土层锚杆设计与施工规范.docx
《土层锚杆设计与施工规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土层锚杆设计与施工规范.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
土层锚杆设计与施工规范
土层锚杆设计与施工规范CECS22∶90
主编单位：
冶金部建筑研究总院
批准单位：
中国工程建设标准化协会
批准日期：
1990年11月6日
前言
土层锚杆在我国深基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、水池抗浮、挡墙锚固和结构抗倾覆等工程中的应用日益广泛。
为了使土层锚杆的设计和施工符合技术先进、经济合理、确保质量的要求，中国工程建设标准化协会委托冶金部建筑研究总院进行本规范的编制工作。
本规范是在总结我国多年来土层锚杆的实践经验基础上，经多次征求意见和修改，最后由冶金部建筑研究总院组织国内专家会议审查定稿。
现批准《土层锚杆设计与施工规范》，编号为CECS22∶90，并推荐给各工程建设设计、施工单位使用。
在使用过程中，如发现需要修改补充之处，请将意见和有关资料寄交北京西土城路33号冶金部建筑研究总院（邮政编码：
100088）。
中国工程建设标准化协会
1990年11月6日
主要符号
A——锚杆预应力筋的截面积；
qs——土体与锚固体间的粘结强度值；
d1——扩大锚固头直径；
d2——圆柱型锚固体直径；
Ep——预应力筋的弹性模量；
Ea——主动土压力；
fptk——预应力筋的抗拉强度标准值；
Ks——锚杆稳定安全系数；
K——锚杆安全系数；
Kc——蠕变系数；
L——锚杆总长度；
Lf——锚杆自由段长度；
La——锚杆锚固段长度；
βc——扩大锚固头承载力系数；
Q——锚杆试验时对锚杆施加的荷载值；
Nt——锚杆的设计轴向拉力值；
Rt——单个扩大锚固头的承载力；
Qmax——锚杆试验时的最大荷载；
Q0——锚杆试验时的初始荷载；
Rmax——锚杆承受的最大拉力值；
Ru——锚杆极限承载力；
F——作用于土体滑动面上的反力；
S——锚杆总位移；
Sp——锚杆塑性位移；
Se——锚杆弹性位移；
τ——土的不排水抗剪强度；
φ——土的内摩擦角；
α——锚杆倾斜角度；
σ——锚杆锚固体剪切面上的法向应力；
σcon——锚杆张拉控制应力；
δ——板桩与土体间的摩擦角。
第一章 总则
第1.0.1条土层锚杆是一种埋入土层深处的受拉杆件，它一端与工程构筑物相连，另一端锚固在土层中，通常对其施加预应力，以承受由土压力、水压力或风荷载等所产生的拉力，用以维护构筑物的稳定。
第1.0.2条本规范适用于各类土层中临时性或永久性锚杆的设计与施工。
第1.0.3条土层锚杆的设计与施工，除应遵守本规范外，尚应符合国家现行有关标准的要求。
第二章 土层锚杆设计
第一节一般规定
第2.1.1条在计划使用土层锚杆时，应充分研究土层锚固工程的安全性、经济性和施工可行性。
第2.1.2条设计前必须做好以下基础工作：
一、认真调查与锚固工程有关的地形、场地、周围已有建筑物、埋设物、道路交通和气象等事项。
二、通过工程地质钻探及有关土质试验，掌握锚固工程范围内的土层种类与土的抗剪强度、颗粒级配、渗透系数、水的侵蚀性等物理力学
性能和化学性能。
第2.1.3条使用年限在2年以内的锚杆，可按临时性锚杆设计；使用年限大于2年的锚杆，应按永久性锚杆设计。
第2.1.4条永久性锚杆设计时，必须先进行基本试验。
第2.1.5条永久性锚杆的锚固段不应设置在未经处理的下列土层：
一、有机质土。
二、液限WL>50%的土层。
三、相对密度Dr<0.3的土层。
第二节土层锚杆的结构类型
第2.2.1条土层锚杆一般由锚头、自由段和锚固段三部分组成，其中锚固段用水泥浆或水泥砂浆将杆体（预应力筋）与土体粘结在一起形成
锚杆的锚固体。
第2.2.2条根据土体类型、工程特性与使用要求，土层锚杆锚固体结构可设计为圆柱型、端部扩大头型或连续球体型三类，见图
2.2.－1、图2.2.2－2和图2.2.2－3。
土层锚杆设计与施工规范CECS22∶90
1——锚具；2——承压板；3——台座；4——支挡结构；5——钻孔；6——二次注浆防腐处理；7——预应力筋；8——圆柱型锚固体；Lf——自由段长度；La——锚固长度
1——锚具；2——承压板；3——台座；4——支挡结构；5——钻孔；6——二次注浆防腐处理；7——预应力筋；8——圆柱型锚固体;9——端部扩头体；Lf——自由段长度；La——锚固段长度
