高层建筑施工第三章高层建筑深基坑支护土锚设计与施工

第七节土锚设计与施工一、土锚概述土层锚杆，亦称土锚，它的一端与支护结构联结，另一端锚固在土体中，将支护结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以及水上浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。二、土锚计算土层锚杆一般由拉杆、锚头、腰梁、自由段保护套管和锚固体等组成。如图3-70所示。土锚根据潜在滑裂面，分为自由段（非锚固段）lf和锚固段la（图3-71）。锚固段是承载力的主要来源。（一）土锚布置根据《建筑基坑支护技术规程》，土锚的上下排垂直间距不宜小于2m；水平间距不宜小于1.5m；土锚锚固体上覆土层厚度不宜小于4m。土锚的倾角宜为15º～25º，且不应大于45º。土锚自由段长度不宜小于5m，并应超过潜在滑裂面1.5m。土锚的锚固段长度不宜小于4m。拉杆（拉索）下料长度，应为自由段、锚固段及外露长度之和。外露长度需满足锚固及张拉作业的要求。土锚的锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M10。（二）土锚计算1.土锚承载力计算：锚杆承载力计算，应符合下式要求：（3-18）式中Td——锚杆水平拉力设计值，由式（3-18）计算；

θ——锚杆与水平面的倾角；

Nu——锚杆轴向受拉承载力设计值。规程规定，对安全等级为一级和缺乏地区经验的二级基坑侧壁，土锚应进行基本试验（极限抗拔力试验如图3-72），Nu值取基本试验确定的极限承载力Pug除以受拉抗力分项系数；基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，可按式（3-19）计算土锚轴向受拉承载力设计值，并进行锚杆验收试验：式中d1——扩孔锚固体直径（cm）；

d——非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径（cm）；

l1——直孔部分的锚固段长度（cm）；

l2——土中扩孔部分的锚固段长度（cm）；

——土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值（MPa）。

γs——锚杆轴向受拉抗力分项系数，取1.3；

q——扩孔部分土层的抗压强度（MPa）。Pug——土层锚杆的极限抗拔力设计值（KN）基坑侧壁安全等级为三级时，亦按式（3-19）计算Nu值。对于塑性指数大于17的黏性土层中的土锚，应进行徐变试验。2.拉杆（拉索）截面计算：普通钢筋的截面面积，按下式计算（3-20）预应力钢筋的截面面积，按下式计算：（3-21）式中As、Ap——普通钢筋、预应力钢筋拉杆的截面面积；

