基坑工程锚杆索设计与施工技术

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1、基坑工程锚杆索设计与施工技术1 一般规定1.1当采用锚固方案或包含有锚固措施时，应充分考虑锚杆的特性、 锚杆与被锚固结构体系的稳定性、以及经济性与施工可行性。1.2锚杆（索）主要分为拉力型、压力型、荷载分散型（拉力分散型 与压力分散型）等。1.3锚杆设计使用年限应与所服务的基坑工程设计使用年限相同，其 防腐等级应达到相应的要求。1.4锚杆的锚固段不应设置在未经处理的下列岩土层中：1有机质土，淤泥质土；2液限wL大于50%的土层；3相对密实度Dr小于0.3的土层。1.5下列情况宜采用预应力锚杆：1基坑变形控制要求严格时；2基坑侧壁在施工期稳定性很差时（宜与排桩联合使用）；3深度较大的基坑采用锚杆

2、支护时；4高度较大且存在外倾软弱结构面的岩质基坑采用锚杆支护时。1.6下列情况锚杆（索）应进行基本试验，并应符合附录C的规定：1采用新工艺、新材料或新技术的锚杆（索）2无锚固工程经验的岩土层内的锚杆（索）3重要性等级为一级基坑工程的锚杆（索）。1.7锚杆（索）的型式应根据锚杆（索）锚固段所处部位的岩土层类 型、工程特征、锚杆（索）承载力大小、锚杆（索）材料和长度、施 工工艺等条件综合考虑，可按附录D选择。2设计计算2.1锚杆（索）轴向拉力标准值应按式（2.1-1）计算：广 7（21-1）N =y qN（2.1-2）式中：Nak锚杆所受轴向拉力标准值（kN）；（锚杆轴向拉力标准值Nak为在一般工

3、况条件下，考虑边坡稳定系数的 边坡抗滑稳定性计算；亦可按静力平衡法或等值梁法计算的支挡结构 支点力求得。条文说明）Htk锚杆所受水平拉力标准值（kN）；Na相应于作用基本组合下，锚杆所受轴向拉力设计值（kN）； a 锚杆倾角（）；y q荷载分项系数，取1.0。2.2锚杆（索）钢筋截面面积应满足式（2.2-1）和（2.2-2）的要求：普通钢筋锚杆：A 2 Kb（2.2-1）y预应力锚索锚杆：A KN（2.2-2）py式中：As锚杆钢筋或预应力锚索截面面积（m2）；fy，fpy普通钢筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值（kPa）；Kb锚杆杆体抗拉安全系数，按表2.2取值。表2.2 锚杆杆体抗拉安全系数基

4、坑工程安全等级最小安全系数临时性锚杆永久性锚杆一级1.82.2二级1.62.0三级1.41.82.3锚杆（索）锚固体与岩土层间的长度应满足式（2.3）的要求：l KNak（2.3）a 兀-D - f rbki式中：K锚杆锚固体抗拔安全系数，按表2.3-1取值；la锚杆锚固段长度（m），尚应满足4.1条要求；frbki第i层岩土层锚固段范围内岩土层与锚固体极限粘结强度标准值（kPa），应通过试验确定，当无试验资料时可按表2.3-2 和表2.3-3取值；D锚杆锚固段钻孔直径（mm）。表2.3-1岩土锚杆锚固体抗拔安全系数基坑工程安全等级最小安全系数临时性锚杆永久性锚杆一级2.02.5二级1.82.

5、3三级1.62.1表2.3-2岩石与锚固体极限粘结强度标准值岩石类别f 值（kPa） rb k极软岩270360软岩360760较软岩7601200较硬岩12001800坚硬岩18002600注：1表中数据适用于注浆强度等级为M30；2表中数据仅适用于初步设计，施工时应通过试验检验；3岩体结构面发育时，取表中下限值；4表中岩石类别根据天然单轴抗压强度f划分：fV5MPa 为极软岩，5MPaWf15MPa为软岩，15MPaWf30MPa为较软岩， 30MPafV60MPa为较硬岩，f*0MPa为坚硬岩。表2.3-3土体与锚固体极限粘结强度标准值土层种类土的状态frbk 值(kPa)粘性土坚硬硬塑

