锚杆与土钉墙支护施工工艺标准

锚杆与土钉墙支护施工工艺标准 2规范性引用文件 3施工准备 3.1技术准备 3.2材料准备 3.3施工机具准备 3.4作业条件 4施工工艺 4.1工艺流程 4.2土层锚杆的操作工艺 24.3土钉墙支护的操作工艺 55冬、雨季施工 6质量标准 6.1主控项目 6.2一般项目 7成品保护 8职业安全健康和环境措施 88.1施工过程危害及控制措施 88.2环境因素及控制措施 89质量记录 为了提高锚杆、土钉墙支护的施工质量，加强施工过程的质量、材料、安全文明、环保控制、严格按工程建设标准强制性条文施工，认真贯彻执行国家现行的验收规程规范，制定特本工艺标准。本标准主要起草人：刘飞本标准审核人：陈尚文本标准批准人：李传玉锚杆与土钉墙支护施工工艺标准本标准规定了锚杆与土钉墙支护的施工工艺标准。本标准适用于一般建筑工程施工、火电工程采用锚杆与土钉墙支护基坑工程施工，其它项目施工可参照执行。2规范性引用文件《建筑工程施工及验收规范汇编》《建筑施工手册》《基础工程施工手册》《建筑工程冬期施工规程》JGJ104-97《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-993施工准备3.1技术准备a）了解工程质量要求和施工检测内容与要求，如基坑支护尺寸的允许误差，支护坡顶的允许最大变形，对临近建筑物、道路、管线等环境安全影响的允许程度等；b）土钉支护宜在排除地下水的情况下进行施工。应采取恰当的降排水措施排除地表水、地下水，以避免土体处于饱和状态，有效减小或消除作用于面层上的静水压力；c）确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并妥善保护；d）制定基坑支护施工组织设计，周密安排好支护施工与基坑土方开挖、出土等工序的关系，使支护与开挖密切配合，力争达到连续快速施工。e）施工地区的地质勘探资料，查明该地区的土层分布和各土层的物理力学特征，包括：天然密度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模量、内聚力、内摩擦角等，以便确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法。f）了解地下水位及其变化情况、地下水的成分和含量，以便研究对土层锚杆的防腐。3.2材料准备a）根据施工图纸计算所需材料的数量，提出材料分批进场的日期。b）各种材料必须有质保书，并经复试合格方可使用。c）对两种主要材料的要求，水泥：一般宜采用42.5MPa的普通硅酸盐水泥，一般不宜采用高铝水泥。砂：平均粒径0.35～0.5mm的中砂，砂颗粒要求坚硬洁净，不得含有粘土、草根、树叶、碱质及其它有机物等有害物质。d）钢筋、钢筋网、高强钢丝和钢绞线、防腐材料等。3.3施工机具准备a）土钉墙支护施工：锚杆钻机、地质钻机、洛阳铲、空气压缩机、混凝土喷射机、注浆泵、混凝土搅拌机等；b）锚杆施工：主要钻孔机械，根据施工时地下水位、土质和钻孔深度等要求可以选择回转式钻机、螺旋式钻机、旋转冲击式钻机、潜孔冲击钻等。3.4作业条件a）作业场地“三通一平”已经做好；b）前期技术策划工作已经经过审批；c）所有材料已经按时进入现场，可以投入使用；d）所有施工用的机械设备试运行正常，可以投入使用；4施工工艺4.1工艺流程4.1.1土层锚杆施工工艺流程钻孔→安放拉杆→灌浆→养护→安装锚头、张拉锚固→挖土，如图1所示。图1：土层锚杆施工工艺流程4.1.2土钉墙施工工艺流程挖方钻孔、安设土钉灌浆设置排水系统编网土钉墙的施工工艺流程一般如图2所示：挖方钻孔、安设土钉灌浆设置排水系统编网水泥浆搅拌喷射第一层混凝土喷射第二层混凝土混凝土搅拌图2：土钉墙施工工艺流程4.2土层锚杆的操作工艺4.2.1钻孔4.2.1.1钻孔方法土层锚杆的钻孔工艺，直接影响土层锚杆的承载能力、施工效率和整个支护工程的成本。