13.土层锚杆

土层锚杆
1. 土层锚杆的布设
锚杆布设包括锚杆埋设深度、锚杆层数、锚杆的垂直间距和水平间距、锚杆的倾斜角度、锚杆的长度、钻孔直径等。

（1）锚杆的埋设深度
要保证不使锚杆引起地面隆起和地面不出现地基的剪切破坏，最上层锚杆的上面需要有一定的覆土厚度，一般覆土厚度不小于 4 ～5m。

（2）锚杆的层数和间距
应经过计算确定，一般上下层间距为 2 ～5m，锚杆的水平间距多为 1 ～ 4.5m，为锚固体直径的10 倍。

（3）锚杆的倾角
为了受力和灌浆施工方便，不宜小于12.5°，一般与水平成15°～45°倾斜角。

（4）锚杆的长度
根据需要而定，一般要求超过挡墙支护背后的主动土压力区或已有滑动面，并需在稳定地层中具有足够的有效锚固长度。

通常长度为15 ～25m，单杆锚杆最大长度不超过30m，锚固体长度一般为 5 ～7m，有效锚固长度不小于4m；在饱和软粘土中，锚杆固定段长度以20m 左右合适。

（5）锚杆钻孔直径
一般为90 ～130；用地质钻也可达146；用电动凿岩机钻孔，最大直径为50 左右。

2. 施工程序
土层锚杆施工程序为（水作业钻进法）：土方开挖——测量、放线定位——钻机就位——接钻杆——校正孔位——调整角度——打开水源——钻孔——提出内钻杆——冲洗——钻至设计深度——反复提内钻杆——插钢筋（或钢绞线）——压力灌浆——养护——裸露主筋防锈——上横梁（或预应力锚件）——焊锚具——张拉（仅用于预应力锚杆）——锚头（锚具）锁定。

土层锚杆干作业施工程序与水作业钻进法基本相同，只是钻孔中不用水冲洗泥渣成孔，而是干法使土体顺螺杆排出孔外成孔。

3. 成孔机具设备和方法
土层锚杆的成孔机具设备，使用较多的有螺旋式钻孔机、气动冲击式钻孔机和旋转冲击式钻孔机，或YQ －100 型潜水钻机。

亦可采用改装的普通地质钻机成孔，即用一轻便斜钻架代替原来的垂直钻架，使用的钻距是在钻杆前端安φ127 套管，在它的前端四周镶合金片的环形钻头，并设臵导向架，每钻进一节套管再接长一节，直至预计深度。

套管可以拔出或作为拉杆留在孔内，可适用于各种土层。

在黄土地区亦可采用洛阳铲形成孔穴，孔径70 ～80。

成孔工艺有水作业钻进法和干作业钻进法两种。

水作业钻进法施工时，在钻杆外设有套管，钻出的泥渣用水冲刷出孔，至水流不浑浊时为止。

本法把成孔过程中的钻进、出渣、清孔等工序一次完成，可防止塌孔，不留残土；适用于各种软硬土层，特别适用于有地下水或土的含水率大及有流沙的
土层，但施工现场积水较多。

当土层无地下水时，可采用干作业钻进法成孔，一般是先用螺旋钻成孔，清除废土，然后插入拉杆，施工时采取多个平行作业。

钻出的孔洞用空气压缩机风管冲洗孔穴，将孔内孔壁残留废土清除干净。

本法适用于粘土、粉质粘土、沙土等地层及地下水位低，开挖基底面位于地下水位以上，锚杆处于非浸水情况下使用，且有施工操作方便，场地无积水，工效高，适宜冬季作业等优点。

4. 拉杆安设
成孔后要尽快安设拉杆，以防止钻孔坍陷。

拉杆使用前要除锈，钢绞线如涂有油脂，在其锚固段要仔细加以清除，以免影响与锚固体的粘结。

拉杆焊接可采用闪光对焊、熔槽帮条焊。

孔口附近拉杆钢筋应事先涂一层防锈漆，并用两层沥青玻璃丝布包扎做好防锈层。

成孔后即可将制作好的通长的钢拉杆插入管尖的锥形孔内。

为将拉杆安臵于钻孔的中心，防止非锚固段产生过大的挠度和插入孔时不搅动孔壁，并保证拉杆有足够厚度的水泥浆保护层，通常在拉杆表面上设臵定位器。

定位器的间距，在锚固段为2m 左右，在非锚固段多为 4 ～5m。

插入拉杆时应将灌浆管与拉杆绑在一起同时插入孔内，放至距孔底保持500，要求清孔后，立即插入锚杆，插入时将拉杆有定位支架的一面向下方。

如钻孔时使用套管，则在插入钢筋拉杆后将套管拔出。

为保证非锚固段拉杆可以自由伸长，采取在锚固段与非锚固段之间设臵堵浆器，或在锚杆的非锚固段处不灌注水泥浆，而填以干砂、碎石或低强度等级砼；或在每根拉杆的自由部分套一根空心塑料管；或在锚杆的全长上都灌注水泥浆，但在非锚固
段的拉杆上涂以润滑油脂等，以保证在该段自由变形，并保证锚杆的承载能力不降低。