6、可塑软塑65100 5065 4050 2040砂土松散稍密中密密实60100 100140 140200 200280碎石土稍密中密密实120180160220220300注：1表中数据适用于注浆强度等级为M30；2 表中数据仅适用于初步设计，施工时应通过试验检验。2.4锚杆（索）杆体与锚固砂浆间的锚固长度应满足式（2.4）要求:(2.4)l KNa n 兀 df式中：la锚筋与砂浆间的锚固长度（m）；d锚筋直径（m）；n杆体（钢筋、钢绞线）根数（根）；fb钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（kPa），应由试验 确定，当缺乏试验资料时可按表2.4取值。表2.4钢筋、钢绞线与砂浆之间的粘结强度设

7、计值fb锚杆类型水泥浆或水泥砂浆强度等级M25M30M35水泥砂浆与螺纹钢筋间f b2.102.402.70水泥砂浆与钢绞线、高强钢丝间f b2.752.953.40注：1当采用二根钢筋点焊成束的作法时，粘结强度应乘0.85折减系数；2当采用三根钢筋点焊成束的作法时，粘结强度应乘0.7折减系数；3成束钢筋的根数不应超过三根，钢筋截面总面积不应超过 锚孔面积的20%。当锚固段钢筋和注浆材料采用特殊设计，并经试验 验证锚固效果良好时，可适当增加锚筋用量。2.5锚杆（索）的弹性变形和水平刚度系数应由锚杆试验确定。当无 试验资料时，自由段无粘结的岩石锚杆水平刚度系数气及自由段无 粘结的土层锚杆水平刚度

8、系数可按式（2.5-1）和（2.5-2）进行估 算：（2.5-1）K = E& cos2 ah lf（2.5-2）K = 3AEsEcAcC0S2 at 3l E A + E Al f c c s a式中：Kh自由段无粘结的岩石锚杆水平刚度系数kN/m）；K 自由段无粘结的土层锚杆水平刚度系数kN/m）；锚杆无粘结自由段长度（m）；ifa锚杆锚固段长度，特指锚杆杆体与锚固体粘结的长度 （m）；E 杆体弹性模量（kN/m2）；E 注浆体弹性模量（kN/m2）；Ec 锚固体组合弹性模量，E = AE + （: _A）气；ca 杆体截面面积（m2）；A 锚固体截面面积（m2）；a 锚杆倾角（）。2.

9、6预应力岩石锚杆和全粘结岩石锚杆可按刚性拉杆考虑。3原材料3.1锚杆（索）原材料性能应符合国家现行有关产品标准的规定，并 应满足设计要求，方便施工，且材料之间不应产生不良影响。3.2锚杆（索）杆体可使用普通钢材、精轧螺纹钢、钢绞线（包括无 粘结钢绞线）和高强钢丝，其材料尺寸和力学性能应符合附录的要 求；不宜采用镀锌钢材。3.3灌浆材料性能应符合下列规定：1水泥宜使用普通硅酸盐水泥，需要时可采用抗硫酸盐水泥；2砂的含泥量按重量计不得大于3%，砂中云母、有机物、硫化 物和硫酸盐等有害物质的含量按重量计不得大于1%；3水中不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，不得使用 污水；4外加剂的品种和掺量

10、应由试验确定；5浆体配制的灰砂比宜为0.801.50，水灰比宜为0.380.50；6浆体材料28d的无侧限抗压强度，不应低于25MPa。3.4锚具应符合下列规定：1预应力筋用锚具、夹具和连接器的性能均应符合国家现行标准 预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T 14370的规定；2预应力锚具的锚固效率至少应能发挥预应力杆体极限抗拉力 的95%以上，达到实测极限拉力时的总应变应小于2%；3锚具应具有补偿张拉和松驰的功能，需要时可采用可以调节拉 力的锚头；4锚具罩应采用钢材或塑料材料制作加工，需完全罩住锚杆头和 预应力筋的尾端，与支承面的接缝应为水密性接缝。3.5套管材料和波纹管应符合下列规定：1具有

