復雜地質條件支護預應力錨索施工技術

預應力錨索由于能夠主動對土體提供較大的支護能力，從而能夠有效地提高土體的抗剪強度，使其錨固區內的土體形成壓力區，抑制土體位移，從而達到圍護基坑穩定，有效的保證了深基坑的安全性，是一種很好的把結構工程、環境工程等相關工程結合起來的成熟的先進的經驗和技術。但是錨索易受地層情況、材料強度、張拉機具和施工工藝等因素影響，出現錨固力不足而導致基坑變形。因此施工過程中保證錨索的正確施工達到設計錨固力對基坑的安全影響較大。

1 工程概況

中華液晶城項目地處廣州市荔灣區大坦沙地區，地下2層，地上21層，總建筑面積約17萬m2，鋼筋混凝土-剪力墻框架結構。本工程基坑開挖深度8.2m，支護安全等級為二級，安全使用年限為1年。基坑支護采用地下連續墻+1道錨索+上部2m放坡噴錨支護形式，地連墻頂設置一道800×800冠梁（兼做腰梁），冠梁位置設置一道預應力錨索。預應力錨索采用3×7Φ5鋼絞線，成孔為150，長度L=24-35.5m，自由段7.5-8.5m，設計拉力為280-360kN。考慮邊樁樁承臺的開挖比基坑底加深約0.6m，要求對應承臺位的預應力錨索加長2.5m，預應力值提高50kN。出土口位置槽段預應力錨索加長3.0m，預應力值提高30kN。本工程錨索全部在砂層中成孔，要求全程采用套管跟進施工。

本工程砂層厚，最厚處超過17m，錨索錨固段基本全部處于砂層中，成孔難度大；基坑西南面存在較厚呈流塑狀淤泥層，該區域段錨索抗拔力基本為零，甚至可以說連該區域以上的錨固段其抗拔力都大大減少，導致整根錨索錨固段不夠，達不到設計拉力。

2 預應力錨索施工

預應力錨索加固基坑時，一端錨固于穩定的巖層內，以提高錨固力，另一端通過錨頭部分固定于基坑坑壁，通過對錨索施加預應力，對基坑坑壁產生一個主動應力，從而提高基坑的整體穩定性，而預應力錨索則通過二次注漿可以有效加強索體的強度。預應力錨索由索內錨固段、張拉段和索頭三部分組成。

2.1 工藝流程

深基坑樁錨支護體系預應力錨索主要施工工藝流程見圖1所示。

2.2 主要工序施工方法及技術要求

2.2.1 鉆孔和清孔。

用錨桿鉆機長螺旋鉆或環狀鉆頭的鉆具鉆進成孔，鉆進前鉆機安裝應做到“正、平、穩、固”。鉆孔采用清水鉆孔，套管跟進成孔工藝，傾角15°，采用“隔一打一”跳打法施工。錨桿鉆機在鉆進過程中應用清水循環清孔，不得使用循環泥漿清孔。當土層易塌附時，應加快成孔速度，必要時下入套管護壁。鉆孔深度直徑應達到設計要求和有關技術要求。

鉆孔完畢后，應做好成孔施工記錄，當孔內有外流水時應疏導外排，當有掉落松土情況時應立即采取加固措施處理。

2.2.2 錨索制作。

首先進行錨索的下料，錨索下料長度L按下式計算：

L=l+a+b+0.3。

其中，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（包括鋼墊板、螺母、張力機），m。

下料時，鋼絞線的切割宜用砂輪切割機，勿用電焊或氣割，以免鋼絲受熱損傷而降低其抗拉強度。單根錨索鋼絞線不宜用接頭，如確實需用接頭則必須用擠壓式或套管式接頭并且應錯開2.0m以上；多根鋼絞線間隔架按間距1.5m～2.0m分開，并用綁絲綁牢；鋼絞線表面不應有污物、鐵銹或其他有害物質；鋼絞線端部宜套入正錐形導線管內。一二次注漿管、自由端等一并在地上綁扎好，自由端用塑料管包裹，與錨固接觸處的塑料管應密封好以防注漿時漿液滲入自由段，注漿管亦應外露0.5m～0.8m，二次注漿管錨固段按間距1.0m～2.0m鉆15mm～18mm孔眼，并用防水膠布（包括底部）封住。

