广州市轨道交通十四号线一期工程【施工10标】土建工程

土钉/锚杆拉拔力检测方案

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中铁隧道集团有限公司

广州市轨道交通十四号线一期【施工10标】土建工程项目经理部

二Ｏ一五年四月

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目 录

一、工程概况 ............................................................................................. 1 1.1工程范围......................................................................................... 1 1.2石湖站基坑..................................................................................... 1 1.3站后明挖区间基坑 ........................................................................ 2 二、试验目的 ............................................................................................. 3 三、试验依据 ............................................................................................. 3 四、试验仪器设备..................................................................................... 3 五、支护锚杆/土钉抗拔试验 ................................................................... 4 5.1仪器设备及安装 ............................................................................ 4 5.2现场检测......................................................................................... 5 5.3检测数据分析与判定 .................................................................... 6 六、评判标准 ............................................................................................. 8 七、设计拉拔力检测频率及数量 ............................................................ 8 八、需要现场配合的工作 ...................................................................... 10 九、土钉布置图及设计拉拔力图见附表 .............................................. 10 十、检测单位 ........................................................................................... 10

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一、工程概况 1.1工程范围

石湖站起止里程YDK19+199.2～YDK19+466.8，总长267.6m；站后明挖区间起止里程YDK19+466.8～YDK19+531.027，长64.227m。 石湖站及站后明挖区间范围见图2-2所示。

YDK19+531.027YDK19+466.8石湖站终点明挖区间起点明挖区间终点YDK19+199.2石湖站起点石湖站明挖区间

图2-2 石湖站及站后明挖区间范围示意图

1.2石湖站基坑

1）、车站建筑

石湖站长267.6m，为地下二层结构，岛式站台，标准段宽度19.7m，结构底埋深16.5m～18.7m、高13.61m，顶板覆土约2.9m；车站附属设4个出入口、3组风亭，其中1号出入口为预留口，3号风亭与4号出入口合建；总建筑面积14310m2。车站平面布置见图2-3所示。

图2-3 石湖站与明挖区间平面图 2）、车站结构

车站主体为地下二层单柱二跨（局部双柱三跨）钢筋混凝土结构，车站附属

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为地下一层钢筋混凝土结构，车站主体及附属均采用明挖顺作法施工。

3）、车站基坑

车站主体基坑围护分为91.8m地下连续墙段和175.8m放坡开挖段。地连墙围护段采用800mm厚地连墙，深17.7m～18.7m，共49幅，采用工字钢接头。基坑内支撑第1道全部范围、第2道距建筑物1.5倍基坑深范围、端头井全部范围为钢筋砼支撑，其余范围均为钢支撑。钢筋砼主撑断面800mm×1000mm（900mm）水平间距9.0m、肋撑断面700mm×900mm（800mm）水平间距3.0m，φ609钢支撑水平间距3.0m。放坡段止水帷幕采用双排φ600@450双管旋喷桩，分三级放坡开挖，边坡采用土钉+网喷支护；土钉采用Φ22钢筋制作、L=3m～14m、间距1.5 m×1.5 m，土钉成孔φ120、注水灰比0.4～0.45的纯水泥浆；网喷砼采用C25喷射砼、挂网钢筋采用φ8@150×150。

车站附属基坑深约10.2m，其中2号、3号出入口及1号、2号风亭位于车站主体放坡开挖段范围，基坑采用放坡开挖，放坡支护参数同车站主体放坡段；4号出入口及3号风亭合建位于车站主体地连墙围护段，基坑围护采用600mm厚地连墙，深15.2m，共23幅，采用工字钢接头。基坑内支撑第1道全部范围、第2道斜撑范围为钢筋砼支撑，其余范围均为钢支撑。钢筋砼主撑断面800mm×9000mm水平间距3.0m，φ609钢支撑水平间距3.0m。 1.3站后明挖区间基坑

1）、站后明挖区间建筑

明挖区间长64.227m，为地下一层结构，结构宽21.2～27.3m，结构底埋深16m、高6.9m，顶板覆土约9m，建筑面积1497m2。明挖区间平面布置见图2-3所示。