因此，正确选择钻孔技术，对保证土层锚杆的质量和降低工程成本至关重要。根据土层锚杆钻孔方法的不同，可分成干作业法和湿作业法（压水钻进法）。a)干法作业当土层锚杆处于地下水位以上，呈非浸水状态时，可选用不护壁的螺旋钻孔干作业法成孔。适用于粘土、亚粘土和密实性、稳定性较好的砂土等土层。干作业法有以下种施工方法：1)将钢拉杆插入空心的螺旋钻杆内，随着钻杆的深入，使钢拉与螺旋钻杆一同到达设计规定的深度，然后边灌浆边退出钻杆，钢拉杆则锚固在钻孔内。先于螺旋钻杆钻进到设计规定的深度，然后退出孔洞，再插入钢拉灌浆锚固。2)由于第二种方法简便易行且设备简单，目前工程中采用较多。为加快施工速度，可以采取多个平行作业进行钻孔和插入钢拉杆。采用干作业法钻孔时，应随时注意钻进速度，避免“别钻”。应把土充分倒出后再拔钻杆，这样可以减少孔内虚土，方便钻杆拔出。b)湿作业法（压水钻进法）压水钻进法，可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，能适用于多种软硬土层，但施工现场积水较多。成孔时，先启动水泵，使冲洗液（压力水）从钻杆中心流向孔底，在一定水头压力（0.15～0.30Mpa）下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与孔壁间的孔隙处排出。钻进时要不断供水冲洗，始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以300~400mm/min为宜，每节钻杆钻进后在接钻杆前，一定要反复冲洗，直至溢出清水。在钻进过程中随时注意速度、压力及钻杆的平直，待钻至规定的深度（大于土层钻杆长度0.5～1.0m）后继续用水反复冲洗钻孔中泥砂，直至溢出清水为止，然后拔出钻杆。4.2.1.2钻孔质量要求a）钻机就位后，要按设计要求校正孔位也垂直、水平和角度偏差，并须垂直于档土墙。b）孔壁要求平直，以便安放拉杆和注浆。c）为使锚固端发挥最大锚作用，孔壁不得坍陷和松动，否则会影响拉杆的安放和土层锚杆的承载力。d）钻孔时避免使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形面泥皮，降低承载力。e）钻孔容许偏差：水平偏差50mm,垂直偏差20mm,角度偏差0.5。为了达到上述要求，需要根据不同成孔方法采取不同的相应措施，必要时应采用套管跟进成孔。4.2.1.3扩孔在需要增大锚固段锚固力时，可采取锚固段扩孔措施。一般有以下四种方法：a）机械扩孔。利用专门的机械护孔装置，在锚固段形成几倍于钻孔直径的扩大头。b）爆炸扩孔。将计算机好的炸药置于钻孔内引爆而将土体向四周抗压形成球形扩大头。c）水力扩孔。钻孔钻到锚固段时换上水力扩孔钻头，利用射水压力扩展孔径。d）压浆扩孔。在第二次灌浆时增大灌浆压力并保持一段时间，使浆液向四周土体渗透并挤压土体从而扩大孔径。4.2.2安放拉杆土层锚杆用的拉杆一般为粗钢筋、钢丝束及钢绞线。当土层锚杆承载力较小时，采用粗钢筋；当承载力较大时，采用钢丝束、钢绞线。4.2.2.1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，则需采用绑扎或焊接连成一体（拉杆过长则分段制作）。设计置定位器。如图3所示。拉杆长度应等于锚杆设计长度加上支撑围檩高度、锚座厚度及螺母高度之和。钢筋拉杆具有较好的抗腐性能且易于安装，在土层锚杆承载力不大时，应优先考虑选用。4.2.2.2钢丝束拉杆 钢丝束是由多根钢丝组成，其柔性较好。钢丝束拉杆的自由段需要理顺扎紧，然后进行防腐处理。防腐方法可用玻璃纤维缠绕两层，外面再用粘胶带缠绕；亦可将钢丝束拉杆自由段插入特制护管内，护管与孔壁间的间隙可与锚固段同时进行灌浆。 