市政工程-錨固工程

6錨固工程3/6/202316.1概述6.1.1錨固技術(shù)的分類利用粘結(jié)介質(zhì)或某種鎖緊機(jī)構(gòu)將金屬桿件（高抗拉性能材料）一端固定在較穩(wěn)定的巖土層中，另一端與工程構(gòu)筑物相連，以承擔(dān)構(gòu)筑物的荷載，維護(hù)建筑物的穩(wěn)定，控制住圍巖的變形。1、膠結(jié)式錨桿：水泥砂漿、樹脂、快硬水泥卷；2、機(jī)械內(nèi)錨頭錨桿：楔縫式、楔頭式、脹殼式；3、機(jī)械摩擦式錨桿：縫管式、楔管式；4、土釘（噴錨支護(hù)）：鉆孔注漿型、打入型、射入型等；5、樹根樁（抗滑樁）6、人工填土中的錨桿：加筋土、錨定板；7、其它：普通/預(yù)應(yīng)力；金屬/木頭/土工聚合物；臨時(shí)/永久；巖石/土層等。6.1概述

6.1.2錨固技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1、錨固技術(shù)的發(fā)展1911年，美國(guó)首次采用巖石錨桿用于礦山巷道支護(hù)；1957年，德國(guó)首次采用土層錨桿用于深基坑支護(hù)；1972年，法國(guó)首次采用土釘墻用于鐵路邊坡支護(hù)；我國(guó)改革開放以后，錨固技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)。2、錨固技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域（1）基坑支護(hù)工程；（2）巖石邊坡治理；（3）橋臺(tái)、鐵塔加固；（4）擋土墻、重力壩加固（5）隧道襯砌加固；（6）船塢加固；（7）糾偏工程；（8）錨桿靜壓樁施工法。6.1概述

6.1.3錨固技術(shù)的特點(diǎn)（1）充分利用巖土體自身?xiàng)l件，增加自穩(wěn)能力；（2）錨固地層范圍廣；（3）作業(yè)空間占用少；（4）節(jié)約鋼支撐等大量材料，改善施工條件；（5）施加預(yù)應(yīng)力，控制錨頭變位量在0.2%以內(nèi)；（6）施工時(shí)噪音小，對(duì)環(huán)境無污染；（7）灌漿質(zhì)量對(duì)錨桿極限抗拔力影響大；（8）拉桿長(zhǎng)期受力下的蠕變、松弛問題不可忽略。6.2水泥砂漿錨桿技術(shù)

6.2.1錨桿的構(gòu)造

6.2.2錨桿的受力分析

1、錨桿的受力分析灌漿式錨桿承受極限荷載時(shí)，錨固體內(nèi)有握固力、巖土與錨固體的摩擦阻力、巖土體的抗剪強(qiáng)度等。（1）土層錨桿：因錨固的土體抗剪強(qiáng)度確比巖石小得多，并且比錨固體與拉桿之間的握固力還小，故進(jìn)行土層錨桿承載力確定時(shí)，主要考慮錨固體與土體之間的摩擦阻力及土體的抗剪強(qiáng)度，要求灌注的砂漿結(jié)石體標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度不低于20MPa。即土層錨桿常常因土的抗剪強(qiáng)度不足而發(fā)生破壞。（2）巖石錨桿：巖層錨桿往往因混凝土對(duì)拉桿的握固力不足而發(fā)生破壞的；要求水泥砂漿結(jié)石體標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度不低于30MPa。6.2.2錨桿的受力分析2、錨固作用實(shí)現(xiàn)四個(gè)條件（1）拉桿的抗拉強(qiáng)度足夠；（2）錨固體對(duì)拉桿筋的握固力足夠；（3）巖、土體的抗剪強(qiáng)度或摩阻力足夠；（4）錨桿整體穩(wěn)定性有保證。

6.2.3錨桿的設(shè)計(jì)

1、錨桿的布置

2、錨桿的承載能力

2、錨桿的承載能力

6.2.3錨桿的設(shè)計(jì)6.2.3錨桿的設(shè)計(jì)6.2.4錨桿的施工

錨桿施工工藝流程：（1）錨孔鉆進(jìn)；（2）拉桿的組裝與安放；（3）灌注漿液（一次灌漿或二次高壓灌漿）；（4）張拉與鎖定等。1、錨桿成孔方法（1）長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)：可在鉆具提出前或后下拉桿灌漿；也可用土層自鉆式鉆具施工。（2）回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：需有水循環(huán)，現(xiàn)場(chǎng)泥濘大。（3）沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：巖層體積碎巖;土層沖擊擠密成孔。（4）潛鉆鉆進(jìn)：鑿巖機(jī)成孔，主要為隧道錨桿施工。2、拉桿的組裝與安放