2）、站后明挖区间结构

明挖区间为地下一层双隔墙三跨框架结构，采用明挖顺做法施工。 3）、站后明挖区间结构

明挖区间基坑深约16m，围护分为40.5m半放坡+钻孔桩段和24.2m全放坡开挖段。半放坡+钻孔桩段地面下6m范围为放坡开挖，边坡采用土钉+网喷支护；地面下6～16m范围采用φ800@1000钻孔桩+支撑围护，桩间设置φ600旋喷桩止水，支撑设置2道钢筋砼支撑，钢筋砼主撑断面800mm×900mm水平间距9.0m、

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肋撑断面700mm×800mm水平间距3.0m。全放坡段止水帷幕采用双排φ600@450双管旋喷桩，分三级放坡开挖，边坡采用土钉+网喷支护；土钉采用Φ22钢筋制作、L=3m～14m、间距1.5 m×1.5 m，土钉成孔φ120、注水灰比0.4～0.45的纯水泥浆；网喷砼采用C25喷射砼、挂网钢筋采用φ8@150×150。明挖区间围护平面如图2-4所示，断面如图2-9所示。

图2-8站后明挖区间5-5断面示意图

二、试验目的

采用接近于支护锚杆和土钉的实际工作条件的试验方法，确定支护锚杆和土钉在验收荷载作用下的工作性状，为工程验收提供依据。 三、试验依据

1、依据招标文件、承包合同、施工设计图纸。 2、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99。 3、《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002。 4、《建筑边坡技术规范》GB 50330-2002执行。

5、广州市标准《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98)。 四、试验仪器设备

采用穿心千斤顶配合高压油泵，对试验锚杆施加轴向拉力，用大量程百分表测读锚头位移。另外配套使用的有油压表、基准梁、表座、垫板等。试验所用的

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仪器、仪表均经省计量部门作定期检定，精度满足试验要求，且均在有效周期内。 五、支护锚杆/土钉抗拔试验 5.1仪器设备及安装

5.1.1试验加载宜采用油压千斤顶，千斤顶的作用力方向应与土钉、支护锚杆轴线重合。

5.1.2土钉、支护锚杆的验收试验的加载反力装置宜采用支座横梁反力装置，在下列条件下也可采用承压板式反力装置。

（1）支护锚杆支撑体系中设置有连续墙、排桩、腰梁、圈梁等支撑构件，支撑构件能提供足够的的加载反力。

（2）土质边坡、基坑侧壁设置有足够厚度的混凝土面层，或在土钉、支护锚杆周围为试验而设置有足够厚度的混凝土面层，混凝土面层能提供足够的加载反力。

5.1.3支座横梁反力装置应符合下列规定：

（1）加载反力装置能提供的反力不得小于最大试验荷载的1.2倍。 （2）对加载反力装置的主要构件进行强度和变形验算。

（3）支座底的压应力不宜大于支座底的岩土承载力特征值的1.5倍。 （4）土钉、支护锚杆中心与支座边的距离应大于等于1B（B为支座变宽）且大于1.0m。

5.1.4宜采用位移传感器或大量程百分表对土钉、支护锚杆位移进行测量，其安装应符合下列规定：

（1）位移测量点应选择在非受力的土钉、支护锚杆杆体上或土钉、支护锚杆顶部，不得选择在千斤顶上。

（2）应安装1～2个位移测试仪表。

（3）位移测量方向应沿着土钉、支护锚杆的轴向变形方向。

（4）基准桩中心与土钉、支护锚杆中心的距离应大于等于6d（d为土钉、锚杆孔直径）且大于1.0m，基准桩中心与承压板（反力支座）边的距离应大于等于承压板（反力支座）边宽且大于1.0m。

