新型可回收預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)分析

劉洪剛，莊小杰，周剛，崔延瓏，陳烈 （中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京 100161)

1 引言

隨著土地資源的節(jié)約越來越被重視，地下空間的開發(fā)與利用是我國新時(shí)期城市建設(shè)的一個(gè)重要方向，目前國內(nèi)采用的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，其錨索體采用鋼絞線或鋼桿體，錨索體系通過錨固段產(chǎn)生的抗拔力平衡土壓力形成穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。但是普通錨索使用前后會(huì)長期占據(jù)大量地下空間，支護(hù)體系完工后無法回收，遺留在地下的錨索鋼絞線便成為了障礙物，極大地影響周邊地下工程的正常施工，所以錨索支護(hù)被大大限制，安徽省等區(qū)域早在2013年起已明確禁止錨索等支護(hù)范圍超越紅線，以避免錨索失去作用時(shí)永存于環(huán)境中無法清除而對(duì)地鐵隧道等地下工程施工形成障礙。采用新型可回收錨索是一種有效的解決方式，利用新型可回收錨具和錨固體系，在有效提高邊坡承載力的同時(shí)消除了錨索支護(hù)產(chǎn)生的地下潛在障礙物對(duì)地下環(huán)境的影響，新型錨索體系回收率高達(dá)97%且回收便捷、操作方便，可以有效地降低施工成本，創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2 工程概況

中國郵政儲(chǔ)蓄銀行合肥基地（三期）呼叫中心、研發(fā)中心、綜合業(yè)務(wù)樓、地下車庫工程位于合肥市濱湖新區(qū)，開工日期為2018年1月26日，竣工日期為2021年10月15日，總建筑面積176542.21m2，工程基坑深度最深處為8.5m，屬于超深基坑，東側(cè)距離基坑邊緣7m為合肥市主干道之一的徽州大道，北側(cè)距基坑邊緣5m為已建成運(yùn)行的郵儲(chǔ)銀行合肥基地二期項(xiàng)目，擬建場(chǎng)地原始地貌主要為東西溪流域沖洪積階地（局部低洼地帶為海侵沖溝），原始地形總體較平緩，總體由西北向東南緩傾斜。該場(chǎng)地原分布有眾多池塘、采砂坑及沼澤地，現(xiàn)狀場(chǎng)地紅線內(nèi)池塘及沼澤地已基本回填。

勘探期間，各鉆孔孔口高程為3.08m～6.42m，高差約3.3m。本工程基坑設(shè)計(jì)要求使用樁錨結(jié)構(gòu)進(jìn)行深基坑的支護(hù)，但由于臨近主干道及二期工程原因，普通預(yù)應(yīng)力錨索無法適用，故選取新型可回收預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合排樁的支護(hù)形式，總成孔數(shù)量418組，平均每孔長度25m～35m，需要回收的孔數(shù)為418組，在有效提高邊坡承載力的同時(shí)避免了對(duì)地下環(huán)境的污染，減少地下潛在障礙物，將一次性的預(yù)應(yīng)力錨索改為可回收構(gòu)件，有效降低了施工成本，最大限度地節(jié)省了支護(hù)體系所占用的空間，不影響主體結(jié)構(gòu)施工，確保了基坑施工的安全，目前本工程已順利完工，獲得“安徽省安全文明標(biāo)準(zhǔn)化示范工地”稱號(hào)。

3 技術(shù)特點(diǎn)

①通過預(yù)應(yīng)力錨索加強(qiáng)了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)能力，可回收的特性大大拓展了錨索的工程應(yīng)用范圍。

②新型可回收型錨索拆卸簡(jiǎn)單，鋼絞線的抽取回收無需借助外力作用，人工配合即可快速拆除，回收率高達(dá)97%，回收所要求的操作空間小，最小僅需80cm。

③新型可回收型錨索組裝方便，使用安全可靠，可回收錨索回收后可重復(fù)利用，周轉(zhuǎn)率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 工藝原理

新型可回收錨索施工技術(shù)是利用新型錨索與支擋結(jié)構(gòu)共同作用維持邊坡穩(wěn)定的技術(shù)，新型錨索主要由夾緊機(jī)構(gòu)、無級(jí)調(diào)壓保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、承壓板、撞環(huán)拆分機(jī)構(gòu)、防護(hù)罩、新型錨具等組成。錨索組安裝時(shí)，錨索進(jìn)入前端的錨固頭內(nèi)，錨固頭設(shè)有可解鎖的承載體，注漿并養(yǎng)護(hù)完成后在支護(hù)排樁冠梁處安裝新型錨具，新型錨具可以簡(jiǎn)單有效的鎖定錨索的預(yù)應(yīng)力。錨索拆除時(shí)，利用新型錨具的結(jié)構(gòu)特性，人工操作錨具裝置將新型錨具體系限制解除后將錨索進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)解鎖結(jié)構(gòu)就將錨索和錨固段拆開，憑借人力即可將其輕松抽出。