一次注漿錨拉桿的組裝；

二次高壓注漿錨拉桿的組裝；

鋼鉸線與高強(qiáng)鋼絲錨拉桿的組裝；

擴(kuò)大頭注漿錨拉桿的組裝（倒刺狀）；

拉桿組裝注意事項(xiàng)：（1）按設(shè)計(jì)要求制作錨桿，為使錨桿處于鉆孔中心，應(yīng)在錨桿桿件上安設(shè)定中架或隔離架（粗鋼筋桿體沿軸線方向每隔1.0～2.0m設(shè)置一個(gè)定中架，鋼絞線或鋼絲束每隔1.0～1.5m設(shè)置一個(gè)隔離架）。（2）錨桿鋼筋或鋼絲平直、順直、除油除繡。桿體自由段應(yīng)用塑料布或塑料管包扎，與錨固體連接處用鉛絲綁扎。（3）安放錨桿桿體時(shí)，應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎，注漿管宜隨錨桿一同放入孔內(nèi)，管端距孔底為50～100mm，桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致，安好后使桿體始終處于鉆孔中心（4）若孔壁坍塌，應(yīng)重新透孔、清孔，直至順利送入錨桿為止。

3、注漿方法一次注漿：常壓，可灌注水泥漿或水泥砂漿。二次高壓注漿：分二次灌漿，第一次常壓；第二次高壓灌漿（純水泥漿，且在第一次灌漿初凝之前進(jìn)行，至少2小時(shí)以后實(shí)施灌漿。注漿注意事項(xiàng)：（1）漿液選用水泥：砂=1：1或1：2，水灰比0.38～0.45的水泥砂漿或純水泥漿，必要時(shí)可加入一定量的外加劑或摻合料。（2）漿液應(yīng)攪拌均勻，過篩，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前用完。（3）常壓注漿采用漿泵將漿液經(jīng)壓漿管輸送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí)，可停止注漿。（4）漿液硬化后不能充滿錨固體時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿，注漿量不得小于計(jì)算量，其充盈系數(shù)為1.1～1.3。（5）注漿時(shí)，宜邊灌注邊拔出注漿管。但應(yīng)注意管口應(yīng)始終處于漿面以下2m，注漿時(shí)應(yīng)隨時(shí)活動(dòng)注漿管，待漿液溢出孔口時(shí)全部拔出。（6）注漿完畢應(yīng)將外露鋼筋清洗干凈，并保護(hù)好。4、錨桿防腐（1）錨桿錨固段的防腐①一般腐蝕環(huán)境中的永久錨桿，其錨固段內(nèi)桿體可采用水泥漿或砂漿封閉防腐，但桿體周圍必須有20mm厚的保護(hù)層。②嚴(yán)重腐蝕環(huán)境永久錨桿，其錨固段內(nèi)桿體宜用波紋管外套，管內(nèi)孔隙用環(huán)氧樹脂或水泥漿充填，套管周圍保護(hù)層厚度不得小于10mm。③臨時(shí)性錨桿錨固段桿體應(yīng)采用水泥漿封閉防腐，桿體周圍保護(hù)層厚度不得小于10mm。（2）錨桿自由段的防腐①永久性錨桿自由段內(nèi)桿體表面涂潤(rùn)滑油或防腐漆，再包裹塑料布，在塑料布面再涂潤(rùn)滑油，最后裝入塑料套管中，形成雙層防腐。②臨時(shí)性錨桿的自由段桿體可采用涂潤(rùn)滑油或防腐漆，再包裹塑料布等簡(jiǎn)易防腐措施。（3）外露錨桿部分的防腐處理①永久性錨桿采用外露頭時(shí)，必須涂以瀝青等防腐材料，再采用混凝土密封，外露鋼板和錨具的保護(hù)層厚度不得小于25mm。②永久性錨桿采用盒具密封時(shí)，必須用潤(rùn)滑油填充盒具的空隙。③臨時(shí)性錨桿的錨頭宜采用瀝青防腐。5、張拉與鎖定，采用穿心千斤頂進(jìn)行。（1）按設(shè)計(jì)和工藝要求安裝好腰梁，并保證各段平直，腰梁與擋墻之間的空隙要緊貼密實(shí)，并安裝好支承平臺(tái)。（2）錨桿張拉前至少先施加一級(jí)荷載（即1/10的錨拉力），使各部緊固伏貼和桿體完全平直，保證張拉數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。（3）錨固體與臺(tái)座砼強(qiáng)度均大于15MPa時(shí)（或注漿后至少有7天的養(yǎng)護(hù)時(shí)間），方可進(jìn)行張拉。（4）錨桿張拉至（1.1～1.2）Nt，土質(zhì)為砂土?xí)r保持10min，為粘性土?xí)r保持15min，然后卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定。（6）錨桿鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。錨桿張拉荷載分級(jí)觀測(cè)時(shí)間遵守規(guī)范規(guī)定要求。1、錨桿基本試驗(yàn)（1）試驗(yàn)?zāi)康模簽榱舜_定錨固體與其周圍巖土層粘結(jié)強(qiáng)度，驗(yàn)證錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝合理性。確定錨桿極限承載力的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。（2）時(shí)間及數(shù)量：在工程錨桿施工前進(jìn)行，試驗(yàn)根數(shù)2～3根；當(dāng)錨固體強(qiáng)度達(dá)到時(shí)，方可加載張拉。（3）加荷方法：循環(huán)加載分級(jí)進(jìn)行，直到錨桿破壞為止。（4）坡壞判定標(biāo)準(zhǔn)：①后一級(jí)荷載位移是前一級(jí)2倍以上；②2小時(shí)后錨頭位移不收斂，即大于2mm；③拉桿總位移超過規(guī)定要求。（5）試驗(yàn)結(jié)果分析：可作出各種分析曲線。6.2.5錨桿現(xiàn)場(chǎng)試試驗(yàn)2、

錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)（1）土層錨桿施工后，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，驗(yàn)收試驗(yàn)的錨桿數(shù)量不應(yīng)少于錨桿總數(shù)的5%，且不應(yīng)少于3根，試驗(yàn)不能強(qiáng)行將錨桿拉壞。（2）進(jìn)行土層錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，加載宜按設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%、120%依次進(jìn)行，分級(jí)加載，到最大值后卸荷至鎖定值鎖緊。3、特殊試驗(yàn)（1）錨桿群的張拉試驗(yàn)：確定群錨效應(yīng)影響；（2）多循環(huán)張拉試驗(yàn)：在承受交變應(yīng)力狀態(tài)下作；（3）蠕變?cè)囼?yàn)：在軟土地基條件下作。

6.3樹脂錨桿

6.3.1樹脂錨桿的工作特性

樹脂錨桿：是以高分子合成樹脂為錨固劑，把錨桿桿體與孔壁巖石粘結(jié)在一起的一種巖石錨桿。按其錨固方式分為端頭錨固（內(nèi)錨頭錨桿）和全長(zhǎng)錨固兩類。6.3.2樹脂錨桿的構(gòu)造組成

樹脂錨桿由拉桿、錨固劑、鎖緊裝置等組成。樹脂錨固劑金屬桿體

墊板

擋圈

6.3.3樹脂錨桿的基本參數(shù)設(shè)計(jì)6.3.4樹脂錨桿的施工工藝

樹脂錨桿施工工藝主要包括鉆孔、放置藥卷、攪拌藥卷、非錨固段注漿、施加預(yù)應(yīng)力等五個(gè)方面。6.4土釘加固技術(shù)6.4.1概述土釘是將拉筋（常用鋼筋做拉筋）插入土體內(nèi)部，使其全長(zhǎng)度與土粘結(jié)，并在坡面上噴射混凝土，從而形成土體加固區(qū)帶，其結(jié)構(gòu)類似于重力式擋土墻，用以提高整個(gè)邊坡的穩(wěn)定性。適用于基坑開挖支護(hù)和邊坡加固，是一項(xiàng)實(shí)用的原位巖土加筋技術(shù)。