（5）基准梁应具有足够的刚度，并应稳固地安置在基准桩上。

（6）基准桩、基准梁和固定位移测量仪表的夹具应避免太阳照射、振动及

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其他外界因素的影响。

5.1.5试验仪器设备性能指标应符合下列规定：

（1）压力传感器的测量误差不应大于1%，压力表精度应优于或等于0.4级。 （2）在试验荷载达到最大试验荷载时，试验用油泵、油管的工作压力不应超过额定工作压力的80%。

（3）千斤顶、压力表或压力传感器的量程不应大于试验要求的最大试验荷载的2.5倍、也不应小于试验要求的最大试验荷载的1.2倍。

（4）位移测量仪表的测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.1mm。 5.2现场检测

5.2.1确定土钉、支护锚杆的最大试验荷载Nmax应符合下列规定： （1）土钉、临时性支护锚杆的最大试验荷载应取其轴向受拉承载力设计值Nu的1.0～1.2倍或者其轴向受拉承载力特征值Rt的1.2～1.5倍。

（2）永久性支护锚杆的最大试验荷载应取支护锚杆轴向受拉承载力设计值Nu的1.2～1.5倍或者支护锚杆轴向受拉承载力特征值Rt的1.5～2.0倍。

（3）当设计有规定时按设计要求。

5.2.2锚固体强度达到设计强度的90%后方可进行试验。试验时，土钉、支护锚杆应与支撑构件或混凝土面层脱离，处于独立受力状态。

5.2.3土钉、非预应力支护锚杆的验收试验应符合下列要求： （1）初始荷载取最大试验荷载的0.1倍。

（2）采用维持荷载法，逐级加载。加、卸载等级和持荷时间应符合下表规定。

土钉、非预应力支护锚杆验收试验的加荷等级和持荷时间规定

试验荷载 持荷时间 （min） 0.1Nmax 5 0.2Nmax 5 0.4Nmax 5 0.6Nmax 10 0.8Nmax 10 1.0Nmax ≥15 注：土钉加荷等级应在上表中增加0.9Nmax一级，持荷时间为10min。 （3）每级荷载施加后按第1、5、10min测读锚头位移，以后每间隔5min测读一次位移，每级荷载达到持荷时间并测读位移后施加下一级荷载。

（4）位移相对稳定标准：最大试验荷载持荷时，后5min的位移增量小于前

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5min的位移增量，并连续出现两次。

（5）达到相对稳定标准后，卸荷至初始荷载并测读位移。

（6）在某级荷载作用下，由于土钉、非预应力支护锚杆的位移量不断增加，试验荷载无法维持，或者加载至最大试验荷载持荷时，连续10次测读位移均未达到相对稳定标准，可终止试验。

5.2.4预应力支护锚杆的验收试验应符合下列规定： （1）试验前应解除预应力。

（2）初始荷载取最大试验荷载的0.1倍。对钢绞线预应力锚杆，初始荷载也可取最大试验荷载的0.3倍。

（3）采用维持荷载法，逐级加载。加荷等级和持荷时间应符合下表规定。

预应力支护锚杆验收试验的加荷等级和持荷时间

试验荷载 持荷时间 （min） 0.10Nmax 0.30Nmax 0.50Nmax 0.70Nmax 0.80Nmax 0.90Nmax 1.0Nmax 10 10 10 10 10 10 ≥10 （4）每级荷载施加后按第1、5、10min测读锚头位移，每级荷载达到持荷时间并测读位移后施加下一级荷载。

（5）位移相对稳定标准：最大试验荷载持荷时，当5、10min测读的位移增量之和不大于1.0mm时。可卸载；否则应再维持50min，并在第15、20、25、30、45和60min测读锚头位移。

（6）达到相对稳定标准后，卸荷至初始荷载并测读位移。

（7）在某级荷载作用下，由于预应力支护锚杆的位移量不收敛，试验荷载无法维持，可终止试验。

（8）试验完成后，施工单位应按设计要求加载至锁定荷载锁定。 5.3检测数据分析与判定

5.3.1试验结果应按每级荷载对应的锚头位移列表整理，并绘制荷载-位移（Q-δ）曲线，需要时可绘制其他辅助分析曲线。

5.3.2最大试验荷载时，位移增量达到相对稳定标准，取最大试验荷载为土钉的抗拔力；当在某级荷载作用下，由于土钉、非预应力支护锚杆的位移量不断增加，试验荷载无法维持，或者加载至最大试验荷载持荷时，连续10次测读位

