預應力錨索在深基坑支護中的施工技術(shù)

邢濤

（云南省設(shè)計院集團勘察院有限公司，昆明650228）

1 引言

近幾年來，隨著建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的迅速發(fā)展，深基坑工程的大量增加，預應力錨索和鉆孔灌注樁聯(lián)合支護技術(shù)在深基坑邊坡穩(wěn)定施工中的應用越來越廣泛。優(yōu)點是安全、合理、經(jīng)濟[1]。當前，它在基坑支護中的獨特優(yōu)勢得到了眾多國內(nèi)外專家、學者的認可。預應力錨索在支護工程中既可防止土的破壞，又可減少基坑邊墻的側(cè)向位移，減少占用空間，施工方便，提高工作效率，降低施工成本，達到安全、經(jīng)濟的統(tǒng)一。預應力錨索的施工工藝復雜多變。下面針對其施工過程開展分析。

2 工藝原理

錨桿施工中，由于裂縫發(fā)育，地下水富集，應在錨固段進行抗?jié)B試驗。如果錨段滲水超過標準，可采取注漿等措施進行處理。在壓力作用下，由于預應力錨索的存在，巖層發(fā)生彈塑性變形，在基坑中形成壓縮區(qū)，從而產(chǎn)生層間錨固力。這種方法能顯著提高滑動面的強度，增加結(jié)構(gòu)面的抗剪破壞能力（見圖1）。有預應力和非預應力2種錨索，二者的區(qū)別在于預應力錨索在巖土移動時有主動支承作用，非預應力錨索僅有被動支承作用；預應力錨索可有效地減小基坑變形，其結(jié)構(gòu)性能優(yōu)于非預應力錨索[2]。

圖1 錨索示意圖

3 樁錨支護施工前預應力錨索的準備

預應力錨索是地層中的拉索構(gòu)件，屬于隱蔽工程。建造前應完成以下工作：

1）分析了預應力錨索施工區(qū)附近地下管線和巖土性質(zhì)等可能對施工造成不利影響的因素，提出了相應的防治措施。

2）了解各類交通道路、結(jié)構(gòu)及建筑物對基坑工程預應力錨索施工的影響，提出了預防措施。

3）確定污水處理措施，對沖洗設(shè)備、管道、鉆孔和注漿廢水進行了處理。

4）校驗錨具和灌漿設(shè)備的性能。

5）對不同規(guī)格、型號、型號的原材料進行了質(zhì)量檢查；

6）經(jīng)過熱處理的馬尾松木材表面裂紋加深、擴大，整體性差。粗糙度高于未經(jīng)處理的馬尾松。結(jié)果表明，隨著熱處理時間的延長，表面粗糙度值減小，并保持穩(wěn)定；在1 h、2 h、4 h條件下，表面粗糙度隨熱處理時間的增加而減小。

4 預應力錨索現(xiàn)場主要施工工藝要點及技術(shù)要求

4.1 預應力錨索施工工藝

預應力錨索施工工藝流程如圖2所示。

圖2 預應力錨索施工工藝流程圖

4.2 鉆探

按設(shè)計要求在錨索施工區(qū)安排施工放線工，根據(jù)施工規(guī)程確定井位、井號，并做標記和記錄。用錨具鉆進，必須使整個鉆進位置“直、穩(wěn)、平”，在不影響周圍地層的情況下要注意鉆孔位置。當鉆進軸線偏差超過要求時要及時修正。

合理控制鉆速，防止“不鉆”和“卡鉆”；鉆孔結(jié)束后，將鉆桿再次舉起，用清水洗凈底部，再用清水沖洗。對于砂礫石層、卵石層、涌水層等，應采用旋轉(zhuǎn)沖擊鉆進。抗粗砂碎卵石堵鉆，應增加鉆孔深度，10 cm以下設(shè)計深度的10 cm停鉆。

在施工中，合理控制鉆速，監(jiān)測每一次鉆速的變化，并做好施工記錄。土中有塌方傾向時，應適當加快鉆孔速度。在基坑土層沉降、塌方、洞穴塌陷等情況下，應立即停止鉆孔，并采取相應措施。

