土层锚杆技术及应用

研究生课程考核试卷

（适用于课程论文、提交报告）

科目：现代施工技术教师：姚刚

姓名：冯昊学号：20151602011t 专业：土木工程类别：学术

上课时间：2015 年10 月至2015 年11 月考生成绩：

卷面成绩平时成绩课程综合成绩

阅卷评语：

阅卷教师(签名)

土层锚杆技术及其应用

冯昊

（重庆大学土木工程学院)

【摘要】：本文介绍土层锚杆技术的发展过程、分类、锚杆的工作机理和分析方法，以及对锚杆体系的试验的研究成果。阐明了土层锚杆在实际运用中的设计计算要点。简要讲解了常见土层锚杆的施工过程及工艺要点，以及土层锚杆施工过程中常见的质量通病与预防措施

【关键词】土层锚杆施工技术工作机理

Soil anchor technology and its application

Feng Hao

(Social Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China)

Abstract:This article introduced the development process, classification, anchor working mechanism and analysis method of the anchor technology,and the research results of the anchor system.The main design points of the soil anchor in the practical application have been clarified.To discuss the key points of construction technology in the construction process of the common soil anchor.and the common defect of the quality of the anchor,and also the measures to take precautions against it .

Key words: Soil anchor Construction technology Working mechanism

0 概述

锚杆技术是一种将受拉杆件一端固定(称锚固段)在边坡或地基的岩(土)层中，另一端与工程建筑物相连接，用以支承由于土压力、水压力或风压力所施加于建筑物的推力，从而利用地层锚固力以维持建筑物稳定的技术。锚固支护结构的土层锚杆通常由锚头、锚头垫座、支护结构、钻孔、防护套管、拉索、锚固体、锚底板等部分组成，其长度通常需要考虑锚固长度、非锚固长度、锚固段长度等因素

1 土层锚杆的发展

上个世纪五十年代以前，锚杆技术只是作为施工过程的一种临时性措施，五十年代中期，在国外的隧道工程中开始广泛采用小型永久性灌浆锚杆和喷射混凝土代替以往的隧道衬砌结构。六十年代以来，锚杆技术的迅速发展，不仅在临时性建筑物基础开挖中使用，在修造永久性建筑物时也较为广泛地应用。与此同时，可供锚固的地层不仅限于岩石，而且也有了在软岩、风化层以及砂卵石、软粘土等土层中进行锚固的经验。1969年在墨西哥召开的第七届国际土力学和基础工程会议上，曾把土层锚杆技术作为一个专门的问题来讨论。七十年代以后，召开的多次地区性国际会议上，均有涉及有关锚杆技术的经验与研究介绍。当前锚杆技术的试验和理论研究仍在不断发展之中。八十年代以来，瑞典、德国、美国、英国、日本等国家分别研制了多种不同类型的锚杆施工工具和灌浆工艺，各国还各自制定了锚杆设计和施工的技术规程。锚杆技术在经济建设中正起着越来越重要的作用。土层锚杆在交通、水利、建筑、电力、市政、采矿等领域有着广泛的应用。在上述各领域中，土层锚杆常用于深基础、边坡稳定和结构抗倾覆。

土层锚杆技术有许多优点，其主要优点有：①锚杆施工机械及设备的作业空间不大，因

此可以适合各种地形及场地；②用锚杆代替钢横撑做侧壁支撑，不但可节省大量钢材，还可改善施工条件；③锚杆的设计拉力可由抗拔试验获得，因此可保证设计有足够的安全度；④锚杆可采用预应力，以控制建筑物的变位量；⑤施工量、噪音和振动均很小。

2 土层锚杆的研究现状

从上个世纪50年代，我国从前苏联引进了锚杆技术至今，锚杆技术从研究到应用有了迅猛的发展，并逐渐形成了适合我国地质的技术特点。特别是20世纪80年代后，把锚杆、喷射混凝土支护和现场监控测量、信息反馈技术相结合，采用及时支护、分期施工全环封闭等一整套发挥围岩自承能力的设计原则，已经成功的应用于地质复杂的地下工程中。如高地应力、软岩大变形巷道地层控制工程（金川矿）、开拓于半胶结的泥页岩中并受采矿动压影响的煤矿巷道工程，覆盖岩层厚度仅10m的Q3黄土质泥土的隧洞工程（军都山隧洞）。这些有代表性的锚固工程的建成，标志着我国岩土锚固技术尤其是在软岩中的锚固技术得到了实质性的突破发展。目前，在施工方法上我国还是以水泥注浆的锚杆为主，虽然此类锚杆的成本较低，但就其应用的性价比而言，仍然不及树脂锚杆，其在发达国家的矿山工程和地下工程中已大量使用。对于树脂锚杆的研究和应用，我国与国外还有一定的差距。

