淺談預應力錨索在深基坑支護工程中的應用

蔡偉

摘要：利用錨索的拉力和樁體共同平衡土體推力，改變了支護樁單一靠嵌固段地基的抗力來平衡土體推力的機理。這樣作用的結果，使得支護樁內彎矩大大減少，樁徑變細，鋼筋配筋率變小，樁的埋置深度變淺，達到了結構受力合理、節省投資、節約材料、縮短工期的目的。

關鍵詞：深基坑；錨索； 基坑支護； 施工工藝； 技術要求

中圖分類號：U215文獻標識碼： A

前言：隨著經濟水平和城市建設的迅速發展，高層建筑日益增多，而且基坑的深度越來越深，土釘墻結合邊坡放坡的方式來進行支護的模式早已不能滿足市場需求，于是越來越多的深基坑工程采用了支護樁進行邊坡支護。然而對單純的支護樁結構形式的深基坑來說，樁的長短、樁徑及局限性非常大，基坑深度越大，樁徑越大，樁間距越小，嵌入基底的長度就越大，非常不經濟，因此錨拉樁結構形式的支護方式越來越多的被采用。

1、工程概況

阿克蘇市仁和春天高層底商住宅樓為一城市綜合體，地下2層為地下車庫，主樓2棟均為22層，裙樓為3層商業用房?？蚣艚Y構，基底標高-11.50m，基礎埋深約10.0米?；拥谋泵?、西面及南面20米內無建筑物，邊坡支護方式采用土方開挖邊坡放坡（放坡系數≮1:0.5）+土釘墻的支護方式。而東面有一棟2層樓房，開挖時無放坡條件，邊坡支護采用預應力錨索+鋼筋混凝土支護樁，表面掛網噴混凝土支護形式；支護樁樁徑800mm，樁間距2000mm，樁頂標高為自然地面以下2.50m（二層樓基底為自然地面以下2.80m），樁長10.50m，錨入基底以下3.00m，樁頂設置一道600mm×800mm的冠梁。錨索采用直徑為15.2mm、強度為1860MPa的鋼絞線3根作為桿體材料，共設置2道，第一道位于樁頂以下1.50m處，第二道位于樁頂以下4.50m處。錨索橫間距為2000mm（支護樁中心）。支護樁立面每間隔1.50m用沖擊鉆鉆20mm的孔深120mm，并放入200mm的膨脹螺絲擰緊，用于坡面掛網后壓筋的錨固點，表面噴射120mm厚C10混凝土做面層保護。預應力錨索設計參數如表所示:

預應力錨索設計參數表

設計內容 參數 設計內容 參數

孔徑 150mm 設計錨固力 350KN

傾角 10°～15° 灌漿材料 普通32.5R水泥漿

錨索長度 20m 水泥漿水灰比 0.45～0.50

自由端/錨固段 8m/12m 注漿壓力 0.5～1.5MPa

2、工程地質條件

根據《巖土工程勘察報告》，該場地為Ⅱ類建筑場地，場地土的構成主要有雜填土、粉質粘土和圓礫層；各土層的特性描述如下：

第①層雜填土：雜色，層厚2.6～4.1m，以建筑垃圾和生活垃圾為主，夾少量粉土。

第②層粉質粘土：棕紅色，埋深2.6～4.2m，層厚18.7～19.9m；夾粉土、細砂、中粗砂薄層或透鏡體。

第③層圓礫：青灰色，埋深22.5～23.4m，本層厚度相對較大，本次勘察為揭穿該層，最大可見厚度12.4m。

地下水位埋深6.2～7.9m，施工前應進行降水施工，確保水位在基底以下0.5米后方可施工。

場地土具有中等腐蝕性，地下水具有中等腐蝕性。

3、支護樁的施工

支護樁施工采用旋挖鉆鉆進，泥漿護壁成孔。成孔后吊車放置鋼筋籠，導管水下灌注混凝土。支護樁施工操作面為自然地面以下2.50m。待支護樁施工結束后，進行冠梁的施工。

4、預應力錨索施工

土方開挖至自然地面以下5.5米時開始錨索施工，錨索施工前先進行支護樁樁體的開孔工作，采用混凝土開孔鉆在樁體上開直徑200mm的孔，開孔位置應盡量準確。

4.1 鉆孔

施工中采用Hm90s小型履帶式鉆機，由于主要土層為粉質粘土，鉆桿選用螺旋鉆桿鉆進，孔徑150mm。鉆進時，根據地質條件控制鉆進速度，一般以500～800mm/min為宜。待鉆至規定深度后，穩鉆2min后拔出鉆桿。

4.2 錨索安放

1)鋼絞線下料

鋼絞線下料長度應等于錨索設計長度加上噴射混凝土厚度、工作錨的厚度及張拉長度,張拉長度計算公式如下:

