《公路膨脹土邊坡玻璃鋼螺旋錨加固技術(shù)規(guī)程》

表3.2.7-1玻璃鋼螺旋錨各組成部分（或部件）參考尺寸(續(xù))

錨尾

中空螺桿墊片螺母銷釘

細端外長錐口內(nèi)細端直徑長錐度

內(nèi)徑徑度度高徑(mm)度(o)

（mm）（mm）（mm）（o）(mm)(mm)(mm)

81265330128703

注：錨片的厚度從其緊連套筒的內(nèi)緣向其外緣是逐漸減薄的（見圖3.2.2-1

和圖3.2.2-2）。

1-桿體；2-套筒；3-銷釘；4-連接環(huán)；5-錐尖；6-墊塊

圖3.2.2-2某工程采用的玻璃鋼螺旋錨桿的結(jié)構(gòu)與尺寸

15

4設(shè)計

4.1一般規(guī)定

4.1.1玻璃鋼螺旋錨錨固技術(shù)適用于填、挖方膨脹土邊坡加固工

程，也適用于非膨脹性的土質(zhì)邊坡加固工程。

4.1.2在玻璃鋼螺旋錨加固膨脹土邊坡的設(shè)計、施工以前，應(yīng)具備

以下資料：

1巖土工程勘察資料；

2邊坡環(huán)境條件資料；

3施工場地和施工條件資料。

【條文說明】：

巖土工程勘察資料應(yīng)提供邊坡加固設(shè)計所需要的膨脹土層的

基本物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和脹縮特性指標(biāo)。對于膨脹土的脹縮特性

指標(biāo)，應(yīng)按照《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》GB50112的相關(guān)規(guī)定，

取原狀膨脹土土樣進行膨脹力和不同壓力下的膨脹率等試驗。

4.1.3玻璃鋼螺旋錨應(yīng)進行錨桿的基本試驗，并應(yīng)符合《建筑邊坡

工程技術(shù)規(guī)范》GB50330的相關(guān)規(guī)定。

4.1.4玻璃鋼螺旋錨加固膨脹土邊坡的設(shè)計應(yīng)滿足承載力、穩(wěn)定

性、變形和耐久性要求，并應(yīng)符合《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》

GB50330的相關(guān)規(guī)定。

4.2設(shè)計計算

4.2.1玻璃鋼螺旋錨的設(shè)計抗拔力Td應(yīng)按下述方法確定：

16

1玻璃鋼螺旋錨材料的允許抗拔力應(yīng)由式（4.2.1-1）計算：

A

T=tc（4.2.1-1）

amRF

式中：

Tam——玻璃鋼螺旋錨材料的允許抗拔力（kN）；

t——玻璃鋼材料的拉伸強度（kPa）；

2

Ac——玻璃鋼螺旋錨桿體的總橫截面積（m）；

RF——玻璃鋼材料強度的綜合折減系數(shù)，由式（3.1.3-1））

確定。

2玻璃鋼螺旋錨現(xiàn)場拉拔試驗的允許抗拔力應(yīng)由式（5.2.1-2）

計算：

Tup

Tap=（5.2.1-2）

Fs

式中：

Tap——拉拔試驗的允許抗拔力（kN）；

Tup——拉拔試驗的極限抗拔力（kN）；

Fs——抗拔力安全系數(shù)。玻璃鋼螺旋錨用于膨脹土邊坡的淺

層加固時，取2.0。

3取Tam和Tap中的較小值，作為玻璃鋼螺旋錨的設(shè)計抗拔力

Td。

4.2.2在初步設(shè)計階段，當(dāng)無玻璃鋼螺旋錨桿的現(xiàn)場拉拔試驗結(jié)果

時，可用式（4.2.2-1）估算灌漿和非灌漿錨桿的允許抗拔力Tap。

Q

T=

apF

s（4.2.2-1）

式中：Q——錨桿的極限拉拔力；

Fs——錨桿抗拔力安全系數(shù)。錨桿用于膨脹土坡的淺層加

17

固時，取2.0；

1對于非灌漿錨，錨桿的極限拉拔力Q由式（4.2.2-2）確定：

QWP=+p

22

=+++Hbrbr()（4.2.2-2）

3

2

0.5HKBHP()(+?tantantan)

