螺丝钉锚杆施工工法.doc

1. 前言

随着社会经济的飞速发展，人的生活品质不断提高，高层建筑地下车库规模不断扩大，建筑行业高层建筑深基坑的支护越来越重要，深基坑支护工程项目也与日俱增，因此螺丝钉锚杆施工工艺得到更多人的认可和采纳。

通常深基坑支护工程体系采用排桩加锚杆、土体锚杆、自进式预应力锚索，这几种锚杆适用于不同的土质条件各有特点，但也存在着施工程序繁琐、施工进度缓慢、抗拔力小、施工造价高等缺点。

鉴于以上锚杆的施工优缺点，通过不断的试验及实践取长补短，研制了一种全新的螺丝钉锚杆施工工法。该工法主要采用螺丝钉锚杆、螺丝钉钻头与钻杆连接传递动力、钢绞线同时与螺丝钉钻头被置留于孔内、钻杆中心孔向孔内注入水泥浆或水泥砂浆，使孔内充满此锚固体，待此锚固体凝固后，向锚杆施加预应力张拉锁定。这种便捷施工，使锚杆抗拔力大幅提高，施工速度快，节省工程成本，是优于现有锚杆技术施工工法。

2. 工法特点

螺丝锚杆适用范围广、施工造价低、张拉値高、施工速度快，施工造价低、施工现场环保。工法工艺便捷，是一种全新的锚杆施工方法。

3.适用范围

适用于土方开挖较深造成土体自身失稳或周围有需加以保护的建(构)筑物深基坑支护工程。

4.工艺原理

螺丝钉锚杆通过钻机转动匀速钻孔，钻孔孔壁呈螺丝形状，钻到预定孔深后，钻杆后退与螺丝钉（锚固体）脱离，螺丝钉锚固体与钢绞线同时一次置留于孔内简化了施工过程。向螺丝形孔内注入水泥浆或水泥砂浆，孔内锚固体凝结后，将一根或两根钢绞线与钻孔外部腰梁、台座、锚具连接后进行张拉锁定。施工时不带浆，施工现场洁净环保。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程：修整边坡、准备材料、测量放线、螺丝锚杆安装、钢绞线安装、钻孔、灌浆、腰梁张拉锁定。见螺丝锚杆施工工艺流程图：

5.2 操作要点：

5.2.1  准备工作

（1） 钻孔前，依据基抗放坡系数，进行修坡。准备施工材料，测量方线确定成孔位置。根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记。

（2） 钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。

（3）装卸杆体时，应防止杆体扭曲、压弯，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孔中心。

5.2.2 螺丝钉锚杆组装

螺丝钉锚固体1与钻杆6之间通过连接头2连接，钢绞线连接盘3固定套装在连接头2上，钻杆5与动力源连接，一根或两根钢绞线4与钢绞线连接盘3连接。见图1。

5.2.3  螺丝钉锚杆实施方式

（1）实施方式一：螺丝钉锚固体1、连接头2、钢绞线连接盘3、钻杆5和一根或两根钢绞线4、螺丝钉锚固体1与钻杆6之间通过连接头2连接、钢绞线连接盘3固定套装在连接头2上、钻杆5与动力源连接、一根或两根钢绞线4与钢绞线连接盘3连接。 一根或两根钢绞线4的长度根据钻孔的深度来选择，一般一根或两根钢绞线4与钻杆5的长度差为1-3m。

（2）实施方式二：螺丝钉锚固体1的长度H为0.3m-3m。根据不同的施工情况选择不同长度的螺丝钉锚固体1,增大螺丝钉锚杆的适用范围。其它组成及连接关系同实施方式一相同。

（3）实施方式三：螺丝钉锚固体1的直径D为100mm-250mm。根据不同的施工情况选择不同直径的螺丝钉锚固体1，增加了螺丝钉锚杆的适用范围。其它组成及连接关系同实施方式一或二相同。

（4）实施方式四：

步骤一：选定所需规格的螺丝钉锚杆，将螺丝钉锚固体1与钻杆5可拆卸连接;

步骤二：由动力源带动螺丝钉锚杆进行匀速钻孔:

步骤三：螺丝钉锚杆钻到预定孔深后，螺丝钉锚杆的钻杆5与螺丝钉锚杆前端的连接头2脱离，螺丝钉锚杆的钻杆5向上提起，螺丝钉一锚杆的螺钉锚固体1滞留在钻孔内充当锚头，连接头2和一根或两根钢绞线4也滞留在钻孔内，同时，向钻孔内注入水泥浆或水泥砂浆，使钻孔内充满水泥浆或水泥砂浆:

步骤四:静置2-30天，待水泥浆或水泥砂浆凝固后，将一根或两钢绞线4与钻孔外部的腰梁进行张拉锁定。

（5 ）实施方式五：本实施方式步骤四中的静置时一间为3-7天。尤其适用于中桩的静置时间。其它方法与具体实施方式四相同。见图一

5.2.4 锚杆的布置

（1）锚杆的水平间距不宜小于 1.5m；多层锚杆，其竖向间距不宜小于 2.0m；当锚杆的间距 小于 1.5m 时，应根据群锚效应对锚杆抗拔承载力进行折减或相邻锚杆应取不同的倾角；

（2）锚杆锚固段的上覆土层厚度不宜小于 4.0m；

（3）锚杆倾角宜取 15°～25°，且不应大于 45°，不应小于 10°，锚杆

的锚固段宜设置在土的粘结强度高的土层内；

（4）当锚杆穿过的地层上方存在天然地基的建筑物或地下构筑物时，宜避开易塌孔、变形的地层。

5.2.5  钢绞线锚杆的构造

（1）锚杆成孔直径宜取 100mm～150mm；

（2）土层中的锚杆锚固段长度不宜小于 6m；

（3）锚杆杆体的外露长度应满足腰梁、台座尺寸及张拉锁定的要求；

（4）锚杆杆体用钢绞线应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224 的有关规定；

（5）普通钢筋锚杆的杆体宜选用 HRB335、HRB400 级螺纹钢筋；

（6）钢绞线用锚具应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370 的 规定；

（7）锚杆注浆应采用水泥浆或水泥砂浆，注浆固结体强度不宜低于 20MPa。

5.2.6  钻孔

（1） 钻孔要保证位置正确，要随时注意调整好错孔位置(上、下左右及角度)，防止高低参差不齐和相互交错。

（2） 在钻进过程中，应精心操作，精神集中，合理掌握钻进参数，合理掌握钻进速度，防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。

（3）当成孔过程中遇不明障碍物时，在查明其性质前不得钻进。

5.2.7 钢绞线制作安装

（1）钢绞线锚杆杆体绑扎时，钢绞线应平行、间距均匀；杆体插入孔内时，应避免钢绞线在孔内弯曲或扭转；

（2）当锚杆杆体采用 HRB335、HRB400 级钢筋时，其连接宜采用机械连接、双面搭接焊、双面帮条焊；采用双面焊时，焊缝长度不应小于 5d，此处，d 为杆体钢筋直径；

（3）杆体制作和安放时应除锈、除油污、避免杆体弯曲；

（4）成孔后应及时注浆。

5.2.8  注浆

（1）注浆材料应根据设计要求确定，一般宜选用水泥：砂=1：1-1：2，水灰比0.38-0.45的水泥砂浆或水灰比0.40-0.45的纯水泥浆，必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。

（2）浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆孔口应保持畅通。

（3）注浆采用钻杆将浆液输送至孔口，待浆液至孔口20～40mm时可停止注浆。

（4） 浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.1-1.3。

（5） 注浆时，宜边灌注边拔出钻杆。但应注意钻杆应始终处于浆面以下，注浆时应随时活动钻杆，待浆液灌满孔口时拔出钻杆。

（6）寒冷地区在冬期施工时，应对注浆液采取保温措施，浆液温度应保持在 5°C 以上。

（7）注浆材料可根据气温和土质情况与使用要求，适量掺加早强剂、防冻剂或减水剂。

（8）注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，并保护好。

4.2.9 锚杆腰梁

（1）锚杆腰梁可采用型钢组合梁或混凝土梁。锚杆腰梁应按受弯构件设计。锚杆腰梁的正截面、斜截面承载力，对混凝土腰梁，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》BG50010 的规定；对型钢组合腰梁，应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 的规定。当锚杆锚固在混凝土冠梁上时，冠梁应按受弯构件设计，其截面承载力应符合上述国家标准的规定。

（2）锚杆腰梁应根据实际约束条件按连续梁或简支梁计算。计算腰梁的内力时，腰梁的荷 载应取结构分析时得出的支点力设计值。

（3）型钢组合腰梁可选用双槽钢或双工字钢，槽钢之间或工字钢之间应用缀板焊接为整体构件，焊缝连接应采用贴角焊。双槽钢或双工字钢之间的净间距应满足锚杆杆体平直穿过的要求。