L=l1+2(l1+100)+l2+l3

式中l為構件孔道自由段長度，l1為工作錨厚度，l2為千斤頂預留長度，l3為夾片式工具錨厚度。

經計算鋼絞線張拉長度L=800mm；鋼絞線下料長度為20.8m。

斷好的鋼絞線長度要求基本一致，偏差不大于50mm。端部用鐵絲綁扎牢，不得參差不齊或散架，鋼絞線的切割采用砂輪片切割機切割，嚴禁采用電焊或氣割，以免鋼絲受熱損傷而降低其抗拉強度。

2)鋼絞線安放

鋼絞線要求順直，使用前清除表面的油污及銹膜。自由段涂抹黃油后用塑料管包裹，與錨固體連接處用鐵絲綁牢。為保證鋼絞線在孔中處于居中位置，防止自由段產生過大的撓度和插入鉆孔時不攪動土壁，并保證拉桿有足夠的水泥漿保護層，沿桿體軸線方向錨固段每隔2.0m設置一個置中器，自由段每隔2.5～3.0m設置一個定位架，兩定位架之間的鋼絞線用鐵絲捆綁牢固。

注漿管隨錨索綁在一起同時放入孔內，注漿管口距孔底50cm。放置時，要求操作人員均勻用力，若發現孔壁坍塌，應重新透孔、清孔,直至能順利送入錨桿為止。

4.3 注漿

錨索注漿采用水灰比為0.45～0.50的純水泥漿，注漿壓力為0.5～1.0MPa，用KBY-50/70型砂漿泵供漿。常壓注漿采用砂漿泵將漿液經壓漿管輸送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出漿液，才可以停止注漿，并封堵孔口。

注漿前用水引路，潤濕輸漿管道。注漿時，應注意管口始終處于漿面以下,隨時活動注漿管。注漿完成后，將外露的鋼絞線清洗干凈，并保護好。

初凝硬化后若漿體不飽滿時，再以0.4～0.6MPa的壓力進行補漿，穩定數分鐘即完成。注漿后自然養護不少于7d,在灌漿體硬化之前，不能承受外力或由外力引起的錨桿移動。漿液硬化后不能充滿錨固體時，應進行補漿，注漿量不得小于計算量，其充盈系數為1.1～1.3。

4.4錨索張拉與鎖定

該工程錨具采用VLM錨具，用液壓千斤頂進行張拉鎖定。根據錨索承受荷載的大小，采用YCW150型千斤頂和2YBZ2-80型油泵。錨索張拉前須對千斤頂和壓力表進行配套標定。錨索注漿后,錨索錨固段漿液達到設計強度的80%以上后進行張拉鎖定。

錨索張拉前先施加一級荷載(即10%的錨拉力)，使各部緊固伏貼和桿體完全平直，保證張拉數據準確。然后按控制拉力分級加載，加載速度以100MPa/min為宜，每級加載完成后穩定5～10min。張拉采用超張拉，最后一次控制力為設計張拉力的1.1倍，加載完成后穩定時間不小于15min，然后退至鎖定荷載鎖定，荷載鎖定取設計張拉力的1.0倍。應力的施加要緩慢、勻速。

每達到一級控制荷載時，記錄千斤頂伸長值和油泵壓力表讀數。錨索張拉力用壓力表讀數控制為主，同時用測力計及鋼絞線伸長值校核輔助控制。確保鋼鉸線的實測伸長值在理論計算值的-5%～10%之間。當鋼絞線伸長量與實際測量值誤差超過規范要求時，應停止張拉并分析原因。

5、施工效果及評價

該工程錨索施工共102組，每條錨索張拉施工時都有詳細的記錄，經過對張拉結果分析，實測張拉值均在設計允許范圍內，數據離散性小，張拉質量高，預應力鋼絞線實際張拉荷載滿足設計要求，張拉合格率達到100%。

錨索施工結束后，按設計要求進行了拉拔試驗，試驗數量按錨索總數的5%選取，共6組。經過試驗，張拉荷載全部達到設計要求的350KN。

另外，在基坑開挖及基礎結構施工過程中，為保證基坑及周邊建筑物的安全，隨時掌握基坑邊坡及周圍建筑各種變形情況，建立了沉降、位移觀測系統。在基坑周邊設置水平位移觀測點8個，周圍建筑物沉降觀測點6個。經過近6個月的跟蹤觀測，并且該工程基坑還經歷了冬天凍融現象的考驗，基坑周邊沒有明顯的位移和裂縫，周圍建筑物的最大沉降量也未超過警戒值。實踐證明預應力錨索應用在此工程中是非常成功的。

6、結語

當前，我國建筑市場對深基坑支護的安全性特別重視，所有的支護工程的設計、施工方案都要經過專家論證和嚴格審批，目的是確?；臃€定，保障人員安全。本工程在阿克蘇地區率先采用預應力錨索的工藝，降低了支護費用，保證了基坑的安全穩定，消除了施工中最大的安全隱患，為工程順利進行提供了有利的保障。