关于线路工程地锚钻极限承载力现场测试和理论计算方法的规定

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Q/BG-04 （施）字第2017-

附件1

地钻锚承载⼒现场测试和理论计算⽅法规定

⼀、⼀般规定及测试准备

1、作为施⼯地锚的地钻群承受⽔平拉⼒和上拔⼒，⽔平拉⼒由地钻前

的挡⽊（铁道⽊）承担，上拔⼒由地钻锚承担。

2、地钻群中的地钻承受的垂直上拔⼒是由前向后逐根传递的，即当第

⼀只地钻出现上拔后，紧连其后的地钻才开始承受垂直上拔⼒，以此类推，直⾄最后⼀根地钻。计算时，为安全起见，考虑将锚固临时拉线的最前端地钻锚承受竖直上拔⼒作为控制条件。

3、⼟质的分类及地钻锚适⽤⼟质

常见的⼟质可分为岩⽯、碎⽯⼟、砂⼟、粉⼟、粘性⼟和⼈⼯填⼟等。

粘性⼟⼀般分为粘⼟和亚粘⼟（粉质粘⼟）两类。粘⼟按其状态分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种。淤泥、淤泥质⼟属于流塑状态的粘性⼟，其特点是强度低、压缩性⾼、透⽔性差等。

⼈⼯填⼟是指由于⼈类活动⽽堆填的⼟。成分复杂，均匀性差，堆积时间不同。遇到⼈⼯填⼟，必须慎重对待。⼈⼯填⼟按其组成分为素填⼟、杂填⼟和冲填⼟。素填⼟由碎⽯⼟、砂⼟、粉⼟、粘性⼟等组成的⼟；杂填⼟含有建筑垃圾、⼯业废料、⽣活垃圾等杂物的填⼟；冲填

⼟是由⽔⼒冲填泥沙形成的⼟。

亚粘⼟（粉质粘⼟）、粘⼟中为坚硬、硬塑、可塑状态的⼟适宜采⽤地钻锚。岩⽯、碎⽯⼟、砂⼟、软塑状态的粘⼟、⼈⼯填⼟，以及受⼒较⼤的临时拉线锚固处需设置施⼯地锚时不宜采⽤地钻锚，应采⽤钢板地锚。

4、测试容

地钻锚承载⼒现场测试主要包括：竖直抗拔承载⼒和斜向受拉承载⼒。竖直抗拔承载⼒主要测试地钻锚在竖直受⼒状态下其抗拔⼒⼤⼩，以此确定某⼀⼟质条件下地钻锚竖直抗拔⼒⼤⼩。斜向受拉承载⼒主要测试单根地钻锚和多根地钻锚组合（地钻群）受到斜向⼒作⽤下地钻锚的受拉⼤⼩，以确定各类锚固拉线的拉⼒最⼤允许值和估算地钻锚竖直抗拔承载⼒。

5、地钻锚的⼊⼟操作

常⽤的地钻锚，⼀般是通过静⼒（⼀般为⼈⼒）旋转的⽅式埋⼊⼟。采⽤杠棒穿过锚环后，两⼈沿同⼀旋转⽅向转动，利⽤锚⽚的螺旋结构特征旋转⼊⼟。地钻锚埋设时，应尽量保证锚杆的竖直状态，避免产⽣晃动，以减⼩对周围⼟体的扰动，保证周围⼟体的原状性，这样可以⼤⼤提⾼地钻锚的抗拔承载⼒。地钻锚埋⼊⼟的深度，以锚环刚好露出地⾯为准。

6、地钻锚的埋设间距要求

在测试斜向受拉承载⼒时，任意两个地钻锚的埋设间距不宜⼩于1.2m，最低不能⼩于1m。

7、道⽊的埋设要求

在测试斜向受拉承载⼒时，需在地钻锚受⼒的正前⽅埋设道⽊，主要⽬的是为了抵抗地钻锚的⽔平拉⼒。从理论上讲，道⽊与⼟的接触⾯积越⼤，接触越紧密，其抵抗⽔平拉⼒的效果越好。

埋设道⽊时，需要做好以下⼏点：（1）道⽊的挡⼟⾯与地钻所受的拉⼒⽅向应保持垂直。（2）道⽊的埋设深度不能低于道⽊本⾝的横向⾼度，最好将道⽊埋⾄低于⼟平⾯约5cm。（3）道⽊埋设后，其上平⾯应与地钻锚的锚环与锚杆连接处相平。（4）道⽊埋设后，应尽量保证道⽊与⼟体、地钻锚接触紧密。