二十一世纪以来，土层锚杆研究比较活跃的话题比较多，主要是围绕工程及设计中的一些疑点展开的。主要有以下三个方面：①土层锚杆的加固机理和计算理论的研究，又分为一下两个方面：a、锚固体系失稳破坏形式和力学模型的研究；b、软土地及中锚杆支护体系稳定性的研究。中国水利水电科学研究院提出了应用塑性力学上限解对用锚索、锚桩加固的边坡稳定性分析方法，武汉岩土研究所用有限单元法计算分析了预应力长锚索单体加固机理进行了大量深入的研究。②锚固体系试验研究，主要有锚固体系和预应力锚固的变形、试验。监测和控制研究。武汉岩土研究所通过大吨位试验分析了预应力长锚索单体加固机理。③对灌浆工艺、降水方案等施工工艺的研究。

3 土层锚杆的分类

a．按工作年限锚杆可分为：①临时性锚杆(工作年限小于2年)；②永久性锚杆(工作年限大于或等于2年)。

b．按钻孔工艺锚杆可分为：①普通钻孔锚杆；②旋转式钻孔锚杆；③扩孔锚杆。

c．按力的传递方式锚杆可分为：①摩擦型锚杆，通常称为灌浆锚杆，其支承机理为摩擦抵抗力F大于支承抵抗力p；②承压型锚杆，锚固体有一个支承面，锚固的一部分或大部分是局部扩大的，其支承机理为摩擦抵抗力F小于支承抵抗力Q；③摩擦组合型锚杆，如扩孔注浆锚杆、串铃状锚杆、螺旋锚杆等，其支承机理为抵抗摩擦力F约等于支承抵抗力Q。d．按注浆工艺锚杆可分为：①导管法注浆直轴锚杆(岩石，硬粘土)；②低压注浆锚杆；③高压注浆锚杆；④扩孔不足锚杆(硬或硬粘性粘土)。

e．按粘接长度锚杆可分：①全长粘接锚杆；②部分粘接锚杆。

f．按工作机理锚杆可分为：①主动锚杆，荷载主动地加到锚杆上，土体保持相对静止．锚

杆和土体的相互作用由锚杆的拉伸和位移而引发。用于支撑上部结构的锚杆均属此类。②被动锚杆。敷设在土中的锚杆用作抵抗土的可能位移，它们之问的相互作用主要由土体的位移而激发，隧道支撑结构、挡土墙、土坡稳定等均属此类。

4 锚杆的适用条件

土层锚杆按锚固段构造形式不同可分为: 圆柱型锚杆、端部扩大头型锚杆、连续球体型锚杆3 类。

（1）圆柱型锚杆: 采用钻机成孔, 常压灌浆形成锚固体, 其施工简单, 适用于承载力要求较低的非粘性土, 硬粘性土等密度较大而含水量小的土层。

（2）端部扩大头型锚杆: 钻孔端头采用爆扩孔或机械扩孔, 其施工工艺较为复杂, 但承载力较高, 适用于一般粘性土土层。

（3）连续球体型锚杆: 采用二次高压注浆工艺在锚固段形成多个连续扩头体, 使之与周围土体有更高的嵌固强度, 此类锚杆适用有较高承载力要求的饱和软粘土土层。

按使用期限可分为临时性锚杆和永久性锚杆2类。作为永久性锚杆应避免锚固段设置在未经处理的下列土层中:①有机质土层。因为有机质土会引起锚固体腐蚀破坏; ②液限W L>50%的高塑性土层。土层的高塑性会引起明显蠕变, 从而导致锚固力的损失或丧失; ③相对密度Dr< 0.3 的松散地层。此类地层单位面积上的摩阻力极低, 难以达到工程所需的锚固力。

