淺談預應力錨索技術在基坑支護工程中的應用

魏浩勇

【摘 要】以鄭州市軌道交通調度中心施工01標段工程基坑支護為例，對預應力錨索在基坑支護工程應用中的施工工藝等進行闡述，為同類的相關工程提供技術參考。

【關鍵詞】預應力錨索；基坑支護；施工工藝；監測

1、工程概況

鄭州市軌道交通調度中心施工01標段工程位于鄭州市鄭東新區，緊鄰鄭州高鐵東站，紅線范圍以外東、南、西三面為已修筑完成的市政道路，北面為規劃二期用地。本工程基坑平面大致呈矩形，南北長117m，東西寬105m，基坑開挖深度標高為- 12.7米，基坑開挖深度在周邊道路下11.5米處?；觽缺诎踩燃墳橐患??；又鼙谕临|較好，主要為粉土及有機質粘土。根據勘察報告，場地地下水受相鄰基坑降水影響較大，基坑開挖需對地下水進行處理，建筑紅線范圍內無地下管線，周邊市政道路地下管網均位于錨索施工標高以上。

本工程基坑開挖及邊坡支護方案為：北部具有放坡空間，采用1：1.3放坡加噴漿護坡形式施工。東、西、南三面基坑采用上部4.5米用1：0.3放坡開挖，土釘墻支護，下部雙層預應力錨索加現澆鋼筋混凝土灌注樁支護結構施工。

2、預應力錨索結構及概況

本工程共有預應力錨索412根，第一排錨索的標高為-7.4m，長度為26m，共207根，第二排錨索的標高為-9.8m，長度為23m，共205根。錨索成孔直徑150mm，傾角15°，間距1500mm，使用3-7φ5 S15.2鋼絞線制作，鋼絞線公稱強度1860Mpa，公稱直徑D=15.2mm。沿桿體軸線方向每隔2m左右設置居中支架一個。錨索采用二次注漿，漿液為P.O 42.5純水泥漿，水灰比0.5。一次注漿壓力0.3-0.5Mpa，二次注漿壓力2.5-3.0Mpa。

3、預應力錨索施工

3.1 預應力錨索施工工藝流程

預應力錨索施工的工藝流程為：土方開挖（開挖至錨桿標高下500mm處）→錨索測量定位放線→設備就位→鉆機成孔→錨索制作及安放→一次注漿→二次高壓劈裂注漿→腰梁制作安裝→錨索張拉鎖定封錨。

3.2預應力錨索施工的準備

（1）相關技術及條件準備

相關技術負責人編制詳盡有效的施工方案，對錨索施工的技術要點等進行技術交底，并將相關技術指標等傳達到施工班組。預應力錨索施工前支護樁等工作等已經施工完畢并驗收合格具備預應力錨索施工的條件。

（2）材料及機械準備

水泥、鋼絞線、錨具等材料落實完成供貨單位，并根據施工進度制定材料供貨計劃，確保備料充分。對水泥、鋼絞線等材料進行取樣試驗，保證材料質量。

鉆機、電焊機、高壓泵、攪拌機、切割機、張拉機等機械進場前做好維修工作，保證設備機械完好性；機械設備進場后，應組織人員對機械設備進行調試，試運轉，保證施工過程中，機械設備可安全正常工作。

3.3主要施工工序的施工方法及技術控制

（1）錨孔施工

錨孔定位：開挖后的基坑壁經過修整，按設計要求的標高和水平間距，用水準儀和鋼尺定出孔位，做好標記。

成孔：鉆孔是錨索施工中控制工期的關鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質量，選用硬質合金鉆頭干成孔鉆機。鉆機鉆井時，按錨索設計長度將鉆孔所需鉆桿擺放整齊，鉆桿用完，孔深也恰好到位。鉆孔深度要超出錨索設計長度0.5m左右。將專用錨桿鉆機，對準已放好的孔位，調整好角度，由質檢員驗收合格后準許開鉆。結合本工程施工地質等條件，本工程采用干成孔鉆機可以提高成孔效率，又可以改善工人施工操作環境，減少安全文明施工成本。