fy、fpy——普通钢筋、预应力钢筋拉杆的抗拉强度设计值。3.锚杆自由段长度计算（如图3-73）

（3-22）

Lt—锚杆锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离

—土体各土层厚度加权内摩擦角标准值θ—锚杆倾角3.土锚计算实例某大厦高24层，地下室2～3层，基础挖土13m，土质为砂土和卵石，桩基采用直径800mm的人工挖孔的灌注桩，桩距1.5m。工程施工场地狭窄，两面临街，一面紧靠民房，基础挖土不可能放坡大开挖，需用支护结构挡土，垂直开挖，但挡土板桩不能在地面进行拉结，如作为悬臂桩则截面不满足要求，且变形亦大，因此决定采用一道土锚拉结板桩。（1）土锚受力计算根据地质资料及施工条件，确定如下参数：1）土锚设置在地面下4.5m处，水平间距1.5m，钻孔的孔径为ф140mm，土层锚杆的倾角为13o；2）地面均布荷载10KN/m2；3）计算主动土压力时，按照土层种类，土的平均重力密度，计算被动土压力时，根据土层情况，土的重力密度。主动土压力处的内摩擦角，被动土压力处土的内摩擦角，土的粘聚力c=0。A.挡土板桩的入土深度计算（图3-74）三、土层锚杆施工土层锚杆施工，包括钻孔、安放拉杆、灌浆和张拉锚固。在正式开工之前还需进行必要的准备工作。（一）施工准备工作在土层锚杆正式施工之前，一般需进行下列准备工作：1.土层锚杆施工必须清楚施工地区的土层分布和各土层的物理力学特性（天然重度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模量、凝聚力、内摩擦角等）。这对于确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法等都十分重要；还需了解地下水位及其随时间的变化情况，以及地下水中化学物质的成分和含量，以便研究对土层锚杆腐蚀的可能性和应采取的防腐措施；2.要查明土层锚杆施工地区的地下管线、构筑物等的位置和情况，慎重研究土层锚杆施工对它们产生的影响；3.要研设究土铲层锚把杆施积工对等邻近柏建筑夹物等盘的影丸响，笛如土普层锚浴杆的成长度据超出画建筑咏红线皇、还四应得毫到有辣关部冬门和嚼单位醒的批搂准或仁许可轻；同时凳也应笛研究住附近侧的施格工（贼如打骗桩、性降低户地下突水位使、岩收石爆体破等察）对重土层甜锚杆揭施工律带来辈的影回响；4.要编感制土率层锚禁杆施隆工组伶织设冠计，屯确定土土层史锚杆卸的施霞工顺借序；腿保证周供水蛙、排陆水和钟动力永的需圆要；断制订仔钻孔将机械园的进缘瑞场、腾正常停使用秋和保泄养维祥修制房诚度；事安排激好施唇工进晨度和喷劳动重组织婶；在愤施工划之前议还应族安排陷设计辛单位休进行冤技术背交底切，以漠全面捕了解路设计倒的意万图。（二夕）钻酸孔土层阿锚杆时的钻侧孔工蛙艺，讲直接完影响慨土层筝锚杆鼓的承碎载能类力、固施工废效率慨和整怎个支父护工突程的怪成本礼。钻梢孔的须费用旋一般端占成叛本的30％以挑上，巾有时慎甚至制超过50％。咬钻孔隐时注匪意尽彩量不蛮要扰迫动土扒体，劈燕尽量乔减少挎土的菊液化宾，要堵减少池原来荡应力辩场的沈变化鸭，尽棚量不刚使自纺重应密力释勺放。土层恶锚杆爹的成貌孔设熊备，屡国外袖一般陵采用吴履带堆行走颠全液道压万狱能钻谱孔机短，孔宜径范杜围50～32洲0m耀m，具寄有体树积小心，使艳用方扛便，寇适应用多种惰土层春，成蔽孔效进率高鉴等优写点。健国内行使用油的有渔螺旋讽式钻驳孔机睁、冲应击式色钻孔辫机和则旋转隙冲击以式钻毙孔机腰，亦蒙有的颠采用银改装白的普帅通地蓝质钻率机成槽孔。蔬在黄爽土地花区亦疮可采乐用洛湖阳铲热形成悲锚杆油孔穴达，孔权径70～80采mm。钻孔领方法特的选蹦择主旧要取饭决于胀土质窗和钻倡孔机尿械。常用参的土酒层锚错杆钻廊孔方饶法有燥螺旋响钻孔忧干作刻业法摸、压脆水钻蚂进成由孔法斩、潜属钻成纠孔法旺等，区应用摄较多滤的为彻压水政钻进患法，劳可把城成孔真过程更中的袄钻进围，出芳渣，历清孔烤等工射序一须次完训成，写可防纳止塌孔孔，阻不留竭残土接，能呜适用帮于各膛种软增硬土饱层，善但施焦工现隆场积昼水较点多。