11、足够的强度，保证其在加工和安装过程中不致损坏；2具有抗水性和化学稳定性；3与水泥浆、水泥砂浆或防腐油脂接触无不良反应。3.6防腐材料应符合下列规定：1在锚杆设计使用年限内，保持其防腐性能和耐久性；2在规定的工作温度内或张拉过程中不得开裂、变脆或成为流体;3应具有化学稳定性和防水性，不得与相邻材料发生不良反应； 不得对锚杆自由段的变形产生限制和不良影响。3.7导向帽、隔离架（对中支架）应由钢、塑料或其他对杆体无害的 材料组成，不得使用木质隔离架。4构造设计4.1锚杆总长度应为锚固段、自由段和外锚头的长度之和，并应符 合下列规定：1锚杆自由段长度应为外锚头到潜在滑裂面的长度；预应力锚杆 自由段长度

12、应不小于5m，且应超过潜在滑裂面1.5m；2锚杆锚固段长度应按式（2.3）、（2.4）进行计算，并取其中大 值。同时，土层锚杆的锚固段长度不应小于4m，并不宜大于10m； 岩石锚杆的锚固段长度不应小于3m，并不宜大于45D和6.5m，或 55D和8m （对预应力锚索）；3位于软质岩中的预应力锚索，可根据地区经验确定最大锚固长 度；4当计算锚固段长度超过构造要求长度时，应采取改善锚固段岩 土体质量、压力灌浆、扩大锚固段直径、采用荷载分散型锚杆等，提 高锚杆承载能力。4.2锚杆的钻孔直径应符合下列规定：1钻孔内的锚筋面积不超过钻孔面积的20%；2钻孔内锚筋保护层厚度不小于25mm （永久锚杆）或1

13、5mm （临 时锚杆）。4.3锚杆的倾角宜采用1035。锚杆的设置应避免对相邻构筑物的 基础产生不利影响。4.4锚杆隔离架（对中支架）应沿锚杆轴线方向每隔13m设置一个， 对土层应取小值，对岩层可取大值。4.5预应力锚杆传力结构应符合下列规定：1预应力锚杆传力结构应由足够的强度、刚度、韧性和耐久性；2软土基坑宜采用钢筋混凝土腰梁、格构梁；3传力结构与坡面的结合部位应做好防排水设计及防腐措施；4承压板及过渡管宜由钢板和钢管制成，过渡管钢管壁厚不宜小于 5mm。4.6当锚固段岩体破碎、渗（失）水量大时，应对岩体作灌浆加固 处理。4.7永久性锚杆的防腐蚀处理应符合下列规定：1非预应力锚杆的自由段位于

14、岩土层中时，可采用除锈、刷沥青 船底漆、沥青玻纤布缠裹二层进行防腐蚀处理；2对采用钢绞线、精轧螺纹钢制作的预应力锚杆（索），其自由 段可按本条1款进行防腐蚀处理后装入套管中；自由段套管两端 100mm200mm长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定；3对位于无腐蚀性岩土层内的锚固段，水泥（砂）浆保护层厚度 应不小于25mm；对位于腐蚀性岩土层内的锚固段，应采取特殊防腐 蚀处理，且水泥（砂）浆保护层厚度不应小于50mm；4经过防腐蚀处理后，非预应力锚杆的自由段外端应埋入钢筋混 凝土构件内50mm以上；对预应力锚杆，其锚头的锚具经除锈、涂防 腐漆三度后应采用钢筋网罩、现浇混凝土封闭，且混凝土强度等级不 应低于C30,厚度不应小于100mm,混凝土保护层厚度不应小于50mm。 4.8临时性锚杆的防腐蚀可采取下列处理措施：1非预应力锚杆的自由段，可采用除锈后刷沥青防锈漆处理；2预应力锚杆的自由段，可采用除锈后刷沥青防锈漆或加套管处 理；3外锚头可采用外涂防腐材料或外包混凝土处理。5施工5.1锚杆施工前应作好下列准备工作：1应掌握锚杆施工区建（构）筑物基础、地下管线等情况；2应判断锚杆施工对临近建筑物和地下管线的不良影响，并制定 相应预防措施；3编制符合锚杆设计要求的施工组织设计；并应检验锚杆的制作 工