預應力錨索在深基坑支護中的施工技術

邢濤

（云南省設計院集團勘察院有限公司，昆明650228）

1 引言

近幾年來，隨著建筑結構技術的迅速發展，深基坑工程的大量增加，預應力錨索和鉆孔灌注樁聯合支護技術在深基坑邊坡穩定施工中的應用越來越廣泛。優點是安全、合理、經濟[1]。當前，它在基坑支護中的獨特優勢得到了眾多國內外專家、學者的認可。預應力錨索在支護工程中既可防止土的破壞，又可減少基坑邊墻的側向位移，減少占用空間，施工方便，提高工作效率，降低施工成本，達到安全、經濟的統一。預應力錨索的施工工藝復雜多變。下面針對其施工過程開展分析。

2 工藝原理

錨桿施工中，由于裂縫發育，地下水富集，應在錨固段進行抗滲試驗。如果錨段滲水超過標準，可采取注漿等措施進行處理。在壓力作用下，由于預應力錨索的存在，巖層發生彈塑性變形，在基坑中形成壓縮區，從而產生層間錨固力。這種方法能顯著提高滑動面的強度，增加結構面的抗剪破壞能力（見圖1）。有預應力和非預應力2種錨索，二者的區別在于預應力錨索在巖土移動時有主動支承作用，非預應力錨索僅有被動支承作用；預應力錨索可有效地減小基坑變形，其結構性能優于非預應力錨索[2]。

圖1 錨索示意圖

3 樁錨支護施工前預應力錨索的準備

預應力錨索是地層中的拉索構件，屬于隱蔽工程。建造前應完成以下工作：

1）分析了預應力錨索施工區附近地下管線和巖土性質等可能對施工造成不利影響的因素，提出了相應的防治措施。

2）了解各類交通道路、結構及建筑物對基坑工程預應力錨索施工的影響，提出了預防措施。

3）確定污水處理措施，對沖洗設備、管道、鉆孔和注漿廢水進行了處理。

4）校驗錨具和灌漿設備的性能。

5）對不同規格、型號、型號的原材料進行了質量檢查；

6）經過熱處理的馬尾松木材表面裂紋加深、擴大，整體性差。粗糙度高于未經處理的馬尾松。結果表明，隨著熱處理時間的延長，表面粗糙度值減小，并保持穩定；在1 h、2 h、4 h條件下，表面粗糙度隨熱處理時間的增加而減小。

4 預應力錨索現場主要施工工藝要點及技術要求

4.1 預應力錨索施工工藝

預應力錨索施工工藝流程如圖2所示。

圖2 預應力錨索施工工藝流程圖

4.2 鉆探

按設計要求在錨索施工區安排施工放線工，根據施工規程確定井位、井號，并做標記和記錄。用錨具鉆進，必須使整個鉆進位置“直、穩、平”，在不影響周圍地層的情況下要注意鉆孔位置。當鉆進軸線偏差超過要求時要及時修正。

合理控制鉆速，防止“不鉆”和“卡鉆”；鉆孔結束后，將鉆桿再次舉起，用清水洗凈底部，再用清水沖洗。對于砂礫石層、卵石層、涌水層等，應采用旋轉沖擊鉆進。抗粗砂碎卵石堵鉆，應增加鉆孔深度，10 cm以下設計深度的10 cm停鉆。

在施工中，合理控制鉆速，監測每一次鉆速的變化，并做好施工記錄。土中有塌方傾向時，應適當加快鉆孔速度。在基坑土層沉降、塌方、洞穴塌陷等情況下，應立即停止鉆孔，并采取相應措施。

