螺丝钉锚杆及施工方法

省时省力节能环保效益显著前言随着社会经济的飞速发展，人们对生活的品质要求越来越高，在城镇的高层住宅建地下停车库已是大势所趋。我国建筑行业开始迈向高层及深基坑的发展方向，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必将得到更多人的认可和采纳。螺丝钉锚杆施工现场目录1、常规锚杆施工方法2、螺丝钉锚杆施工工法3、设备及材料4、工艺原理5、施工工艺流程及操作要点6、材料与附属设备7、质量控制8、安全措施9、环保措施10、效益分析一、常规锚杆施工方法*长螺旋钻孔后插钢筋或钢绞线该方法是先用螺旋钻杆钻进取土，成孔后再插入钢筋或钢绞线然后注浆完工。缺点：1、适用范围小，仅限于干成孔作业。2、施工速度慢。3、由于是先成孔后再插入钢筋或钢绞线然后注浆完工，所以施工工序复杂繁琐。4、施工成本高导致工程造价高。5、张拉值低。一、常规锚杆施工方法*长螺旋钻孔后插钢筋或钢绞线一、常规锚杆施工方法*泥浆护壁后插钢筋该方法是先用泥浆护壁钻孔，钻具退出后成孔，再插入钢筋然后注浆完工。缺点：1、施工速度慢，仅限于砂层及淤泥层。2、由于是先成孔后再插入钢筋然后注浆完工，所以施工工序复杂繁琐。3、施工成本高导致工程造价高。4、施工现场脏，不环保。5、钢筋有时插不到孔底，质量难以保证。6、张拉值低。一、常规锚杆施工方法*泥浆护壁后插钢筋一、常规锚杆施工方法*泥浆护壁向孔内丢钻杆后注浆该方法是先用泥浆护壁钻孔，把钻杆放置于孔内充当拉杆，然后注浆完工。缺点：1、施工速度慢，仅限于砂层及淤泥层。2、由于用钻杆充当拉杆使施工成本高，导致工程造价非常高。3、施工现场脏，不环保。4、张拉值低。一、常规锚杆施工方法*泥浆护壁向孔内丢钻杆后注浆一、常规锚杆施工方法*泥加筋水泥土锚杆该该方法是采用带有钢绞线的钻头连接钻杆，用水泥浆护壁钻孔，使水泥浆与土体搅拌当做锚固体，钻杆退出后完工。缺点：1、适用范围小，因在粘性土中水泥土的强度值低，仅适用于砂层。2、施工速度慢。3、施工现场脏，不环保。4、张拉值低。一、常规锚杆施工方法上述几种锚杆适用于不同的土质条件且各有特点，但也存在着施工程序繁琐、施工进度缓慢、抗拔力小、不环保、施工造价高等缺点。二、螺丝钉锚杆施工工法鉴于以上锚杆的施工优缺点，我们取长补短，提出一种全新的螺丝钉锚杆施工工法。该施工方法主要采用螺丝钉钻头（锚固体）与钻杆活性连接并传递动力、钢绞线同时与螺丝钉钻头（锚固体）被置留于孔内、钻杆退出时从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。这种施工方法，方便快捷，不仅使锚杆抗拔力大幅提高，而且施工速度快，节省工程成本，与现有锚杆技术施工方法先比，优势相当明显。“螺丝钉锚杆及使用螺丝钉锚杆的工艺方法”已于2011年12月28日被国家专利局授予发明专利，专利号：ZL201010533727.8螺丝钉锚杆及使用螺丝钉锚杆的工艺方法发明专利证书二、螺丝钉锚杆施工工法*工法特点适用范围广：适用于砂层、粘性土层、淤泥层、卵石层、杂填土层螺丝施工速度快:由于钻头（锚固体）与钢绞线被一次送入孔内，所以减少了后插钢筋或钢绞线的工序，同时注浆是在钻具退出孔内时一次完成，所以施工速度快。施工造价低：1、由于钻孔时不需要排土和带浆，故节省了劳动力。2、由于施工速度快节省了时间，使工期缩短。3、由于在粘性土中孔壁是螺杆形状，故水泥浆用量少。张拉值高：由于钻头（锚固头30cm-100cm）被置于孔底，另外钻孔时螺杆形状，故张拉值高。施工现场干净、环保：由于不排土及不带浆钻进，所以现场干净、环保。三、设备及材料*设备：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。三、设备及材料*材料◎专用钻头:（锚固头30cm-100cm），由钢筋混凝土或硬塑制作，直径150mm-200mm,螺纹高度大于25cm。◎预制钢绞线和锚固头连接体。◎钢绞线◎水泥浆或水泥砂浆。四、工艺原理螺丝钉锚固头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（锚固头）脱离，螺丝钉锚固头与钢绞线同时一次置留于孔内简化了施工过程。通过钻杆内孔向螺丝形孔内注入水泥浆或水泥砂浆，孔内水泥浆或水泥砂浆锚固体凝结后，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。五、施工工艺流程及操作要点*施工工艺流程螺修整边坡、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：五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——准备工作◎钻孔前，准备施工材料，测量方线确定成孔位置。根据设计确定出孔位，做出标记。◎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。◎装卸杆时，应防止杆体扭曲、压弯，钻杆放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使钻杆始终处于钻孔中心。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——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1五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——螺丝钉锚杆实施方式实施方式一：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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——螺丝钉锚杆实施方式实施方式二：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及直径的螺丝钉锚固体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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——螺丝钉锚杆实施方式五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——螺丝钉锚杆实施方式实施方式三：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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——螺丝钉锚杆实施方式实施方式四：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，螺丝钉一锚杆的螺丝钉锚固体1滞留在钻孔内充当锚头，连接头2、3、4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、台座、锚具连接进行张拉锁定。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——锚杆的位置螺丝钉锚杆结构示意图五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——锚杆的位置◎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；◎锚杆锚固段的上覆土层厚度不宜小于4.0m；◎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；◎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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——钢绞线锚杆的构造◎锚杆成孔直径宜取100mm～250mm；◎土层中的锚杆锚固段长度不宜小于6m；◎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；◎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；◎普通钢筋锚杆的杆体宜选用HRB335、HRB400级螺纹钢筋；◎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；◎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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——钻孔◎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。◎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。◎当成孔过程中遇不明障碍物时，在查明其性质前不得钻进。五、施工工艺流程及操作要点◎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。◎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。◎当成孔过程中遇不明障碍物时，在查明其性质前不得钻进。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——注浆◎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。◎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。◎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。◎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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——注浆◎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。◎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。◎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。◎注浆完毕应将外露的钢绞线或钢筋清洗干净，并保护好。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——锚杆腰梁◎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。◎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。◎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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——锚杆腰梁◎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。◎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。◎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。五、施工工艺流程及操作要点*操作要点——张拉与锁定◎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。◎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。◎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。◎锚杆锁定工作，应采用符合技术要求的锚具。◎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；五、施工工艺流程及操作要点◎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0.1N