某工程铆钉式锚杆的施工技术方案

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　　一、工程概况

　　我单位承建的某危改工程乙栋住宅，基础为φ300钻孔灌注桩及承台梁组合结构。基础置于粉砂泥岩的坡顶上，坡高12m左右，粉砂泥岩，裂隙发育，岩体呈50°~60°滑坡带。在平基时，因雨季施工，岩体裸露后，受雨水渗透影响，造成粉砂泥岩产生局部垮蹋。危及建筑物基础的稳定和施工人员的安全操作。影响相邻建筑甲栋住宅的安全，在此情况下，我们立即停止施工，向公司总工办反映，与公司共同查勘研讨后，为保证岩坡的稳定，决定先采用铆钉式锚杆来将岩坡锚固好，然后再施工乙栋住宅钻孔灌注桩。当时，对危岩的处理，一般采取锚杆深入稳定层后在外作挡土墙，鉴于本处岩层不是太破碎，采用铆钉式扩大头铆住滑动层，以防止危岩下滑，这种处理方法很新颖。

　　铆钉锚杆，设计直径D=125mm，每孔采用3根Ⅱ级钢筋焊接骨架，锚杆锚固砂浆采用水泥砂浆M30.垂直高度12m高共计布置五排铆钉式锚杆，锚杆水平间距离1.65m，固定锚固段落不小于5m，自由锚固段随岩坡高度呈线性增加，铆钉砼C28，内配双向φ12@100，双层钢筋网片，锚杆水平倾角15°。

　　二、锚杆施工准备

　　锚杆是一种新型承拉杆件，它的一端与结构物或挡土墙桩联结，另一端锚固于地基岩石中，利用岩石与锚杆不能与锚固力来承受各种向外倾覆力。

　　本工程铆钉式锚杆的施工难度在于锚杆不能与竖向钻孔灌注桩相撞，必须准确控制钻孔角度，不能左右偏斜。

　　针对施工中可能出现的问题，制定了如下技术措施：

　　1、定好一平行于乙栋住宅基础线的垂直面，以此控制钻孔角度和钻孔位置。

　　2、用水平尺控制机座水平，用自制量角器控制锚杆的倾角和左右偏差角度。确保锚杆和水平呈15°角。

　　3、采用φ15mm镀锌水管丝接检测钻孔深度。

　　4、为保证砂浆有低收缩性高耐久性，砂浆水灰比控制为0.40，并掺入5‰的NNO.

　　三、锚杆施工程序根据实际情况，制订了工艺流程，要求严格执行。

　　四、成孔

　　钢管架设好后，按设计要求测量定孔位，锚杆孔的钻孔工艺将直接影响锚杆锚固能力。本工程采用国内通常采用的旋转钻孔机钻孔，因考虑岩体裂隙发育，且考虑岩体裂隙发育，且岩体呈50°~55°滑坡带，为免造成粉砂岩继续垮踏，钻孔为干钻法施工，采用机械为4m3气压缩机，利用空气介质清孔，钻为重庆探矿机械厂生产的XY-2PB型钻机，整机重量不到1.0t.该钻机能将回转轴固定在不同的角度施行钻孔，加之用自制量角器测，有效地保证了锚杆和水平面呈15°夹角要求，钻机底部装有便于移动的行走架，移动方便。钻机就位准确方便，保证了钻孔的质量。

　　设计锚杆孔孔径在锚固段和非锚固段为φ125mm.下倾15°，成孔后立即验孔及清锚杆孔，下锚灌浆。

　　五、下锚灌浆

　　设计在非锚固段，仍采用砂浆封闭，减少了对锚杆的特殊防腐处理。灌浆是锚杆施工的关键阶段，直接影响锚杆的质量，不仅灌浆时作好有关数据记录，而且采取有效的措施控制灌浆质量。为了减少砂浆凝固时的收缩，尽量减小水灰比，加大用砂量，选用配合比为水泥：砂：水=1：1.1：0.4，并掺入5%NNO，砂为特细砂，细度模数不小于0.7，含泥量不大于3%.水泥为普通硅酸盐水泥525#.

