基坑工程錨桿索設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

基坑工程錨桿索設(shè)計(jì)與施工技術(shù)1一般規(guī)定1.1當(dāng)采用錨固方案或包含有錨固措施時(shí)，應(yīng)充分考慮錨桿的特性、錨桿與被錨固結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性、以及經(jīng)濟(jì)性與施工可行性。1.2錨桿（索）主要分為拉力型、壓力型、荷載分散型（拉力分散型與壓力分散型）等。1.3錨桿設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)與所服務(wù)的基坑工程設(shè)計(jì)使用年限相同，其防腐等級(jí)應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的要求。1.4錨桿的錨固段不應(yīng)設(shè)置在未經(jīng)處理的下列巖土層中：1有機(jī)質(zhì)土，淤泥質(zhì)土；2液限wL大于50%的土層；3相對(duì)密實(shí)度Dr小于0.3的土層。1.5下列情況宜采用預(yù)應(yīng)力錨桿：1基坑變形控制要求嚴(yán)格時(shí)；2基坑側(cè)壁在施工期穩(wěn)定性很差時(shí)（宜與排樁聯(lián)合使用）；3深度較大的基坑采用錨桿支護(hù)時(shí)；4高度較大且存在外傾軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)基坑采用錨桿支護(hù)時(shí)。1.6下列情況錨桿（索）應(yīng)進(jìn)行基本試驗(yàn)，并應(yīng)符合附錄C的規(guī)定：1采用新工藝、新材料或新技術(shù)的錨桿（索）2無(wú)錨固工程經(jīng)驗(yàn)的巖土層內(nèi)的錨桿（索）3重要性等級(jí)為一級(jí)基坑工程的錨桿（索）。1.7錨桿（索）的型式應(yīng)根據(jù)錨桿（索）錨固段所處部位的巖土層類(lèi)型、工程特征、錨桿（索）承載力大小、錨桿（索）材料和長(zhǎng)度、施工工藝等條件綜合考慮，可按附錄D選擇。2設(shè)計(jì)計(jì)算2.1錨桿（索）軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按式（2.1-1）計(jì)算："廣^7 （2'1-1）N=yqN （2.1-2）式中：Nak——錨桿所受軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；（錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值Nak為在一般工況條件下，考慮邊坡穩(wěn)定系數(shù)的邊坡抗滑穩(wěn)定性計(jì)算；亦可按靜力平衡法或等值梁法計(jì)算的支擋結(jié)構(gòu)支點(diǎn)力求得。條文說(shuō)明）Htk——錨桿所受水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；Na——相應(yīng)于作用基本組合下，錨桿所受軸向拉力設(shè)計(jì)值（kN）；a——錨桿傾角（°）；yq——荷載分項(xiàng)系數(shù)，取1.0。2.2錨桿（索）鋼筋截面面積應(yīng)滿足式（2.2-1）和（2.2-2）的要求：普通鋼筋錨桿：A2Kb^ （2.2-1）y預(yù)應(yīng)力錨索錨桿：A>KN （2.2-2）py式中：As——錨桿鋼筋或預(yù)應(yīng)力錨索截面面積（m2）；fy，fpy——普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa）；Kb——錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，按表2.2取值。表2.2錨桿桿體抗拉安全系數(shù)基坑工程安全等級(jí)最小安全系數(shù)臨時(shí)性錨桿永久性錨桿一級(jí)1.82.2二級(jí)1.62.0三級(jí)1.41.82.3錨桿（索）錨固體與巖土層間的長(zhǎng)度應(yīng)滿足式（2.3）的要求：l>KNak （2.3）a兀-D-frbki式中：K——錨桿錨固體抗拔安全系數(shù)，按表2.3-1取值；la——錨桿錨固段長(zhǎng)度（m），尚應(yīng)滿足4.1條要求；frbki——第i層巖土層錨固段范圍內(nèi)巖土層與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)可按表2.3-2和表2.3-3取值；D——錨桿錨固段鉆孔直徑（mm）。表2.3-1 巖土錨桿錨固體抗拔安全系數(shù)基坑工程安全等級(jí)最小安全系數(shù)臨時(shí)性錨桿永久性錨桿一級(jí)2.02.5二級(jí)1.82.3三級(jí)1.62.1表2.3-2 巖石與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值巖石類(lèi)別f值（kPa）rbk極軟巖270~360