式中（參見圖4.2.2-1）：

Q——非灌漿錨桿的極限拉拔力；

圖4.2.2-1無灌漿螺旋錨淺層破壞極限抗拔力計算模型

eP——被動土壓力強度；

Pp′——倒錐形破壞面單位周長上被動土壓力在垂直于破

壞面上的分量；

W——破壞面內(nèi)土體的自重；

18

b——螺旋錨錨片的半徑；

B——螺旋錨錨片的直徑；

r——地表受影響區(qū)半徑；

H——錨桿入土深度；

L——倒錐形破壞面的長度；

γ——土的容重；

φ——土的內(nèi)摩擦角；

θ——破壞面傾角，一般可?。?/4~1/2）φ，砂土可取（2/3）

φ；

δ——假想破壞平面上被動土壓力與破壞面法線的夾角；

KP′——被動土壓力系數(shù)，可由式（4.2.2-3）計算。

1sin+

Kp=（4.2.2-3）

1sin?

2對于灌漿錨，錨桿的極限拉拔力Q由式（4.2.2-4）確定：：

Q=DLb（4.2.2-4）

式中（參見圖4.2.2-2）：

Q——灌漿錨桿的極限抗拔力；

D——灌漿錨固體的半徑；

Lb——錨固段長度；

——灌漿錨固體與土之間界面的平均抗剪強度，初步設(shè)計

時可取注漿體抗壓強度的1/3。

19

圖4.2.2-2灌漿錨淺層破壞極限抗拔力計算模型

【條文說明】：

（1）這里考慮了采用玻璃鋼螺旋錨用于加固膨脹土淺層滑坡

時，錨桿入土深度較淺，故分別用（4.2.2-2）和（4.2.2-4）估算非

灌漿錨桿和灌漿錨桿的極限抗拔力；

（2）破壞面傾θ的經(jīng)驗取值參考了文獻中的研究成果。如：

[1]MeyerhofG.G.,AdamsJ.I.TheUltimateupliftcapacityof

foundations.CanadianGeotechnicalJournal,1968,5(4):225-244.

[2]Clemence,S.P.,andVeesaert,C.J.Dynamicpulloutresistanceof

anchorinsand.Proc,Int.Symp.onSoil-StructureInteraction.

Roorkee,India,1977,389-397.

4.2.3公路膨脹土邊坡的穩(wěn)定性分析應(yīng)符合《公路路基設(shè)計規(guī)范》

JTGD30和《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330的相關(guān)規(guī)定。

4.2.4計算公路膨脹土邊坡的穩(wěn)定性時，對基本烈度為7度及7度

以上地區(qū)的永久性邊坡，應(yīng)按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330

等的相關(guān)規(guī)定，進行地震工況下邊坡穩(wěn)定性校核。

4.2.5公路膨脹土邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)符合《公路路基設(shè)計規(guī)范》