钢丝束拉杆的锚头要能保证各根钢丝受力均匀，常用者有镦头锚具等，图3：定位器支架示意图可按照预应力结构的锚具选用。4.2.2.3钢绞线拉杆由于钢绞的柔性更好，使其向钻孔中沉放就更容易。钢绞线拉杆多用于承载力较大的土层锚杆，在工程中应用较多。拉杆要求顺直，在使用前要除锈，并作防腐处理：对钢筋拉杆，先涂一度环氧防腐漆冷底子油，待干燥后，再涂一度环氧玻璃钢，待其固化后，再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜；对自由的钢绞线，要套以聚丙烯防护套等。钢绞线如涂有油脂，在固定段要仔细加以清除，以免影响与锚固体的粘结，除锈后要尽快放入钻孔并灌浆，以免再锈。为将拉杆安放在钻孔中心，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动土壁，并保证拉杆有足够的水泥浆保护层，在拉杆的表面应设置定位器。定位器沿拉杆120度布置，其间距在锚固段为2m左右，在自由段为4～5m，外径小于钻孔直径10mm。4.2.3灌浆灌浆是土层锚杆施工中的一个重要工序，必须认真进行，并将有关数据记录下来。灌浆作用：形成锚固体，防止钢拉杆腐蚀，充填土层中的孔隙。4.2.3.1灌浆材料及配合比灌浆的浆液多为水泥浆。水泥宜用强度等级32.5MPa的普通硅酸盐水泥，一般不宜用高铝水泥。水泥浆应足够的流动性以便泵送，宜采用灰砂比1：1或1：2（重量比）、水灰比为0.4～0.5。为防止水泥浆泌水、干缩和降低水灰比，可掺加0.3%的木质素碳酸钙。如果得高其早期强度，可加食盐（水泥重量的0.3%）和三乙醇胺（水泥重量的0.03%）。4.2.3.2灌浆方法灌浆方法有一次灌浆法和二次灌浆法两种。一次灌浆法是用压浆泵浆水泥浆由注浆管进行灌浆。灌浆时，将一根30mm左右的钢管或胶皮管作为导管，一端与压浆泵相连，另一端与拉杆同时送入孔底，注浆管端保持距孔底150mm。随着水泥砂浆的灌入，应逐步把灌浆管往外拔出，但管口要始终埋在砂浆中，直到孔口，这样可把孔内的水和空气全部挤出孔外，以保证灌浆质量。当用压缩空气灌浆时，灌浆压力为0.4MPa左右。待浆液回流到孔口时，用水泥袋纸等捣入孔口，再用湿粘土封堵孔口，严密捣实，再以0.4～0.6MPa的压力进行补灌，稳压数分钟后即可。二次灌浆法要用两根注浆管，先灌注锚固段，待浆液初凝后，对锚固段实行张拉，然后再灌注自由端，使锚固段与自由段界限分明。第一次灌浆用的注浆管距锚杆末端500mm左右，第二次灌浆用的注浆管距锚杆端末1000mm左右。第一次灌浆压力为0.3～0.5MPa,流量为100L/min；第二次灌浆压力控制在1.5～2.0MPa,稳压2min,浆液冲破第一次灌浆体，向锚固体与土体接触面之间扩散，使锚固体直径扩大，增加径向压应力。由于挤压作用，使锚固周围的土体受到压缩，孔隙比减小，含水量减少，提高了土体的内摩擦角。因此，二次灌浆去可显著提高土层锚杆的承载力。4.2.3.3灌浆注意事项a）液需配合比搅拌；b）必须保证锚固段连续密实；c）在浆液硬化前，锚杆不能承受外力；d）用压浆泵灌浆时，压力不宜过大，以免吹散浆液；e）灌浆完成后应浆灌浆管、压浆泵、搅拌机等用清水洗干净。4.2.4张拉锚固4.2.4.1张拉土层锚杆灌浆养护7～8d后，待锚固体强度大于15MPa并不小于设计强度的75%，在承载力确认以后，在支护结构上装围檩，即可进行预应力张拉。张拉所用设备与预应力结构相同，预应力值一般为设计锚固力的75%～80%。a）张拉宜采用隔二拉一；b）锚杆正式张拉前，应取设计拉力的10%～20%，并对锚杆预张拉1～2次；c）锚杆正式张拉直宜分级加载，每级加载后应稳载3min,并记录伸长值；d）涿级加载直至设计锚固力值80%，最后一级荷载应稳载5min，并记录伸长值；e）当拉杆预应力没有明显衰减时，可锁定拉杆。4.2.4.2锚固a）钢筋锚杆在其端部焊一螺丝端杆，用螺母锚固。张拉设备可选用拉杆式千斤顶。