岩石力学与工程学报排版格式与论文书写要求-铁道建筑技术.DOC

土层自旋锚杆锚固技术研究 蔺云宏、罗文静、任飞 广州市地下铁道设计研究院 摘要：在对砂土层的螺旋锚杆技术进行了锚固机理分析基础上，自旋土钉锚杆扬弃传统螺旋锚杆的大锚叶锚固机理，把锚叶阻力和砂土摩擦阻力结合考虑，对原来螺旋锚杆的锚固段的进行了改变。采用高密度挤压摩擦锚固的理念设计锚杆，采用自攻旋进安装工艺。通过在西安地区5个典型的砂土层进行可行性试验后设计出适合砂土层的自旋锚杆。在西安地铁2#线TJSG-4标段的基坑支护中经过工业试验，证明了理论与实践的可靠性。 关键词：自旋锚杆；地铁；土钉；土层锚杆；基坑支护；可回收锚杆 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： study on soil bolting technology of the self-screwed soil nail earth anchor Abstract： Key words：. self-screw bolt；soil nail；earth anchor；subway；foundations pit；retrieving anchor 前言 锚固技术能本质改变岩土体的力学特性，从本质上提高岩土体的自身承载性能，也就从本质上提高了工程体的内在稳定性，和支撑式结构维护岩土体稳定的方法比起来，锚固技术能达到本质安全工程。 锚杆（索）的研究在近50年取得了突飞猛进的成果。地下工程中锚杆的应用给施工带来了质的飞跃。尤其是一些临时支护中采用锚杆技术更是显示出其优良的工程特点。 土体锚杆的应用几乎都是以砂浆灌注粘结式结构为锚固体。这种锚固形式虽然取得了显著成绩，能够广泛适应各种土体结构工程。但其施工的复杂性，尤其是锚固体灌注后的强度等待时间往往严重影响工程进度。而土体的特性恰恰是需要及时的锚固才能很好的满足工程受力。除此之外，砂浆锚固方式进行城市地下结构施工支护会给城市地下空间造成污染。这两点就大大限制了砂浆锚杆在土层的应用。因此，砂浆锚杆（索）尽管具有很多优点还是在城市地下结构应用较少。 土层锚杆中有一种螺旋锚杆技术。这种锚固结构基本上都是以一系列较大截面的旋片作为锚叶在土层中形成阻力。这一技术已经在一些桩锚技术中应用并取得很好的效果。但是，作为广泛应用的锚杆技术还存在一些缺陷需要经过研究，目前在工程中还很少应用。 为了解决土体的快速锚固技术以及回收问题，在西安地铁2#线TJSG-4标采用了自旋挤压锚固新技术。 土层锚杆技术分析 现阶段土层锚杆（索）主要的锚固形式是灌注砂浆将锚固体粘裹和土体形成摩擦阻力。这是目前最为成熟和可靠的方法。砂浆锚杆具有显著的优点就是施工适应性较强。但砂浆锚固技术在工程应用中存在缺陷 砂浆锚杆显著的缺陷 （1）砂土体中成孔速度慢——有时候影响工期 （2）一些砂土层难以成孔需要采用泥浆护壁成孔工艺——该工艺复杂容易造成场地泥泞 （3）锚固体灌浆后需要10天以上的凝固期和锚固围裹土体的失水过程——不能及时支护工程结构体，一些时候严重影响工期 砂浆锚杆的工程缺陷 现有砂浆锚杆的先天缺陷使得该品种锚杆的应用对工程产生一些不良效果： （1）有时候影响工期 （2）一些时候严重影响工期 （3）有时候还会造成安全问题 （4）次要问题是造成场地泥泞影响其他施工 螺旋锚固技术 上世纪初期应用的螺旋锚杆是以较大的旋片形成锚叶，通过较大面积的土体内阻力形成锚固。这种锚固方式由于其旋片的大间隔使得其锚固效果稳定性欠佳，一般只用于辅助锚固。 新型土层可回收自旋锚杆 为了克服砂土层砂浆锚杆和普通螺旋锚杆技术的缺陷，课题组对砂土层的螺旋锚杆技术进行了锚固机理分析。把锚叶阻力和摩擦阻力结合考虑，对原来螺旋锚杆的锚固段的进行了改变。采用高密度挤压摩擦锚固的理念设计锚杆，采用自攻旋进安装工艺。通过在西安地区5个典型的砂土层进行可行性试验后设计出适合砂土层的自旋锚杆。本次在西安地铁2#线TJSG-4标段的基坑支护中经过了理论与实践的考验，对该项技术的完善推进了一步。 自旋可回收土层锚杆特点 土钉自旋锚杆显著的特殊优点有三点： 自身特性优点：——不钻孔挤压旋进安装结束立即达到锚固力。 工程特性优点:——安装完成立即投入使用→替代横支撑大大方便施工，节约成本。 社会效益：——必要时反旋转取出，不污染城市地层。这一点很重要。 自旋式可回收锚杆构造 完整结构的自旋锚杆包括：杆体；特制钻头；连接扣；封孔圈；托盘；预紧螺纹和螺母。锚杆的参数需要根据岩土层的性质确定。施工时根据砂土层的具体情况确定采用那些构件。图1是西安地铁2#线TJSG-4标设计的自旋锚杆。 土层自旋锚杆无需打孔，利用机械钻具直接将自旋锚杆强力旋进土体中。扭进过程中杆体所占空间的土体被强行挤压向周边分布，使得锚杆体近周围土体形成不均匀挤压区，强化了锚杆的锚固力