JTGD30的相關(guān)規(guī)定。

4.3結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計

20

4.3.1對于非涉水的膨脹土邊坡，當(dāng)根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》

JTGD30和《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330），驗算邊坡淺

層滑動不滿足穩(wěn)定性要求時，可以采用玻璃鋼螺旋錨桿聯(lián)合鋼筋混

凝土格構(gòu)梁進行加固。

【條文說明】：

（1）采用玻璃鋼螺旋錨桿聯(lián)合鋼筋混凝土格構(gòu)梁加固膨脹土邊

坡時，宜沿坡面縱、橫方向等間距打設(shè)玻璃鋼螺旋錨桿，之后布置

格構(gòu)梁，并使格構(gòu)梁之間相交的節(jié)點位于錨桿點位，最后將錨尾在

節(jié)點處的鎖固，如圖4.3.1-1所示。圖4.3.1-2為某工程實物照片。

圖4.3.1-1玻璃鋼螺旋錨聯(lián)合格構(gòu)梁的布置及其計算單元的劃分

（2）為了加快施工進度，格構(gòu)梁和節(jié)點均可采用預(yù)制構(gòu)件，施

工安裝時，節(jié)點的四肢缺口在下，分別與縱、橫四個格構(gòu)梁的缺口

搭接并固定，使格構(gòu)梁和節(jié)點連接成一個整體。圖4.3.1-2為某工

程預(yù)制格構(gòu)梁和節(jié)點的平面圖、尺寸和實物照片。

21

(a)玻璃鋼螺旋錨+格構(gòu)梁加固(b)錨尾的鎖固

圖4.3.1-2某工程實物照片

600

1001002001001001580

90140090

100

100

φ

600

200

35200

100

100

φ35

100

100

100

100

90140090

100100200100100

6001580

(a)格構(gòu)梁和節(jié)點尺寸

22

(b)格構(gòu)梁與節(jié)點之間的搭接

圖4.3.1-2某工程膨脹土邊坡采用的格構(gòu)梁和節(jié)點照片

（3）格構(gòu)梁的橫截面可為（20cm~25cm）的方形，其混凝土

標(biāo)號不低于C20。格構(gòu)梁和節(jié)點內(nèi)應(yīng)布置構(gòu)造鋼筋。構(gòu)造鋼筋的布

置應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010的相關(guān)

規(guī)定。其中主筋不小于φ10，箍筋不小于φ6。圖4.3.1-3為某工

程格構(gòu)梁和節(jié)點構(gòu)造鋼筋的布置情況。

23

(a)格構(gòu)梁的構(gòu)造鋼筋

φ6

2φ10

ⅣⅣ

2φ10

(b)節(jié)點構(gòu)造鋼筋

圖4.3.1-3某工程格構(gòu)梁和節(jié)點的構(gòu)造鋼筋布置

24

4.3.2應(yīng)根據(jù)邊坡膨脹土的性質(zhì)、滑坡推力大小、滑動面坡度、滑

體厚度等因素，擬定玻璃鋼螺旋錨桿的間距、錨固長度、入土傾角

等參數(shù)，直至邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)滿足《公路路基設(shè)計規(guī)范》JTGD30

和《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330）的要求。初選時玻璃鋼

螺旋錨的間距可按2.0m選取。

4.3.3玻璃鋼螺旋錨聯(lián)合格構(gòu)梁加固非涉水膨脹土邊坡時，螺旋錨

的設(shè)計抗拔力Td還應(yīng)滿足式（4.3.3-1）（見圖4.3.3-1）：

Tdbsin()cos++GAps（4.3.3-1）

式中：

Td——根據(jù)4.2節(jié)所述方法確定的或在初步設(shè)計時估算的螺

旋錨的設(shè)計抗拔力；

Ab——單根螺旋錨桿分擔(dān)的格構(gòu)梁計算單元的面積（見圖

4.3.1-1）；

G——單根螺旋錨桿分擔(dān)的格構(gòu)梁計算單元的重量，且G=

γGAbhG，其中γG為格構(gòu)梁的容重，hG為格構(gòu)梁的厚度；

ps——膨脹土的常體積膨脹力，由試驗測定；

θ——邊坡傾角；

α——螺旋錨桿的桿軸線與水平線之間的夾角（見圖

4.3.3-1）。

25

圖4.3.3-1玻璃鋼螺旋錨聯(lián)合格構(gòu)梁加固非涉水膨脹土邊坡受力簡圖

4.3.5對于運營中淹沒于水下的膨脹土邊坡，當(dāng)根據(jù)《公路路基設(shè)