5 锚杆的锚固机理

锚杆是依靠一端稳固的锚固于深层稳定土体来提供承载力的，锚固机理指的是锚固段的抗力构成和内力传递。对于粘结式锚杆和端头锚固式锚杆有不同的锚固机理。锚杆的受力简图如图1、2 所示。

应用最为普遍的是粘结式锚杆。对于预应力锚杆，其荷载的传递机理是：当外加荷载在注浆体与锚杆之间产生相互作用力时，此作用力由注浆体传递给围岩，锚固的关键是杆体与注浆体、注浆体与围岩之间力传递的可靠性。对于非预应力锚杆而言，尤其是在软岩和破碎岩石中的锚杆，通常把注浆体和杆体看成一个单元，其荷载传递机理则是：外荷载使围岩与锚固体之间产生相对位移，因此产生的相互作用力作为锚固力。粘结式锚杆的受力简图如图1 所示。

对于端头锚固式锚杆，以螺旋锚为例。螺旋锚主要由锚片、锚杆和锚头组成。在施工中，螺旋锚需要外力矩作用下才能扭入土体。在拉拔荷载作用下，叶片与岩体之间产生用来维持锚固体平衡的正压力。此锚杆不需要注浆，旋入土体的锚片相当于锚定板，在外力作用下表面产生被动土压力，作为与外力平衡的内力。其受力如图2 所示。

目前，对岩体和土体中的锚杆工作机理有各种不同的观点，先介绍常见的集中观点。

6 锚杆的工作原理

6.1 摩擦作用

由于土层锚杆在正常工作状态下，涉及拉杆、注浆体、土体等各部分的相互作用，受力情况复杂，所涉及的各部分材料性能差异很大，所以对锚杆体系的工作机理一时还难以分析清楚。一般认为：主要靠锚固段的注浆与被锚固土体之间的摩擦力来维持被锚固土体的平衡和稳定。一个灌浆锚杆的砂浆锚固段，当锚固段受力时，锚杆所受的拉力首先通过锚固周边的握裹力传递到砂浆中，然后再通过锚固段钻孔周边的地层摩擦力而传递到锚固地层中。因此，锚杆除了本身截面积需要承受拉力外，还必须同时满足三个条件：①锚固段砂浆握裹力必须能承受极限拉力；②锚固地层对砂浆的摩擦力必须能承受极限拉力；③锚固的土体在最不利的条件下必须能保持整体的稳定。

试验和实践证明：单根锚杆的承载能力除锚筋必须具有足够的截面积以承受极限拉力外，对于锚固于岩层中的锚杆，其抗拔力取决于砂浆与锚筋间的握裹力；对于锚固于土层中的锚杆，其抗拔力取决于锚固体与土层之间的极限摩阻力。当有扩大头时，还与扩孔部分的压力有关。

锚固段与周围土体的摩阻力。它直接影响承载力的大小。研究的手段主要有试验、数值模拟和解析解，下面着重对试验解和数值解进行讨论。

通过试验可知，锚固力的增加与锚固长度的增加不成正比，随着锚固段长度的增加，锚固力的增加变缓。锚杆长度有个经济长度，过长则对增加承载力没有贡献。在锚杆受力后，锚固段与围岩间产生剪应力。这个剪应力的峰值与锚杆承载力的峰值不是同时出现。当承载力较小时，剪应力已经达到峰值，此时锚杆的位移较小。当锚杆的承载力达到峰值时，锚杆的位移较大。锚固段与围岩间的剪应力峰值大小与围压有关，围岩越大则极限摩阻力越大。随着锚固段的增长，其与围岩的平均摩阻力会减小，这也验证了靠增加杆长来增加锚固力是不经济的。进一步的研究表明，锚固段表面的剪应力是不均匀的，随着外力的增加，剪应力

峰值向远端移动。但峰值只是分布在锚固段前部的一定范围内。通过试验来研究锚杆的传力机理是最为可靠的手段。与桩基承载力一样，理论计算对于岩土体只是辅助手段。通过试验，能够得到理论上无法得出的数据，这是研究者首先采取的手段。缺点是，试验数据受环境影响较大，同样的锚杆，两次的结果会偏差很大。