1——锚具；2——承压板；3——台座；4——支挡结构；5——钻孔；6——塑料套管；7——止浆密封装置；8——预应力筋;9——注浆套
管；10——连续球体型锚固体；Lf——自由段长度；La——锚固段长度
第2.2.3条锚固于砂质土、硬粘土层并要求较高承载力的锚杆，宜采用端部扩大头型锚固体；锚固于淤泥、淤泥质土层并要求较高承载力
的锚杆，宜采用连续球体型锚固体。
第三节土层锚杆的布置与结构参数设计
第2.3.1条土层锚杆的布置应遵守以下规定：
一、锚杆上下排间距不宜小于2.5m；锚杆水平方向间距不宜小于2.0m。
二、锚杆锚固体上覆土层厚度不应小于4.0m，锚杆锚固段长度不应小于4.0m。
三、倾斜锚杆的倾角不应小于13°，并不得大于45°，以15°～35°为宜。
第2.3.2条锚杆安全系数K值应按表2.3.2确定。
锚杆安全系数表 表2.3.2
锚杆破坏后危害程度
安全系数
临时锚杆
永久锚杆
危害轻微，不会构成公共安全问题
1.4
1.8
危害较大，但公共安全无问题
1.6
2.0
危害大，会出现公共安全问题
1.8
2.2
第2.3.3条锚杆预应力筋的截面面积应按下式确定：
式中Nt——锚杆的设计轴向拉力值；
K——安全系数，按本规范表2.3.2选取；
fptk——钢丝、钢铰线、钢筋强度标准值见本规范附录四。
第2.3.4条锚杆自由段长度不宜小于5.0m，对于倾斜锚杆，其自由段长度应超过破裂面1.0m。
第2.3.5条锚杆锚固段长度的设计应遵守以下规定：
一、粘性土中圆柱型锚杆锚固段长度应由下式确定：
式中d2——锚固体直径；
qs——土体与锚固体间粘结强度值。
一般由试验确定，也可按本规范附录二采用。
二、粘性土中端部扩大头型锚杆锚固段长度（图2.3.5）应由下式确定：
式中Rt——单个扩大头的承载力；
d1——扩大头直径；
βc——扩大头承载力系数，取9.0；
τ——土体不排水抗剪强度。
三、非粘性土中圆柱型锚杆锚固段长度由下式确定：
式中δ——土体与锚固体间的摩擦角；
σ——锚固体剪切面上的法向应力。
第2.3.6条台座的尺寸与结构构造应根据锚杆的设计荷载、土层条件、支挡结构和施工条件确定，应具有足够的强度和刚度，不得产生有
害的变形。
第2.3.7条锚具型号、尺寸的选取应保持锚杆预应力值的恒定。
第三章 土层锚杆原材料
第3.0.1条预应力杆体材料宜选用钢铰线、高强钢丝或高强螺纹钢筋。
当预应力值较小或锚杆长度小于20m时,预应力筋也可采用Ⅱ级或Ⅲ
级钢筋。
第3.0.2条锚具和联接锚杆杆体的受力部件，均应能承受95%的杆体极限抗拉力。
第3.0.3条塑料套管材料应满足以下要求：
一、具有足够的强度，保证其在加工和安装过程中不致损坏。
二、具有抗水性和化学稳定性。
三、与水泥砂浆和防腐剂接触无不良反应。
第3.0.4条隔离架应由钢、塑料或其他对杆体无害的材料组成，不得使用木质隔离架。
第3.0.5条防腐材料应满足下列要求：
一、在锚杆服务年限内，应保持其耐久性。
二、在规定的工作温度内或张拉过程中不得开裂、变脆或成为流体。
三、不得与相邻材料发生不良反应，应保持其化学稳定性和防水性。
四、不得对锚杆自由段的变形产生任何限制。
第3.0.6条水泥浆体材料应满足下列规定：
一、水泥宜使用普通硅酸盐水泥，必要时可采用抗硫酸盐水泥。
二、不得使用高铝水泥。
三、细骨料应选用粒径小于2mm的细砂。
砂的含泥量按重量计不得大于3%，砂中所含云母、有机质、硫化物及硫酸盐等有害
物质的含量，按重量计不宜大于1%。
四、混合水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质，不得使用污水。
永久性锚杆不得使用pH值小于4.0的酸性水和硫酸盐含量按
SO4计算超过水重1%的水。
五、必要时，水泥浆中可加入控制泌水或延缓凝结等外加剂，但必须符合产品标准。
水泥浆中氯化物的总含量不得超过水泥重量的0.1%。
除二次劈裂灌浆和自由段的充填灌浆外，一般不宜采用膨胀剂。
第四章 土层锚杆施工
第一节一般规定
第4.1.1条在进行锚杆施工前，应充分核对设计条件、土层条件和环境条件，在确保施工安全的前提下，编制施工组织设计。
第4.1.2条施工前，要认真检查原材料型号、品种、规格及锚杆各部件的质量，并检查原材料的主要技术性能是否符合设计要求。
第4.1.3条工程锚杆施工前，宜取两根锚杆进行钻孔、注浆、张拉与锁定的试验性作业，考核施工工艺和施工设备的适应性。