（4）采用型钢组合腰梁时，腰梁应满足在锚杆集中荷载作用下的局部受压稳定与受扭稳定的构造要求。当需要增加局部受压和受扭稳定性时，可在型钢翼缘端口处配置加劲肋板。

（5）锚杆的混凝土腰梁、冠梁宜采用斜面与锚杆轴线垂直的梯形截面；腰梁、冠梁的混凝土强度等级不宜低于 C25。采用梯形截面时，截面的上边水平尺寸不宜小于 250mm。

（6）用楔形钢垫块时，楔形钢垫块与挡土构件、腰梁的连接应满足受压稳定性和锚杆垂直分力作用下的受剪承载力要求。采用楔形混凝土垫块时，混凝土垫块应满足抗压强度和锚杆 垂直分力作用下的受剪承载力要求，且其强度等级不宜低于 C25。

5.2.10  张拉与锁定

（1）按设计和工艺要求安装好腰梁，并保证各段平直，腰梁与挡墙之间的空隙要紧贴密实，并安装好支承平台。

（2）锚杆张拉前至少先施加一级荷载（即1/10的锚拉力），使各部紧固伏贴和杆体完全平直，保证张拉数据准确。

（3）锚杆张拉至1.1-1.2设计轴向拉力值时Nt，土质为砂土时保持10min，为黏性土时保持15min，然后卸荷至锁定荷载进行锁定作业。锚杆张拉荷载分级观测时间遵守下表的规定。

（4）锚杆锁定工作，应采用符合技术要求的锚具。

（5）当锚杆固结体的强度达到设计强度的 75%且不小于 15MPa 后，方可进行锚杆的张拉锁定；

（6）拉力型钢绞线锚杆宜采用钢绞线束整体张拉锁定的方法；

（7）锚杆锁定前，应按表 5.2.7-1 的张拉值进行锚杆预张拉，锚杆张拉应平缓加载，加载速率不宜大于 0.1Nk/min,此处Nk为锚杆轴向拉力标准值；在张拉值下的锚杆位移和压力表压力应保持稳定。当锚头位移不稳定时，应判定此根锚杆不合格；

（8）锁定时的锚杆拉力应考虑锁定过程的预应力损失量，预应力损失量宜通过对锁定前后锚杆拉力的测试确定；缺少测试数据时，锁定时的锚杆拉力可取锁定值的 1.1 倍～1.15 倍；

（9）锚杆锁定尚应考虑相邻锚杆张拉锁定引起的预应力损失，当锚杆预应力损失严重时， 应进行再次锁定；锚杆出现锚头松弛、脱落、锚具失效等情况时，应及时进行修复并对其进行再次锁定；