圖1 新型錨頭構(gòu)造圖

5 關(guān)鍵施工技術(shù)

5.1 孔位放線及鉆機(jī)

5.1.1 孔位放線

按要求利用全站儀測(cè)量放線確定錨索孔的位置，孔位坐標(biāo)誤差不得大于100mm。為確保錨索施工定位準(zhǔn)確，錨桿鉆機(jī)施工平臺(tái)標(biāo)高應(yīng)為錨索標(biāo)高以下0.8m，試鉆完成后按照要求在確定的錨索孔位置進(jìn)行鉆孔。

5.1.2 機(jī)械鉆孔

調(diào)整好鉆機(jī)的位置和角度然后開始打孔，鉆機(jī)就位時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確，底座應(yīng)墊平，鉆桿的傾斜角度應(yīng)用羅盤校核，鉆孔定位誤差不超過50mm，孔斜度偏差不超過3°，樁徑偏差不超過2cm。成孔施工前應(yīng)在場(chǎng)地中挖好排水溝及循環(huán)漿池，以避免因泥漿隨意排放而影響施工。孔深應(yīng)超過錨索長度 0.5m，孔深允許偏差±30mm，孔位允許偏差±50mm，孔距允許偏差±0.1m，使錨索標(biāo)高控制在一個(gè)水平面上，清孔時(shí)用壓縮空氣排出泥屑后再用清水反復(fù)清洗。

5.2 錨索安放及張拉

5.2.1 錨索安放

安裝錨索前要核對(duì)錨索編號(hào)與孔號(hào)是否一致。將錨索安裝在鉆桿端頭，鋼絞線固定盤套在鉆桿上，利用鉆桿將柱形錨固件一次性推進(jìn)設(shè)計(jì)深度，輕脫鉆桿，在鉆桿脫離柱形錨固件約300mm時(shí)開始加壓注漿。

5.2.2 新型錨索張拉

為了保障所有施工技術(shù)的全面有效落實(shí)，應(yīng)對(duì)所有施工環(huán)節(jié)實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，對(duì)人員、材料、機(jī)械等方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制與管理，尤其需要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變更的審核。在對(duì)不同施工環(huán)節(jié)技術(shù)落實(shí)情況進(jìn)行監(jiān)督的過程中，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)各環(huán)節(jié)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，針對(duì)施工中的測(cè)量工作，應(yīng)保障數(shù)據(jù)的精確度，從而避免施工過程出現(xiàn)偏差，造成工程資源的浪費(fèi)。在每項(xiàng)施工項(xiàng)目結(jié)束后，要進(jìn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并采取措施進(jìn)行補(bǔ)救。

①錨索錨固體的強(qiáng)度達(dá)到15MPa或設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后進(jìn)行錨索的張拉鎖定。錨索張拉采用跳張法，即采用“隔一拉一”的方法進(jìn)行，鋼絞線外部預(yù)留長度1m，便于錨具進(jìn)行張拉。

②張拉機(jī)械采用高壓油泵和千斤頂，張拉時(shí)每束錨索先進(jìn)行預(yù)張拉，后分段逐段張拉、持荷，直至張拉到設(shè)計(jì)鎖定值的110%并按照設(shè)計(jì)鎖定值鎖定。

③新型可回收錨索進(jìn)行張拉時(shí)，組合卡件緊固在外部鋼套筒內(nèi)部，夾片夾住錨索后插入組合卡件的錐形通孔內(nèi)，各錨索穿過錨具墊板后向巖土內(nèi)延伸，組合卡件外部再安裝外部鋼套筒，組合鋼套筒暫時(shí)不緊固，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的加載，加載預(yù)應(yīng)力完成后緊固外部鋼套筒，在組合卡件、外部鋼套筒和夾片的共同作用下，錨索預(yù)應(yīng)力就會(huì)鎖定，完成預(yù)應(yīng)力加載。型鋼組合圍檁應(yīng)減少拼接節(jié)點(diǎn)，拼接位置應(yīng)避開彎矩較大處，且翼緣處應(yīng)增加拼接板并采用高強(qiáng)螺栓連接，組合圍檁宜沿基坑周邊連續(xù)設(shè)置，形成完整的封閉體系。

5.3 新型錨索回收

鋼絞線的回收是施工過程的關(guān)鍵之一，鉆孔、推進(jìn)、注漿等前置工序是否嚴(yán)格按照操作要求施工決定了錨索能否順利回收。回收的時(shí)間取決于基坑所處的施工階段，回填土須按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層夯實(shí)。鋼絞線回收必須分層回收，禁止一次性回收完成。

回收階段主要分為兩個(gè)工序，首先是卸除錨索預(yù)應(yīng)力，旋轉(zhuǎn)外部鋼套筒與組合卡件脫離，組合卡件因外部鋼套筒的脫離而實(shí)現(xiàn)解體，進(jìn)而使得各組夾片分離并失去夾持力，從而完成錨索預(yù)應(yīng)力卸載和錨具的拆除，這樣就通過外部鋼套管、組合卡件的相互作用，實(shí)現(xiàn)錨具的快速安裝和拆卸，卸除作用在鋼絞線上的預(yù)應(yīng)力。