由于计算机的发展，对土中锚固的研究可采用数值解法，常用的有有限元、边界元、DDA 等。数值模拟结果显示，当预应力逐渐增大时，水泥浆体因拉剪应变过大而产生剪切滑移现象，超过剪切强度的剪应力开始向纵深转移，这与工程实际吻合。拉力型锚杆应力集中现象明显，应力分布主要集中在锚固段上部较小的范围内。剪力型锚杆锚固体中的应力分布范围比较大，应力集中小，较均匀。能够充分利用锚固体的锚固作用，承载力较大。锚固体产生塑性变形后，应力集中程度降低，应力向深部弹性区转移，这使得深部锚固体表面应力增大。拉杆的刚度对锚固体表面应力的分布有很大影响。刚度越大，锚固体表面应力分布越均匀，这是因为刚度增加使锚固段整体同步位移的原因。数值模拟是研究力学问题强有力的手段。它的前提是介质是连续的。对于整体性较好的岩土体，模拟效果较好。当土体发生破碎时，结果与实际偏差较大。而岩土体结构往往是在局部破碎的情况下工作，这并不整体稳定性。

6.2 围岩凝聚力的增加

对于层理不发育，整体性能较好的围岩，轴对称圆形巷道的开挖将引起围岩螺旋线型破坏（图2），塑性区中滑移线是两组夹角为的螺旋线，对于这组可能的滑移线，锚杆杆体的“销钉作用”可以增大破坏面的抗剪强度。根据文献的实验结果,锚杆承受的剪力，是锚杆可以承受的最大剪力。在纯剪力的条件下考虑米赛斯准则，有:

式中：σ是钢材的屈服极限，D是锚杆的直径。

显然，由于锚杆增加了破坏面的抗剪强度，相当于提高了破坏面的等效凝聚力。

式中：c’为破坏面等效凝聚力；Sc ,Sl分别为锚杆沿巷道跨度和轴向间距，为破坏等效凝聚力。

6.3 围岩内摩擦角增大

锚杆的预应力将在围岩中产生一个均匀压缩带，使围岩等效内摩擦角得到提高（图3）

6.4 围岩等效单轴抗压强度提高

按照全长粘结式锚杆的中性点理论，锚杆安设后将随围岩共同变形，此时，中性点以下锚杆表面剪力将阻止巷道表面位移。锚杆的这种加固作用表现为岩体峰值抗压强度的提高，加固岩体等效单轴抗压强度表示为

其中，β锚杆密度参数考虑到中性点以下锚杆剪应力对巷道表面收敛的控制作用，有：

式中:λ为巷道断面圆的半径。

6.5 围岩等效变形模量增加

由于锚杆的弹性模量远高于岩体变形模量E，当锚杆随岩体变形时，这种变形特征差异造成了岩体等效变形模量的增加，可近似表示为：

如果忽略岩体的泊松比的改变，则岩体等效剪切模量可近似地表示为：

式中:G为原岩体剪切模量；G b为锚杆体剪切模量。

6.6 土体稳定性增大

由于锚杆的预应力作用，可以有效地限制被锚固土体的变形量，从而增加土体的稳定性；灌浆可大大增加锚杆和土界面强度,也可增加土体稳定性。

7 土层锚杆的设计

7.1 设计原则

土层锚杆的承载力主要取决于锚固体的抗拔力,而锚固体的抗拔力可以从两方面考虑: 一方面是锚固体抗拔力应具有一定的安全系数,另一方面是它在受力情况下发生的位移必须不超出一定的允许值。

7.2 设计计算

土层锚杆的设计工作包括: 锚杆的配置及其与结构的相互关系、锚杆设计拉力的确定、锚杆截面设计、锚头联结设计、锚杆长度设计、锚杆和结构物的整体稳定性验算等内容。（1）锚杆对接挡墙( 桩)加固力计算。深基础支挡墙( 桩) 所需的加固力计算是根据作

用于支挡墙( 桩) 上力的平衡关系求得。计算方法与锚杆排数、墙( 桩) 嵌入基坑面以下深度以及支承状况和开挖工序有关。具体分析计算可参考有关书籍。

（2）土层锚杆的极限抗拔力计算和锚固体长度计算。土层锚杆的极限抗拔能力取决于锚固段地层对锚固浆体产生的摩阻力,其式可表达为:

T u=πDL eτ

式中: T u为锚杆的极限抗拔力(kN);D为锚杆钻孔的直径(m);L e为锚杆的有效锚固长度(m); τ为锚固段周边的抗剪强度(MPa)。

锚杆的极限抗拔力是由锚杆、固护系统和土体的整体、稳定性决定的, 而土层的抗剪强度是由下式计算:

