锚索试验方案

昆明市西山区草海北片区45#地块

安置房项目工程

A1-1地块锚索试验方案

编制： 审核：

审批：

中铁建设集团有限公司昆明分公司

2011年10月13日

目 录

1. 工程概况 ......................................................................... 3

1.1 工程地质条件 ................................................................................ 3 1.2 水文地质条件 ................................................................................ 4 2. 试验锚索的施工方案 ............................................................. 4 2.1 锚索试验目的 ................................................................................ 4 2.2 试验孔的布置原则 . ......................................................................... 5 2.3 试验类型及内容 ............................................................................. 5 2.4 试验锚索施工工艺 . ......................................................................... 6 3. 锚杆试验 . .......................................................................... 8 3.1 锚杆基本试验 ................................................................................ 8 3.2 锚杆蠕变试验 .............................................................................. 11 3.3 试验数据整理及沟通 .................................................................... 12 4. 附试验锚索详图 . ................................................................ 12

1. 工程概况

A1-1地块一期基坑平面面积24068m 2，支护周长650m ；现地面标高约1887.4~1889.3，基坑开挖深度约8.0~12.0m，采用桩锚支护体系。

设计第一排预应力锚杆的参数

1.1 工程地质条件

拟建场地位于昆明滇池断陷盆地西北地段，为滇池盆地湖相沉积平原地貌。整个场地总体地形较为平坦、开阔，钻孔地面标高在1886.00-1890.00之间，基坑开挖影响深度范围内的土层情况自上而下为：

1、人工填土

①杂填土：褐黄、灰黄色，松散-稍密，稍湿。成分主要由粘性土、碎石、碎砖、灰渣及有机质等组成。局部夹素填土薄层。

2、第四季植物层

②粘土：灰黄、灰褐色，软-可塑状态。中-高压缩性。含少量黑色铁锰结核

及细小砾石颗粒。

3、第四系湖积层

③泥炭质土：灰黑色、黑色，软-流塑状态。高压缩性。含较多有机质。 ④粘土：灰色、褐灰色，软-可塑状态。含少量腐烂水草碎片，局部夹粉土粉砂团块。

④-1粉土：灰色、褐灰色，松散-中密状态，含少量腐烂水草碎片，局部夹粉砂团块。

④-2泥炭质土：灰黑色、黑色，软-流塑状态。高压缩性。含较多有机质。 ⑤粘土：兰灰色、灰褐色，软-流塑状态。含少量腐烂水草碎片。 ⑤-1粉土：褐灰色、浅灰色，稍密-中密，含少量腐烂水草碎片，局部夹粉砂团块。不均匀夹含少量白色螺壳碎片，偶含钙质结核硬块。

⑤-2泥炭质土：灰黑色、黑色，软-可塑状态，高压缩性。含较多有机质。 ⑥粉土：褐灰色、浅灰色，中密-密实，含少量腐烂水草碎片。不均匀夹含少量白色螺壳碎片，局部稍多。

⑥-1粘土：兰灰色、灰褐色，软-可塑状态，含少量腐烂水草碎片。 ⑥-2泥炭质土：灰黑色、黑色，软-可塑状态。高压缩性。含较多有机质。 ⑦粘土：灰绿、褐灰色，可塑状态。含少量腐烂水草碎片。不均匀夹含少量白色螺壳碎片，局部稍多。

1.2 水文地质条件

地下水埋深在0.10～4.00m 之间，稳定标高1885.60～1889.56m ，高差约3.96m ，总体趋势不明显；地下水类型主要为赋存于松散杂填土中的孔隙型潜水，以及粉土层中的第四系微承压孔隙水；其补给来源主要为大气降水、生活废水、附近河流沟渠（大弯沟等）等地表水。

2. 试验锚索的施工方案

2.1 锚索试验目的

1）在设计方案中，锚固体与土层间粘结强度采用的是勘察报告数据查表取得，本基坑为一级基坑，应由基本试验确定主要土层的特征值。

2）由于本工程锚索成孔孔径为200mm ，采用压力分散型锚索，根据市场上的了解，压力分散型锚索施工速度较慢，在锚索试验中增加拉力分散型锚索，以比较两种类型锚索的受力情况。

