淺談預應力錨索在深基坑支護中的應用

魯春新/LU Chun-xin

（東北煤田地質局 沈陽鉆探機械研制中心，遼寧 沈陽 110122）

隨著地鐵車站及高層建筑的深基坑施工越來越多，由于錨索和鋼筋混凝土樁的聯(lián)合支護體系施工方便、占用場地較小、節(jié)省材料和節(jié)約投資等原因，在深基坑支護中的應用也越來越廣泛?？捎糜诠I(yè)與民用建筑的基坑支護中，并與其他支護聯(lián)合使用均取得良好效果獲得顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 預應力錨索作用機理

預應力錨索支護和加固基坑時，一端錨固于穩(wěn)定的土層內，另一端錨固在滑動面以內的穩(wěn)定巖體中，穿過邊坡滑動面的預應力鋼絞線，直接在滑面上產(chǎn)生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使結構面處于壓緊狀態(tài)，以提高邊坡巖體的整體性。另一方面由于錨索施加的預應力作用改變了破裂面土體的應力狀態(tài)，對基坑坑壁產(chǎn)生一個主動壓力，從而保證開挖基坑邊坡土體的自穩(wěn)能力，提高基坑的整體穩(wěn)定性。

2 預應力錨索的結構形式

錨索結構由錨固段、自由段和錨頭三部分組成（圖1）。錨固段位于穩(wěn)定土體內起到提供錨固力的作用。自由段是連接錨固段的部分，不但起到傳遞錨固力的作用，而且對錨索鎖定提供必要的延伸量。錨頭是把拉力施加在腰梁或冠梁上，并對拉力進行鎖定。

圖1 錨索構造示意圖

3 預應力錨索施工工藝及技術要點

3.1 施工前的準備工作

對深基坑工程項目必須要求了解工程的概況，如基坑所處的地段，周邊的環(huán)境及地質情況，四周市政道路、管、溝、電力電纜和通訊光纜以及鄰近建筑物等情況。

掌握工程地質情況及水文地質條件掌握工程地質情況及水文地質條件，對工程所處地理位置的地質結構，可根據(jù)場地勘察報告查閱，施工區(qū)域內建筑基坑的工程地質勘查報告中，土的常規(guī)物理試驗指標中，土的固結塊剪內摩擦角?、內聚力c、滲透系數(shù)K等重要數(shù)據(jù)對錨索計算產(chǎn)生決定性影響，必須引起高度關注。

3.2 預應力錨索的施工

錨索施工是采用鉆孔設備造孔穿越需要加固的位置，安置錨索，并對錨固段注漿，通過張拉錨索錨固不利結構面，有效的增加了深基坑邊坡體的整體性和穩(wěn)固性。

1）預應力錨索施工工藝流程 鉆機就位→錨索成孔→清孔→錨索體制作→安裝→一次常壓注漿→二次高壓注漿→腰梁綁扎鋼筋澆筑混凝土→安裝錨具→張拉索定。

2）錨索成孔 鉆機就位，利用錨桿鉆機鉆孔，一般采用正循環(huán)鉆進。根據(jù)地層不同：對于含碎石較多的地層，采用套管護壁技術施工；對于粘性土層，采用泥漿護壁技術施工，經(jīng)試驗，采用泥漿比重為1.1～1.2，粘度22～23s，失水量小于10m L/30m in。鉆孔傾角一般在25°～35°范圍之內，避免錨索出現(xiàn)交叉和互碰現(xiàn)象。

3）清孔 終孔后不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆1～2m in，防止孔底尖滅、達不到設計孔徑。鉆孔孔壁必須清理干凈。

4）錨索體制作 錨索是由鋼絞線、定位架、錨板、錨具組成。

錨索的下料長度L應按下式計算

L=l+a+b

式中 L—錨索下料長度，m；

l—錨索設計長度，m；a—外錨頭厚度，m；

b—錨具總長(墊板、千斤頂)，m。下料時鋼絞線的切割應采用砂輪切割機，禁止用電焊或氣割，以免鋼絞線頭松散及鋼絞線受熱損傷而降低抗拉強度。制作時沿鋼絞線間距1.5m套上隔離支架和對中支架，并用鉛絲綁扎牢固，在綁扎過程中鋼絞線要順直，不要歪扭，更不要出現(xiàn)相互交錯的現(xiàn)象。注漿管居中放置前端距錨索端頭500mm，并在注漿管前端開設兩對注漿孔。鋼絞線前端套上導向帽，并將導向帽牢固的固定在鋼絞線上。錨索自由段涂防銹漆兩道并用塑料波紋管包裹，兩端用膠帶密封防止時水泥漿液滲入自由段的塑料波紋管內。最后在錨索上編號以便對號入孔。

5）錨索的安裝（圖2） 安裝錨索體前再次認真核對錨孔編號，確認無誤后，再將注漿管與錨索同時放入孔內。錨索安裝完成后，不得隨意敲擊，不得懸掛重物。

圖2 錨索剖面圖

6）注漿 錨索錨固段采用二次注漿法。一次注漿采用水泥砂漿，注漿壓力0.3～0.5MPa，待一次注漿初凝后，且強度達到5.0MPa后進行二次注漿；二次注漿壓力在2.5～5.0MPa，兩次注漿體強度不小于25MPa。注漿完成后，自然養(yǎng)護不少于7天，在漿體硬化前，不能承受外力或有外力引起的錨桿移動。

7)錨具安裝（圖3） 錨墊板采用300×300×20鋼板，腰梁采用20a#工字鋼，腰梁與樁間用細石混凝土填充密實。安裝應保證錨具面與鋼絞線受力方向垂直。

圖3 錨具安裝圖

8)預應力錨索張拉與鎖定 錨固體混凝土強度均應大于15.0MPa時，方可進行張拉。錨索張拉時，采用分級張拉。錨索張拉順序，應考慮鄰近錨索的相互影響。鎖定時，采用夾片式錨具進行鎖定，可對錨索按1.2倍的設計值進行鎖定。

9)封錨 預應力錨索為受力構件，外錨頭一旦失效就會前功盡棄，故對外錨頭要加以保護，防止產(chǎn)生銹蝕。一般情況下采用C20細石混凝土將外錨頭（含鋼墊板）保護起來。

10)預應力錨索檢測 按JGJ120-99《建筑基坑支護技術規(guī)程》規(guī)范要求，對錨索設計內力值進行張拉檢測，其目的是檢驗錨索張拉力是否符合設計及規(guī)范要求。檢測數(shù)量為大于5%、不小于3根。

4 結 語

在實際深基坑支護施工中，采用預應力錨索和灌注樁支護體系共同支護，達到了結構受力合理、節(jié)約投資、縮短工期的目的。同時，深基坑錨索支護使施工質量、安全有保障，并且有較好的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)如今預應力錨索加固技術已廣泛應用于建筑結構物加固、邊坡治理、大型地下洞室及深基坑支護等工程，前景非常廣闊。

[1] 蘇自約.巖土錨固技術的新發(fā)展與工程實踐[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] JGJ 120-1999，建筑基坑支護技術規(guī)程[S].

[3] CECS 22-2005，巖土錨桿（索）技術規(guī)程[S].