成孔施工符合下列要求：

預應力錨索孔深偏差±50mm，孔距偏差±100mm，孔徑偏差±5mm，鉆孔底部的偏斜尺寸不大于錨固體直徑的3%。

（2）錨索制作與安放

鋼絞線應清除油污、銹斑，嚴格按設計尺寸下料，每股長度誤差不大于50mm。鋼絞線按一定規律平直排列，錨索錨固段沿桿體軸線方向每隔2m設置一個架線環，兩個架線環之間用夾緊環與二次注漿管捆扎牢固形成一束結。錨索自由段用塑料管包裹，與錨固段相交處的塑料管管口用膠布封住。

組裝錨索時同時安放兩根注漿管，一次注漿管底端距錨索底端0.2m左右，二次注漿管的管底距離錨索底端0.8m左右。二次注漿管管底出口處用膠布封住，且從注漿管端50cm處開始向上每隔3m左右做出1m長的花管，花管的孔眼直徑為8mm，每段6個孔眼，花管做幾段視錨固段長度而定，孔眼用膠布封住。

組裝好的錨索（包括注漿管）在鉆孔結束后立即放入孔內，安放時，防止錨索扭壓、彎曲，并確保錨索處于鉆孔中心位置，錨索插入孔內深度不小于設計長度的98%。

錨索制作、存儲等應在專門的操作棚內進行。錨索制作應在成孔前制作完畢驗收合格，孔內的土屑等清理干凈，錨索成孔驗收合格后立即進行錨索的安放，縮短施工時間，減少空洞空置時間，降低塌孔等機率。安放錨索不得損壞防腐層，不得影響正常的注漿作業。錨索安放后不得隨意敲擊，懸掛重物。

（3）注漿工藝

錨索安放合格后應立即進行錨索的注漿作業。注漿分兩次進行，采用P.O 42.5水泥制漿，水灰比0.5。一次注漿壓力0.3～0.5Mpa，二次注漿壓力2.5～3.0Mpa。注漿時，將配制好的漿液用注漿泵通過膠管壓入一次注漿管中，漿液從注漿管底端噴出，隨著漿液的灌入，逐步上拔注漿管，注意上拔注漿管底端必須始終埋入漿液液面下2m左右，以保證錨固體的漿液連續且密實。注漿直到孔口溢出漿液為止，此時拔出第一次注漿管。二次注漿利用二次注漿花管進行高壓劈裂注漿，注漿壓力達到最高壓力后，此時注漿作業結束，二次注漿管留于孔內。二次注漿應在一次注漿形成的水泥結石體達到5MPa后進行。

注漿注意事項：

1）漿液應隨拌隨用，并在初凝前用完。注漿作業開始時，先用稀水泥漿循環注漿系統1～2min，確保注漿時漿液暢通。注漿設備應有足夠的漿液生產能力和所需的額定壓力，采用的注漿管應能在1h內完成單根錨索的連續注漿。

2）對于一次注漿，當漿液硬化后，若發現漿液沒有充滿錨孔時，進行補漿。同一批錨孔注漿結束后，要清洗注漿管道循環系統。

3） 錨索注漿完成后外露部分要用膠布及防腐材料包纏好，防止鋼絞線損傷或生銹。

（4）腰梁制作與安裝

根據設計要求，采用2×M22a型槽鋼做腰梁。2根槽鋼上下平行放置，用鋼板墊塊焊接連接，中間采用加強肋加固，與槽鋼垂直方向焊接，間距同錨索，固定鋼墊板與孔向垂直、和孔中心保持一致。

腰梁要通長設置，在轉角處盡量不斷開，保證其受力的連續性，槽鋼之間的連接用鋼板焊接，焊縫高度不小于8mm，焊縫均滿焊，其他構造措施參見圖紙。承壓板安裝要求平整牢固，板面應與錨桿受力軸線垂直。