第二节钻孔
第4.2.1条土层锚杆钻孔应遵守下列规定：
一、钻孔前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，作出标记。
二、锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm，垂直方向孔距误差不应大于100mm。
三、钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%，可用钻孔测斜仪控制钻孔方向。
四、锚杆孔深不应小于设计长度，也不宜大于设计长度的1%。
五、安放锚杆前，湿式钻孔应用水冲洗，直至孔口流出清水为止。
六、钻孔记录应按本规范附录七的附表7.1整理。
第4.2.2条钻孔机具：
钻孔机具的选择必须满足土层锚杆钻孔的要求。
坚硬粘性土和不易塌孔的土层宜选用地质钻机、螺旋钻机或土锚专
用钻机；饱和粘性土与易塌孔的土层宜选用带护壁套管的土锚专用钻机。
常用钻孔设备型号及主要性能参见本规范附录六。
第4.2.3条二次高压注浆形成的连续球体型锚杆的钻孔还应遵守下列规定：
一、钻孔宜采用套管护壁，一次将钻孔钻至设计长度。
二、钻孔完成后，应立即拔出钻杆，放入预应力筋，随后再拔出套管。
第4.2.4条扩大头型锚杆钻孔还应遵守下列规定：
一、端部扩大头可采用机械或爆破扩孔法，爆破扩孔装药量应根据土层情况，通过试验确定。
二、安装锚杆前应测定扩大头的尺寸。
第三节杆体（预应力筋）的组装与安放
第4.3.1条采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋作锚杆杆体时，杆体的组装应遵守以下规定：
一、组装前钢筋应平直、除油和除锈。
二、Ⅱ、Ⅲ级钢筋的接头应采用焊接的搭接接头，焊接长度为30d，但不小于500mm，并排钢筋的连接也应采用焊接。
三、沿杆体轴线方向每隔1.0～2.0m应设置一个对中支架，排气管应与锚杆杆体绑扎牢固。
四、杆体自由段应用塑料布或塑料管包裹，与锚固体联接处用铅丝绑牢。
五、杆体应按防腐要求进行防腐处理。
第4.3.2条当采用钢铰线或高强钢丝作锚杆杆体时，杆体的组装应遵守以下规定：
一、钢铰线或高强钢丝应除油污、除锈，严格按设计尺寸下料，每股长度误差不大于50mm。
二、钢铰线或高强钢丝应按一定规律平直排列，沿杆体轴线方向每隔1.0～1.5m设置一个隔离架，杆体的保护层不应小于2.0cm，预应力筋
（包括排气管）应捆扎牢固，捆扎材料不宜用镀锌材料。
三、杆体自由段应用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管管口应密封并用铅丝绑紧。
四、应按防腐要求进行防腐处理。
第4.3.3条采用二次高压注浆形成的连续球体型锚杆杆体的组装，还应遵守下列规定：
一、编排钢铰线或高强钢丝时，应同时安放注浆套管和止浆密封装置。
二、止浆密封装置应设置在自由段与锚固段的分界处，并具有良好的密封性能。
三、宜用密封袋作止浆密封装置，密封袋两端应牢固绑扎在锚杆杆体上。
被密封袋包裹的注浆套管上至少应留有一个进浆阀。
第4.3.4条组装扩大头型锚杆杆体时，处于扩大头处的杆体应局部加强。
第4.3.5条锚杆杆体的安放应遵守下列规定：
一、杆体放入钻孔之前，应检查杆体的质量，确保杆体组装满足设计要求。
二、安放杆体时，应防止杆体扭压、弯曲，注浆管宜随锚杆
一同放入钻孔，注浆管头部距孔底宜为50～100mm，杆体放入角度应与钻孔角度保持一致。
三、杆体插入孔内深度不应小于锚杆长度的95%，杆体安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。
第四节注浆
第4.4.1条锚杆注浆应遵守下列规定：
一、注浆材料应根据设计要求确定，一般宜选用灰砂比1：
1～1：
2，水灰比0.38～0.45的水泥砂浆或水灰比为0.40～0.45的纯水泥浆，必
要时可加入一定量的外加剂或掺和料。
二、注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。
三、注浆作业开始和中途停止较长时间，再作业时宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路。
四、注浆管的插至深度见第4.3.5条第二款。
五、孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止注浆。