2.2.3 錨索的安裝。

錨索的安裝在清孔后進行，注漿管與錨索同時放入孔內，注漿管頭部距孔底100mm，錨桿體放入孔內深度不應小于設計長度的95%，如有排氣管則錨索放入孔中后應檢查該管是否通暢。錨索應達到預定位置，否則重新清孔和安裝。錨索安裝后不得作為它物地錨，不得隨意敲擊和懸掛重物等。由于在錨索自由段涂黃油，并用塑料薄膜包裹，可以保證注漿材料不致對其產生約束，確保鋼絞線安放時順利進入孔內的設計深度。

2.2.4 錨索注漿。

桿體注漿水泥用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.45～0.50，適當加入早強劑。水泥應有出廠材質證明書，不可受潮、結塊、過期；水泥漿應嚴格按規定計量拌和均勻，隨用隨攪，防止石塊、雜物混入漿液中，水泥漿攪拌時間應不小于3min，確保攪拌均勻，漿液攪拌后須過8mm×8mm篩網方可入孔內。

自由段用套管隔離后，錨固段和自由段內同步灌漿。一次注漿采用0.5MPa～0.6MPa端部常壓注漿，邊注漿邊緩慢勻速向外抽出注漿管，抽管不可過快，應確保注漿管端口始終埋在注漿面內1.0m以上。由于一次注漿充滿后，因套管拔除，漿液會下降，要及時補充注滿。

在一次注漿錨固體強度達到5MPa后，按設計要求進行二次高壓注漿工藝。在實際操作中因水泥品種生產廠家不同，齡期長短會有所差別，初次進行二次注漿可按間隔8h控制，經現場試注后，確定一個合理的間隔時間后進行。

二次注漿必須用鋼管，絲扣連接，二次注漿管上的注漿孔必須用防水膠帶纏封牢，以確保達到封水作用，制作好的鋼絞線和注漿管在置入孔中前要做閉水試驗，確認不漏水方可置入孔中。二次注漿管注漿壓力3.0MPa ～5.0MPa，如果二次壓漿孔口冒漿或坑體周圍土壁冒漿時應停止，必要時采用間歇壓漿。二次注漿成功的標準為：一是孔口不冒漿。二是二次注漿初始瞬間壓力為5MPa左右，正常注漿壓力為3MPa～5MPa，且能打開漿孔，注漿量達到70kg/m。每個錨索孔第一次注漿后應認真做好記錄，確定何時進行二次注漿，同時每班交接時要向下一班組交底。

2.2.5 腰梁制安。

腰梁采用兩根25厚b號型槽鋼，腰梁安裝前要把兩樁間用C20混凝土補平，使腰梁均勻受力。

2.2.6 預應力錨索的張力鎖定。

預應力錨索張拉應在腰梁混凝土澆搗7d后進行，且錨體強度應達到15MPa以上。錨索張拉前，應對張拉設備、壓力表、張力機進行標定；錨索承壓墊應平整，并與錨索軸線垂直，千斤頂就位時需注意工具錨、錨環與錨墊板在同一中心線上。張拉前，應取0.1～0.2倍設計軸向拉力值對錨索預拉1～2次，使鋼絞線拉緊，各接觸部位接觸緊密、桿體平直。

張拉錨索應按一定的程序進行，張拉順序應考慮鄰近錨索的相互影響，錨索間距小于1.5m時，須考慮群錨效應，采取“隔一拉一”的張拉方式鎖定。錨索張拉到1.1倍錨索設計軸向拉力值時，保持5min～15min，然后卸載至鎖定荷載按設計要求進行鎖定。張拉荷載采用雙重控制，以壓力表讀數為主，伸長值為輔進行復核。錨索鎖定后，若發現有明顯的預應力損失時，應進行補償張拉。

正式張拉前，要做三根非破壞性抗拉拔試驗，按照試驗值的75%張拉鎖定，如果錨桿試驗抗拉拔力大于設計值，鎖定值相應提高，但最大鎖定值不超過抗拉拔力設計值的125%。

2.2.7 封錨。

張拉完成后，從錨具量起預留50mm～100mm鋼絞線，多余的用切割機截去。鋼絞線不宜留得太短，以防其滑入孔中而失效。之后用防銹涂料仔細粉刷外露鋼構件，最后澆筑C20混凝土封閉錨頭。

3.結束語

實踐證明預應力錨索加鉆孔灌注樁的支護形式在深基坑中的應用是非常成功的，但要確保安全。施工中需采用正確的施工工藝和方法，各項關鍵工序卡控必須到位，各道錨索必須達到設計錨固力，且要加強施工過程中的監測和信息反饋，出現問題及時解決才行。