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移均未达到相对稳定标准时，取前一级荷载为土钉的抗拔力。

对同一条件的土钉进行统计分析，当满足下列条件时，判所检测的土钉验收试验结果满足设计要求：

（1） 抗拔力平均值应不小于设计抗拔力； （2） 抗拔力最小值应不小于设计抗拔力的0.9倍；

5.3.3当满足下列条件时，判所检测的非预应力支护锚杆验收试验结果满足设计要求：

（1）在最大试验荷载持荷下，位移增量达到相对稳定标准；

（2）支护锚杆试验从初始荷载至最大试验荷载所得的总弹性位移应小于自

由段长度与1/2锚固段长度之和的杆体理论弹性伸长值（按算）。

?L3??L1??L22计

（3）当设计有要求时，锚杆总位移量小于设计要求的最大位移要求。 5.3.4当满足下列条件时，判所检测的预应力支护锚杆验收试验结果满足设计要求：

（1）在最大试验荷载持荷下，第5、10min测读的位移增量之和不大于1.0mm或者第10～60min测读的位移增量之和不大于2.0mm。

（2）支护锚杆试验从初始荷载至最大试验荷载所得的总弹性位移应超过该

荷载范围内自由段长度的杆体理论弹性伸长值（按

?L1?(Nmax?N0)L1EA计算）的

80&，且应小于自由度长度与1/2锚固段长度之和的杆体理论弹性伸长值（按

?L3??L1??L22计算）。

?L1?(Nmax?N0)L1EA (Nmax?N0)L2EA

?L2??L3??L1??L22

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式中 Nmax——最大试验荷载（kN）； N0 ——初始试验荷载（kN）；

?L1——从初始荷载至最大试验荷载，支护锚杆自由段长度理论弹性伸长值（mm）；

?L2——从初始荷载至最大试验荷载，锚固段长度的杆体理论弹性伸长值（mm）；

?L3——从初始荷载至最大试验荷载，支护锚杆自由段长度与1/2锚固段长

度的杆体理论弹性伸长值（mm）；

L1——支护锚杆自由段长度（m）；

L2——锚固段长度（m）； E——杆体弹性模量（MPa）； A——杆体横截面积（m2）。

支护锚杆从初始荷载至最大试验荷载所得的总弹性位移等于最大试验荷载时的锚头总位移与卸载至初始荷载时的残余位移之差（mm）。 六、评判标准

根据《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98)中有关锚杆试验的规定执行：在最大验收试验荷载作用下，锚头位移相对稳定，即在荷载等级观测时间内，锚头位移小于0.1mm。 七、设计拉拔力检测频率及数量

根据设计图纸要求，试验数量为土钉总数的1％，且不少于3根，车站放坡在3-3断面至4-4断面，土钉总根数为：3302根，土钉拉拔检测34根，站后明挖段及盾构区间放坡在5-5断面至6-6断面，土钉总根数为：1076根，土钉拉拔检测11根。