如YL-60G型等。b）拉杆为钢束者，锚具可选取用夹片式锚头或锥形螺杆锚头，前者可配以锥锚式千斤顶，后者则可用拉杆式千斤顶，也可用穿心式千斤顶，如YC－60等。c）钢绞线锚杆利用QM、JM12系列锚具和其配套的千斤顶YCQ－100、YCQ－200等进行张拉锚固。4.2.5张拉预应力的损失预加应力的锚杆，要正确估算预应力损失。由于土层锚杆与一般预应力结构不同，导致预应力损失的因素主要有：a）张拉时由于摩擦造成的预应力损失。b）锚固时由于锚具滑移造成的预应损失。c）钢材松弛产生的预应力损失。d）相邻锚杆施工引起土层压缩而造成的预应力损失。e）支护结构（板桩墙等）变形引起的预应力损失。f）土体蠕变引起的预应力损失。g）温度变化造成的预应力损失。上述七顶预应力损失，应结合工程具体情况综合考虑。4.3土钉墙支护的操作工艺4.3.1开挖工作面土钉墙开挖应分段分层进行，分层开挖深度主要取决于暴露坡面的“直立”能力。另外，当要求变形必须很小时，可视工地情况和经济效益降分层开挖深度降至最低，对砂性土每层开挖深度一般为0.5～2.0m；对粘性土每层开挖深度可按下式计算式中h——每层开挖深度（mc——土体固结快剪粘聚力（kPaφ——土体固结快剪内摩擦角（kPar——土的重度（kN/m3）。基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段进行。考虑到土钉施工设备，分层开挖至少要6m宽。开挖长度则取决于交叉施工期间能保持坡面稳定的坡面面积。当要求变形很小时，开挖可按两段长度分先后施工，纵向长度一般为10m。使用的开挖施工设备必须能挖出光滑规则的斜坡面，并最大限度的减少支护土层的扰动。对松散的或干燥的无粘性土，尤其是当坡面受到外来振动时，要先进行灌浆处理，对在附近有可能产生爆破的影响也必须予以考虑。在机械开挖后，应辅以人工修正坡面，坡面平整度的允许误差为±20mm，在坡面上喷射混凝土支护之前，坡面虚土应予以清除。4.3.2喷射混凝土为防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层喷射混凝土，厚度不宜小于40～50mm。根据地层的土性，可在安设土钉之前做，也可在安设土钉之后做。根据土钉类型、施工条件和受力过程的不同，面层可做一层、两层或三层。最后一道建筑装饰工序是在最后一层大约50cm厚的喷射混凝土上调色或制成大块的调色板。根据工程规模、材料和设备的性能，可进行“湿式”或“”干式”喷射混凝土，强度等级不宜低于C20，通常规定最大粒径为10～15mm，并掺入适量外加剂以利加速固结。一般水泥最小含量为400kg/m3，并每100m2设置一个控制“格”或“盒”，以控制现场混凝土浇制质量。当不允许产生裂缝时，则需加强养护特别重要。喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm。喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6~1.0m。喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间宜根据气温确定，宜为3~7d。喷射混凝土通常在每分段开挖的底部预留300mm，这样会有利于下步开挖后安装钢筋网，与下步45度倒角的喷射混凝土层施工搭接。上层土钉砂浆及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工。4.3.3设置土钉土钉施工包括定位、成孔、设置钢筋、注浆等工序。钻孔工艺和方法与土层条件、施工单位的设备和经验有关。4.3.3.1成孔a）钻孔设备。由于土钉往往要在要在脚手架上施工且钻孔长度较短，要求使用重量轻、容易操作及搬运的钻孔机。b）成孔施工。