水利工程基坑支護中預應力錨索地連墻的應用

（青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

1 預應力錨索地連墻技術運用原理及結構

1.1 運用原理

預應力錨索地連墻技術在運用前需要對水利工程基坑進行加固，需要選擇基坑中相對穩定的土層固定錨。預應力鋼絞線在基坑邊坡發揮著重要作用，可以在基坑邊坡構建出需要的抗滑阻力，進而提升水利工程基坑整體摩擦力，使基坑結構面始終保持壓緊狀態。預應力錨索在使用時會產生一定預應力，進而對基坑土體起到加固作用，提升基坑整體質量[1]。

1.2 結構方式

錨索主要分為三部分，即：錨頭、錨固段以及自由端。通常情況下會在較為穩定的土層內設置錨固段，進而增加預應力錨索地連墻技術的穩定性，而錨索的作用是對錨固力進行延伸，并對錨固力進行傳遞[2]。

2 水利工程基坑支護結構模型構建

2.1 工程概述

在水利工程基坑施工進程中，由于基坑地連墻兩邊水位存在較大差異，這就很容導致水利工程施工質量難以得到保證，降低工程施工開展效率，并且還會導致水利工程整體穩定性遭到破壞，進而影響水利工程效益和安全性。要想徹底解決這些問題，就要在預應力錨索地連墻技術運用前對水利工程施工具體數據進行詳細分析，數據的詳細分析主要涉及到以下內容：第一，在水利工程施工進程中，尤其在第一施工階段時，在地連墻混凝土強度達到預設標準的90%左右時，為了進一步提升水利工程質量，并確保工程順利進行，就要在地基墻前地面挖掘至墻體頂部下方1.5 米左右的位置，技術人員要在高程-1 米的位置放入第一層錨索；第二，在第二施工階段時，地基墻前地面挖掘至墻體頂部下方-4.6 米左右的位置，技術人員要在高程-4.3 米左右放置第二層錨索；第三，在第三施工階段時，地基墻前地面挖掘至墻體頂部下方-7 米左右時，技術人員要在高程-6.8 米左右位置放置第三層錨索；第四，在第四施工階段，也就是最后階段時，當基坑土方至高程-7.2 米左右時，技術人員要在高程-6.7 米左右防止第四層錨索[3]。

2.2 預應力錨索地連墻位移的基本概述

圖1 預應力錨索地連墻位斷面分布圖（B2 至D2 出分別采用三層錨桿）

2.2.1 橫河向位移分析

對于水利工程施工作業來說，大眾更加關注的是工程整體質量以及工程開展效率，因此提升施工質量以及效率成為了水利工程施工重點，對預應力錨索地連墻位移的研究也要提起重視，尤其是要加強橫河向位移的分析。這主要是由于水利供貨才能基坑在挖掘過程中，挖掘工作開展會破壞土層結構，如果挖掘工作開展不規范，還會導致維護結構出現嚴重變形，進而對基坑穩定性造成嚴重影響，對橫河向位移的分析不僅可以有效避免連墻出現嚴重變形問題，還可以大大提升水利供貨才能地基連墻的穩定性，進而實現提升水利工程整體質量的目的，為后期施工工作的開展奠定良好基礎。通常情況下，水利工程施工作業開展進程中，在完成第一層圖的挖掘后，此時的橫河向位移的數值處于最小值且為負值，隨著挖掘工作的進一步開展，預應力錨索地連墻的橫河向位移數值也在進一步增加，但斷面的橫河向位移卻隨著高程的降低而降低。

