預應力錨桿柔性支護法的研究與應用

何國華　丁海寧

摘 要：隨著我國科學技術的不斷發展和進步，許多新型的深基坑支護技術應運而生，而預應力錨桿柔性支護便是其中之一。因此，文章就預應力錨桿柔性支護的構成與主要特點進行了詳細地闡述，并且通過實際的工程案例，對預應力錨桿柔性支護法的運用進行了深入分析，以期能夠促進我國建筑工程安全性的提高。

關鍵詞：預應力錨桿；柔性支護；工程案例

在科學技術不斷發展的背景下，預應力錨桿柔性支護作為一種新型的深基坑支護技術，被運用在建筑工程基坑的開挖以及固定邊坡穩定之中。預應力錨桿柔性支護主要由許多小噸位的預應力錨桿和噴射混凝土面層或者是木板面層有效結合在一起，而形成的一種支護手段。在預應力的強大作用下，不僅能夠改變基坑的受力狀態，而且還能降低基坑坑壁的位移。因此，預應力錨桿柔性支護法非常適用于位移要求嚴格、深度較深的基坑支護。

1 預應力錨桿的基本構成及其特點

預應力錨桿主要是由許多噸位較小的預應力錨索或錨桿、排水系統、錨下承載結構、面層等構成。其中預應力錨桿屬于承載體系，錨下承載結構和面層屬于構建構造體現范圍，而排水系統屬于輔助體系，因此預應力錨桿柔性支護體系主要由承載體系、構造體系以及輔助體系這三者組成。預應力錨桿主要分為錨固段和自由段。其中，錨固段主要被設置在滑移面以外的穩定土體之中，而面層是預應力錨桿支護體系中的重要組成部分，發揮著不可代替的重要作用，在實際工作中常被用于掛鋼筋網噴射混凝土，或者是將噴射混凝土與木板有效結合在一起的共同作用。面層的主要內容是在土地壓力和水壓力的承受下，將其傳遞到錨下承載結構，進而傳遞到預應力錨桿上，除此之外還需要提高承載體系間的土體穩定性，保證其穩固性，防止塌落。由于面層具有厚度較薄、剛度較小、柔性大等特點，這便是稱之為預應力錨桿柔性支護體系的原因。錨下承載結構又被稱之為錨下結構，在預應力錨桿柔性支護體系中，占有十分重要的位置。在錨桿上施加的預應力可以通過錨下承載結構將其傳遞到需要錨固的巖土體上。錨下結構主要由墊板、型鋼、錨具構成。其中型鋼不僅可以豎直分段放置，而且可以水平多跨連續性放置，同時也可以通長連續放置。排水系統一般被設置在地面排水溝中，排走地表水，避免地表水由于滲透，從而對土體產生一定的影響。在地下水以下的坑壁上設置泄水孔，便于排走噴射混凝土層面背后的水。在基坑的底部，應該合理地設置集水坑和排水溝，在必要的情況下，還需要采用井點降水法，對地下水的水位進行合理降低。

2 支護結構設計分析

第一，破壞模式分析。破壞模式分析能夠充分提下基坑破壞的程度。基坑的破壞模式主要分為以下幾個類型：（1）圓弧破壞模式，該模式主要發生在土質基坑以及風化巖基坑之中；（2）折線破壞模式，該模式主要發生在不規則的滑動面存在的土質基坑中；（3）平面破壞模式，該模式主要發生在層狀巖體之中；（4）圓弧-平面復雜破壞模式，該模式主要發生在上部為一般土層，下部為層狀巖層的基坑之中。第二，穩定性分析。穩定性分析主要是指根據基坑的破壞模式、巖土工程條件、荷載條件、支護情況等，進行定量的受力平衡分析，將傳統的極限平衡法對基坑穩定性進行分析的時候，不僅需要考慮到巖土體的力學指標，而且還需要充分考慮到錨桿預應力的作用。第三，錨桿承載力的分析。在計算錨桿承載力的時候，還需計算其抗彎、抗剪作用。假設錨桿處于受拉狀態，其承載力主要由以下三種情況決定：（1）錨下承載結構的破壞；（2）錨桿體從巖土中拔出的破壞；（3）錨桿桿體的強度破壞。

3 數值分析

第一，基坑的位移分布。預應力錨桿支護下基坑主要是以水平位移進行分布的，位移的最大值是在基坑的頂面，隨著深度的加深而減少。在相同條件下，土釘支護的水平位移比預應力錨桿支護的位移要大許多，例如土釘支護的位移是60mm，預應力錨桿支護的最大位移只有20mm。由此可知預應力錨桿支護對基坑的位移能夠進行合理地控制；第二，預應力對基坑的影響。在相同條件下，基坑位移與預應力是呈反比例的，即基坑位移隨著預應力的增加而減小，當預應力為0的時候，基坑的位移最大。但是預應力增加到一定程度后，位移的減小幅度會變小，而此時的位移已經很小了，能夠滿足工程的相關要求，可見錨桿的預應力對基坑變形的影響是非常大的；第三，預應力對基坑滑移場的影響。從理論上來說，由于存在著錨桿預應力，減少了基坑的位移，防止了巖土體的滑動，降低了巖土地的剪切變形，同時也減少了潛在滑動面上巖土地的變形，并縮小了滑移區的范圍。

4 工程實例

某個深基坑支護工程，早在1995年的時候便開始施工，是目前我國采用預應力錨桿柔性支護法最深的一個基坑，其深度可達26m左右，很多相關的專家和學者認為，對于深度較大的深基坑采用柔性支護法具有一定的不安全因素，這主要是由于基坑自身的穩定性較低，同時基坑過大，容易產生較大的問題和缺陷，給周圍的安全產生了一定的影響。傳統的樁錨支護法雖然能夠滿足基坑的穩定性和位移要求，但是施工時間以及造價無法滿足業主的要求，而預應力錨桿柔性支護法的應用，為超深基坑支護方法提出了重要的參考依據。根據有關的地質勘查資料顯示，該地區的底層主要是由第四系松散堆積物和基巖組成，由下而上分別是風化輝綠巖、中風化板巖、強風化板巖、殘積土以及雜填土等。在該工程中某段基坑的開挖深度為26mm，一共設置了十一排錨桿，錨桿長度在5-20m的范圍之間，豎向間距是2.3米，水平間距是1.9m，錨桿孔徑是125mm，采用M25水泥砂漿作為注漿，錨桿采用的是強度較高的低松弛鋼絞線，在基坑邊坡表面綁扎的是鋼筋網，噴射厚度為100mm的混凝土，錨下承載結構采用的鋼槽分別為10號和14號，通過錨下承載結構，將錨桿與緩凝土面層有效地連接。

5 結束語

預應力錨桿柔性支護法具有造價低廉、施工工期短、基坑變形小、施工簡單、安全性好的優點，無論是在理論上還是實踐中，預應力錨桿柔性支護法能夠對基坑的位移進行有效地控制，降低基坑的變形，縮小基坑的滑移區。當預應力達到一定程度后，滑移區將會變得很小，甚至消失。

參考文獻

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