軟巖360~760較軟巖760~1200較硬巖1200?1800堅(jiān)硬巖1800?2600注：1表中數(shù)據(jù)適用于注漿強(qiáng)度等級(jí)為M30；2表中數(shù)據(jù)僅適用于初步設(shè)計(jì)，施工時(shí)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)；3巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育時(shí)，取表中下限值；4表中巖石類(lèi)別根據(jù)天然單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)劃分：fV5MPa為極軟巖，5MPaWf〈15MPa為軟巖，15MPaWf〈30MPa為較軟巖，30MPafV60MPa為較硬巖，f*0MPa為堅(jiān)硬巖。表2.3-3 土體與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值土層種類(lèi)土的狀態(tài)frbk值(kPa)粘性土堅(jiān)硬硬塑 可塑軟塑65~10050~6540~5020~40砂土松散稍密 中密密實(shí)60~100100?140140?200200?280碎石土稍密 中密密實(shí)120?180160?220220?300注：1表中數(shù)據(jù)適用于注漿強(qiáng)度等級(jí)為M30；2表中數(shù)據(jù)僅適用于初步設(shè)計(jì)，施工時(shí)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)。2.4錨桿（索）桿體與錨固砂漿間的錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿足式（2.4）要求:(2.4)l(2.4)an兀df式中：la——錨筋與砂漿間的錨固長(zhǎng)度（m）；d——錨筋直徑（m）；n——桿體（鋼筋、鋼絞線）根數(shù)（根）；fb——鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa），應(yīng)由試驗(yàn)確定，當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)可按表2.4取值。表2.4 鋼筋、鋼絞線與砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fb錨桿類(lèi)型水泥漿或水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)M25M30M35水泥砂漿與螺紋鋼筋間fb2.102.402.70水泥砂漿與鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲間fb2.752.953.40注：1當(dāng)采用二根鋼筋點(diǎn)焊成束的作法時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)乘0.85折減系數(shù)；2當(dāng)采用三根鋼筋點(diǎn)焊成束的作法時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)乘0.7折減系數(shù)；3成束鋼筋的根數(shù)不應(yīng)超過(guò)三根，鋼筋截面總面積不應(yīng)超過(guò)錨孔面積的20%。當(dāng)錨固段鋼筋和注漿材料采用特殊設(shè)計(jì)，并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證錨固效果良好時(shí)，可適當(dāng)增加錨筋用量。2.5錨桿（索）的彈性變形和水平剛度系數(shù)應(yīng)由錨桿試驗(yàn)確定。當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，自由段無(wú)粘結(jié)的巖石錨桿水平剛度系數(shù)氣及自由段無(wú)粘結(jié)的土層錨桿水平剛度系數(shù)％可按式（2.5-1）和（2.5-2）進(jìn)行估算：（2.5-1）K=E&cos2a

h（2.5-1）（2.5-2）K=3AEsEcAc C0S（2.5-2）t3lEA+EAlfccsa式中：Kh自由段無(wú)粘結(jié)的巖石錨桿水平剛度系數(shù)式中：KhK——自由段無(wú)粘結(jié)的土層錨桿水平剛度系數(shù)kN/m）；」——錨桿無(wú)粘結(jié)自由段長(zhǎng)度（m）；ifa——錨桿錨固段長(zhǎng)度，特指錨桿桿體與錨固體粘結(jié)的長(zhǎng)度（m）；E——桿體彈性模量（kN/m2）；E——注漿體彈性模量（kN/m2）；Ec——錨固體組合彈性模量，E=AE+（:_A）氣；ca——桿體截面面積（m2）；A——錨固體截面面積（m2）；a——錨桿傾角（°）。2.6預(yù)應(yīng)力巖石錨桿和全粘結(jié)巖石錨桿可按剛性拉桿考慮。3原材料3.1錨桿（索）原材料性能應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，方便施工，且材料之間不應(yīng)產(chǎn)生不良影響。3.2錨桿（索）桿體可使用普通鋼材、精軋螺紋鋼、鋼絞線（包括無(wú)粘結(jié)鋼絞線）和高強(qiáng)鋼絲，其材料尺寸和力學(xué)性能應(yīng)符合附錄的要求；不宜采用鍍鋅鋼材。