2.2.2 豎向位移分析

上文我們提到，在橫河向位移進程中，預應力錨索地連墻的橫河向位移數值隨著施工作業的進一步開展而不斷增加，而斷面的橫河向位移卻隨著高程的降低而降低。所以為進一步提升水利工程基坑地連墻穩定性，對預應力錨索地連墻的豎向位移進行分析同樣重要。對豎向位移進行分析可以有效控制地連墻底部回彈情況，并為水利工程項目后期建設奠定良好基礎。通過對以往水利工程施工情況進行分析，當基坑地連墻豎向位移數值為正數時，說明地連墻底部出現了回彈。當底部出現回彈時且第一層土挖掘完畢，一般情況下B2 斷面豎向位置會伴隨土層開挖工作的開展而不斷加大，并且位移數值都為正值，這就說明在土層挖掘工作開展進程中，地連墻底部的一部分出現了回彈情況，并且這種情況在第二層和第三層挖掘過程中，位移數值都為正值，表明前三次挖掘過程中基坑地連墻底部始終處于回彈狀態，直到進行到第四次開挖，位移數值逐漸呈現出減少趨勢，并且與之前幾次開挖相比回彈情況明顯減少，并且呈現出一定下沉。在此過程中，因為地連墻縱向呈現出較大剛度，導致基坑同一斷面在不同高程的豎向位移呈現為一致的情況。

3 水利工程基坑支護中預應力錨索地連墻的應用要點

3.1 做好施工準備工作

在應用預應力錨索地連墻技術前，要先對水利工程基坑的具體情況進行詳細了解，例如：對基坑所在位置、工程周圍管道、電纜、周圍建筑物情況進行詳細分析，此外，還要對基坑所在位置的地質情況、水文條件、地勢特征等自然情況進行整體分析，將這些信息進行整合分析制定成勘察報告，結合施工現場的具體情況制定預應力錨索地連墻技術應用策略[4]。

3.2 預應力錨索的施工要點

在基坑支護施工過程中，為了做好錨索加固工作，就要運用鉆孔設備。先用鉆孔設備對預設的位置進行穿孔，然后再設置錨索，這樣就可以為注漿工作的順利進行奠定良好基礎，并且可以有效提升錨索結構穩定性。

3.2.1 預應力錨索工藝流程

準備好準空設備、借助鉆孔設備在預定位置打孔、將打孔周圍進行清理、調整錨索的體制。

3.2.2 錨索成孔

鉆機設備要提前做好設定，在使用鉆機進行鉆孔時，可以采取正常循環鉆進方式，但是最好要結合基坑具體情況采取不同鉆孔方案。例如：如果基坑土層中含有碎石，可以借助套管護臂技術進行挖孔；對于黏性較高的土層，可以借助泥漿護壁技術來挖孔，泥漿護壁技術的運用需要重點關注泥漿比重問題，可以結合實驗情況對比重進行合理配比，將鉆孔傾斜角保持在二十五度至三十五度之間，這樣可以有效避免錨索出現碰撞和交叉問題。

3.2.3 清孔

在鉆孔開展過程中，最重要的就是進行鉆孔的清理。由于鉆孔完畢后無法立刻停止工作，需要進行一到兩分鐘的穩鉆工作，進而避免孔底尖滅，進而無法達到預設孔徑，所以要對孔壁進行清理。在鉆孔工作進行到一定深度后，就無法再往更深的層次進行，為進一步提升鉆孔穩定性，確保孔底尖面與預設標準相接近，就需要進行清孔工作。如果鉆孔的孔壁出現雜物或是雜質，就會影響鉆孔穩定性，因此要及時清理這些雜質，提升鉆孔施工的清潔性。對鉆孔內部殘留的碎石粉、沉渣等雜物進行清理可以有效提升泥沙漿與孔壁的結合度，可以通過高壓水沖洗的方式，提升巖體錨固的完整性，當樽空內出現承壓水流時，可以減少水量和水壓，然后再進行下一步錨筋和注漿工作。