涛当土化层无展地下痕水时赢，亦术可用益螺旋安钻孔邻干作绳业法胡来成资孔，欺一般轮是先帝成孔版，清搁除废怀土，宫然后妄插入袖拉杆散，施衫工时瘦采取规多个仓平行罪作业泥。钻堵出的互孔洞款用空痰气压红缩机架风管证冲洗悔孔穴险；将摊孔内榴孔壁溉残留祝废土峰清除宰干净伐。扩孔筹的方榴法有4种：乞机械横扩孔门、爆露炸扩捐孔、飘水力饿扩孔窝和压飞浆扩进孔。搬压浆挺扩孔丽在国怀外广躲泛采柜用，州但需句用堵裙浆设糠施。戴我国因多用楚二次吐灌浆辜法来以达到袭扩大寨锚固某段直功径的丘目的弹。（三餐）安蹲放拉廊杆土层假锚杆策用的胞拉杆枣，常火用的龄有钢绣管（翠钻杆爷用作碧拉杆另）、辩粗钢除筋、蛋钢丝痒束和离钢绞辆线。弄主要适根据惯土层盛锚杆雹的承妙载能复力和涌现有娃材料赶的情诸况来竹选择像。承笋载能即力较壮小时削，多衔用粗么钢筋保：承烟载能卡力较牌大时示，我叠国多密用钢核绞线搏。1.钢筋忌拉杆钢筋侵拉杆坦由一波根或叶数根辟粗钢表筋组搏合而恰成，音如为严数根蠢粗钢尸筋则悼需用鞋绑扎浆或电立焊连健接成趋一体窑。其破长度拒应按授锚杆堆设计谅长度阳加上能张拉同长度会（等疾于支倦撑围话凛高门度加岔锚座叉厚度淋和螺笛母高杜度）敲。钢镰筋拉把杆防蚕腐蚀昂性能内好，恋易于虏安装斜，当殃土层嘉锚杆弯承载玩能力俩不很染大时运应优粒先考五虑选妙用。对有缎自由激段的疤土层各锚杆誉，钢桶筋拉纯杆的糕自由窝段要姜做好跪防腐翁和隔滤离处壶理。趋防腐民层施影工时决，宜国先清扬除拉另杆上转的铁毕锈，昼再涂氧一度得环氧南防腐酒漆冷顷底子滨油，验待其简干燥百后，筛再涂叠一度推环氧延玻璃最铜（秧或玻梳璃聚刚胺酯供预聚新体等垂），从待其狡固化很后，拉再缠悟绕两柱层聚榨乙烯猫塑料况薄膜责。土层挪锚杆湾的长靠度一晋般都集在10袄m以上叠，有休的达30丙m甚至售更长容。为舌了将拾拉杆钩安置尤在钻蔽孔的黎中心匠，防慢止自汤由段象产生竹过大佳的挠幕度和诊插入被钻孔仪时不踩搅动粘土壁赏；对决锚固抢段，卵还为耗了增亩加拉矮杆与桐锚固欣体的锦握裹朽力，隆所以锤在拉院杆表悟面需惹设置轰定位责器（被或撑搅筋环赤），伞如图3-喊76所示资。钢奸筋拉每杆的咏定位桥器用卧细钢声筋制办作，念在钢未筋拉烛杆轴诵心按12霸0°夹角己布置佩，间差距一袭般2-懒2.殿5m。定尊位器摇的外事径宜晃小于敬钻孔搅直径lc巴m。2.钢丝卵索拉吗杆钢丝惹束拉陶杆可秩以制增成通赏长一攀根，永它的辆柔性泥较好叶，往跨钻孔按中沉塔放较鞠方便拿。但妨施工陪时应牺将灌地浆管悄与一哨钢丝咬束绑套扎在僵一起道同时至沉放共．否撇则放啊置灌捞浆管夫有困考难。钢丝君束拉况杆的左自由活段需酿理顺仍扎紧其，然兆后进铃行防鸽腐处浩理。感防腐斯方法色可用仰玻璃逐纤维棒布缠妈绕两宪层，虾外面适再用倘粘胶疏带缠泉绕；喜亦可恶将钢出丝束享拉杆袭的自瓜由段茧插入陶特制连护管孕内，房诚护管葵与孔红壁间借的空图隙可蜂与锚驴固段浑同时结进行纺灌浆法。钢丝粥束拉谎杆的菌锚固赌段亦讲需用迎定位揉器，镜该定沃位器恒为撑拉筋环牺，如侍图3-连77所示昌。钢允丝束都的钢逝丝分洲为内旨外两贩层，竖外层黄钢丝定绑扎绩在撑阁筋环授上，困撑筋刺环的飘间距建为0.尊5-滚1.尺0m炊,这样满锚固判段就父形成倒一连另串的惠菱形弱，使浙钢丝魂束与糊锚固刃体砂蛾浆的先接触典面积崇增大互，增乒强了缘瑞粘结托力，度内层薪钢丝妹则从潮撑筋亮环的喉中间扰穿过码。3.钢铰爹线拉险杆钢绞鼓线拉沈杆的挂柔性杏更好烧，向像钻孔德中沉烧放更粘容易页，因坝此在哲应用科的比藏较多剑，用汪于承跌载能石力大厉的土轨层锚秀杆。锚固花段的腊钢绞富线要怨仔细匠清除拆其表幼面的隶油脂辣，以孤保证谊与锚喝固体精砂浆凝有良汗好的甘粘结笛。自夺由段恢的钢慨绞线葱要套牺以聚习丙烯目防护凡套等蜓进行梦防腐意处理木。钢绞药线拉蜜杆需挨用特顺制的贩定位瞒架。（四贵）压向力灌恩浆压力迁灌浆借是土颗锚施疏工中悼的一吊个重葱要工现序。扰施工野时，纲应将兆有关薄数据军记录临下来衣，以拌备将斜来查钞用。灌浆却的作顽用是配：①形振成锚也固段字，将登锚杆衡锚固派在土堪层中宗；②防鄙止钢睬拉杆秀腐蚀东；③充恒填土鞋层中骡的孔贫隙和躲裂缝捐。灌浆舅方法蹄有一想次灌顾浆法迁和二行次灌倦浆法黑两种酷。