3.3灌漿材料性能應(yīng)符合下列規(guī)定：1水泥宜使用普通硅酸鹽水泥，需要時(shí)可采用抗硫酸鹽水泥；2砂的含泥量按重量計(jì)不得大于3%，砂中云母、有機(jī)物、硫化物和硫酸鹽等有害物質(zhì)的含量按重量計(jì)不得大于1%；3水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水；4外加劑的品種和摻量應(yīng)由試驗(yàn)確定；5漿體配制的灰砂比宜為0.80?1.50，水灰比宜為0.38?0.50；6漿體材料28d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，不應(yīng)低于25MPa。3.4錨具應(yīng)符合下列規(guī)定：1預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器的性能均應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T14370的規(guī)定；2預(yù)應(yīng)力錨具的錨固效率至少應(yīng)能發(fā)揮預(yù)應(yīng)力桿體極限抗拉力的95%以上，達(dá)到實(shí)測(cè)極限拉力時(shí)的總應(yīng)變應(yīng)小于2%；3錨具應(yīng)具有補(bǔ)償張拉和松馳的功能，需要時(shí)可采用可以調(diào)節(jié)拉力的錨頭；4錨具罩應(yīng)采用鋼材或塑料材料制作加工，需完全罩住錨桿頭和預(yù)應(yīng)力筋的尾端，與支承面的接縫應(yīng)為水密性接縫。3.5套管材料和波紋管應(yīng)符合下列規(guī)定：1具有足夠的強(qiáng)度，保證其在加工和安裝過(guò)程中不致?lián)p壞；2具有抗水性和化學(xué)穩(wěn)定性；3與水泥漿、水泥砂漿或防腐油脂接觸無(wú)不良反應(yīng)。3.6防腐材料應(yīng)符合下列規(guī)定：1在錨桿設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，保持其防腐性能和耐久性；2在規(guī)定的工作溫度內(nèi)或張拉過(guò)程中不得開(kāi)裂、變脆或成為流體;3應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性和防水性，不得與相鄰材料發(fā)生不良反應(yīng)；不得對(duì)錨桿自由段的變形產(chǎn)生限制和不良影響。3.7導(dǎo)向帽、隔離架（對(duì)中支架）應(yīng)由鋼、塑料或其他對(duì)桿體無(wú)害的材料組成，不得使用木質(zhì)隔離架。4構(gòu)造設(shè)計(jì)4.1錨桿總長(zhǎng)度應(yīng)為錨固段、自由段和外錨頭的長(zhǎng)度之和，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1錨桿自由段長(zhǎng)度應(yīng)為外錨頭到潛在滑裂面的長(zhǎng)度；預(yù)應(yīng)力錨桿自由段長(zhǎng)度應(yīng)不小于5m，且應(yīng)超過(guò)潛在滑裂面1.5m；2錨桿錨固段長(zhǎng)度應(yīng)按式（2.3）、（2.4）進(jìn)行計(jì)算，并取其中大值。同時(shí)，土層錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于4m，并不宜大于10m；巖石錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于3m，并不宜大于45D和6.5m，或55D和8m（對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索）；3位于軟質(zhì)巖中的預(yù)應(yīng)力錨索，可根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定最大錨固長(zhǎng)度；4當(dāng)計(jì)算錨固段長(zhǎng)度超過(guò)構(gòu)造要求長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)采取改善錨固段巖土體質(zhì)量、壓力灌漿、擴(kuò)大錨固段直徑、采用荷載分散型錨桿等，提高錨桿承載能力。4.2錨桿的鉆孔直徑應(yīng)符合下列規(guī)定：1鉆孔內(nèi)的錨筋面積不超過(guò)鉆孔面積的20%；2鉆孔內(nèi)錨筋保護(hù)層厚度不小于25mm（永久錨桿）或15mm（臨時(shí)錨桿）。4.3錨桿的傾角宜采用10°~35°。錨桿的設(shè)置應(yīng)避免對(duì)相鄰構(gòu)筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響。4.4錨桿隔離架（對(duì)中支架）應(yīng)沿錨桿軸線方向每隔1?3m設(shè)置一個(gè)，對(duì)土層應(yīng)取小值，對(duì)巖層可取大值。4.5預(yù)應(yīng)力錨桿傳力結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下列規(guī)定：1預(yù)應(yīng)力錨桿傳力結(jié)構(gòu)應(yīng)由足夠的強(qiáng)度、剛度、韌性和耐久性；2軟土基坑宜采用鋼筋混凝土腰梁、格構(gòu)梁；3傳力結(jié)構(gòu)與坡面的結(jié)合部位應(yīng)做好防排水設(shè)計(jì)及防腐措施；4承壓板及過(guò)渡管宜由鋼板和鋼管制成，過(guò)渡管鋼管壁厚不宜小于5mm。