3.2.4 錨索體制作

上文我們提到了錨索主要分為錨頭、錨固段以及自由端這三個部分，而錨索是由錨具、定位架、鋼絞線錨板所組成。在下料過程中，要結合施工具體情況對鋼絞線進行切割，鋼絞線切割需要借助砂輪切割機。為什么要選擇砂輪切割機而不選擇其他切割設備呢？這主要是因為鋼絞線頭部較為松散，當處于高溫環境時，鋼絞線的強度很容易受到影響。在錨索體作業時，要確保鋼絞線距離保持在合理的間距。在綁扎鋼絞線時，要使線始終保持順直狀態，不能出現相互交錯或是歪曲情況。錨索制作完畢后還需要在清孔工作結束后進行錨索安裝。在安裝前需要仔細對錨孔編號進行確認，確保編號與施工圖紙一致后再開展安裝工作。錨索安裝需要借助人工將其放置在鉆孔內，并用鋼尺對孔外部的鋼絞線長度進行測量。注漿工作和錨索放置工作要同時進行，注漿管的管頭要與孔底保持100 毫米的距離，錨桿體放置孔內的深度不能小于所設計長度的95%。在放置過程中要時刻留意排氣管是否能夠正常排氣，并且要及時調整注漿管與錨索之間的間隔。此外，錨索制作時要對其兩端位置進行密封處理，以提升錨索整體的密封性，這樣才可以在安裝過程中避免水泥漿液的滲入。

3.2.5 錨索安裝

錨索安裝前需要對錨索質量進行反復檢驗，當完成錨索安裝工作后，要切記不能敲擊錨索，并且不能在上面放置或是懸掛重物。

3.2.6 注漿

進一步提升水利工程基坑支護的穩定性，需要在錨固段進行二次注漿，并且第一次注漿與二次注漿工作不得小于7 天，在注漿工作完畢后需要進行自然養護，在漿體沒有僵硬之前不能承受重力。

3.2.7 預應力錨索張拉與鎖定

水利工程基坑支護中預應力錨索地連墻的應用過程中，對錨固體混凝土強度有著較高要求，其強度在15MPa則為最佳值，對錨索進行張拉可以達到最佳效果。錨索張拉要分級進行，張拉順序也有嚴格要求，并且要考慮錨索的相互作用力。

3.2.8 封錨

預應力錨索技術的運用對基坑的支護就是因為錨索可以進行分散受力，而外錨頭在其中發揮著重要作用，如果外錨頭失效，就無法產生良好的整體作用，所以要給予外錨頭維修和保養的重視。

3.2.9 預應力錨索檢測

預應力錨索檢測就是為了查看錨索張拉力能否滿足施工設計中對于錨索設計內力值的要求，查看是否符合施工規范。一般會結合錨孔具體位置，設置具有一定承載能力或是具有較強穩定性、可以固定的手腳架進行檢查。

3.2.10 鉆進

鉆進工作開展要將“穩”貫穿于整個過程。在鉆進工作開展前要對基坑支護施工要求進行全面了解，鉆進開展進程中要做好循環清孔工作，如果基坑屬于容易坍塌類型的土層，那么需要進一步加快鉆孔速度，并結合基坑周圍地質情況在恰當的時間開展入套護壁安裝工作。如果鉆孔遇到很容易出現坍塌或是收縮性較差的孔，就要及時停止鉆進工作，并立即開展固壁注漿工作。鉆進完畢后，施工相關人員要對施工現場進行詳細檢查，當檢查通過之后才可以開展下一步施工。除此之外，在施工完畢后，還要對孔徑情況和深度情況進行檢查，負責施工監察人員要對鉆進工作操作順序進行詳細檢查。鉆具的選擇要結合錨孔深度進行調整，需要查看鉆具退鉆是否順利，并且在高壓施工狀態時，是否會有嚴重的飛塵現象。除了要對鉆孔空位進行仔細檢查之外，還要檢查錨孔傾斜角和具體位置[5]。

4 結語

總的來說，市場經濟的快速發展推動了城市化建設腳步，因此，市政工程的建設總規模和數量都在不斷提升。水利工程與我們日常生活息息相關，是保障我們正常生產生活的重要市政工程。正因如此，水利工程的質量和施工安全成為社會大眾所重點關注的問題。而水利工程施工場地具有一定特殊性，工程所在的地理位置、地質情況和水文情況等等都會對施工質量和施工安全造成一定影響，為進一步提升水利工程施工效益，確保水利工程順利進行，水利工程基坑支護中應用預應力錨索地連墻技術非常有必要。本次對水利工程基坑支護結構模型構建和技術應用要點進行分析，是為了提升水利工程施工科學性和合理性，并為后期工作順利進行奠定良好基礎。