/80
Ω1φ25
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
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：
成孔机具和工艺根据场地土质特点及环境条件选用，要保证进钻和抽出过程中不引起坍孔，可选用冲击钻机、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2.2-2、2.2-3。
表2.2-2
UBJ系列挤压式灰浆泵主要技术参数
项目
型号
0.8
1.2
1.8
灰浆流量（m3/h）
0.4、0.6、1.2、1.8
1、2、3
电源电压（V）
380
主电机功率（kW）
1.5
2.2
2.2/2.8
4
最高输送高度（m）
25
40
最大水平输送距离（m）
80
150
额定工作压力（MPa）
1
2.45
重量（kg）
175
185
350
外形尺寸（长×
高）（mm）
1220×
662×
960
1035
1270×
896×
990
1370×
620×
800
表2.2-3
BMY系列锚杆注浆泵主要技术参数
0.6
18
127
220/380
15
20
60
1.0
整机重量（kg）
115
225
640×
320×
640
900×
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2.2-4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2.2-4
混凝土喷射机主要技术参数
项目
HPJ-Ⅰ
HPJ-Ⅱ
PZ-5B
PZ-7
PZ-10C
HPZ6
HPZ6T
生产能力（m3/h）
7
1～10
2/4/6
输料管内径（mm）
65
75
50～75
粒料直径（mm）
＜25
＜30
输送距离（m）
潮喷200，湿喷50
20～50
20～40
耗气量（m3/h）
7～8
7～9
5～7
电动机功率（kW）
喷射部分：
5.5
搅拌部分：
7.5
1000
700
750
920
2200×
960×
1560
780×
1600
1300×
800×
1200
1300
1332×
774×
1500×
1000×
2.2.4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，拆迁施工区域内的报废建（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。
2.3材料质量控制要点
1锚杆（土钉）
用作锚杆（土钉）的钢筋（HRB335级或HRB400级热轧螺纹钢筋）、钢管、角钢、钢丝束、钢绞线必须符合设计要求，并有出厂合格证和现场复试的试验报告。
2钢材
用于喷射混凝土面层内的钢筋网片及连接结构的钢材必须符合设计要求，并有出厂合格证和现场复试的试验报告。
3水泥浆锚固体
水泥用P.O32.5、42.5普通硅酸盐水泥，并有出厂合格证；
砂用粒径小于2mm的中细砂；
水用PH值小于4的水；
所用的化学添加剂、速凝剂必须有出厂合格证。
2.4施工工艺
2.4.1土层锚杆
1工艺流程
1）干作业
施工准备→移机就位→校正孔位调整角度→钻孔→接螺旋钻杆，继续钻孔至预定深度→退螺旋钻杆→插放钢筋或钢绞线→插入注浆管→灌水泥浆→养护→上腰梁及锚头（如地下连续墙或桩顶圈梁则不需腰梁）→预应力张拉→锁紧螺栓或楔片→锚杆施工完继续挖土。
2）湿作业
施工准备→移机就位→校正孔位调整角度→打开水源→钻孔→反复提内钻杆冲洗→安内套管钻杆及外套管→继续钻进→反复提内钻杆冲洗至预定深度→反复提内钻杆冲洗至孔内出清水→停水→拔内钻杆（按节拔出）→插放钢绞线及注浆管→灌浆→用拔管机拔外套管（按节拔出），二次灌浆→养护→安装腰梁→安锚头锚具→预应力张拉→楔片锁紧→锚杆施工完继续挖土。
2施工要点
1）现场准备工作
（1）与挖土方作业配合，使挖方作业面低于锚杆头标高500～600mm，并平整好锚杆操作范围内的场地，以便钻孔机施工。
（2）采用湿作业施工时，要挖好排水沟、沉淀池、集水坑，准备好潜水泵，使成孔时排出的泥水通过排水沟至沉淀池，再入集水坑用水泵抽出，同时准备好钻孔用水。
（3）其他准备，包括电源、注浆机泵、注浆管、钢索、腰梁、预应力张拉设备等。
2）钻孔
（1）钻孔前按设计及土层定出孔位并做出标记。
（2）锚杆水平方向孔距误差不大于50mm，垂直方向孔距误差不大于100mm。
钻孔底部偏斜尺寸不大于长度的3%，可用钻孔测斜仪控制钻孔方向。
（3）湿作业成孔，先启动水泵，注水钻进，并根据地质条件控制钻进速度，每节钻杆在接杆前，一定要反复冲洗外套管内的泥水，直至清水溢出。
接外套管时要停止供水，把丝扣处泥砂清除干净，抹上少量黄油，要保证接后的套管与原有套管在同一轴线上。
钻进过程中随时注意速度、压力及钻杆轴线平直。
钻进离设计深度200mm时，用清水反复冲洗管中的泥砂，直至外套管内溢出清水，然后退出内钻杆，逐节拔出后，用塑料管测孔深并作好记录。