4.6當(dāng)錨固段巖體破碎、滲（失）水量大時(shí)，應(yīng)對(duì)巖體作灌漿加固處理。4.7永久性錨桿的防腐蝕處理應(yīng)符合下列規(guī)定：1非預(yù)應(yīng)力錨桿的自由段位于巖土層中時(shí)，可采用除銹、刷瀝青船底漆、瀝青玻纖布纏裹二層進(jìn)行防腐蝕處理；2對(duì)采用鋼絞線、精軋螺紋鋼制作的預(yù)應(yīng)力錨桿（索），其自由段可按本條1款進(jìn)行防腐蝕處理后裝入套管中；自由段套管兩端100mm?200mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)用黃油充填，外繞扎工程膠布固定；3對(duì)位于無(wú)腐蝕性巖土層內(nèi)的錨固段，水泥（砂）漿保護(hù)層厚度應(yīng)不小于25mm；對(duì)位于腐蝕性巖土層內(nèi)的錨固段，應(yīng)采取特殊防腐蝕處理，且水泥（砂）漿保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm；4經(jīng)過(guò)防腐蝕處理后，非預(yù)應(yīng)力錨桿的自由段外端應(yīng)埋入鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)50mm以上；對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿，其錨頭的錨具經(jīng)除銹、涂防腐漆三度后應(yīng)采用鋼筋網(wǎng)罩、現(xiàn)澆混凝土封閉，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30,厚度不應(yīng)小于100mm,混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。4.8臨時(shí)性錨桿的防腐蝕可采取下列處理措施：1非預(yù)應(yīng)力錨桿的自由段，可采用除銹后刷瀝青防銹漆處理；2預(yù)應(yīng)力錨桿的自由段，可采用除銹后刷瀝青防銹漆或加套管處理；3外錨頭可采用外涂防腐材料或外包混凝土處理。5施工5.1錨桿施工前應(yīng)作好下列準(zhǔn)備工作：1應(yīng)掌握錨桿施工區(qū)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)、地下管線等情況；2應(yīng)判斷錨桿施工對(duì)臨近建筑物和地下管線的不良影響，并制定相應(yīng)預(yù)防措施；3編制符合錨桿設(shè)計(jì)要求的施工組織設(shè)計(jì)；并應(yīng)檢驗(yàn)錨桿的制作工藝和張拉鎖定方法與設(shè)備；確定錨桿注漿工藝并標(biāo)定張拉設(shè)備；4應(yīng)檢查原材料的品種、質(zhì)量和規(guī)格型號(hào)，以及相應(yīng)的檢驗(yàn)報(bào)告。5.2錨孔施工應(yīng)符合下列規(guī)定：1錨孔定位偏差不宜大于20mm；2錨孔偏斜度不應(yīng)大于2%；3鉆孔深度超過(guò)錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)不小于0.5m。5.3鉆孔機(jī)械應(yīng)考慮鉆孔通過(guò)的巖土類(lèi)型、成孔條件、錨固類(lèi)型、錨桿長(zhǎng)度、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、地形條件、經(jīng)濟(jì)性和施工速度等因素進(jìn)行選擇。在不穩(wěn)定地層中或地層受擾動(dòng)導(dǎo)致水土流失會(huì)危及鄰近建筑物或公用設(shè)施的穩(wěn)定時(shí)應(yīng)采用套管護(hù)壁鉆孔或干鉆。5.4錨桿的灌漿應(yīng)符合下列要求：1灌漿前應(yīng)清孔，排放孔內(nèi)積水；2注漿管宜與錨桿同時(shí)放入孔內(nèi)；向水平孔或下傾孔內(nèi)注漿時(shí)，注漿管出漿口應(yīng)插入距孔底100~300mm處，漿液自下而上連續(xù)灌注；向上傾斜的鉆孔內(nèi)注漿時(shí)，應(yīng)在孔口設(shè)置密封裝置；3孔口溢出漿液或排氣管停止排氣并滿足注漿要求時(shí)，可停止注漿；4根據(jù)工程條件和設(shè)計(jì)要求確定灌漿方法和壓力，確保鉆孔灌漿飽滿和漿體密實(shí)；5漿體強(qiáng)度檢驗(yàn)用試塊的數(shù)量每30根錨桿不應(yīng)少于一組，每組試塊應(yīng)不少于6個(gè)。5.5預(yù)應(yīng)力錨桿錨頭承壓板及其安裝應(yīng)符合下列要求：1承壓板應(yīng)安裝平整、牢固，承壓面應(yīng)與錨孔軸線垂直；2承壓板底部的混凝土應(yīng)填充密實(shí)，并滿足局部抗壓強(qiáng)度要求。5.6預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉與鎖定應(yīng)符合下列規(guī)定：1錨桿張拉宜在錨固體強(qiáng)度大于20MPa并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行；2