六、浆体硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆。
七、注浆记录按本规范附录七的附表7.2整理。
第4.4.2条注浆体的设计强度不应低于20MPa。
第4.4.3条二次高压注浆形成的连续球体型锚杆的注浆还应遵守下列规定：
一、注浆材料宜选用水灰比0.45～0.50的纯水泥浆。
二、一次常压注浆作业应从孔底开始，直至孔口溢出浆液。
三、止浆密封装置的注浆应待孔口溢出浆液后进行，注浆压力不宜低于2.5MPa。
四、一次常压注浆结束后，应将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净。
五、对锚固体的二次高压注浆应在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5.0MPa时进行，注浆压力和注浆时间可根据锚固体的体积确定，并
分段依次由下至上进行。
第五节张拉与锁定
第4.5.1条台座的承压面应平整，并与锚杆的轴线方向垂直。
第4.5.2条锚杆的张拉应遵守下列规定：
一、锚杆张拉前，应对张拉设备进行标定。
二、锚固体与台座混凝土强度均大于15.0MPa时，方可进行张拉。
三、锚杆张拉应按一定程序进行，锚杆张拉顺序，应考虑邻近锚杆的相互影响。
四、锚杆正式张拉之前，应取0.1～0.2设计轴向拉力值Nt，对锚杆预张拉1～2次，使其各部位的接触紧密，杆体完全平直。
五、永久锚杆张拉控制应力σcon不应超过0.60fptk，临时锚杆张拉控制应力σcon不应超过0.65fptk。
第4.5.3条锚杆张拉至1.1～1.2Nt，土质为砂质土时保持10min，为粘性土时保持15min，然后卸荷至锁定荷载进行锁定作业。
锚杆张拉荷
载分级及观测时间应遵守表4.5.3的规定。
锚杆张拉和锁定施工记录应按本规范附录七的附表7.3整理。
锚杆张拉荷载分级及观测时间 表4.5.3
张拉荷载分级
观测时间（min）
砂质土
粘性土
0.10Nt
0.25Nt
0.50Nt
0.75Nt
1.00Nt
1.10～1.20Nt
锁定荷载
5
5
5
5
5
10
10
5
5
5
5
10
15
10
第4.5.4条锚杆锁定工作，应采用符合技术要求的锚具。
用于锁定预应力钢铰线的锚具规格见本规范附录五。
第4.5.5条锚杆锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉。
第五章 土层锚杆试验与监测
第一节一般规定
第5.1.1条锚固体强度大于15.0MPa时，可进行锚杆试验。
第5.1.2条锚杆试验用加荷装置的额定压力必须大于试验压力。
第5.1.3条锚杆试验用反力装置在最大试验荷载作用下应保持足够的强度和刚度。
第5.1.4条锚杆试验用检测装置（测力计、位移计、计时表）应满品设计要求的精度。
第二节基本试验
第5.2.1条任何一种新型锚杆或已有锚杆用于未曾应用过的土层时，必须进行基本试验。
第5.2.2条基本试验锚杆不应少于3根，用作基本试验的锚杆参数、材料及施工工艺必须和工程锚杆相同。
第5.2.3条最大试验荷载（Qmax）不应超过钢丝、钢铰线、钢筋强度标准值的0.8倍。
第5.2.4条砂质土、硬粘土中锚杆基本试验加荷等级与测读锚头位移应遵守下列规定：
一、采用循环加荷，初始荷载宜取A·fptk的0.1倍，每级加荷增量宜取A·fptk的1/10～1/15。
二、砂质土、硬粘土中锚杆加荷等级与观测时间见表5.2.4。
三、在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。
四、在每级加荷等级观测时间内，锚头位移量不大于0.1mm时，可施加下一级荷载，否则要延长观测时间，直至锚头位移增量2.0h小于
2.0mm时，再施加下一级荷载。
砂质土、硬粘土中锚杆基本试验加荷等级与观测时间 表5.2.4
加荷增量
初始荷载
-
-
-
10
-
-
-
第一循环
10
-
-
30
-
-
10
第二循环
10
20
30
40
30
20
10
第三循环
10
30
40
50
40
30
10
第四循环
10
30
50
60
50
30
10
第五循环
10
30
50
70
50
30
10
第六循环
10
30
60
80
60
30
10
观测时间（min）
5
5
5
10
5
5
5
第5.2.5条淤泥及淤泥质土中锚杆基本试验加荷等级与测定锚头位移应遵守下列规定：