土钉设计拉拔力点位表

序号 土钉点位 土钉长度 设计拉拔力 施工日期 1 2 3 4

YDK19+372-YDK19+402（2-63） YDK19+402- YDK19+432（2-85） YDK19+402- YDK19+432（2-90） YDK19+432-YDK19+466.8（2-108） 8

5m 5m 5m 5m 5KN 5KN 5KN 5KN 2014.12.28 2014.12.29 2014.12.29 2015.1.3 序号 土钉点位 土钉长度 设计拉拔力 施工日期 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 ZDK19+375-ZDK19+428（2-78） 5m YDK19+372-YDK19+466.8（3-66） 8m YDK19+372-YDK19+466.8（3-96） 8m ZDK19+375-ZDK19+466.8（3-92） 8m YDK19+372-YDK19+466.8（4-60） 10m YDK19+372-YDK19+466.8（4-80） 10m ZDK19+375-ZDK19+466.8（4-95） 10m YDK19+372-YDK19+466.8（5-77） 10m YDK19+372-YDK19+466.8（5-83） 10m ZDK19+375-ZDK19+466.8（5-94） 10m ZDK19+375-ZDK19+466.8（6-86） 14m ZDK19+375-ZDK19+466.8（6-92） 14m YDK19+426-YDK19+466.8（6-106） 14m YDK19+426-YDK19+466.8（7-93） 14m YDK19+426-YDK19+466.8（7-98） 14m ZDK19+375-ZDK19+466.8（7-73） 14m YDK19+400-YDK19+440（8-76） 14m YDK19+400-YDK19+440（8-93） 14m ZDK9+466.8-ZDK19+440（8-118） 14m YDK19+400-YDK19+440（9-75） 8m YDK19+400-YDK19+440（9-92） 8m ZDK9+466.8-ZDK19+440（9-99） 8m ZDK19+440-ZDK19+466.8（10-102） 5m ZDK19+440-ZDK19+466.8（10-106） 5m YDK19+440-YDK19+466.8（11-92） 3m YDK19+440-YDK19+466.8（11-105） 3m YDK19+440-YDK19+466.8（12-90） 3m YDK19+440-YDK19+466.8（12-104） 3m YDK19+440-YDK19+466.8（11-95） 3m YDK19+440-YDK19+466.8（12-98） 3m 站后明挖段边坡土钉 序土钉长土钉点位 号 度 1 ZDK19+466.8- ZDK19+492（2-13） 10m 2 ZDk19+492- ZDk19+531.52（2-30） 5m 3 ZDk19+492- ZDk19+531.52（2-42） 5m 4 ZDK19+466.8-ZDK19+531.52（3-38） 10m 5 ZDK19+466.8-ZDK19+531.52（4-19） 10m 6 ZDK19+466.8-ZDK19+531.52（4-22） 10m ZDK19+516-ZDK19+531.52及北端7 10m 头34米（5-56） 9

5KN 30KN 30KN 30KN 20KN 20KN 30KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 20KN 25KN 25KN 25KN 25KN 25KN 25KN 2015.1.14 2015.1.31 2015.1.31 2015.1.28 2015.2.1 2015.2.1 2015.1.29 2015.2.12 2015.2.12 2015.2.4 2015.2.10 2015.2.10 2015.3.4 2015.3.5 2015.3.5 2015.2.11 2015.3.20 2015.3.20 2015.3.29 2015.3.20 2015.3.20 2015.3.29 2015.3.30 2015.3.30 2015.4.4 2015.4.4 2015.4.4 2015.4.4 2015.4.4 2015.4.4 设计拉拔力 25KN 5KN 5KN 20 KN 30 KN 30 KN 30 KN 施工日期 2015.1.8 2015.1.6 2015.1.6 2015.1.16 2015.1.18 2015.1.18 2015.1.22

序号 8 9 10 11

土钉点位 ZDK19+466.8-ZDK19+516（6-18） ZDK19+466.8-ZDK19+504（7-23） ZDK19+466.8-ZDK19+503（9-12） ZDK19+466.8-ZDK19+496(11-13) 土钉长度 10m 10m 14m 10 m 设计拉拔力 20 KN 20 KN 25 KN 100KN 施工日期 2015.1.26 2015.2.9 2015.3.21 2015.4.2 八、需要现场配合的工作

(1) 边坡土钉抗拔试验需要搭设约2m×3m的试验平台，试验平台应稳固、牢靠，并便于试验装置的摆放；

(2) 保证待试验土钉作业范围内有380V的电源； (3) 提供焊工协助；

(4) 土钉试验前提供的资料：锚杆平面布置图、土钉施工记录、试验土钉附近的地质资料。

九、土钉布置图及设计拉拔力图见附表 十、检测单位

该项检测任务委托检测单位为：广州市地下铁道总公司指定的广州市盛通建设工程质量检测有限公司。

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