土锚设计与施工.ppt

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第七节第七节土锚设计与施工土锚设计与施工一、土锚概述一、土锚概述土层锚杆，亦称土锚，它的一端与支护结构联结，土层锚杆，亦称土锚，它的一端与支护结构联结，另一端锚固在土体中，将支护结构所承受的荷载另一端锚固在土体中，将支护结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以及水上浮力和风力带来（侧向的土压力、水压力以及水上浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。

的土层中去。

锚杆端部节点5重庆市高切坡，预应力锚索支护重庆市高切坡，预应力锚索支护为了均匀分配传到连为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的续墙或柱列式灌注桩上的土压力，减少墙、柱的水土压力，减少墙、柱的水平位移和配筋，平位移和配筋，一端采用一端采用锚杆与墙、柱连接，另一锚杆与墙、柱连接，另一端锚固在土层中端锚固在土层中，用以维，用以维持坑壁的稳定。

持坑壁的稳定。

土层锚杆支护v二、土锚计算二、土锚计算v土层锚杆一般由拉杆、锚头、腰梁、自由段保护套土层锚杆一般由拉杆、锚头、腰梁、自由段保护套管和锚固体等组成。

如图管和锚固体等组成。

如图3-70所示。

所示。

v土锚根据潜在土锚根据潜在滑裂面，分为滑裂面，分为自由段自由段（非锚固非锚固段段）lf和锚固段和锚固段la（图图3-71）。

v锚固段是承载锚固段是承载力的主要来源。

力的主要来源。

v

（一）土锚布置

（一）土锚布置v根据根据建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程，土锚的上下排垂土锚的上下排垂直间距不宜小于直间距不宜小于2m；水平间距不宜小于水平间距不宜小于1.5m；土土锚锚固体上覆土层厚度不宜小于锚锚固体上覆土层厚度不宜小于4m。

v土锚的倾角宜为土锚的倾角宜为1525，且不应大于，且不应大于45。

v土锚自由段长度不宜小于土锚自由段长度不宜小于5m，并应超过潜在滑裂面，并应超过潜在滑裂面1.5m。

土锚的锚固段长度不宜小于。

土锚的锚固段长度不宜小于4m。

v拉杆拉杆（拉索拉索）下料长度，应为自由段、锚固段及外露下料长度，应为自由段、锚固段及外露长度之和。

外露长度需满足锚固及张拉作业的要求。

长度之和。

外露长度需满足锚固及张拉作业的要求。

v土锚的锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等土锚的锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于级不宜低于M10。

v

（二）土锚计算

（二）土锚计算v1、土锚承载力计算：

锚杆承载力计算，应符合下式要求：

、土锚承载力计算：

锚杆承载力计算，应符合下式要求：

v（3-18）v式中式中Td锚杆水平拉力设计值，由式锚杆水平拉力设计值，由式（3-18）计算；计算；v锚杆与水平面的倾角；锚杆与水平面的倾角；vNu锚杆轴向受拉承载力设计值。

锚杆轴向受拉承载力设计值。

v规程规定，对安全等级为一级和缺乏地区经验的二级基坑规程规定，对安全等级为一级和缺乏地区经验的二级基坑侧壁，土锚应进行基本试验（极限抗拔力试验如图侧壁，土锚应进行基本试验（极限抗拔力试验如图3-72），），Nu值取基本试验确定的极限承载力值取基本试验确定的极限承载力Pug除以受拉抗力分项除以受拉抗力分项系数；系数；v基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，可按式基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，可按式（3-19）计算土锚轴向受拉承载力设计值，并进行锚杆验收计算土锚轴向受拉承载力设计值，并进行锚杆验收试验：

试验：

式中式中d1扩孔锚固体直径（扩孔锚固体直径（cm）；）；vd非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径（非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径（cm）；）；vl1直孔部分的锚固段长度（直孔部分的锚固段长度（cm）；）；vl2土中扩孔部分的锚固段长度（土中扩孔部分的锚固段长度（cm）；）；v土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值（验取值（MPa）。

）。

vs锚杆轴向受拉抗力分项系数，取锚杆轴向受拉抗力分项系数，取1.3；vq扩孔部分土层的抗压强度（扩孔部分土层的抗压强度（MPa）。

）。

vPug土层锚杆的极限抗拔力设计值（土层锚杆的极限抗拔力设计值（KN）v基坑侧壁安全等级为三级时，亦按式基坑侧壁安全等级为三级时，亦按式（3-19）计算计算Nu值。