計規(guī)范》JTGD30、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330）驗算

不滿足穩(wěn)定性要求時，可以采用玻璃鋼螺旋錨桿聯(lián)合混凝土襯砌板

和土工泡沫（EPS）板進行加固。

【條文說明】：

（1）采用玻璃鋼螺旋錨桿聯(lián)合混凝土襯砌板和土工泡沫

（EPS）板進行加固膨脹土邊坡時，應(yīng)首先沿坡面縱、橫方向等間

距打設(shè)玻璃鋼螺旋錨桿，然后沿坡面鋪設(shè)EPS板，再沿坡面滿澆

強度標(biāo)號不低于C15的混凝土襯砌板，襯砌板厚度宜為

80mm~120mm，最后將錨尾在露出混凝土襯砌板處進行鎖固。

（2）在坡面混凝土襯砌板中應(yīng)布置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，鋼筋不小于

φ10；在鋼筋網(wǎng)之間的間隙中，應(yīng)滿鋪設(shè)厚度不小于50mm、密度

不小于12kg/m3的土工泡沫，以吸收膨脹土產(chǎn)生的部分膨脹力。在

鋪設(shè)的土工泡沫塊之間，應(yīng)粘貼土工膜防滲，土工膜與土工泡沫的

粘貼寬度不小于100mm。圖4.3.5-1和圖4.3.5-2分別為某工程混凝

土襯砌板的構(gòu)造鋼筋及EPS的布置情況。

26

圖4.3.5-1某工程膨脹土水下坡混凝土襯砌板構(gòu)造鋼筋布置（單位：mm）

圖4.3.5-2某工程膨脹土水下坡混凝土襯砌板下布置的EPS

4.3.6應(yīng)根據(jù)邊坡膨脹土的性質(zhì)、滑坡推力大小、滑動面坡度、滑

體厚度等因素，擬定玻璃鋼螺旋錨桿的間距、錨固長度、入土傾角

等參數(shù)，直至邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)穩(wěn)定性滿足《公路路基設(shè)計規(guī)范》

JTGD30和《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330）要求。初選時，

玻璃鋼螺旋錨桿的間距可按2.0m選取。

4.3.7土工泡沫板密度的選定應(yīng)符合下述規(guī)定：

27

1土工泡沫板的密度應(yīng)符合式（4.3.7-1）的要求（參見圖

4.3.7-1）。

圖4.3.7-1水下膨脹土邊坡玻璃鋼螺旋錨的受力分析

Tdsin()cos++==?GpAEhsepsEPSep()/（4.3.7-1）

式中：

Td——根據(jù)4.2所述方法確定的或在初步設(shè)計時估算的螺旋

錨的設(shè)計抗拔力；

θ——邊坡的坡角；

α——錨桿桿軸線與水平線的夾角；

As——單根錨桿分擔(dān)的邊坡面積，取坡面上錨桿與錨桿之間

的中線到中線所圍成的面積；

G——單根錨桿分擔(dān)的混凝土襯砌板的重量，G=γGAst，其

中γG為混凝土襯砌板的容重，t為混凝土襯砌板的厚度；

EEPS——土工泡沫板的初始切線壓縮模量；

s——錨桿的拔出位移；

pep——襯砌板承受的壓力，等于鋪設(shè)土工泡沫后膨脹土的膨

脹力；

δep——與pep對應(yīng)的膨脹率，由膨脹土的膨脹率~膨脹壓力關(guān)

系曲線確定；

28

h——產(chǎn)生膨脹變形的土層厚度（即含水量增加的膨脹土層

厚度）；

s——玻璃鋼螺旋錨桿的拔出位移；

Δ——土工泡沫板的厚度。

2初步設(shè)計時，可取土工泡沫的應(yīng)變(δeph-s)/Δ=1%，根據(jù)

（4.3.7-1）計算得到EPS的切線模量EEPS。

3土工泡沫板的密度可根據(jù)式（4.3.7-2）進行估算：

EEPS=?0.4792.875（4.3.7-2）

式中：

ρ——土工泡沫板的密度，單位kg/m3；

其余符號的含義同前。

【條文說明】：

（1）膨脹土水下邊坡的混凝土襯砌板采用EPS減載時，根據(jù)