（4）干作业成孔，要随时注意钻进速度，避免“别钻杆”，应把土充分倒出后再拔钻杆，以减少孔内虚土，方便拔钻杆。
3）多股钢绞线锚索的制作
国内常用钢绞线锚索，7φ5及7φ4，其力学强度为：
7φ5，A=138mm2，标准强度1470N/mm2，设计强度1000N/mm2；
7φ4，A=88mm2，标准强度1570N/mm2，设计强度1070N/mm2。
钢绞线的制作是通过分割器（隔离件）组成钢绞线索，分割器的距离为1.0～1.5m，一般钢绞线索由3、5、7、9根钢绞线组成。
4）灌浆
（1）灌浆材料用强度等级为32.5以上的水泥，水灰比为0.4～0.45。
如用砂浆则配合比为1：
1～1:
2，砂的粒径不大于2mm，砂浆仅用于一次注浆。
（2）水泥浆或砂浆搅拌后，用0.1～12MPa的压力泵经耐高压塑料管将水泥浆注入钻孔内。
（3）湿作业有外套管留在孔内的，注浆后用液压拔管器拔外套管。
拔外套管时要保证拔管器油缸与外套管同心，如不合适应在液压缸前用方木垫平垫实，使液压缸卡住下一节套管，保证卡住后，再慢慢开丝扣。
（4）如需在锚固段采用压力灌浆，则在外套管口戴上灌浆帽（压紧器）进行压力灌浆，第一节压力从0.3～0.5MPa，以后逐渐加大压力到2～3MPa。
5）预应力张拉
锚体养护一般达到水泥强度的70%值，可以进行预应力张拉。
（1）为避免相邻锚杆张拉的应力损失，可采用“跳张法”即隔1拉1的方法。
（2）正式张拉前，应取设计拉力的10%～20%，对锚杆预张1～2次，使各部位接触紧密，杆体与土体紧密，产生初剪。
（3）正式张拉宜分级加载，每级加载后恒载3min记录伸长值，张拉到设计荷载（不超过轴力），恒载10min，再无变化可以锁定。
（4）锁定预应力以设计轴拉力的75%为宜。
6）腰梁加工及安装
（1）腰梁的加工安装要保证异形支承板承压面在一条直线上，才能使梁受力均匀，护坡桩施工过程中，各桩偏差大，不可能在同一平面上，有时甚至偏差很大，必须在腰梁安装中予以调整。
方法是：
在现场测量桩的偏差，在现场加工异形支承板，进行调整，使腰梁承压面在同一平面上，对锚杆点也同样进行标高实测，找出最大偏差和平均值，在腰梁的两根工字钢间进行调整。
（2）腰梁安装可采取直接安装和先组装成梁后整体吊装的两种方法。
直接安装法：
把工字钢按设计要求放置在挡土桩上，用枕木垫平，然后焊缀板组成箱梁，其特点是安装方便省事。
但后焊缀板不能通焊立缝，不易保证质量。
组装成梁后整体吊装：
在现场基坑上面将梁分段组装焊接，再运到坑内整体吊装安装。
采用此法须预先测量长度，要有吊运机具，安装时用人较多，但质量可靠。
可以在基坑上面同时先行施工，与锚杆施工平行流水作业，缩短工期。
2.4.2土钉墙
按设计要求开挖第一步土，并修正边坡→设钢筋网、喷射第一层薄混凝土→钻孔→插筋→注浆→土钉与面层锚固安装→喷射第二层混凝土→开挖第二层土方→按此循环直至基坑底
1）土钉墙支护必须遵循从上到下分步开挖、分步钻孔、设注浆钢筋的原则，即边开挖边支护。
坡顶设挡土混凝土，坡底设排水装置。
2）场地排水及降水
（1）土钉支护应在排除地下水条件下施工。
应采取适宜的降水措施，如地下水丰富或与江河水连通，降水措施无效时，宜采用隔水帷幕，止住地下水进入基坑。
（2）基坑四周支护范围内的地表应加修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝士地面，防止地表水向下渗透。
靠近基坑坡顶宽2～4m的地面应适当垫高，里（沿边坡处）高外低，便于泾流远离坡边。
（3）为排除积聚在基坑的渗水和雨水，应在坑底四周设置排水沟及集水坑。
排水沟应离开边坡壁0.5～1.0m，排水沟及集水坑宜用砖砌并抹砂浆，防止渗漏，坑中水应及时抽出。
图2.4-1面层背部排水
（4）一般情况下，应在支护面层背部插入长度为400～600mm,直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出面层，间距为1.5～2.0m，见图2.4-1所示。
其目的是将喷射混凝土面层后面的积水排出。
3）开挖土方
（1）土钉支护应按设计规定分层开挖，按作业顺序施工。
在未完成上层作业面的土钉与喷射混凝土以前，不得进行下层深度的开挖。
（2）当用机械进行土方作业时，不得超挖深度，边坡宜用小型机具或铲、锹进行切削清坡，以保证边坡平整，符合设计坡度要求。
（3）基坑在水平方向的开挖也应分段进行，一般可取10～20m。
同时，应尽量缩短边坡裸露时间，即开挖后在最短的时间内设置土钉、注浆及喷射混凝土。
对于自稳能力差的土体，如高含水量的粘性土和无粘结力的砂土，应立即进行支护。
为防止基坑边坡的裸露土体发生坍陷，可采取下列措施：
①对整修后的边壁喷上一层薄砂浆或混凝土，凝固后再钻孔，见图2.4-2（a）。
②在作业面上先构筑钢筋网喷混凝土面层，而后进
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