在支護樁施工過程中，技術人員要嚴格按照設計圖紙測量樁位，確保每個樁位的定位準確，嚴格控制樁間噴面的平整度，以保證雙槽鋼腰梁與坑壁緊密接觸?？紤]到施工規范允許的樁位偏差會使樁發生不在同一條直線上的情況，為保證腰梁與樁的有效接觸，在腰梁和護坡樁間放置鋼墊板，使腰梁盡量保持在同一直線，以保障預應力的可靠傳遞。

腰梁在安裝時應滿足下列要求：

1） 腰梁、墊塊與樁之間要求面接觸，不允許點接觸。必要時需對向外突鼓的樁進行人工鑿平，對向內凹陷的樁用300×300鋼板墊平，并應使鋼板與腰梁連接牢固。

2） 腰梁安裝要求高度一致，在水平方向盡量做到槽鋼接頭對應，盡量保證樁外露部分的平整度，若受樁外露部分高低不平的限制，一定要保證單個槽鋼的平整度，允許接頭錯位，但要求用鋼板焊接牢固。

3） 要求錨頭在通過槽鋼腰梁中間時居中或稍偏離中央，但不允許接觸腰梁。

（5）預應力錨索張拉與鎖定

錨索的張拉與施加預應力（鎖定）符合以下規定：

1）預應力錨索張拉前，對張拉設備進行標定。張拉應在漿體強度達到15MPa并達到設計強度的75%后進行?？紤]到錨索張拉對鄰近錨桿的影響，錨索張拉采用隔一拉一的張拉順序。錨索正式張拉前，取20%的設計張拉荷載，對其預張拉1～2次，使其與錨具接觸緊密，鋼絞線完全平直。

2）錨索分級張拉至1.05倍的設計施加預應力值并維持穩定后鎖定。對巖層、砂性土層保持10min，粘性土層保持15min。分級張拉速率應符合設計要求。鎖定后48h內，應力損失超過10%時應進行補償張拉。

張拉完成驗收合格后應及時進行錨頭保護工作，將錨具外大于120mm的鋼絞線用切割片割除，割除過程要輕，并加水降溫，嚴禁擾動和產生高溫。在錨具或鋼絞線端頭，用混凝土封閉保護，混凝土保護的厚度不小于10cm。

4、預應力錨索的驗收試驗和監測注意事項

4.1預應力錨索的試驗

預應力錨索注漿漿體強度檢驗用的試塊每30根錨桿不應少于1組，每組不應少于6塊。

錨索應在錨固體和外錨頭強度達到設計強度的75%后進行土層錨桿驗收試驗，檢測單根錨索承載力（錨索承載力設計值為200kN），試驗數量為錨桿總數的5%，且每層不少于3根；對特殊要求的工程，可按照設計要求增加驗收錨桿的數量。

4.2預應力錨索的監測和維護

預應力錨索工作期間應做錨索應力監測和維護工作。預應力錨索的監測在設計階段由業主委托有資質的監測單位編制監測方案，并在施工階段及完工后進行定期檢查和檢測，施工單位要及時和檢測單位溝通，獲得監測數據，為工程的安全施工提供保障。

永久性錨桿應監測錨桿拉力、錨固結構的變形、錨桿腐蝕狀況等三項，監測數量為工程錨桿總量的5%～10%，且不得少于3根。當所監測錨索的初始預應力值的變化大于錨桿軸向設計值的10%時，應采取重復張拉或適當卸載的措施。錨頭或被錨固結構的變形明顯增大并接近容許變形值時，應采取增補錨桿或其他措施予以加強。

5、結語

隨著大量深基坑工程的出現，基坑支護作為工程安全進行的重要保障，在工程中的重要性愈加突出。預應力錨索作為基坑支護工程中重要的施工技術，在基坑支護工作中大量使用，通過本工程的使用不僅有效保證了工程的施工安全，減小了工程施工的占地面積和土方開挖工程量，相對減少了工程的經濟投入，取得了一定的社會、經濟和環境效益。

參考文獻：

[1] 趙慶麗.淺述深基坑預應力錨索支護施工技術[J]. 建筑學研究前沿，2012

[2] 巖土錨桿（索）技術規程CECS22： 2005 . 中國計劃出版社，2005