8、我公司现有地钻参数见下表，结构⽰意见下图。

型号长度钻杆旋⽚

5吨1800 杆径材质直径厚度材质36 Q235 300 10 16Mn

10吨2180 36 310 10 说明：型号栏中的吨位是指地钻⾃⾝的强度，不代表承受⼟体的重量。

螺旋式地锚结构图

9、项⽬部应结合每⼀⼯程结构具体特点和典型地质条件，制定详细的具体的试验⽅案报公司施⼯管理部和安全监察质量部审核。

⼆、斜向受拉承载⼒测试⽅法

1、利⽤公司现有5t重型索道⽀架进⾏斜向受拉承载⼒的测试；

2、每⼀线路⼯程，应对每⼀种典型⼟质条件下的地钻锚斜向受拉承载⼒进⾏测试，并及时记录数据；

3、地钻锚斜向受拉承载⼒测试主要⼯器具见下表。当测试地钻群的斜向受拉承载⼒时，应增加地钻锚的数量。

4、当测试地钻群（多个地钻锚的组合）的斜向受拉承载⼒时，常见的

地钻群布置⽅式如下所⽰：

图个地钻组成的地钻群设置⽰意图

图个地钻组成的地钻群设置⽰意图

图个地钻组成的地钻群设置⽰意图

图个地钻组成的地钻群设置⽰意图表⽰可调式地钻连接器或双钩地钻间距离

表⽰拉棒

注：当地钻群受到的斜向拉⼒⼤于50kN 时，第⼀根地钻（最前端）与其他地钻连接采⽤特制五联器连接。

5、地钻锚斜向受拉承载⼒现场测试时，分别按照拉线对地夹⾓30度、45度、60度测试，并记录数据。现场测试⽰意见下图。

注：当测试地钻群时，平⾯布置应根据地钻群的布置⽅式进⾏调整。

6、当地钻锚开始上拔移动的瞬间即判定地钻锚为失效状态，因此斜向受拉承载⼒1u F 取地钻锚开始移动时的荷载测试值。

7、当斜向拉⼒计测试数据达到50kN 时，地钻锚仍然没有上拔移动迹象，须停⽌试验，即以50kN 作为竖直抗拔承载⼒竖直⼤⼩。

8、可以通过地钻锚斜向受拉承载⼒1u F 估算地钻锚竖直抗拔承载⼒0u F ，见下式：

01=sin u u F F θ

上式中1u F 为地钻锚斜向受拉承载⼒，

0u F 为第⼀个地钻锚的竖直抗拔承载⼒；θ为拉线与地⾯的夹⾓。

9、组塔架线各类锚固拉线受⼒安全校验计算时，拉线受拉最⼤允许值

max F 应按下列公式计算：

1

max

1

u F

F k = 式中，max F 为拉线受拉最⼤允许值，1u F 为地钻锚斜向受拉承载⼒，1k 分项系数（1k 取1.5）。

10、地钻锚斜向受拉承载⼒现场测试时，须有监理⼈员见证。测试数据记录表见下表。

地钻锚斜向受拉承载⼒测试报告

三、竖直抗拔承载⼒测试⽅法

1、利⽤公司现有16t汽车吊或5t重型索道⽀架进⾏竖直抗拔承载⼒

的测试；

2、每⼀线路⼯程，应对每⼀种典型⼟质条件下的地钻锚竖直抗拔承载⼒进⾏测试，并及时记录数据；

3、地钻锚竖直抗拔承载⼒测试主要⼯器具见下表：

4、采⽤16t汽车吊测试地钻锚抗拔承载⼒时，测试⽰意见下图：

汽车吊滑车组

汽车吊挂钩

φ16起吊钢丝

绳套

特制挂板

100kN测⼒计

特制挂板

地钻锚

5、5t重索⽀架平⾯布置⽰意和地钻锚竖直抗拔承载⼒现场测试⽰意见下图：φ16钢丝绳套缠绕5圈并衬⿇布⽚

⽀架腿⽀

架

腿

⽀架腿

⽀架腿

⽀架腿⽀架腿

5t钢板地锚

5t链条葫芦

5t钢板地锚5t钢板地锚

5t链条葫芦

5t钢板地锚5t链条葫芦5t钢板地锚5t链条葫芦

5t钢板地锚

5t链条葫芦

φ16钢丝绳

φ16钢丝绳

φ16钢丝绳

φ16钢丝绳φ16钢丝绳

φ16钢丝绳

6、当地钻锚开始上拔移动的瞬间即判定地钻锚为失效状态，因此竖直抗拔承载⼒0u F 取地钻锚开始竖向移动时的荷载值。

7、当拉⼒计测试数据达到50kN 时，地钻锚仍然没有上拔移动迹象，须停⽌试验，即以50kN 作为竖直抗拔承载⼒竖直⼤⼩。