一、初始荷载宜取A·fptk的0.1倍，每级加荷增量宜取A·fptk的1/10～1/15,加荷等级为A·fptk的0.5和0.7倍时，采用循环加荷。
循环加
荷分级与观测时间同表5.2.4。
二、锚杆各加荷等级的观测时间见表5.2.5。
淤泥及淤泥质土中锚杆基本试验各加荷等级的观测时间表 表5.2.5
加荷等级
（A·fptk%）
初始荷载
第一级
第二级
第三级
第四级
第五级
第六级
10
30
40
50
60
70
80
观测时间（min）
15
15
15
30
120
30
120
三、在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不少于3次。
四、荷载等级小于A·f的50%时，每分钟加荷不宜大于20kN；荷载等级大于A·fptk的50%时，每分钟加荷不宜大于10kN。
五、当加断等级为fptk的0.6和0.8倍时，锚头位移增量在观测时间内2.0h小于2.0mm，才可施加下一级荷载。
第5.2.6条锚杆破坏标准：
一、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。
二、锚头位移不收敛。
三、锚头总位移超过设计允许位移值。
第5.2.7条试验报告应按本规范附录八整理,并绘制锚杆荷载－位移（Q－S）曲线、锚杆荷载－弹性位移（Q－Se）曲线、锚杆荷载－塑性位移
（Q－Sp）曲线。
第5.2.8条基本试验所得的总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长的80%，且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长。
第5.2.9条试验得出的锚杆安全系数K0值由下式确定：
式中Ru——锚杆极限承载力，取破坏荷载的95%。
第三节验收试验
第5.3.1条验收试验锚杆的数量应取锚杆总数的5%，且不得少于最初施作的3根。
第5.3.2条最大试验荷载不应超过预应力筋A·fptk值的0.8倍，并应满足以下规定：
一、永久性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计轴向拉力值的1.5倍。
二、临时性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计轴向拉力值的1.2倍。
第5.3.3条验收试验对锚杆施加荷载与测读锚头位移应遵守以下规定：
一、初始荷载宜取锚杆设计轴向拉力值的0.1倍。
二、加荷等级与各等级荷载观测时间应满足表5.3.3的规定。
验收试验锚杆的加荷等级与观测时间表 表5.3.3
加荷等级
测定时间（min）
临时锚杆
永久锚杆
Q1＝0.10Nt
5
5
Q2＝0.25Nt
5
5
Q3＝0.50Nt
5
10
Q4＝0.75Nt
10
10
Q5＝1.00Nt
10
15
Q6＝1.20Nt
15
15
Q7＝1.50Nt
-
15
三、同本规范第5.2.4条第三款。
四、最大试验荷载观测15min后，卸荷至0.1Nt量测位移，然后加荷至锁定荷载钡定。
第5.3.4条试验结果按本规范附录八整理，并绘制锚杆验收试验图。
第5.3.5条锚杆验收标准：
一、同第5.2.8条。
二、在最大试验荷载作用下，锚头位移趋于稳定。
第四节蠕变试验
第5.4.1条塑性指数大于17的淤泥及淤泥质土层中的锚杆应进行蠕变试验。
用作蠕变试验的锚杆不应少于3根。
第5.4.2条锚杆蠕变试验加荷等级与观测时间应满足表5.4.2的规定，在观测时间内荷载必须保持恒定。
锚杆蠕变试验加荷等级与观测时间 表5.4.2
加荷等级
测定时间（min）
临时锚杆
永久锚杆
Q1＝0.25Nt
-
10
Q2＝0.50Nt
10
30
Q3＝0.75Nt
30
60
Q4＝1.00Nt
60
124
Q5＝1.20Nt
90
240
Q6＝1.33Nt
120
360
第5.4.3条每级荷载按时间间隔1、2、3、4、5、10、15、20、30、45、60、75、90、120、150、180、210、240、270、300、330、
360min记录蠕变量。
第5.4.4条试验结果按本规范附录八整理，并绘制蠕变量－时间对数（S－logt）曲线，蠕变系数由下式求得：
式中S1——t1时新测得的蠕变量；
S2——t2时所测得的蠕变量。
第5.4.5条锚杆蠕变试验测得的最后一级荷载作用下的蠕变系数不应大于2
升级会员 