（10）当锚杆需要再次张拉锁定时，锚具外杆体的长度和完好程度应满足张拉要求。

5.2.11 锚杆的检测

（1）   检测数量不应少于锚杆总数的 5%，且同一土层中的锚杆检测数量不应少于 3 根；

（2）   检测试验应在锚杆的固结体强度达到设计强度的 75%后进行；

（3）检测锚杆应采用随机抽样的方法选取；

（4）检测试验的张拉值应按本规程表 5.2.7-1 取值；

（5）检测试验应按《建筑工程基坑支护技术规程》JGJ120的验收试验方法进行；

（6） 当检测的锚杆不合格时，应扩大检测数量。

6. 材料与设备

6.1 工程材料：螺丝钉锚杆所用材料425#普通硅酸盐水泥、中砂、钢绞线、电焊条、绑扎丝等。

6.1.1 砂的质量应符合现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52）的规定。

6.1.2 水泥质量必须符合现行国家标准的规定。

6.1.3 制备水泥浆宜采用饮用水。当采用其他来源水时，水质必须符合现行行业标准《混凝土拌合用水标准》（JGJ63）的规定。

6.1.4 水泥浆如需要掺加外加剂，应使用水泥净浆专用外加剂。

6.1.5 外加剂的使用必须符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）的规定。

6.2 机具设备

6.2.1选用连云港黄海机械厂生产的专用大扭矩全液压钢履带式锚杆钻 机及专用钻杆，钻杆拆卸完全机械自动化，钻机可转角90度。

6.2.2 专用钻头:（锚固头750px-2500px），由钢筋混凝土或硬塑制作，直径150mm-200mm,螺纹高度大于625px。

6.2.3预制钢绞线和锚固头连接体。

6.2.4 钢绞线、空压机、灰浆搅拌机、张拉机、  注浆机等。设备数量可根据工程量确定。

7.质量控制

7.1 工法执行相应标准及规范

《建筑地基基础设计规范》GB50007

《混凝土结构设计规范》GB50010

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205

《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224

《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370

《建筑工程基坑支护技术规程》JGJ120

《建筑桩基技术规范》JGJ94

《建筑地基处理技术规范》JGJ79

7.2 主控项目

7.2.1 施工前应对水泥、砂、钢材、、外加剂等原材料按国家及省现行标准规范的规定进行复验，复验合格后方可使用，水泥浆、水泥砂浆强度等级必须符合设计要求。

7.2.2 锚固体的直径、标高、深度和倾角必须符合设计要求。

7.3 一般项目

7.3.1 钻孔深度宜大于图纸设计深度 0.5m。

7.3.2 钻孔孔位的允许偏差应为 50mm。

7.3.3 钻孔倾角的允许偏差应为  3°。

7.3.4 杆体长度应大于设计长度。

7.3.5 施工质量检验标准应符合表 7.3.6-1的规定

8.安全措施

8.1 施工前应认真进行安全交底，施工中应明确分工，统一指挥。

8.2 各种设备应处于完好状态。

8.3 张拉设备应牢靠，试验时应采取防范措施，防止夹具飞出伤人。

8.4 注浆管路应畅通，防止塞孔。

8.5 机械设备的运转部位应有安全防护装置。

8.6 电器设备应设接地、接零，并由持证人员安装操作，电缆、电线必须架空。

8.7 施工人员进入现场应戴安全帽，操作人员应精神集中，遵守有关安全规程。

8.8 锚杆钻机应安设安全可靠的反力装置。

8.9 锚杆同钢绞线连接要牢靠，严防在张拉时发生脱扣现象。保护定位标准桩，轴线引桩，水准桩，防止碰撞位移。

8.10 劳动组织

8.10.1 支护应与土方开挖同期进行。支护人员分为三个班，即成孔班、钢筋班、喷注班，每班人员大致相等。

8.10.2 钻孔要保证位置正确，要随时注意调整好错孔位置(上、下左右及角度)，防止高低参差不齐和相互交错。

9 . 环保措施

9.1 加强施工人员环境保护教育，提高人员的环境意识。

9.2 施工现场做到道路畅通，整洁无垃圾，操作地点保持整洁、干净，作到工完场清。

9.3 材料、机具、构件应分类堆放，摆放整齐。现场机具设备应标识明确、整洁。安全装置灵敏可靠。工具棚内外干净整洁，工具摆放整齐，禁止乱丢材料、工具及其他杂物。

10. 效益分析：

螺丝钉锚固体与钢绞线一次置留于孔内，大大地简化了施工过程。形成孔是螺丝形，提高了锚杆抗拔力10%。施工时不带浆，施工现场干净环保，施工速度快。施工成本低。该施工工法同以往锚杆常规施工对比节省了材料和人工费用，创造了显著的经济和社会效益。

11. 应用实例：

11.1 盛和湾小区9－11#楼及地下车库工程位于齐齐哈尔市中华路南侧、建设大街西侧，该工程开竣工时间为7月25日至9月30日，建筑设计结构形式为框剪结构建筑面积94639.00平方米，高度99.50米，基础底标高-5.3m，地下一层地上三十三层，深基坑支护采用螺丝钉锚桩。

11.2 齐齐哈尔锦湖雅居纯水岸5#、6#楼及地下车库工程位于齐齐哈尔市建华区游览路西侧，开竣工时间为6月10日至12月31日，建筑设计结构形式为框架剪力墙结构，建筑面积70000平方米，高度99.0 m，基础底标高-5.7m，层数33/-1，深基坑支护采用螺丝钉锚桩。

11.3齐齐哈尔锦湖雅居纯水岸3#、4#楼及地下车库工程位于齐齐哈尔市建华区游览路西侧，开竣工时间为7月1日至5月30日，建筑设计结构形式为框架剪力墙结，建筑面积50348m，建筑高度90.9m，层数30/-1，基础底标高-5.7m，深基坑支护采用螺丝钉锚桩