深基坑支护中土层的锚杆设计与施工

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民营科技
建筑·规划·设计 2008 年第 5 期

深基坑支护中土层的锚杆设计与施工

陈增新

( 深圳市市政工程设计研 究院有 限公司, 广东 深圳 518029)

摘 要 :从锚杆设计 的角度 问题进行 了剖析, 提 出了锚 固力法在特殊地基层 中的应用, 对锚杆 的水注浆形式等 问题进行 了剖析 。
关键词 :深基坑支护 ;土层锚杆 ;设计 ;施工

前言 包 。
深基坑支护 工程 多采 用排桩 或地 下连 续增 加 支撑 的支 档 型 结构 , 但 二次高压注浆操作起来较为繁琐 。预埋花管 的密封 问题 , 要尤
而锚杆支持 由于具有施工速度快, 施工难度较 小, 造价较低 以及 具有 为慎重, 如密封不严, 在 下锚 时容 易脱开, 一次注浆 时水泥浆将会进
开 阔的基坑作业 空 间而有利于土方开控及地 下室施工等特 点, 已成为 入此管, 二次注浆就无法进 行 了 ; 如果密封太牢 固, 二次注浆又存在
深基坑支护 中普遍采用 的支护技术 。近年来锚杆技术 已获得广泛 的应 浆液无法冲开密封 的 问题 。另外, 两 次注浆 时 间间隔 问题, 要根据工
用, 也积累 了大量 的设计与施工方面 的经验 。 程实 际情况 由试验确 定, 间距太短或太长, 二次注浆都会 因浆液无法
1 锚杆设计角度 问题 的分析 灌入而失败 。
在设计锚杆角度 时, 到底取 多大合适 呢? 可从 以下几个方面来考 在此提 出一种 “一次高压注浆 ”工艺, 是综合上述两种注浆方式
虑 。 而成 。虽说效果 比二次高压注浆稍差, 但 却操作简单 易于掌握, 失败
1.1 深基坑锚杆支护 中, 锚 固力产生于滑裂面外深部稳定地层 。为 率低, 这种方式 只需一条注浆管, 即在 一次常压方式注浆完后, 马上
了降低工程造价, 锚杆长度一般在满足受力要求 的情况 下尽量缩短长 用废水泥纸袋 、麻袋及水玻璃等物将孔 口快速密封, 用 1.8~2.5MPA 压
度, 所 以, 锚杆往往设计成与水平面成一定 的角度 , 角度越大, 越早 力进行注浆 。此法在对裂缝 隙发 育 、涌漏水 的地层 时收到 了 良好 的效
进入稳定地层 。

果 。广州粤财大厦属于裂 隙发育的页岩风化地层, 涌水漏水现象普遍,
1.2 从结构受力分析, 锚杆轴力 NT 可分解为 : 采用一次高压注浆, 不仅可 以封堵孔 口防止浆液 因漏水而流失, 而且,
水平分为 : ( ) 高压力可 以抵抗岩层裂 隙水压, 使浆液注入裂 隙 中, 以提 高灌浆及锚
NT 水平 =NTCOS θ 3- A
垂直分力 : ( ) 固效果 。施工 时发现, 注浆量 可相应增加 包 水泥用量 , 施 工
NT 垂 直=NTSIN θ3- A 2~4 383
只有 水平 分 力对 支 护 结构 是有 益 的 。从 上 式可 以看 出, 越 小 , 条锚杆, 全部达到 了设计要求 的锚 固力 。
θ
水平分力越大, 对支护越有利, 反之 越大, 水平分力越 小, 相应 的 锚杆头漏水 问题
θ 3
垂直分力会越大 。当锚杆角度 设计过大 时, 为 了得 到所 需 的水平分 深基坑支护 中, 锚杆头 出现渗水现 象是较 常见 的, 渗水来源不外
θ
力, 只有通过增加锚 固段长度 来 实现 , 这样造 成 了工程 造 价 的提 高 。 乎 :
同时垂直分力过大, 一方面会加大对支护桩 ( 墙) 的压力, 在软弱地 ( ) 基坑外地下水位较高 ;
1
层 中, 会 使它产 生 下沉 等 不 良影 响, 另一方面还会产 生 一个 下滑 力 , ( ) 地层承压水及裂缝水 。
2
使锚杆 台座或支承腰梁产生 向下滑移, 引起预应力松弛, 并可 能造成 渗水通道产生 的原 因有 :
坑壁变形也 随之增大 。特别是在连续墙锚杆支护工程 中, 一般 是在连 ( ) 灌浆 时孔 口密封不严 ;
1
续墙 内预埋一块钢板, 以支承锚杆 台座 。在广粤财大 厦锚杆施工 时发 ( ) 锚杆张拉锁 定 时, 由于注浆体 、杆体与也壁层产生变形而 出
2
现, 按 施工 的锚杆, 在张拉及施加预应力时, 有少数 台座 出现 向下 现裂缝 ;
30°
滑动 ; 按 施 工 的锚杆 , 台座根本立 不住 。施 工 时, 为保证 工程 质 ( ) 基坑使用过程 中, 由于变形发生或应力轻松等 引起裂缝 。
45° 3
量, 所有 台座全部经过与预埋钢板焊接后才张拉 。但仍发