美國EPSIndustryAlliance關(guān)于EPS應(yīng)用技術(shù)指南，一般要求EPS

的名義密度不小于12kg/m3（實際密度不小于11kg/m3），而其壓

縮強度取應(yīng)變1%時的壓力。其原因在于應(yīng)變不超過1%時，EPS

處于完全的彈性變形階段，相應(yīng)地EPS在1%應(yīng)變時的壓縮強度作

用下的蠕變很小。

（2）式（4.3.7-2）來自王釗編著的研究生教材《土工合成材

料》（機械工業(yè)出版社，2005年）

4.3.8土工泡沫板厚度的選定應(yīng)符合下述規(guī)定：

1應(yīng)按照式（4.3.8-1）計算水下邊坡膨脹土的膨脹變形量Se。

n

she=eepii（4.3.8-1）

i=1

29

式中：

ψe——經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定，無經(jīng)驗可取0.6；

δepi——涉水邊坡第i層土的膨脹率，由室內(nèi)試驗測定；

hi——涉水邊坡第i層土的計算厚度；

n——浸水影響深度范圍內(nèi)膨脹土坡的土層數(shù)。

2土工泡沫板的最小厚度應(yīng)按式（4.3.8-2）計算選定：

se/1%（4.3.8-2）

【條文說明】：

根據(jù)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》GB50112，水下邊坡膨脹土

因浸水產(chǎn)生的的膨脹變形量Se，應(yīng)采用（4.3.8-1）計算。

4.3.9玻璃鋼螺旋錨的錨桿長度應(yīng)符合下列規(guī)定：

1對于灌漿錨桿，錨桿自由段長度應(yīng)為錨尾到邊坡潛在滑裂面

的長度。自由段長度應(yīng)不小于1.5m，并應(yīng)超過潛在滑裂面；

2灌漿錨桿的錨固段長度應(yīng)滿足公式（4.3.3-1）、（4.3.7-1），

且不小于3.0m；

3錨桿長度應(yīng)不大于10.0m。

【條文說明】：

根據(jù)《膨脹土地基建筑技術(shù)規(guī)范》GB50112，大氣影響深度一

般不超過5.0m，大氣影響急劇層深度一般不超過2~3m。因此，錨

桿長度至少應(yīng)該達到3m，才能得到較好的錨固效果，最好能達到

5.0m，且應(yīng)穿過潛在淺層滑裂面。但也不應(yīng)超過10m，超過這個

深度，邊坡一般不再是淺層滑坡，且玻璃鋼錨桿可能發(fā)生剪斷破壞。

30

4.3.10錨桿傾角宜采用10°~35°，并應(yīng)避免對構(gòu)筑物產(chǎn)生不利影

響。

【條文說明】：

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330的規(guī)定，當(dāng)傾角小

于10°時，錨桿外端灌漿飽滿度難以保證；當(dāng)傾角過大時，錨桿有

效水平拉力下降過多，且對豎向穩(wěn)定性不利。因此，錨桿傾角宜為

10°~35°。

4.3.11采用玻璃鋼螺旋錨加固膨脹土邊坡時，應(yīng)系統(tǒng)地做好坡頂、

坡面和坡腳的防、排水設(shè)計。

【條文說明】:

玻璃鋼螺旋錨主要用于防治膨脹土邊坡的淺層滑坡，錨桿的入

土深度較淺，一般在3.0m~5.0m左右。因此，應(yīng)做好坡頂?shù)姆馈⑴?/p>

水以及坡面和坡腳的排水，防止坡頂產(chǎn)生裂縫引發(fā)深層滑坡及坡面

和坡腳產(chǎn)生沖蝕破壞等等。

31

5施工與質(zhì)量控制

5.1施工

5.1.1施工前應(yīng)做好的準(zhǔn)備工作，應(yīng)符合《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》

GB50330-2013的相關(guān)規(guī)定；

5.1.2應(yīng)根據(jù)工程安全等級、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、邊坡環(huán)境等條