二刻次灌众浆法赌可以滩显著忠提高尖土锚云的承蓬载能伯力。一次降灌浆放法只南用一键根灌直浆管菜，利妇用泥降浆泵舍进行绳灌浆京，灌唱浆管荒端距长孔底10甜cm～20岭cm，待东浆液坡流出衫孔口物时，尤用水逗泥袋扔纸等驼捣塞吴入孔狭口，恶并用遇湿粘氏土封椅堵孔葬口，馆严密推捣实而，再滥以2～4M男Pa的压网力进削行补缺灌，丝式要稳否压数宁分钟园灌浆颗才告呈结束应。二次霉灌浆耍法要餐用两厉根灌躲浆管呼，第铁一次乘灌浆源用灌投浆管饺的管箩端距府离锚斧杆末程端50鱼cm左右（图3-受78），管肚底出奋口处恒用黑皇胶布刚等封上住，居以防杀沉放来时土为进入恭管口业。第油二次辽灌浆珍用灌愈浆管梁的管缸端距碑离锚粪杆末有端10迫0c帝m左右胃，管番底出焰口处拳亦用宵黑胶培布封拆位，姿且从钟管端50房诚cm处开饺始向吴上每添隔2m左右后作出lm长的附花管不，花衬管的锄孔眼床为清￠8m晶m，花鼓管做行几段叶视锚晒固段妇长度雅而定突。（五湖）张著拉和狂锚固土锚颜灌浆稻后，诱待锚破固体膀强度鼓大于15后MP酱a并达久到设令计强既度等味级的75％以护上，饿便可贱对土粉锚进灶行张摩拉和析锚固冈。张罩拉前苏先在烈支护景结构碧上安浓装围保檩。斧张拉俘用设般备与志预应孔力结塑构张宜拉所传用者嘱相同密。从我嚷国目逢前情阿况看只，张拣拉端镰钢拉杨杆为摘变形装钢筋献者，项其端铲部加侨焊一勺螺母利端杆浆，用烦螺母疤锚固懒。钢纲拉杆膜为光把圆钢湖筋者钥，可禽直接膜在其开端部峡攻丝秘，用组螺母荣锚固简。如草用精侍轧钢镜纹钢齿筋，在可直爸接用火螺母柴锚固肿。张柏拉粗咸钢筋饭用一策般单驰作用技千斤恩顶。四、袜土锚隶试验土层翁锚杆单的承另载力犁尚无弱完善支的计争算方堡法，物主要扔根据孟经验土或通鼻过试尸验确草定，冠试验士项目铅包括海极限送抗拔米试验议，性俗能试隶验和姨验收朽试验悉。1.极限汗抗拔句力试捎验试验临方法缺与步惩骤亮在现孝场钻既孔灌俊浆后肉的锚臂杆，垂待浆朽液达处到70婶%以上铅的强恢度后适才能欺进行堡抗拔潜试验哑。试济验步袭骤如劈燕下。（1）安悼装支妻架及棕千斤因顶；所（2）试斥验开陡始时比按事矩先预赔计极括限荷固载的1/鹅10施加诵荷载报，最污终每甚级按哨预计轿极限间荷载摘的1/厘15施加唉荷载撕直至细破坏咳；返（3）加之荷后三每隔5～10贞mi迹n测读旋一次色变位砖数值去，每沙级加熄载阶动段内拌记录今不少辜于三女次；披（4）在净某级消荷载琴作用钻下，屑连续哭三次可变位怖值不响超过0.挪1m桌m即视陶为稳肉定，害可施另加下南一级知荷载股；（5）在燃某级装荷载胸作用银下，央变位汗值不怕断增保加直摔至两筋小时念仍不妙能稳尺定即敲认为招已达备极限售破坏蛇，洁并转载入卸塌荷试集验；（6）卸贝荷分殊级为妈加荷泪的2～4倍，游每次将卸荷爆后视江土层槐情况10～30衰mi找n记录擦一次放变位屋量，长完全胜卸荷石后再居读2～3次，盗读完其残余信变位违后试军验才警告全缎部结盒束。2.性能巴试验试验涌方法眼与抗浩拔试域验相灭同，赞但张晕拉试史验只败做到1.扇0～1.狭2倍设域计荷邪载。弦这样生做是桌为了训取得脆锚杆锦变位桂性状点的数丧据，拘进一疗步核怠定锚焰杆是富否已愧达到炭设计规预定勉的承序载能贺力。3.验收但试验验收裕试验秤是以残张拉极试验雕所获检得的内变位晋特性俘为依邮据，柳取锚班杆总养数的5%进行汉张拉句试验权，并吩与张偿拉试率验资端料比逝较，绝确认挺设计末荷载声的安性全性梯，这粪种试磨验也洒称确版认试垒验，滨一般犹以0.黎8～1.作0倍设声计荷哀载为赴张拉成力一怎次加宵荷，仗如果钉在所的定的脆荷载惧时间塔内变姜位不键见增状加，坊而且孕塑性赖变化锣与张碑拉试歌验时命大体摘相同储或更盖小即艇认为辉合格恰。五、挖案例尸：天报津邮帐电管膜网大秆厦基控坑工天程碑（1）工各程概骨况于管剂网大于厦基摇坑深图度-1巷1m，支睛护结粘构采芹用钻艳孔灌原注桩谜做围锦护墙接体，舱并以感二道魄拉锚竭做墙妹体支制撑，晋基坑蹄施工妖顺序胁为：钓①在赌地面钳上沿闷基坑要边坡帐取土宁，挖注去一提层土礼；歪②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