值。

v对于塑性指数大于对于塑性指数大于17的黏性土层中的土锚，应进行徐变试的黏性土层中的土锚，应进行徐变试验。

验。

v2、拉杆、拉杆（拉索拉索）截面计算：

普通钢筋的截面面积，按截面计算：

普通钢筋的截面面积，按下式计算下式计算v（3-20）v预应力钢筋的截面面积，按下式计算：

预应力钢筋的截面面积，按下式计算：

v（3-21）v式中式中As、Ap普通钢筋、预应力钢筋拉杆的截面普通钢筋、预应力钢筋拉杆的截面面积；面积；vfy、fpy普通钢筋、预应力钢筋拉杆的抗拉强普通钢筋、预应力钢筋拉杆的抗拉强度设计值。

度设计值。

v3、锚杆自由段长度计算（如图、锚杆自由段长度计算（如图3-73）vv（3-22）vvLt锚杆锚头中点至基坑底面锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距坑内侧抗力标准值相等处的距离离v土体各土层厚度加权内摩土体各土层厚度加权内摩擦角标准值擦角标准值v锚杆倾角锚杆倾角v三、土层锚杆施工三、土层锚杆施工v土层锚杆施工，包括土层锚杆施工，包括钻孔钻孔、安放拉杆安放拉杆、灌浆灌浆和和张拉锚固张拉锚固。

在正。

在正式开工之前还需进行必要的准备工作。

式开工之前还需进行必要的准备工作。

v（一一）施工准备工作施工准备工作v在土层锚杆正式施工之前，一般需进行下列准备工作：

在土层锚杆正式施工之前，一般需进行下列准备工作：

v1、土层锚杆施工必须清楚施工地区的土层分布和各土层的物、土层锚杆施工必须清楚施工地区的土层分布和各土层的物理力学特性理力学特性（天然重度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模（天然重度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模量、凝聚力、内摩擦角等）。

这对于确定土层锚杆的布置和选量、凝聚力、内摩擦角等）。

这对于确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法等都十分重要；择钻孔方法等都十分重要；v还需了解地下水位及其随时间的变化情况，以及地下水中化学还需了解地下水位及其随时间的变化情况，以及地下水中化学物质的成分和含量，以便研究对土层锚杆腐蚀的可能性和应采物质的成分和含量，以便研究对土层锚杆腐蚀的可能性和应采取的防腐措施；取的防腐措施；v2、要查明土层锚杆施工地区的地下管线、构筑物等的位置和、要查明土层锚杆施工地区的地下管线、构筑物等的位置和情况，慎重研究土层锚杆施工对它们产生的影响情况，慎重研究土层锚杆施工对它们产生的影响；v3、要研究土层锚杆施工对邻近建筑物等的影响、要研究土层锚杆施工对邻近建筑物等的影响，如土层锚杆的长度超出建筑红线、还应得到有关部如土层锚杆的长度超出建筑红线、还应得到有关部门和单位的批准或许可；门和单位的批准或许可；v同时也应研究附近的施工（如打桩、降低地下水位、同时也应研究附近的施工（如打桩、降低地下水位、岩石爆破等）对土层锚杆施工带来的影响；岩石爆破等）对土层锚杆施工带来的影响；v4、要编制土层锚杆施工组织设计，确定土层锚杆、要编制土层锚杆施工组织设计，确定土层锚杆的施工顺序的施工顺序；保证供水、排水和动力的需要；制订；保证供水、排水和动力的需要；制订钻孔机械的进场、正常使用和保养维修制度；安排钻孔机械的进场、正常使用和保养维修制度；安排好施工进度和劳动组织；在施工之前还应安排设计好施工进度和劳动组织；在施工之前还应安排设计单位进行技术交底，以全面了解设计的意图。

单位进行技术交底，以全面了解设计的意图。

v

（二）钻孔

（二）钻孔v土层锚杆的钻孔工艺，直接影响土层锚杆的承载能力、施土层锚杆的钻孔工艺，直接影响土层锚杆的承载能力、施工效率和整个支护工程的成本工效率和整个支护工程的成本。

钻孔的费用一般占成本的。

钻孔的费用一般占成本的30以上，有时甚至超过以上，有时甚至超过50。

钻孔时注意尽量不要扰。

钻孔时注意尽量不要扰动土体，尽量减少土的液化，要减少原来应力场的变化，动土体，尽量减少土的液化，要减少原来应力场的变化，尽量不使自重应力释放。

尽量不使自重应力释放。

v土层锚杆的成孔设备，国外一般采用履带行走全液压万能土层锚杆的成孔设备，国外一般采用履带行走全液压万能钻孔机钻孔机，孔径范围，孔径范围50320mm，具有体积小，使用方便，具有体积小，使用方便，适应多种土层，成孔效率高等优点。