5. 灌浆
灌浆是土层锚杆施工中的一道关键工序,必须认真进行，并做好记录。

灌浆材料采用纯水泥浆，采用425＃以上水泥，地下水如有腐蚀性，宜采用抗腐蚀性水泥。

水灰比0.4 ～0.5 左右，其流动度要适合泵送，为防止泌水、干缩和减低水灰比，可掺加0.3％的木质素磺酸钙。

亦可采用砂浆，灰砂比为1∶1 或1∶0.5（重量比），水灰比0.4 ～0.5，中沙过筛。

水泥浆液的抗压强度应大于25MPa，塑性流动时间应在22s 以下，可用时间应为30 ～60min。

为加快凝固，提高早期强度，可掺速凝剂，使用时要搅拌均匀，整个浇注过程须在4min 内结束。

灌浆方法分一次灌浆法和二次灌浆法两种。

一次灌浆法是用压浆泵将水泥浆经胶管（或用 1 根φ30 左右的钢管作灌浆管）压入拉杆管内，再由拉杆管端注入锚孔，管端保持高于底150。

灌注压力一般为0.4MPa 左右。

随着水泥浆或砂浆的灌入，要逐步将灌浆管向外拔出直至孔口，在拔管过程中要保持管口始终埋在砂浆内。

压力不宜过大，以免吹散浆液或砂浆。

待浆液或砂浆回流到孔口时，用水泥袋纸等捣入孔内，再用湿粘土封堵孔口，并严密捣实，再以0.4 ～0.6MPa 的压力进行补灌，稳压数分钟即告完成。

二次灌浆法是先浇注锚固段，在灌注的水泥浆具有一定
的强度后，对锚固段进行张拉，然后再灌注非锚固段，可以低强度等级水泥浆不加压力进行灌注。

灌浆时要注意，对于靠近地表面的土层锚杆，灌浆压力不可过大，以免引起地表面膨胀隆起，或影响附近原有的地下构筑物和管道的使用，因此，一般每1m 覆土厚度的灌浆压力可以按0.22MPa 考虑。

对垂直孔或倾斜度较大的孔，亦可采用人工填塞捣实的方法。

6. 张拉、锚碇
锚杆张拉前，分别在拉杆上、下部位安设两道工字钢或槽钢横梁与护坡墙（桩）紧贴。

张拉设备采用YC －60 型穿心式千斤顶和SY －60 油泵，灌浆完7d 后进行张拉，当张拉到设计荷载时，拧紧螺母，完成锚碇工作。

张拉时宜先用小吨位千斤顶拉，使横梁与托架贴紧，然后再换以大吨位千斤顶进行整排锚杆的正式张拉。

采用跳拉法或往复式拉法，以保证钢筋或钢绞线与横梁受力均匀。

在饱和淤泥质地层中，张拉是在水泥浆强度达到15MPa 以上后，用千斤顶对拉杆进行预应力张拉，并按0.8 倍设计荷载锚碇。

在粘性土，特别是在饱和淤泥质粘性土层中，预应力锚杆会产生蠕变现象，此外钢材的松弛，基坑支护位移和周围环境（温度、湿度、振动等）因素都会导致预应力的减小。

根据试验，预应力损失在硬质粘性土中约为张拉荷载的
6％；在软粘性土中约为张拉荷载的10％左右。

为此一般在张拉 3 ～5d 后，进行再次张拉，可有效地改善锚杆的长期工作性能。

7. 施工要点
（1）钻孔要保证位臵正确，要随时注意调整好锚孔位臵（上下左右及角度），防止高低参差不齐和相互交错。

（2）钻进后要反复提插孔内钻杆，并用水冲洗直至出清水，再接下节钻杆；遇有粗砂，砂卵石土层，在钻杆钻至最后一节时，应比要求深度多100 ～200 ，以防粗砂、碎卵石堵塞管子。

（3）钢筋、钢绞线使用前要检查各项性能，检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况；如有不合格的，应进行更换或处理。

断好的钢绞线长度要基本一致，偏差不得大于50。

端部要用铁丝绑扎牢，不得参差不齐或散架。

干作业要另焊一个导向帽；钢绞线束外留量应从挡土、结构物连线算起，外留 1.5 ～2m。

钢绞线与导向架要绑扎牢固，导向架间距要均匀，一般为2m 左右。

注浆管使用前，要检查有无破裂堵塞，接口处要处理牢固，防止压力加大时开裂跑浆。

（4）干作业钻机拔出钻杆后要立即注浆，以防塌孔；水作业钻机拔出钻杆后，外套留在孔内不会坍孔，但亦不宜间隔时间过长，以防流砂涌入管内，造成堵塞。

（5）灌浆压力一般不得低于0.4MPa，亦不宜大于2MPa，宜采用封闭式压力灌浆和二次压力灌浆，可有效地提高锚杆抗拔力（20％左右）。

灌浆材料可根据气温和土质情况与使用要求，适当掺加早强剂、防冻剂或减水剂。

（6）注浆前用水引路、润湿、检查输浆管道；注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备及灌浆管等。

注浆后自然养护不少于7d，待强度达到设计强度等级的70％以上，始可进行张拉。

在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。

（7）张拉前要校核千斤顶，检查锚具硬度，清擦孔内油污、你砂。

张拉力要根据实际所需的有效张拉力的可能松弛程度而定，一般按设计轴向力的75％～85％进行控制。