土钉成孔施工应符合下列规定：①孔深允许偏差±50mm；②孔径允许偏差±5mm；③孔距允许偏差±100mm；④钢筋保护层厚度≥25mm⑤土钉倾角允许误差±5％。c）钻孔设备在钻进过程中应注意不要采用膨润土或其他悬浮泥浆护壁，因为孔壁“抹光”会降低浆土的粘结作用。4.3.3.2设置钢筋设置的钢筋一般采用Ⅱ级螺纹钢或Ⅳ级精轧螺纹钢筋。为保护钢筋设置居中，在钢筋上每隔2~3m应设置一个定位支架。对临时性的支护工程，一般仅由砂浆做锈蚀防护层，或可在钢筋表面涂一层防锈涂料；对永久性工程，可在钢筋外加环状塑料保护层或涂多层防腐涂料，以提高钢筋锈蚀防护能力。4.3.3.3注浆注浆前，应采用压力为0.5～0.6Mpa的压缩空气将孔内残留或松动的杂土清除干净。为保证土钉与周围土体的紧密结合，在孔口处设置止浆塞(如图1所示)及排气管，并将止浆塞旋劲，使其与孔壁紧密结合。在止浆塞上将注浆管插入注浆口，深入至距孔底250～500mm处。注浆管连接注浆泵，边注浆边向孔口方向拔管，直至注满为止。再放开止浆塞，将注浆管与止浆塞拔出，然后用粘性土或水泥泵浆充填孔口。在注浆开始前或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路。ll水泥注浆材料应符合下列规定：a）注浆材料宜选用水泥浆或水泥砂浆。水泥浆的水灰比宜为图4：止浆塞示意图0.5；水泥浆配合比宜为1：1~1：2（重量比图4：止浆塞示意图b）水泥浆、水泥浆砂浆应拌合均匀，随拌随用。一次拌合的水泥浆/水泥浆应在初凝前用完。为防止水泥浆或水泥砂在硬化过程中产生干缩裂缝，提高其防腐性，保证浆体与周围土壁的紧密粘合，可掺入一定量的膨胀剂，具体掺入量可由试验确定，以满足补偿收缩为准。另外，为提高水泥浆和水泥砂浆的早期强度，加速硬化，可掺入速凝剂或早强剂。4.3.4铺设钢筋钢筋的铺设应符合下列规定：a）钢筋网应在喷射第一层混凝土后铺设，钢筋与第一层喷射混凝土的间隙不宜小于20mm；b）筋网被混凝土覆盖后采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢铺设；c）钢筋网与土钉应连接牢固。4.3.5设置排水系统施工时应提前沿坡顶挖设排水沟排除地表水，并在第一段开挖喷射混凝土期间可用混凝土做排水沟覆面。一般对支挡土体有以下三种主一排水方式：4.3.5.1浅部排水施工时采用直径一般为100mm，长300~400mm的管子，可将坡后的水迅速排除，其间距可按地下水条件和冻胀破坏的可能性而确定。4.3.5.2深部排水采用直径50mm,向上斜5或10，长度通常为300~500mm带孔塑料的排水管，其间距取决于土体和地下水条件，一般坡面每大于3m2而置一个。4.3.5.3坡面排水在喷射混凝土坡面前，贴着坡面按一定的水平间距而置坚向排水措施，其间距取决于地下水条件和冻胀力的作用，一般为1~5mm。这些排水管在每段开挖的底部有一个接口，贯穿整个开挖面，在最底部由泄水孔排入集水系统，排水道可用土工合成材料包扎，防止喷射混凝土时渗入混凝土。坡面排水也可代替前述浅部排水。5冬、雨季施工a）冬季施工时，运输道路和施工现场应采取防滑和防火措施。b）场地宜在冻结前清除地上和地下的障碍物、地表积水，冬季及时清除积雪，春融期做好排水。c）靠近建（构）筑物基础的地下基坑施工时，应采取措施防止相邻的地基土遭冻。d）土钉墙注浆（土层锚杆灌浆）时应采取防止或减少土钉（锚固体）与冻土之间产生切向冻胀力的防护措施。e）雨季施工时应对已经开挖但未能及时施工土钉或锚杆的基坑坑壁，采取有效的防护措施，防止出现塌方。6质量标准6.1主控项目a）土层锚杆制作的材料应符合设计要求，锚杆、锚具应有出厂合格证和试验报告。检查方法：检查出厂合格证和试验报告b）钢结构组装及焊接质量应符合钢结构施工及验收规范和建筑钢结构焊接规程的要求。检查方法：观察和检查出厂合格证和试验报告c）土层锚杆的极限抗拔力不小于设计值得1.5倍检查方法：拉伸机检验d）土钉的粘