4.3 清孔

完成鉆孔操作后，用鉆桿注水。在排放之前必須進行徹底的清潔。為了防止一些土屑和異物進入孔洞中，清理后的孔洞應暫時封閉。

4.4 制作預應力錨索

近年來，隨著基礎(chǔ)工程支護技術(shù)的快速發(fā)展，以及預應力錨索施工方法的不斷改進，對基坑錨桿預應力錨索的生產(chǎn)提出了更高的要求。預應力錨索在滿足其功能要求的同時，還應滿足耐腐蝕等長期耐久性要求。員工可以在現(xiàn)場加工線材。在切割過程中，應在平臺上安裝放線裝置，使鋼絲、絞線排列整齊。高強鋼絲在預應力鋼絞線生產(chǎn)前必須進行清理，嚴格控制其下料長度。每根預應力鋼絲繩受力后，為使應力相等，不產(chǎn)生偏心應力，必須更換或重新加工下料長度。繩索是用砂輪切割機切割的，為防止熱損傷和強度降低，鋼絞線不允許使用切割弧線。切下鋼絞線前，不得扭動它，不得使用死彎等不合格材料，并且應將隔板設(shè)置在預應力鋼絞線水平軸向上，以便預應力錨索注漿等后續(xù)施工能夠保持隔板與預應力鋼絞線之間的距離，并預留足夠的工作面。以往的工程實踐表明，當隔震框架間距在1.0～1.5 m時，后續(xù)施工效果較好。

4.5 索錨安放

鋼絲繩安裝前，應安排人員檢查鋼絲繩是否平直，是否排列合理，消除交叉扭曲的鋼絲繩，確保裝配的錨索符合要求。預應力錨索在距自由端約1 m處需特別處理。用細絲束扎，PVC膠管包裹。這不僅可以防止泥漿滑移，還可以防止泥漿流入游離端，造成不必要的損失。放入預應力錨索前，再檢查預應力錨索孔洞數(shù)量與錨索孔洞數(shù)量是否一致。檢驗未發(fā)現(xiàn)有任何異常后，將樹脂筒安裝在錨具孔的底部，用預應力錨索推進錨具孔。預應力錨索通過錨桿的機械轉(zhuǎn)動推進鉆孔。向前推進，禁止搖晃。小心緩慢推進，避免預應力錨索變形破壞。最后，首先進入孔內(nèi)的樹脂柱破裂。灌漿管宜配合錨索插入鉆孔中。注漿管頭與孔底間距在50～100 mm。中段封堵后，可適當調(diào)整，再次下降。如孔洞松開，應將錨索吊出孔洞外，重新形成孔洞，直至錨索順利地進入孔洞內(nèi)[3]。

5 注漿

為使預應力錨索錨固能力最大化，一般采用2次注漿。

第一次注漿：水泥砂漿初漿速率最高，水灰比為0.40～0.50，常壓下為0.5 MPa；

第二次注漿：二次灌漿材料為純水泥漿，水灰比在0.40～0.50。在二級注漿停止或地面溢出之后。這時應檢查二次注漿是否符合設(shè)計要求。如果達到要求，必須立即進行灌漿。二次灌漿結(jié)束后，灌漿量必須在2.0 L以上，二次灌漿裝置應及時清洗干凈。根據(jù)工程的實際情況，確定灌漿壓力和灌漿時間，從底至頂段灌漿。

6 預應力錨索的張拉及鎖定

在拉預應力錨索之前對錨索的座面進行檢查，以確保符合要求。支座表面應保持平整，并與預應力支座水平軸垂直。對設(shè)備進行預應力錨索張拉前的校驗。采用0.1～0.2 kN的張拉力對錨索進行1次或2次預張拉，使錨索預應力牢固，降低張拉不均引起的不利因素，降低預應力損失。為防止相鄰預應力錨索發(fā)生張拉，采用“跳張法”施工，造成不必要的預應力減量和經(jīng)濟浪費，通過對1根或2根錨索進行有秩序的張拉，使相鄰錨索的預應力折減最小。在張拉過程中準確、全面地記錄和檢查相關(guān)參數(shù)；鎖定2 d后，根據(jù)試驗的各項參數(shù)結(jié)果進行驗收。如果沒有達到標準，可以重新補齊。

7 施工效果

經(jīng)長期監(jiān)測，基坑變形穩(wěn)定，均達到錨索軸向內(nèi)力設(shè)計值。經(jīng)過監(jiān)測分析，錨索在整個使用壽命期間沒有出現(xiàn)預應力損失，錨固力沒有出現(xiàn)松弛，基坑處于安全狀態(tài)。與傳統(tǒng)高壓旋噴錨索相比，可縮短錨桿長度或減少數(shù)量，且施工工藝可一次成孔、就錨和旋噴，大大提高工作效率，縮短施工周期，降低環(huán)境影響，經(jīng)濟效益顯著。

8 結(jié)語

為保持墻內(nèi)應力合理，控制變形，在深基坑工程施工中，應根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件和工程實際情況采用預應力錨索，把支撐結(jié)構(gòu)的力傳遞到穩(wěn)定層，從而達到穩(wěn)定的目的。在深基坑施工中，通過改變應力狀態(tài)，盡量減小邊壁位移，提高了施工的安全性和穩(wěn)定性。伴隨基坑深度增加，應采取有效支護措施，采用預應力錨索施工，其技術(shù)先進、安全可靠、節(jié)約資源、保證基坑穩(wěn)定，確保工程按計劃工期順利完成，具有推廣應用價值。