τ=c+K0 γhtgψ

式中:c为锚固区土层的粘聚力;ψ为土的内摩擦角;h为锚固段以上地层覆盖厚度;γ为锚固段以上地层容重;K0为锚固段孔壁的土压系数。

当采用护孔型锚杆时, 应按下式计算:

T u=DL eτ+qA

式中: qA为土压抵抗力;q为单位面积上的土压力;A为土压作用的面积。

需要指出的是, 由于影响抗剪强度的因素很多, 因而用以上公式计算的锚杆极限抗拔力与实际情况差别很大。因此, 锚杆的抗拔力往往是通过现场试验取得, 计算得出的数值要经过现场试验验证后方可使用。

(3)锚杆截面积计算。在确定锚杆杆体的截面积时按以下公式计算:

S=K*N t/f ptk

式中:S为锚杆截面积;N t为锚杆设计轴向力;K为锚杆安全系数;f ptk为锚拉杆强度标准值。7.3 锚杆的稳定性验算

土层锚杆在深基坑中作为支挡结构而承受土压力,必须进行外部稳定和内部稳定的方面的验算。外部稳定是指锚杆围护系统和土体全部合在一起的整体稳定。由于边坡本身失稳或受荷载作用,从支护墙基础底部产生滑动而向外推移,整个体系沿滑缝向下滑动,整个土锚均在土体深滑裂面范围之内,造成整体失稳,一般采用圆弧法验算其稳定性。

内部稳定计算是指土锚与支护墙基础假想支点之间深滑动面的稳定验算,对于内部稳定的验算,可以采用图解法来进行分析,现以在均质土中的单排锚杆护壁为例说明内部稳定计算。

锚杆极限抗力的水平分力(maxR h)可以从图1-b中的平衡图得出:

E gh=[G-(E ah-E1h tgδ)]tg(ψ-θ)

maxR h=f A(E ah-E1h+E rh), f A=1/[1+tgαtg(ψ-θ)]

8 土层锚杆的布置要求

（1）锚杆的水平和垂直间距,一般不宜于大于4m, 以避免单根锚杆承载力过大而应力集中，但也不得小于1.5m, 以免群锚效应而降低锚固力。

（2）锚杆锚固体上覆土层厚度不应小于4m, 以避免上部地表荷载对锚杆的影响, 同时也是为了防止高压注浆时上覆土隆起。

（3）倾斜锚杆的倾角不于, 并不得大于, 以到为宜。倾角过小, 不宜于保证锚杆施工质量,倾角过大,则不利于锚杆锚固力的发挥。

（4）锚杆自由长度不宜小于5 m, 应根据锚杆与滑裂面和边坡坡面的交点的距离而定,其自由段长度应超过破裂面1m。

（5）锚杆数量n应根据锚固工程所需加固力T和设计锚固力确定。

9 锚杆施工过程及工艺要点

常见土层锚杆的施工包括以下几个工序：钻孔、安放拉杆、灌注、养护、肋柱及挡板钢筋绑扎、锚头固定、支模、混凝土浇筑、养护、拆模。对于后期需施加预应力的锚杆，还要根据具体的设计要求安排张拉的准确时间。

9.1 施工前准备

施工前的准备包括施工前的调查和施工组织设计。施工前调查包括：收集场地岩土报告，锚杆支护设计方案；分析地下水性质、埋深，预测降水效果及对锚杆施工的影响；地下障碍

物的核实；了解作业限制、环保规则、地方法规；了解施工空间、各种设备、工程道路情况，了解现场各工种配合要求。

施工组织设计，也就是开工前，详细制定施工组织设计，确定施工方法、施工程序、使用机械设备、工程进度、质量控制和安全管理等事项、内容包括：工程概况：工程名称、地点、工期要求、工程量、目的；岩土勘察报告中地层、地下水位简介；锚杆设计简介；施工机械设备，临时设施，施工材料；作业程序，各工种人员配备；施工管理，质量、进度控制，施工适用的规范、标准；安全、文明施工措施；应支付的工程验收技术资料。