件，編制符合錨桿設(shè)計要求的施工組織設(shè)計。

5.1.3膨脹土邊坡的下錨施工受降雨的影響較大，應(yīng)盡量避免在雨

季施工。

5.1.4應(yīng)清除坡面影響施工的植被、表土，平整施工場地，確保施

工工作面滿足下錨機具的工作要求。

5.1.5下錨機械和設(shè)備的技術(shù)性能，應(yīng)與邊坡地質(zhì)條件、玻璃鋼螺

旋錨的設(shè)計參數(shù)相匹配。

5.1.6下錨機移至錨孔設(shè)計位置后，應(yīng)采用鋼釬穿過下錨機底座上

的圓孔，使下錨機與坡面固定，并用兩根纜繩拉緊支撐下錨機鋼套

管滑動的軌道（參見圖5.1.5-1）。

1-下錨鋼套管；2-滑道；3-底座

圖5.1.5-1某工程下錨機實物圖

32

5.1.7應(yīng)使組成錨桿桿體的錨筋的一端，圍繞著錨頭銷釘?shù)膱A周均

勻布置，使錨筋的另一端穿過錨頭的套筒，再通過錨頭銷釘使錨筋

與套筒內(nèi)壁之間鎖緊（參見圖3.2.2-1）。圖（5.1.7-1）為某工程安

裝完成的玻璃鋼螺旋錨桿。

圖5.1.7-1某工程制安完成的玻璃鋼螺旋錨桿

5.1.8將與錨頭緊固的錨筋從下錨機上的鋼套管的底端穿入、頂端

穿出后，使下錨鋼套管底端的嚙合口與錨頭根部的嚙合口（見圖

3.2.2-1）相互嚙合，再按照設(shè)計要求的下錨角度，將錨頭對準(zhǔn)孔位。

圖5.1.8-1為某工程已安裝就緒的下錨機。

33

1-下錨鋼套管；4-電極；5-螺旋錨錨頭

圖5.1.8-1某工程已安裝就緒的下錨機

5.1.9在下錨過程中，應(yīng)根據(jù)錨桿轉(zhuǎn)進土層的難易情況，通過調(diào)速

器調(diào)整轉(zhuǎn)進速度。

【條文說明】：

當(dāng)土層較密實，或者錨片遇到土層中的硬質(zhì)結(jié)核（如膨脹土中

的姜石）、礫石等時，應(yīng)降低鉆進速度，同時增大鉆進壓力。

5.1.10錨桿鉆入到預(yù)定土層深度后，應(yīng)設(shè)定空壓機的壓力，及時

對灌漿錨桿進行灌漿。

5.1.11格構(gòu)梁采用現(xiàn)澆而非預(yù)制時，在錨桿灌漿完畢后，應(yīng)按照

格構(gòu)梁的設(shè)計位置，架立模板進行混凝土澆筑。對模板高度范圍的

玻璃鋼錨尾，應(yīng)外套PVC管，并應(yīng)及時對現(xiàn)澆格構(gòu)梁進行養(yǎng)護。

圖5.1.11-1為某工程架立的格構(gòu)梁節(jié)點模板、布置的構(gòu)造鋼筋和錨

尾外套PVC的照片。

34

圖5.1.11-1某工程混凝土格構(gòu)梁節(jié)點

5.1.12現(xiàn)澆混凝土達到設(shè)計齡期要求后，應(yīng)將玻璃鋼錨筋的尾端

插入帶外螺紋的中空螺桿，并用銷釘使錨筋和中空螺桿的內(nèi)壁鎖

緊，再用墊片和螺母在坡面上的預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土格構(gòu)梁上，將錨

尾鎖固。圖5.1.12-1為某工程錨尾鎖固照片。

圖5.1.12-1某工程錨尾鎖固照片

5.1.13錨桿施工完成后，應(yīng)及時對坡面進行清理、平整，并完成

坡頂、坡面和坡腳防、排水設(shè)施的施工。

35

5.2質(zhì)量控制

5.