预应力锚索施工在深基坑支护中应用
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摘要：在进行深基坑工程时，可以将预应力锚索与支护桩结合，形成有力的支撑系统，使基坑支护变得稳固，这样可以有效减少土方位移和沉降。文章通过分析其施工技术原理，总结了支护施工的准备工作和施工技术要点，并对其过程进行了探讨，涉及钻、清孔、安装、注浆等过程。该工艺作为一项土体加固技术，其安全性和经济性都较高，推广应用优势较大。
关键词：基坑；预应力锚索；支护工程；施工工艺
底面积为13162.2m2。根据现场实地踏勘，场地原貌高度大致为±0.000m，±0.000m位置相对于绝对标高为1057.45m。基底标高为-20.60m，绝对标高为1036.85m，开挖深度为20.60m。
1支护形式设计选型
现场新建单体距周边既有建筑较近，无放坡开挖条件，故选用排桩支护。根据地勘报告发现基坑范围内主要土质有粉质黏土及中、粗砂层，且局部有孔隙水。采用预应力锚索并进行二次注浆工艺，在锚固段形成较大直径的锚固体，并提高周围地层的力学性能，可提高锚杆承载能力[1]。结合现场实际和土质情况，基坑支护形式为钻孔混凝土灌注桩+预应力锚索。因基坑周边既有地下管线较多，在自然地坪～设计标高-2m范围设置挡土墙，使锚索位置下移，有效减少对地下管线的扰动。挡土墙与预应力锚索位置关系如图1所示。
2桩锚支护施工前的准备工作
在地层中，预应力锚索起到拉索的作用，作为构件其比较隐蔽，因此在施工前要全面了解和分析对施工有不利影响的因素，并提出相应的防治措施。例如地下管线和岩土性质、各类交通道路、结构及建筑物是否会对施工产生影响。此外，还要对相关内容进行处理，如冲洗设备、管道、钻孔和注浆废水等，并确定其处理措施。校验相关设备的性能，如锚具、灌浆设备等，检查原材料的质量是否合格。
3预应力锚索支护
3.1预应力锚索的优点
对于预应力锚索而言，其分为锚索、自由段和锚固段三部分，由钢绞线和水泥（砂）浆等不同材料组成，其中低松弛高强度的钢绞线最佳[2]。锚固段又分内、外锚固段两部分，其中外锚固段由两部分构成，即工作锚具和钢垫板。对于内锚固段而言，其钢绞线比较重要，一般采用裸线。利用铁丝和对中架线器、导向帽对钢绞线、注浆管进行绑扎，然后形成稳定且受力合理的结构[3]。对于自由段而言，需要进行防腐处理。预应力锚索具有较多优点，具体包括如下四个方面。（1）基坑内部不需要支撑。岩土自身和围护结构，这两部分形成的受力体系及二次注浆工艺能明显提升原有土体承载能力，从而有利于土方开挖和地下结构施工。这样在保证安全的前提下，节省工程材料和成本支出，对工程成本节约较有利。（2）其适用范围、占用面积、固结构方面都比其他支护技术有明显的优势，不会影响如土方开挖或地下建筑物施工等。在应用过程中，基坑支护侵占基坑面积较小，从而增大施工工作面，缩短了土方开挖的工期。（3）在进行深坑基支护时，锚索预应力施工能将基坑周边土体变形时间点提前，基坑支护完毕后，土体已趋于稳定，为地下结构施工提供良好的施工环境。（4）此施工工艺对原有土体扰动较小，可以有效缓解地层和建筑物变形、地表沉降等。
3.2预应力锚索支护施工的特点
在深基坑支护中，预应力锚索支护的施工特点如下：（1）从施工工序来看，开挖由上而下、分层分段进行，开挖和支护同时进行，基坑面积较大时可分区多工种配合流水施工；（2）二次注浆工艺能够大幅度提升锚索在粉质黏土及中、粗砂中的拉拔能力，且注浆压力值可通过压力表进行量化管理，保障锚索在土体内发挥作用；（3）注浆体强度达到设计强度等级的70%～80%，当注浆体强度≥15MPa时，进行预应力张拉，张拉至设计荷载的0.9～1.0倍后，再按设计要求锁定。
4预应力锚索施工
4.1预应力锚索施工工艺
预应力锚索施工工艺流程如图2所示。
4.2钻、清孔
决定锚索施工的一个关键因素是钻孔，钻孔效率及质量由钻机决定，因此选择合适的钻机十分必要。按照钻锚的设计要求选择钻杆和钻套，使钻孔深度满足需要。钻进前要注意，钻机要平稳牢固，这样避免出现误差，保证质量。钻孔完成后要注意，如有土石掉在孔内时要及时清理。如果钢绞线表面有泥浆存在，则会导致其与注浆体的黏结握裹力强度变小，因此要及时做好这方面的防护工作[4]。施工过程中不能出现坍塌的情况，并且详细记录成孔质量。