　　灌浆时将灌浆管插入孔底，用砂浆泵水泥砂浆压入孔内，灌浆泵工作压力要求为0.4MPa以上，压力灌浆直到孔口溢出浓度为所灌砂浆一致时为止。灌浆管的移出速度应根据泥岩区情况和孔深控制，特别在裂隙发育的强风化泥岩区，要根据施钻记录，邻近孔的灌浆情况，并振动式缓慢移出，确保灌浆管始终埋入砂浆内。移出灌浆管时，使所灌砂浆都受到轻微振动，以减少气泡产生的防止灌浆不密实。灌浆管拨出后，立即插放锚杆钢筋骨架，并施以轻微振动，钢筋骨架安装位置见剖面图3.然后检查钢筋骨架是否放到位，当钢筋骨架放到位后再检查灌浆完好情况，进行二次灌浆并封闭孔口。整个锚杆施工完毕，三天内达不到强度后，立即施工铆钉式锚杆的铆钉，几何尺寸详图5A大样。在施工中，承力台内布置增加二片钢筋网片，采用钢筋为φ12双向布置间距@100×100.承台浇捣好后，整个铆钉式锚杆的施工宣告完毕。

　　六、铆钉式锚杆的施工验算

　　根据岩石稳定分析，按最不稳定面确定，按图6进行滑动面应力分析。

　　1、锚杆抗力计算：

　　H=12m

　　L=H÷sin55°=12/0.819=14.65m

　　B=L×cos55°=14.65×0.574=8.41m

　　γ=2.5（t/m3）（岩石容重）

　　A=1.65（m）（锚杆水平间距）

　　F=0.1（滑动面内磨擦系数）

　　岩石重力W=H？B？A？γ/2

　　=12×8.41×1.65×2.5/2

　　=208（t）

　　F=F？L？A=0.1×14.65×1.65=2.42（t）

　　应用工程锚杆拉力N=K？P

　　K=1.3（抗滑安全系数）

　　P=锚杆抗滑拉力

　　F=岩体抗滑磨擦力

　　根据滑动面应力分析图建立平衡方程式，

　　Psin70°×tan35°+Pcos70°+F-Wcos55°+Wcos55°×tan35°=0

　　整理后，得：

　　P=[（sin55°-cos55°×tan35°）-F]/（in70°×tan35°+cos70°）

　　=[208（0.819-0.574×0.7）-2.42]/（0.94×0.7+0.342）

　　=84.4

　　N=kp=1.3×84.4=109.72t

　　tan35°=tan⊙——为内磨擦角。

　　2、锚杆钢筋计算

　　Ag=K1？N/δg？K2=1.4×109720/3400×0.9=50.2（cm2）

　　K1-轴心受拉基本安全系数

　　K2-附加安全系数

　　实际采用锚杆钢筋

　　二排3@25Ag=14.73×2=29.46（cm2）

　　二排3@22Ag=11.4×2=22.8（cm2）

　　一排3@20Ag=9.41（cm2）

　　锚筋合计面积61.67（cm3）＞50.2（cm2）

　　满足要求。

　　3、锚固长度验算

　　实际钢筋应力

　　δg=K1？N/Ag=1.4×109720/61.67=2491kg/（cm2）

　　最大使用钢筋锚杆

　　3@25Ag=14.73（cm2）

　　锚杆拉力N1‘=Ag？δg=14.73×2491=36.70t

　　L=5m（锚杆固定锚固段）

　　τ=2kg/（cm2）（水泥砂浆与岩石的粘结力）

　　实际锚固力　N1=πDτL

　　=3.14×12.5×2×500

　　=39.25t＞36.7t

　　满足要求

　　4、铆钉计算按局部承压验算采用C28砼

　　取　β=3

　　Ra=175kg/（cm3）

　　Uc=0.75（局部抗压强度修正系数）

　　K=2.65（局部抗压安全系数）

　　Ad=60×60=3600（cm2）

　　Nc=βRaAdUc/K=3×175×3600×0.75/2.65

　　=534.9（t）＞N1（t）

　　满足要求

　　七、小结

　　锚杆以其用料省，工郊快，施工方便，在国外已被广泛应用于防滑护坡工程，随着深基础工程不断增多，特别是深基础工程的邻近旧有建筑，公路干线、管线，开挖不能放坡时，它的动用将给施工带来极大的方便，采用锚杆施工是解决坡顶建筑的安全稳定的极好办法。中二路危改工程乙栋住宅铆钉式锚杆是锚固技术在岩土工程中的应用的一项成功实例。

　　该工程采用铆钉式锚杆的施工，即解决甲栋住宅的主体施工的安全进行，又将滑坡岩体锚固稳定，在滑坡体上建造8层住宅，安全、可靠，大量减少土石方开挖量，在施工过程中，未产生危岩体垮蹋。乙栋住宅基础边坡采用铆钉式锚杆进行护坡，是一次大胆尝试，现该建筑已于93年建好，经过几年来的使用，笔者多次现场观察，基础和边坡未见异常，效果很好。

　　锚杆施工工艺在岩土锚固工程应用，前途广泛，安全可靠，特别在危岩处理，挡土墙的边坡处理，地下室侧墙处理，以及滑坡治理中，在坡顶建筑安全稳定的处理中，经济性好，减少材料用量，工效快，有着广阔的发展前景。