一、土釘?shù)念愋桶词┕し椒ú煌?，土釘可分為鉆孔注漿型土釘、打入型土釘和射入型土釘三類：（１）鉆孔注漿型土釘：先在土坡上鉆直徑１００～２００mm有一定深度的橫孔，然后插入鋼筋、鋼桿或鋼絞索等小直徑桿件，再用壓力注漿充實(shí)孔穴，形成與周圍土體密實(shí)粘合的土釘，最后在土坡坡面設(shè)置與土釘端部聯(lián)結(jié)的聯(lián)系構(gòu)件，并用噴射混凝土組成面層結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成一個(gè)具有自撐能力且能夠支擋其后來加固體的加筋域。這是土釘中應(yīng)用最多的形式，可用于永久性或臨時(shí)性的支擋工程。（２）打入型土釘：采用ZSTD-150土釘機(jī)（氣動(dòng)沖擊錨桿機(jī)）將鋼桿直接打入土中。長(zhǎng)度一般不超過６m。用氣動(dòng)土釘機(jī)每小時(shí)可打入１５根。其提供的摩阻力較低，因而要求的釘桿表面積和設(shè)置密度均大于鉆孔注漿型土釘。但由于防腐問題難以解決，因此，多用于臨時(shí)性支擋工程。（３）射入型土釘：由采用壓縮空氣的射釘機(jī)依任意選定的角度將直徑２５～３８mm，長(zhǎng)３～６m的光直鋼桿（或空心鋼管）射入土中。土釘可采用鍍鋅或環(huán)氧防腐套，土釘頭通常配有螺紋，以附設(shè)面板。這種形式施工快速、經(jīng)濟(jì)，適用于多種土層，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（１）適用于地下水位低于土坡開挖段或經(jīng)過降水使地下水位低于開挖層的情況；（２）適用于有一定粘結(jié)性的雜填土、粘性土、粉性土、黃土類土及弱膠結(jié)的砂土邊坡；（３）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)低于１０擊或相對(duì)密實(shí)低于０.３的砂土邊坡與不均勻系數(shù)小于２的級(jí)配不良砂土，土釘法不經(jīng)濟(jì)；（４）對(duì)塑性指數(shù)Ⅰ犘＞２０的粘性土，必須仔細(xì)評(píng)價(jià)其徐變特性后，方可將土釘用作永久性支擋結(jié)構(gòu)；（５）土釘法不適用于軟土邊坡，也不適用于侵蝕性土（如煤渣、礦渣、爐渣、酸性礦物廢料等）中作為永久性支擋結(jié)構(gòu)。二、土釘適用范圍（１）對(duì)場(chǎng)地鄰近建筑物影響小。由于土釘施工采用小臺(tái)階逐段開挖，且在開挖成型后及時(shí)設(shè)置土釘與面層結(jié)構(gòu)，使面層與挖方坡面緊密結(jié)合，土釘與周圍土體牢固粘合，對(duì)土坡的土體擾動(dòng)較少，對(duì)相鄰建筑物的影響小。（２）施工機(jī)具簡(jiǎn)單，施工靈活。設(shè)置土釘采用的機(jī)具及噴射混凝土設(shè)備都屬可移動(dòng)的小型機(jī)械，移動(dòng)靈活，所需場(chǎng)地也小。此類機(jī)械的振動(dòng)小、噪聲低，在城市地區(qū)施工具有明顯的優(yōu)越性。土釘施工速度快，在開挖過程中較易適應(yīng)不同的土層條件和施工程序。（３）經(jīng)濟(jì)效益好。據(jù)西歐統(tǒng)計(jì)資料，土釘支護(hù)比錨桿墻支護(hù)方案可節(jié)約投資１０％～３０％。在美國(guó)，按其土釘開挖專利報(bào)告（犈犖犚１９７６）所指示的可節(jié)約的投資３０％左右。國(guó)內(nèi)據(jù)９項(xiàng)土釘工程的經(jīng)濟(jì)分析統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為可節(jié)省投資３０％～５０％。

三、土釘?shù)奶攸c(diǎn)土體的抗剪強(qiáng)度較低抗拉強(qiáng)度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性。在土體內(nèi)放置一定長(zhǎng)度和密度的土釘后，土釘與土共同工作，彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度的不足，構(gòu)成復(fù)合土體。土釘在復(fù)合土體內(nèi)的作用主要有：（１）箍束骨架作用。這是由土釘本身的剛度、強(qiáng)度以及它在土體內(nèi)分布的空間組合方式所決定的。它具有約束土體變形的作用，并使復(fù)合土體構(gòu)成一個(gè)整體。（２）分擔(dān)作用。在復(fù)合土體內(nèi)，土釘與土體共同承擔(dān)外荷載和土體自重應(yīng)力，土釘起著分擔(dān)作用。土釘分擔(dān)的比例取決于土釘與土體的相對(duì)剛度比、土釘所處的空間位置及復(fù)合土體的應(yīng)力水平。（３）應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用。在相同荷載作用下，土釘墻土體部分的應(yīng)變水平比素土邊坡低，從而推遲了開裂域的形成和發(fā)展（４）坡面變形的約束作用。在坡面上設(shè)置與土釘連在一起的鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板，是發(fā)揮土釘有效作用的重要組成部分。