9.2 钻孔

钻孔前的准备工作包括：首先是钻孔机具的选择必须满足土层锚杆的钻孔要求，坚硬粘土和不易塌孔的土层，可以选用地质钻机、螺旋钻机和土锚专用机；饱和粘性土与易塌孔的土层，宜选用带护壁套管的土锚杆专用钻机。其次钻孔前，还要正确定出孔位，其水平向误差100mm，垂直向误差50mm，倾角误差值为2°；最后安放杆体前，湿式钻孔应用水冲洗，直至孔口留出清水为止。

钻孔的施工方法有两种，一是清水循环钻进成孔法。这种方法在实际工程中运用最广，软硬土层都能适用，但需要有配套的排水循环系统。有些施工单位为了方便，在现场只设置排水系统，没有设置重复利用水系统装置。在软黏土成孔时，如果不用跟管钻进，应在钻孔孔口处放入1m到2m的护壁套管，以保证孔口处土层不坍塌。二是螺旋钻孔干作业法。该法适用于无地下水条件的黏土、粉质黏土、密实性和稳定性都较好的砂土等地层。

9.3 安放拉杆

土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。主要根据土质、土层锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。所受承载能力较小时，多用粗钢筋; 所受承载能力较大时，多用钢绞线。

（1）钢筋拉杆。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整体。土层锚杆的长度一般都在10m 以上，有的达30m 甚至更长，为了将拉杆安置在钻孔的中心，防止自由段产生过大的挠度和插人钻孔时不搅动土壁，对锚固段，还为了增加拉杆与锚固体的握裹力，在拉杆表面需设置定位器( 或撑筋环)。钢筋拉杆的定位器用细钢筋制作，在钢筋拉杆轴心按120°夹角布置，间距一般为2 2.5m。定位器的外径宜小于钻孔直径10mm 。

（2）钢丝束拉杆。钢丝束拉杆可以制成通长一根，它的柔性较好，往钻孔中沉放较方便。但施工时应将灌浆管与钢丝束绑扎在一起同时沉放，否则放置灌浆管有困难。

钢丝束拉杆的锚固段亦需用定位器，该定位器为撑筋环，如图1所示。钢丝束的钢丝分为内外两层，外层钢丝绑扎在撑筋环上，撑筋环的间距为0.5至1.0m，这样锚固段就形成一连串的菱形，使钢丝束与锚固体砂浆的接触面积增大，增强了钻结力，内层钢丝则从撑筋环的中间穿过。

钢丝束拉杆的锚头要能保证各根钢丝受力均匀，常用者有徽头锚具等，可按预应力结构锚具选用。沉放钢丝束时要对准钻孔中心，如有偏斜易将钢丝束端部插人孔壁内，既破坏了孔壁，引起坍孔，又可能堵塞灌浆管。为此，可用长25cm 的小竹筒将钢丝束下端套起来。

（3）钢绞线拉杆。钢绞线拉杆的柔性更好，向钻孔中沉放更容易，因此在国内外应用得比较多，用于承载能力大的土层锚杆。要仔细清除锚固段的钢绞线表面的油脂，以保证与锚固体砂浆有良好的锚结。自由段的钢绞线要套以聚丙烯防护套等进行防腐处理。钢绞线拉杆需用特制的定位架。

安放锚杆体时，应防止杆体扭曲、压弯，注浆管宜随锚杆一同放人孔内，管端距孔底为50 1OOmm，杆体放人角度与钻孔倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孔中心; 若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔，直至能顺利送人锚杆为止。

9.4 灌桨

灌浆是土层锚杆施工中的一个重要工序。施工时，应将有关数据记录下来，以备将来查用。灌浆的作用是: 形成锚固段，将锚杆锚固在土层中; 防止钢拉杆腐蚀; 充填土层中的孔隙和裂缝。灌浆方法有一次灌浆法和二次灌浆法两种。

灌浆材料应根据设计要求确定，一般宜选用水泥: 砂= 1 1:2，水灰比0.38 0.45 的水泥砂浆或水灰比0.40 0.45 的纯水泥浆，必要时可加人一定量的外加剂或掺合料。浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆管路应经常保持畅通。

灌浆时应遵循以下步骤: 常压灌浆采用砂浆泵将浆液经压浆管输送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止灌浆; 浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为 1. 1 1.3; 灌浆时，宜边灌注边拔出注浆管; 拔出套管，拔管时应注意钢筋有无被带出的情况，否则应再压进去直至不带出为止，再继续拔管; 灌浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，并保护好。