圖2 新型錨索張拉

圖3 新型錨索回收

新型錨具體系限制解除后將錨索進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，解鎖結(jié)構(gòu)就將錨索和錨固段拆開，從而輕松將鋼絞線抽出，此時(shí)錨盤仍留在水泥樁體擴(kuò)大頭內(nèi)，但并不影響后續(xù)相鄰建筑物的施工。鋼絞線的抽取過程無需借用機(jī)械，按此施工工序可完成所有新型錨索的回收。

6 質(zhì)量控制措施

①錨索及錨具構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)以后，現(xiàn)場(chǎng)要根據(jù)材料清單核對(duì)到貨材料的規(guī)格、尺寸、型號(hào)、數(shù)量，對(duì)個(gè)別配件不足、質(zhì)量缺陷配件必須配齊或者更換。

②錨索正式施工前，需進(jìn)行錨索抗拔力及抗拉試驗(yàn)，滿足抗拔力要求后方可進(jìn)行錨索的正式施工，并做好試驗(yàn)記錄。

③根據(jù)圖紙進(jìn)行控制樁復(fù)核，計(jì)算好每排錨索的標(biāo)高，經(jīng)核驗(yàn)無誤后在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)軸線、標(biāo)高控制點(diǎn)，放出錨孔點(diǎn)位，復(fù)測(cè)合格后報(bào)驗(yàn)。

④張拉后現(xiàn)場(chǎng)施工不能碰撞鋼絞線，造成鋼絞線彎曲損壞，以免拆卸時(shí)不能夾緊鋼絞線，導(dǎo)致無法回收。

⑤錨索在施工過程中必須留出張拉工作長度，拆卸錨索的最小空間為80cm以上，拆卸在填土至錨索下方、換撐完成后進(jìn)行，回收完成后及時(shí)進(jìn)行填土工作。

⑥回收后的鋼絞線要返回工廠再加工處理后方可應(yīng)用于下一工程，再次應(yīng)用前應(yīng)對(duì)二次加工出廠的鋼絞線外觀、質(zhì)量、力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，合格后方可進(jìn)場(chǎng)使用。

7 安全控制措施

①建立、健全施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理規(guī)章制度、安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和保證體系，并認(rèn)真貫徹執(zhí)行。

②施工場(chǎng)地需平整，防止鉆機(jī)和其他設(shè)備傾斜掉落。

③注漿管路應(yīng)布局合理并保持暢通，施工前必須對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行安全檢查，對(duì)各種接頭盒管路的密封性、耐壓性進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

④在新型錨索張拉過程中，千斤頂加載力范圍內(nèi)嚴(yán)禁人員靠近，避免造成千斤頂、錨具等飛出對(duì)人員造成傷害。

⑤當(dāng)新型錨索出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失較大的情況下，可通過預(yù)應(yīng)力補(bǔ)償、增設(shè)支撐等措施進(jìn)行控制。

8 技術(shù)實(shí)施效果

利用可回收的預(yù)應(yīng)力錨索與排樁的共同作用，加強(qiáng)邊坡支護(hù)的穩(wěn)定和安全，高達(dá)97%的回收率避免了錨索因超出用地紅線而被限制使用的問題，使得深基坑支護(hù)不必借助基坑內(nèi)水平內(nèi)支撐或斜撐即可實(shí)現(xiàn)基坑樁支護(hù)的加強(qiáng)，減少內(nèi)支撐拆除時(shí)所需工期及材料損失，最大限度地節(jié)省了支護(hù)體系所占用的空間，不影響主體結(jié)構(gòu)的施工，相較于傳統(tǒng)的水平支撐形式，可節(jié)約25%～30%的成本，平均可節(jié)約工期30天～40天。卸載和回收過程中利用新型錨具裝置實(shí)現(xiàn)了免用千斤頂，完全依靠人工加簡(jiǎn)易工具即可實(shí)現(xiàn)快速回收，回收施工人員兩人一組一天平均可回收27孔，因回收操作的靈活機(jī)動(dòng)性使得回收空間最少僅需80cm，進(jìn)一步提升了回收率，回收后的錨具和鋼絞線再處理后可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。

9 結(jié)語

隨著新技術(shù)和新專利的開發(fā)使用，基坑支護(hù)的錨索回收已經(jīng)沒有太多關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)，相應(yīng)的，錨索的回收成本和效率成為新的關(guān)注點(diǎn)。伴隨著時(shí)間成本和人工成本的大幅度縮減，各部門之間的協(xié)調(diào)也會(huì)更容易，為將來促成錨索的全面回收創(chuàng)造了條件，新型可回收錨索施工技術(shù)使得錨索的應(yīng)用打破因用地紅線限制而存在的局限性，使得錨索支護(hù)的應(yīng)用范圍大大提高，與支護(hù)樁共同發(fā)揮作用，保證深基坑工程的安全和穩(wěn)定，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。