三、土釘?shù)淖饔脵C(jī)理四、土釘與錨桿的主要區(qū)別雖然土釘可視為小尺寸的被動(dòng)式錨桿，但是它與土層錨桿相比是有區(qū)別的，主要表現(xiàn)在：（1）土釘一般不施加或施加很小的預(yù)應(yīng)力，當(dāng)土坡發(fā)生很小位移后，土釘?shù)哪ψ枇Σ诺靡猿浞职l(fā)揮出來。（2）土釘長(zhǎng)度小，一般4~12m，全長(zhǎng)與土體粘結(jié)；土釘設(shè)置密度也比錨桿高，一般土釘間距（水平Sx、豎直Sy）為1.0~1.4m。（3）單根土釘承載能力不高，一般在100kN以下，這樣一來既即使單根土釘作用失效，對(duì)土坡的整體穩(wěn)定性影響也不大。（4）土釘墻按構(gòu)造進(jìn)行編網(wǎng)鋼筋（φ6@200×200）、面層噴射混凝土厚度為100mm左右，其鋼筋混凝土總用量將比排樁墻錨桿少得多。（5）土釘?shù)陌惭b精度要求不高，它們主要靠與土體相互作用的方式形成一個(gè)整體的。

對(duì)于土釘墻工程設(shè)計(jì)，要選定土釘幾何尺寸、土釘內(nèi)部穩(wěn)定性計(jì)算、土釘外部穩(wěn)定性驗(yàn)算，以及面層混凝土設(shè)計(jì)等。1、土釘結(jié)構(gòu)尺寸確定（1）土釘長(zhǎng)度：鉆孔注漿型土釘，土釘長(zhǎng)度與基坑深度有一定比例關(guān)系。其長(zhǎng)高比為：

6.4.2土釘設(shè)計(jì)2、土釘墻內(nèi)部穩(wěn)定性計(jì)算6.4.3土釘施工技術(shù)一、工作面開挖土釘施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的能力，在砂性土中每次開挖的高度為０.５～２.０m。開挖高度一般與土釘豎向間距匹配，便于搭設(shè)腳手架及土釘施工。

二、土釘施工土釘施工包括成孔、清孔、置筋、注漿等工序。（１）成孔：根據(jù)設(shè)計(jì)要求的平面位置、孔深、下傾角、孔徑，選擇合理的鉆孔設(shè)備。目前常采用多節(jié)螺紋鉆頭干法成孔。鉆機(jī)可采用XJ－１００型鉆機(jī)，也可采用YTN－８７型土層錨桿鉆機(jī)。成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：孔位偏差±５mm，傾斜度偏差±２°，孔深偏差±１００mm。（２）清孔：采用０.５～０．６MPa空氣壓力將孔內(nèi)殘留及松動(dòng)的廢土清除干凈。當(dāng)孔內(nèi)土層的濕度較低時(shí)，需采用潤(rùn)孔花管由孔底向孔口方向逐步濕潤(rùn)孔壁，潤(rùn)孔在管內(nèi)噴出的水壓不宜超過０.１５MPa。

（３）置筋：鋼筋使用前應(yīng)平直、除銹、涂油。為確保鋼筋置中，在鋼筋上每隔３m焊置一個(gè)托架作為定位器。（４）注漿：土釘注漿采用注漿泵或砂漿泵灌注，漿液可為純水泥漿也可為水泥砂漿。純水泥漿采用４２５號(hào)普通硅酸鹽水泥用攪拌裝置按水灰比０.４５左右攪拌，水泥砂漿采用１∶２～１∶1.３的配合比用砂漿攪拌機(jī)攪拌；采用注漿泵或灰漿泵進(jìn)行灌注時(shí)，先將注漿管插到距孔底0.２m左右的地方，進(jìn)行常壓注漿。當(dāng)?shù)谝淮巫{漿液終凝后及時(shí)進(jìn)行孔口補(bǔ)漿，直至漿體充滿鉆孔與墊板連成一體。三、面層施工一般情況下，為了防止土體松動(dòng)及局部塌方，必須盡快做第一層面層。根據(jù)地層的性質(zhì)，可以在安設(shè)土釘之前做，也可在放置土釘之后做。每次施作５０～８０mm。當(dāng)采用噴射混凝土做面層時(shí)，混凝土中水泥含量不應(yīng)低于４００kg／m３集料，采用中粗砂和粒徑不大于１０mm的卵石或碎石，兩次噴射作業(yè)應(yīng)留有一定的時(shí)間間隔。采用水泥砂漿抹面時(shí)，水泥砂漿設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)低于犕５常用１∶（2.５～3.０）配比的水泥砂漿，用水泥砂漿進(jìn)行面層處理時(shí)只用于臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)。采