4.3锚索制作与安装
在对锚索进行制作时，需要专用的施工场地，对每批钢绞线进行抽检，以其设计及规范要求为准。当其制作完成后，编号分类后存放保护起来。在下料前，锚索下料长度要根据每根钢绞线需要进行确定。因影响其长度的因素较多，下料长度要在总长度的基础上再多预留一些。钢绞线表面需乌亮，剥除钢绞线的塑料套管后，用棉纱将其油脂、污渍擦洗干净。在安装前，要检查钢绞线的情况，如平直、排列、交叉扭曲等情况，这样可有效保证装配的锚索的质量。杆体制作应在现场平坦开阔地进行，必要时地下铺塑料布，根据锚杆设计长度用砂轮锯切断，设计杆体长度为锚杆长度+1.20m[5]。根据锚杆所用根数每隔1.5m用火烧丝将锚杆与隔离架绑扎在一起，隔离架用硬质塑料成品，钢绞线夹在缝隙里。非锚固段涂上黄油，套上Φ20mm软塑料管，两端用胶带密封，并且在锚固段与自由段分界处设置浆塞，杆体下端用胶带缠紧，以便入孔底。锚杆体锚固段的钢绞线通过夹紧环和隔离架的交替设置而呈波浪形。隔离架既能使钢绞线分离，使之周边有足够的水泥浆黏附，又能保证所需的保护层厚度不小于20mm，隔离架的间距为1.5m。将注浆管与锚杆一起放入锚杆孔内，注浆管从隔离架内通过，注浆管端部应距孔底50～100mm，保证孔底顺利返浆。
4.4注浆
锚固段固结时要按规范操作，灌浆要用纯水泥浆液进行，灌浆时在孔中设置止浆塞，要以设计锚固段长度为准。止浆塞的膨胀性和耐压性要突出，并将进浆管伸至孔底，灌浆时滑移和串浆的情况要避免。灌浆泵和灌浆孔口两处要有压力表，灌浆时要注意浆液配比并做详细记录，以上要按相关规定进行。入孔前，要再次对钻孔进行检查，如果孔内有积渣要及时清理。安装后，经过监理工程师验收合格，才能开始注浆。对于沙层和黏土层的注浆，要注意配浆的比例，根据泥岩不同的物理特性采取不同的浆液并做好记录，如类型、成分、日期、配合比、注浆量及压力等。进行施工时，为确定第二次加压注浆的时间，需对砂浆试块进行强度增长曲线分析。第二次加压注浆通常在一次注浆后4～24h进行，具体间隔时间根据浆体强度达到5MPa左右确定。
4.5张拉锁定
锚索压力灌浆后，养护至强度等级≥15MPa，并达到设计强度等级的70%～80%后方可进行张拉。锚杆张拉控制应力，不应超过拉杆强度标准值的75%。正式张拉宜分级加载，每级加载后，保持3min，记录伸长值。锚杆张拉至1.1～1.2倍设计轴向拉力值时，若土质为沙土则保持10min，若土质为黏性土则保持15min，且不再有明显伸长，然后卸荷至锁定荷载进行锁定作业。锚杆锁定工作，应采用符合技术要求的锚具。当拉杆预应力没有明显衰减时，即可锁定拉杆，锁定预应力以设计轴拉力的75%或支护设计文件中锁定值为准。锁定后，若发现明显预应力损失，则应参照上述工艺进行补偿张拉。
5结束语
在深基坑支护实际施工中，采用排桩+预应力锚索组合的支护体系，可减少对周边既有建筑和环境的影响。并且，锚索施工工序均有具体的量化措施，可保证支护结构发挥有效作用，从而保障施工作业环境的安全。现阶段预应力锚索施工技术已广泛应用在各种工程中，特别是在边坡、地下洞室、深基坑支护等方面取得了显著的效果，相信在未来的工程建设中，该技术的应用前景会越来越广阔。
参考文献
[1]杨淼.浅析高边坡预应力锚索施工技术[J].福建建设科技,2021(5):60-62.
[2]周学雷.长距离深埋输水隧洞预应力锚索张拉施工技术研究[J].黑龙江水利科技,2021,49(7):158-160.
[3]彭鹏铭.公路高边坡工程中预应力锚索技术施工工艺分析[J].工程技术研究,2020,5(23):60-61.
[4]胡力文.软岩隧道预应力锚索支护施工技术研究[D].重庆:重庆交通大学,2019.
[5]杨克红.“U”型可拆芯压力分散型预应力锚索施工技术在基坑工程中的应用研究[D].厦门:华侨大学,2016.
作者:张建 单位:上海建工五建集团有限公司