适应多种土层，成孔效率高等优点。

国内使用的有螺旋式国内使用的有螺旋式钻孔机、冲击式钻孔机和旋转冲击式钻孔机，亦有的采用钻孔机、冲击式钻孔机和旋转冲击式钻孔机，亦有的采用改装的普通地质钻机成孔。

改装的普通地质钻机成孔。

在黄土地区亦可采用洛阳铲形在黄土地区亦可采用洛阳铲形成锚杆孔穴，孔径成锚杆孔穴，孔径7080mm。

17DML-120D1跟管钻进锚索施工设备18螺旋钻机v钻孔方法的选择主要取决于土质和钻孔机械。

钻孔方法的选择主要取决于土质和钻孔机械。

v常常用用的的土土层层锚锚杆杆钻钻孔孔方方法法有有螺螺旋旋钻钻孔孔干干作作业业法法、压压水水钻钻进进成成孔孔法法、潜潜钻钻成成孔孔法法等等，应应用用较较多多的的为为压压水水钻钻进进法法，可可把把成成孔孔过过程程中中的的钻钻进进，出出渣渣，清清孔孔等等工工序序一一次次完完成成，可可防防止止塌塌孔孔，不不留留残残土土，能能适适用用于于各各种种软软硬硬土土层层，但但施施工工现现场场积积水水较较多多。

当当土土层层无无地地下下水水时时，亦亦可可用用螺螺旋旋钻钻孔孔干干作作业业法法来来成成孔孔，一一般般是是先先成成孔孔，清清除除废废土土，然然后后插插入入拉拉杆杆，施施工工时时采采取取多多个个平平行行作作业业。

钻钻出出的的孔孔洞洞用用空空气气压压缩机风管冲洗孔穴；将孔内孔壁残留废土清除干净。

缩机风管冲洗孔穴；将孔内孔壁残留废土清除干净。

v扩扩孔孔的的方方法法有有4种种：

机机械械扩扩孔孔、爆爆炸炸扩扩孔孔、水水力力扩扩孔孔和和压压浆浆扩扩孔孔。

压压浆浆扩扩孔孔在在国国外外广广泛泛采采用用，但但需需用用堵堵浆浆设设施施。

我国多用我国多用二次灌浆法二次灌浆法来达到扩大锚固段直径的目的。

来达到扩大锚固段直径的目的。

v（三）安放拉杆（三）安放拉杆v土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管（钻杆用作拉土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管（钻杆用作拉杆）、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。

主要根据土层杆）、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。

主要根据土层锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。

承载锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。

承载能力较小时，多用粗钢筋：

承载能力较大时，我能力较小时，多用粗钢筋：

承载能力较大时，我国多用钢绞线。

国多用钢绞线。

v1、钢筋拉杆、钢筋拉杆v钢筋拉杆由一根或数根粗钢筋组合而成，如为数根粗钢筋则需用钢筋拉杆由一根或数根粗钢筋组合而成，如为数根粗钢筋则需用绑扎或电焊连接成一体绑扎或电焊连接成一体。

其长度应按锚杆设计长度加上张拉长度。

其长度应按锚杆设计长度加上张拉长度（等于支撑围凛高度加锚座厚度和螺母高度）。

钢筋拉杆防腐蚀（等于支撑围凛高度加锚座厚度和螺母高度）。

钢筋拉杆防腐蚀性能好，易于安装，当土层锚杆承载能力不很大时应优先考虑选性能好，易于安装，当土层锚杆承载能力不很大时应优先考虑选用。

用。

v对有自由段的土层锚杆，钢筋拉杆的自由段要做好防腐和隔离处对有自由段的土层锚杆，钢筋拉杆的自由段要做好防腐和隔离处理理。

防腐层施工时，宜先清除拉杆上的铁锈，再涂一度环氧防腐。

防腐层施工时，宜先清除拉杆上的铁锈，再涂一度环氧防腐漆冷底子油，待其干燥后，再涂一度环氧玻璃铜（或玻璃聚胺酯漆冷底子油，待其干燥后，再涂一度环氧玻璃铜（或玻璃聚胺酯预聚体等），待其固化后，再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜。

预聚体等），待其固化后，再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜。

v土层锚杆的长度一般都在土层锚杆的长度一般都在10m以上，有的达以上，有的达30m甚至更长甚至更长。

为了。

为了将拉杆安置在钻孔的中心，防止自