3）确定锚索的施工参数（注浆量、注浆压力、注浆固结时间等），并测试其蠕变量及预应力的损失。对设计文中的相关施工参数进行验证和修正。

2.2 试验孔的布置原则

试验孔的布置和试验方案的确定：布置在有代表性岩土（泥炭质土较厚的勘察孔剖面）的剖面位置。基本试验压力分散型锚索及拉力分散型锚索数量各3根，压力分散型锚索及拉力分散型锚索蠕变试验数量各3根。锚索长度及角度与试验锚索所在剖面第一道锚索的长度和角度相同。（见试验锚索平面布置图、试验锚索剖面图）。试验时最大的试验荷载不宜超过锚筋承载力标准值的0.9倍，待锚固体强度大于设计强度的80%时，方可进行试验。由于试验锚杆的锚固段地层主要位于泥炭质土中，所以锚杆注浆完毕后的恢复期一般比较长，预计将达20天。

锚杆的具体施工参数，详见附表。

2.3 试验类型及内容

1. 试验类型

锚索试验应作基本试验及蠕变试验。 2. 试验内容

基本试验要求如下：

a ，锚索采用钢绞线（1860MPa ）按设计要求制作，自由段和锚固段间采用塑料套管粘结隔离，要求密封效果良好，确保自由段不漏浆。

b ，循环张拉以及观测记录过程严格按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)附录E 的要求进行。

c ，在试验过程中出现下列情况之一时视为锚固体已经破坏：○1后一级荷载产

生的锚头位移增量达到或者超过前一级荷载产生的位移增量的2倍时；○2锚头位移不稳定；○3锚杆钢绞线被拉断；○4锚头位移超过设计允许的位移值。

d ，关于锚索基本试验、验收试验和蠕变试验的其它要求严格按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)附录E 的要求进行。

当锚索锚固段浆体强度达到15MPa 或达到设计强度等级的75%时可进行锚索试验。本工程锚索为2索、4索，当预拉力为100kN 时最大试验荷载为200kN ，当预拉力为150kN 时最大试验荷载为300kN 。

锚索索体为1860级无粘结预应力钢绞线，直径为15.24mm ，设3-4层锚索，水平间距2.4米，锚索倾斜角15°-25°，锚索成孔采用全套管跟进钻进工艺。

2.4 试验锚索施工工艺

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。

（1）施工准备工作

在锚杆正式施工之前，一般需进行下列准备工作：

1）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），这对于确定锚杆的布置和选择钻孔方法等都十分重要，本工程采用全套管跟进锚索钻机。

2）要查明锚杆施工地区的地下管线、构筑物等的位置和情况，慎重研究锚杆施工对它们产生的影响。

3）同时也应研究附近的施工（如打桩、降低地下水位等）对锚杆施工带来的影响。

（2）钻孔

考虑本基坑土层属软土流塑土质，钻孔方法全套管跟进压水钻进成孔法。 钻进时冲洗液（压力水）从钻杆中心流向孔底，在一定水头压力（约0.15~0.30MPa）下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与孔壁之间的孔隙处排出孔外。钻进时要不断供水冲洗（包括接长钻杆和暂时停机时），而且要始终保持孔口的水位。待钻到规定深度（一般钻孔深度要大于锚杆长度0.5~1.0m）后，

继续用压力水冲洗残留在钻孔中的土屑，直至水流不显浑浊为止。

钻机就位后，先调整钻杆的倾斜角度。钻进速度视土质而定，一般以30~40cm/min为宜，对锚索的自由段钻进速度可稍快，对锚固段，钻进速度可稍慢。钻进中如遇到粉土层，应适当加快钻进速度，降低冲孔水压，保持孔内水头压力。钻进中，套管要与桩头同步跟进。

锚索的钻孔，应注意的特点和应达到的要求如下： ①孔壁要求平直，以便安放钢拉杆和灌筑水泥浆；

②孔壁不得坍陷和松动，否则影响钢拉杆安放和锚杆的承载能力； ③钻孔时不得使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与土壁间的摩阻力。

（3）钻孔的容许偏差

锚杆孔水平方向孔距在垂直方向误差不宜大于100mm ；偏斜度不应大于3%，主要控制锚索的角度，确保锚固段进入泥炭质土中。

（4）安放锚索

锚索的材料为7φ5低应力松弛钢绞线。钻孔前加工锚杆体，杆体导向采用专门的导向器，杆体上每隔2m 设置一个隔离架，杆体自由段应用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管口应密封并用铅丝绑扎紧。压力分散型锚索及拉力分散型锚索加工见附图。