9.5张拉锚固

①土层锚杆灌浆后，待锚固体强度达到80% 设计强度以上，便可对锚杆进行张拉。张拉前先在支护结构上装围擦。张拉所用设备与内外温差大。

②采用了分层施工，每层厚约300 ～ 500mm，连续浇筑，并在前一层混凝土初凝之前，将

后一层混凝土浇筑完毕。

③采用叠合梁原理，将转换层结构分两次施工，缓解了大体积混凝土水化热高、温度应力过大对控制裂缝的不利影响。

④在砼内预埋温度检测点，随时测量砼的内外温差。

10 土层锚杆施工中常见的质量通病与防治措施

1、锚杆位移大

土层锚杆在设计的试验荷载下，位移量不能满足设计要求。为此，正式施工前先进行锚杆试验，通过试验调整初步设计，针对不同工艺和土层地质条件确定合理的锚杆长度和直径；一般在粘土地层中钻孔时，采用清水循环钻进，自造泥浆，孔壁不会产生泥皮；在容易发生坍孔的砂性地层中钻进时，可以采用护壁泥浆，下锚后用清水清孔，使孔内泥皮减少到最低程度，清孔结束立即灌浆；在钻孔过程中，应根据地层条件的不同采用不同的钻进工艺，粘性土中采用轻压慢钻进、快转速(120r／min)成孔，有利于破土、造浆，砂性土中采用护壁泥浆钻孔、高压快钻进、慢转速(40r／min)成孔，有利于孔壁的稳定；发现钢筋下放不到孔底的，应使钻孔超深0．3～0．5m；选用压力和流量较大的注浆泵；根据气温、地温等具体情况，通过现场试验合理确定第二次灌浆的时机，以保证第二次灌浆不泛出孔口，第二次灌浆量不宜小于第一次灌浆量的30％；对于受力要求比较高的工程，可以考虑采用分层多次注浆(注浆管的埋设数量要增加)的方法；在锚杆抗拔试验后，应对原有的构造、设计参数、施工工艺参数等进行修改后，再进行正式施工；在适当位置补打锚杆；在原锚杆附近用灌浆进行地基处理。

2、锚杆钢筋拔出

施加预应力时或永久性锚杆在受力过程中，钢筋从锚杆中拔出。为此，在自由段钢筋涂油脂以前，将锚固段钢筋包裹好，并在钢筋安设以前都应保证锚固筋表面的清洁，对沾有油脂的锚固筋必须进行蒸汽洗涤；考虑钢筋和浆体的握裹力，选用压力盒流量较小的注浆泵；根据气温、低温等具体情况，通过现场试验确定第二次灌浆的时机，以保证第二次灌浆不泛出孔口，第二次灌浆量不宜小于第一次灌浆量的30％；对自由段钢筋或钢索表面涂上油脂，并套上塑料套管，对锚固段钢筋可以先套上波纹管，然后在波纹管内外灌浆，以防灌浆体开裂而使地下水渗漏引起锈蚀；严格控制焊接质量，若采用钢索，可以避免接头和焊接；在钢筋的头部安设导正器，有利于钢筋的下放，尤其是斜孔；保证钢筋的焊接垂直度，现场的钢筋应顺直堆放。

3、锚杆预应力松弛

为此，必要时对锚固段地基进行加固或预加固；选用压力和流量较大的注浆泵；根据气温、地温等具体情况，通过现场试验确定第二次灌浆的时机，以保证第二次灌浆不泛出孔口，第二次灌浆量不宜小于第一次灌浆量的30％；选用有自由段的锚杆，必要时可以张拉锚头，调整预应力；可以通过扩大钻孔直径来保证锚固力；锚杆的端部采用机械扩孔或压浆扩孔，

避免采用爆破扩孔和水力扩孔。

11 结束语

土层锚杆还有很多需要进一步研究的问题，如在不降低承载力的前提下，为适应场地条件，使锚固体或锚固段做成扩体，以缩短锚杆长度问题。

土层锚杆的运用最重要的是要决定好它的适用范围，不仅能满足使用功能要求，也能给建设单位节约大笔工程造价。在使用中要将锚杆的特性与施工现场相结合，充分利用锚杆的优势。

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