4.3 清孔

完成鉆孔操作后，用鉆桿注水。在排放之前必須進行徹底的清潔。為了防止一些土屑和異物進入孔洞中，清理后的孔洞應暫時封閉。

4.4 制作預應力錨索

近年來，隨著基礎工程支護技術的快速發展，以及預應力錨索施工方法的不斷改進，對基坑錨桿預應力錨索的生產提出了更高的要求。預應力錨索在滿足其功能要求的同時，還應滿足耐腐蝕等長期耐久性要求。員工可以在現場加工線材。在切割過程中，應在平臺上安裝放線裝置，使鋼絲、絞線排列整齊。高強鋼絲在預應力鋼絞線生產前必須進行清理，嚴格控制其下料長度。每根預應力鋼絲繩受力后，為使應力相等，不產生偏心應力，必須更換或重新加工下料長度。繩索是用砂輪切割機切割的，為防止熱損傷和強度降低，鋼絞線不允許使用切割弧線。切下鋼絞線前，不得扭動它，不得使用死彎等不合格材料，并且應將隔板設置在預應力鋼絞線水平軸向上，以便預應力錨索注漿等后續施工能夠保持隔板與預應力鋼絞線之間的距離，并預留足夠的工作面。以往的工程實踐表明，當隔震框架間距在1.0～1.5 m時，后續施工效果較好。

4.5 索錨安放

鋼絲繩安裝前，應安排人員檢查鋼絲繩是否平直，是否排列合理，消除交叉扭曲的鋼絲繩，確保裝配的錨索符合要求。預應力錨索在距自由端約1 m處需特別處理。用細絲束扎，PVC膠管包裹。這不僅可以防止泥漿滑移，還可以防止泥漿流入游離端，造成不必要的損失。放入預應力錨索前，再檢查預應力錨索孔洞數量與錨索孔洞數量是否一致。檢驗未發現有任何異常后，將樹脂筒安裝在錨具孔的底部，用預應力錨索推進錨具孔。預應力錨索通過錨桿的機械轉動推進鉆孔。向前推進，禁止搖晃。小心緩慢推進，避免預應力錨索變形破壞。最后，首先進入孔內的樹脂柱破裂。灌漿管宜配合錨索插入鉆孔中。注漿管頭與孔底間距在50～100 mm。中段封堵后，可適當調整，再次下降。如孔洞松開，應將錨索吊出孔洞外，重新形成孔洞，直至錨索順利地進入孔洞內[3]。

5 注漿

為使預應力錨索錨固能力最大化，一般采用2次注漿。

第一次注漿：水泥砂漿初漿速率最高，水灰比為0.40～0.50，常壓下為0.5 MPa；

第二次注漿：二次灌漿材料為純水泥漿，水灰比在0.40～0.50。在二級注漿停止或地面溢出之后。這時應檢查二次注漿是否符合設計要求。如果達到要求，必須立即進行灌漿。二次灌漿結束后，灌漿量必須在2.0 L以上，二次灌漿裝置應及時清洗干凈。根據工程的實際情況，確定灌漿壓力和灌漿時間，從底至頂段灌漿。

6 預應力錨索的張拉及鎖定

在拉預應力錨索之前對錨索的座面進行檢查，以確保符合要求。支座表面應保持平整，并與預應力支座水平軸垂直。對設備進行預應力錨索張拉前的校驗。采用0.1～0.2 kN的張拉力對錨索進行1次或2次預張拉，使錨索預應力牢固，降低張拉不均引起的不利因素，降低預應力損失。為防止相鄰預應力錨索發生張拉，采用“跳張法”施工，造成不必要的預應力減量和經濟浪費，通過對1根或2根錨索進行有秩序的張拉，使相鄰錨索的預應力折減最小。在張拉過程中準確、全面地記錄和檢查相關參數；鎖定2 d后，根據試驗的各項參數結果進行驗收。如果沒有達到標準，可以重新補齊。

7 施工效果

經長期監測，基坑變形穩定，均達到錨索軸向內力設計值。經過監測分析，錨索在整個使用壽命期間沒有出現預應力損失，錨固力沒有出現松弛，基坑處于安全狀態。與傳統高壓旋噴錨索相比，可縮短錨桿長度或減少數量，且施工工藝可一次成孔、就錨和旋噴，大大提高工作效率，縮短施工周期，降低環境影響，經濟效益顯著。

8 結語

為保持墻內應力合理，控制變形，在深基坑工程施工中，應根據現場地質條件和工程實際情況采用預應力錨索，把支撐結構的力傳遞到穩定層，從而達到穩定的目的。在深基坑施工中，通過改變應力狀態，盡量減小邊壁位移，提高了施工的安全性和穩定性。伴隨基坑深度增加，應采取有效支護措施，采用預應力錨索施工，其技術先進、安全可靠、節約資源、保證基坑穩定，確保工程按計劃工期順利完成，具有推廣應用價值。