现部分 施 渗漏水现 象严重 时会影 响基坑 内正常施工作业 , 甚至可 能危及周
45°
工 的锚杆 因承受运大 的垂直分力, 产生预埋钢板上端与连接墙砼面拉 围建筑物, 道路及地 下管线 的安全, 必须采取措施进 行封堵, 但要彻
裂 的情况 。 底根治渗漏水现 象, 只有在基坑变形完全稳定后方 能做 到 。一般是在
1.3 从施工方 向分析, 锚杆具有一定 的角度, 有利于钻孔孔壁保持 地下室衬墙施工 时进 行 。堵漏方式是 : 凿开漏水通道 。先用砂浆预埋
稳定, 下锚操作及灌浆施工 。尤其在采用常压方式注浆 时, 浆液在凝 两条注浆管 引水, 待砂浆具有一定强度 时, 再通过此两条预埋管进 行
固过程 中, 由于液柱 自身压力作用, 会使锚 固体变得较为密实, 有利 压力注浆堵漏 。
于提高灌浆质量, 但 是, 角度太大 时, 钻孔 时机器须贴近孔 口, 同时 4 注浆形式质疑 问题
须垫高机座, 会给工人起卸钻具带来操作 困难 。锚杆角度超过 , 施 目前所采用 的 “全孔法 ”注浆方式是值得商榷 的。因为 自由段 内
40°
工难度大增, 在广州兴隆广场锚杆工程 中, 在施工东面 锚杆时, 曾 注浆体在土方未开挖 、进 行预应力张拉 时, 它是产生摩 阻力 的, 而一
40°
因钻机垫得太 高 ( 三层方木) 且摇摆太大而 引起钻机倾翻事故, 幸无 旦开挖后, 由于它处滑裂面 内主动 区, 随着坑壁位移产生, 它会转而
造成人员伤害 。 产生负摩 阻力 。影 响锚 固效果, 要消 除这一现 象, 须在注浆方式上进
因此, 锚杆倾角是综合考虑 以上各 因素后进 行取值 的。土层锚杆 行改变, 常压注浆方式下可 以进 行锚 固段定注浆 , 高压注浆方式下可
有关规范规定, 锚杆角度不应小于 并不大于 以 为宜, 建 用止浆塞来 隔离 自由段 。
13° 45° 15~35°
议锚杆角度一般取 较为合适 。 参考文献
20~30°
特殊地层 的在锚 固力方法 的应用 黄 强 深基坑支护工程 设计技术 北京 : 中国建材工业 出版社 ,
2 [1] . [M] .
这里是指含淤泥或砂 的软土层及裂缝发育的涌漏水风化层 。

1995.
目前通 常 的注浆方式有两种, 一次常压注浆及二次高压注浆, 一 [2] 中国建筑科学研 究院, 中华人 民共和 国行业标准, 建筑基坑支护技
次常压注浆是指将注浆管连 同杆体一起 下入孔底 , 在 常压 ( 一般 0.4~ 术规范 ( 征求意见稿) [S] .1997.
) 下, 浆液 由孔底注入, 边注浆边拔 出注浆管, 待孔 口溢 出浆 地基与基础规范 北京 : 中国建筑工业 出版社,
0.6MPA [3] [S] . 1997.
液后立 即停止灌浆 。二次高压注浆是指在下锚 的同时下入两条注浆管, [4] 冶金部建筑研 究总 院, 中国工程建议标准化协会标准, 土层锚杆设
一条为带有许 多小孔 的预埋花管, 并用黑胶布将 小孔封 闭, 另一条在 计与施工规范 ( )
ECS22.90 [S] .1990.
进 行完 一 次常压 灌浆 后被拔 出, 待浆体达 到 5.0MPA 强度 后 , 再从预
埋 的注浆管用大于 2.5MPA 的高压进行劈裂注浆, 使浆液 自主体扩散 ,
挤压, 使锚 固体扩大 。
二次高压注浆对提 高松软土层 的锚 固效果非常 明显, 在湛江 邮 电
大厦锚杆施工时, 即采用此法 。该场地地层为松软粘土及粉质粘土层 。
钻孔直径 为 θ150MM, 深度 30m, 水灰 比为 0.45。一 次 常压 注 浆 时水
泥用量约为 包 孔, 在二次高压注浆 时, 一般水泥用量可达
20~25 / 2~5

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