（5）压力灌浆

压力灌浆是锚杆施工中的一个重要工序。施工时，应将有关数据记录下来，以备将来查用。由于土层的物理力学性质较差，采用二次注浆，但是为三次注浆预留注浆管。

灌浆的浆液为水泥浆，水泥采用PSA32.5水泥。

一次灌浆法水灰比0.4~0.50的水泥浆；二次灌浆法中的二次高压灌浆，用水灰比0.45~0.55的水泥浆。

二次灌浆法要用两根灌浆管（直径3/4inPVC管），第一次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端50cm 左右，管底出口处用黑胶布等封住，以防沉放时土进入管口。第二次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端100cm 左右，管底出口处亦用黑胶布封位，且从管端50cm 处开始向上每隔2m 左右做出1m 长的花管，花管的

孔眼为φ8mm，花管做几段视锚固段长度而定。

第一次灌浆是灌筑水泥浆，利用普通的单缸活塞式压浆机，其压力为0.3~0.5MPa，流量为100L/min。水泥浆在上述压力作用下冲击封口的黑胶布流向钻孔。钻孔后曾用清水洗孔，孔内可能残留有部分水和泥浆，但由于灌入的水泥浆相对密度较大，能够将残留在孔内的泥浆等置换出来。第一次灌浆量根据孔径和锚固段的长度而定。第一次灌浆后把灌浆管拔出，可以重复使用。

第一次灌浆还可利用外套管进行灌浆。其顺序是：向外拔几节外套管（一般每节长1.5m ），加上帽盖，加压灌浆一次，压力约0.3MPa ；再向外拔几个外套管，再加压灌浆，如此反复进行，直至全部外套管拔出为止。一次注浆水泥用量暂不设定，根据实际情况做好记录。

待第一次灌筑的浆液强度达到5MPa 后，进行第二次灌浆，控制压力为2.5MPa 左右，要稳压2min ，浆液冲破第一次灌浆体，向锚固体与土的接触面之间扩散，使锚固体直径扩大，增加径向压应力。由于挤压作用，使锚固体周围的土受到压缩，孔隙比减小，含水量减少，也提高了土的内摩擦角。因此，二次灌浆法可以显著提高锚杆的承载能力。二次灌浆水泥用量暂不设定，根据实际情况做好记录。

3. 锚杆试验

3.1 锚杆基本试验

（1）一般规定

1）锚杆锚固段浆体强度达到15MPa 或达到设计强度等级的75%时可进行锚杆试验。

2）加载装置（千斤顶、油泵）的额定压力必须大于试验压力，且试验前应进行标定。

3）加荷反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载要求。 4）计量仪表（测力计、位移计等）应满足测试要求的精度。

5）基本试验和蠕变试验锚杆数量根据设计要求确定，且试验锚杆材料尺寸及施工工艺与工程锚索相同。

锚杆施工参数表

（2）基本试验

1）基本试验最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的0.9倍。 2）锚杆基本试验应采用循环加、卸荷载法，加荷等级与锚头位移测读间隔时间应按下表确定。

锚杆基本试验循环加卸荷等级与位移观测间隔时间表

注：1. 在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。

2. 在每级加荷等级观测时间内，锚头位移小于0.1mm 时，可施加下一级荷载，否则应延长观测时间，直至锚头位移增量在2h 内小于2.0mm 时，方可施加下一级荷载。

3）锚杆破坏标准

①后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的2倍时；

②锚头位移不稳定； ③锚杆杆体拉断。

4）试验结果宜按循环荷载与对应的锚头位移读数列表整理，并绘制锚杆荷载—位移（Q -s ）曲线，锚杆荷载—弹性位移（Q -s e ）曲线和锚杆荷载—塑性位移（Q -s p ）曲线。

5）锚杆弹性变形不应小于自由段长度变形计算值的80%，且不应大于自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值。

6）锚杆极限承载力取破坏荷载的前一级荷载，在最大试验荷载下未达到基本试验中第3条规定的破坏标准时，锚杆极限承载力取最大荷载。

3.2 锚杆蠕变试验

1）锚杆蠕变试验的加荷载等级和观测时间应满足下表的规定，在观测时间内荷载保持恒定。

90、120、150、180、210、240、270、300、330、360min 记录蠕变量。 3）锚杆在最后一级荷载作用下的蠕变率不应大于2.0mm/对数周期。

3.3 试验数据整理及沟通

锚索试验的试验数据在本工程中及其重要，因此锚索施工、试验过程中，现场工程技术人员全程跟踪。

试验数据采用现场原始记录，同时，锚索试验完成后，编写锚索试验报告，提交设计单位，从而为其优化设计提供有力依据。

4. 附试验锚索详图