8、地钻锚的竖直抗拔校验计算时，锚固于地钻锚上的各类拉线对地钻锚产⽣的竖向分⼒须⼩于竖直抗拔⼒最⼤允许值0max F

，竖直抗拔⼒最⼤允许值0max F 按下列公式计算：

0max 0

u F

F k =

式中，0max F 为地钻锚竖直抗拔⼒最⼤允许值，0u F 为地钻锚竖直抗拔承载⼒，0k 分项系数（0k 取1.5）。

9、地钻锚竖直抗拔承载⼒现场测试时，须有监理⼈员见证。测试数据记录表见下表。

地钻锚竖直抗拔承载⼒测试报告

竖直抗拔承载⼒测试平均值

竖直抗拔⼒均值

四、地钻锚竖直抗拔承载⼒的理论计算说明

地钻锚的极限竖直抗拔承载⼒计算，从纯理论的⾓度出发是⽐较困难⽽且计算结果也很难接近真实值。主要的原因为地钻锚埋设的⼯况条件错综复杂，如埋设⼟质的各项参数难以确定，在线路施⼯⼤量使⽤地钻锚的情况下对各个地钻锚的埋设⼟质进⾏参数试验是不现实的。可以参考的计算公式主要为剪切法：

剪切法分析时，地钻的埋设分为浅埋和深埋两种类型，由于我们使⽤的地钻属于深埋型式，即埋深t h ⼤于临界深度c h ，因此抗

拔⼟体的破坏模型为右图所⽰，真实的⼟体破坏后的情况如下图所⽰。

地钻锚埋⼊⼟中后，⼟层虽经过⼀定的扰动，但抗拔⼟体倒圆台体的剪切⾯与地钻旋转埋⼊时形成的滑道不在同⼀⾯。⽽下部圆柱体剪切⾯中，滑道在竖向产⽣的⾯积占总的剪切⾯⾯积⽐例很⼩。因此仍然认为上拔⼟体为原状⼟。按照剪切法计算地钻的抗拔极限承载⼒公式为：

()[]

f c t c c T G D h h h A ch A F +-++=γπ4/5.023221

当地钻埋⼊软塑状态的粘性⼟中时，尚需按下式验算：

抗拔⼟体简图

真实试验中抗拔⼟体破坏的情形

圆柱体部分，其直径为地钻锚锚⽚直径。

圆锥体部分，

底部直径与锚⽚相同，上部直径约为1.0～1.2⽶

f T G c D F +≤28

式中：

T F ——地钻的抗拔极限承载⼒，kN ； t h ——地钻的上拔深度，m ；

c h ——地钻的上拔临界深度（查表），m ； c ——⼟体饱和状态下的凝聚⼒，kN/m 2；

γ ——⼟的容重，kN/m 3；

f G ——地钻的⾃重⼒，kN ； D ——地钻锚⽚的直径，m ；

21A A 、——⼟的摩擦⾓?和相对深度D h c /的函数，可查表。

以上计算中，未考虑地钻的体积。

（注：需要查的表可参考《电⼒⼯程⾼压送电线路设计⼿册》(第⼆版) 中国电⼒出版社东北电⼒设计院）

地钻锚的极限竖直抗拔承载⼒理论计算完毕后，应及时根据现场测试值进⾏⽐较，当理论计算值与测试值存在较⼤偏差时，以现场测试值为准进⾏校验计算。

五、地钻锚埋设的其他注意事项

1、项⽬部技术⼈员、施⼯负责⼈应对设置地钻锚处（包括地钻群）处的地形、地质情况做到⼼中有数。

2、当各类临时拉线锚线地钻群受到的斜向拉⼒⼤于50kN 时，第⼀根地钻（最前端）与其他地钻连接采⽤特制五联器连接和可调试地钻连接器连接。

3、导地线临时锚线, 均由过轮临锚和线端临锚两部分组成。在计算和

现场施⼯时需注意，过轮临锚和线端临锚均需按照能够独⽴承载全部锚线⼒的要求配置⼯器具。

4、设置地锚处须避开呈软塑及流塑状态的粘性⼟、淤泥和及淤泥质⼟、⽔坑和⼈⼯填⼟等不良⼟质。

5、地钻锚不能埋设在有地表⽔的⼟质下，如⽔⽥、沼泽等。

6、设置地钻锚处若存在进⽔的可能，则需在地钻锚处四周预先做好围堰措施。

7、为防⽌⾬⽔浸湿地锚处⼟质，造成⼟质松软，设置好的地钻群、上应采⽤塑料布等进⾏覆盖。覆盖的围应超出地钻锚埋设围以外2⽶。

8、应派有经验的技⼯作为地钻埋设的负责⼈，现场全程监督作业过程，若在作业过程中，发觉⼟质有异，须及时向项⽬总⼯汇报。

9、对设置好的地钻锚由地钻埋设负责⼈每天⾄少检查⼀次，若发现地钻群有⾛动的现象，须及时向技术⼈员报告，由项⽬总⼯汇同施⼯负责⼈决定应采取的补强措施。