可回收預應力錨索在支護工程中的應用

陸瑞芬 沈姚鋒

摘要：在支護工程中，應用預應力錨索這種成熟的巖土工程施工技術，雖然能夠很好的對基坑以及邊坡進行支護，但是施工完成后在周邊地層會留下長錨索，對地下空間造成非常大的障礙，不利于以后的施工。在某些條件受限的特殊工況下錨索的可回收性，可以解決錨索應用難題，并能夠節約資源。從施工工藝成熟度、作用機理、經濟效益及安全可靠性等幾個方面本文探討可回收錨索的推廣價值和適用性，并就實例進行闡述。

關鍵詞：支護工程；預應力錨索；可回收；應用

中圖分類號： U455 文獻標識碼： A

引言

隨著錨固技術的不斷完善和發展，根據不同的地質形態和特殊工程需要，對錨索的拉撥力要求已經越來越高，特別是在城市的基坑支護過程中，為了控制基坑的位移，往往在開挖前施加較大的預應力。但是由于施工完成后，會在支護現場留下錨索，不但對隨后的施工造成一定的阻礙，還會造成資源的浪費。以下就可回收預應力錨索的應用進行探討，以供同行參考。

一、可回收預應力錨索的應用現狀

一些較大規模的民用或商業建筑基坑選擇混凝土內支撐，設置成環狀或設置多個臨時立柱，盡量減少對周圍地下空間的影響，但同時也增大的工程投資。針對這樣的背景，國內外很多學者和施工企業研究預應力錨索的可回收性，在有特殊需求的場合，能夠提供一種技術解決方案，近幾年國內一些工程也進行了可回收錨索的試驗和理論研究，但國內采用這種新工藝的案例非常少，而且暫時沒有相關規范規程作為技術支持，實際回收效果和可靠性有待進一步評價。

二、可回收式預應力錨索特點

本文確定的為壓力分散型可回收式預應力錨索的結構型式，其主要組成部分有承壓板、承載體、鋼絞線等。在每一級單元錨索中，將鋼絞線繞過承壓板彎曲成“U”型，固定在承載體上，并在每根錨索上一定間隔設置多個承載體組成壓力分散性錨索，其結構型式見圖1。

圖1壓力分散型可回收式預應力錨索(錨固段部分)

承壓板的主要作用如下:a.固定鋼絞線;實現鋼絞線的U形彎曲，應用銷釘與綁扎將鋼絞線固定在凹槽內;b.主要的傳力部件;可將張拉荷載轉化為對注漿體的壓縮荷載;c.起隔離、對中支架的作用;保證各根鋼絞線間的隔離，使錨索體居中位于鉆孔內，保證鋼絞線有足夠的漿體保護層厚度。

由于目前沒有相關規范規程對可回收錨索設計進行支持，在進行可回收錨索的設計時，通常按常規預應力錨索的擋土結構計算錨索的軸拉力設計值，然后根據可回收工藝專利提供的抗拉設計值選取對應的錨索及錨頭的型號。

由于可回收式壓力分散型錨索其錨固段注漿體一直處于受壓狀態，能夠發揮水泥材料抗壓強度高的特點。且可回收式壓力分散型錨索的錨固力被分散到各個承載體上的粘結應力分布相對比較均勻，從而改善了錨固段的受力狀況，不會出現漸進性粘脫現象。

a.承載能力

高拉力型錨索在軟弱破碎地層中承載力低。而可回收式預應力錨索的錨固力被均勻分配給多個承載體，因而可以充分地調用地層強度，即使在軟弱破碎地層中也可以達到工程所需要的較高的錨固力，所以可回收式預應力錨索承載能力高。

b.易回收且回收力小

可回收式壓力分散型錨索在回收時只需放松錨索的工作夾片，應用千斤頂或卷揚機就可輕易地將鋼絞線抽出。現場試驗表明，可回收式壓力分散型錨索的回收力約為20kN。

三、錨索現場回收實驗

（一）、試驗場地概況

試驗現場位于某土質邊坡中，該邊坡近乎直立，坡高約11m，山體厚度約50m，邊坡處于長期穩定狀態。坡面上出露的基本為新鮮黃土狀土，從鉆孔情況來看，土體沿鉆孔性質有所差異。

將原狀土采樣，進行了室內土工試驗，試驗結果為:土層的天然重度Y=16.0~162kN/m3，土體的凝聚力c=7~118kPa，內摩擦角φ=21.78~16.02°，經試驗確定現場土質為黃土狀粉質粘土。圖2是用破壞莫爾圓表示的兩組土樣的三軸不固結不排水剪切試驗結果。

圖2 三軸不固結不排水剪切試驗結果

（二）、錨索制作

首先制作鋼筋籠承載體，鋼筋籠兩端應該平齊，然后將鋼筋籠與承壓板底焊在一并使鋼筋籠應位于承壓板的中心。截取鋼絞線，第一級錨索鋼絞線長度為30m，第二級鋼絞線長度為22m。

在彎筋機上進行錨索組裝，首先將鋼筋籠承載體套在推進油缸活塞桿的接長桿上，接長桿前端置于承壓板底面的定位槽內;把第一級鋼絞線的中點部位放在承壓板前端的圓槽內，將兩個滾輪的圓槽對準鋼絞線，用油缸的油泵對鋼絞線進行頂壓，鋼絞線彎曲后從滾輪中間伸出。

當承載體伸出滾輪40cm時停止頂壓，在承壓板下部約1scm用鋼帶打包機捆扎錨索，使鋼絞線緊貼鋼筋籠。在第一級承載體中部和底部分別用鋼帶打包機綁扎鋼絞線，將綁扎好的第一級鋼絞線抽出3m，并轉動90°，按照同樣方法捆扎第二級鋼絞線，第一級和第二級錨索的鋼絞線在第二級承載體上要均勻分布。

錨索捆扎完成后將其從彎筋機中抽出，按照1.5~2.Om的間距安裝對中支架，安裝時要保持各鋼絞線的順直和均勻。對加強鋼筋上進行打磨、貼應變傳感器、焊接量測電纜以及進行電纜線防護等工作。

（三）、錨索安裝與注漿

在安裝錨索前，應該把錨索體順直擺放在平整場地上，沿錨索體全長布置一排注漿管，注漿管必須與錨索體綁在一起，采用人工方法把錨索推送入鉆孔內。安裝后，采用水灰比為0.40~0.45的純水泥漿進行孔底無壓注漿，直至注滿。

對漿液取樣，試件尺寸為:φ50xl00~，記錄注漿體7d、14d、28d的單軸抗壓強度，試驗結果列于表1中。

表1 注漿體試件單軸抗壓強度試驗結果

（四）、張拉

試驗首先進行錨固段在不同荷載下的應變分布規律測量，而后進行錨固性能試驗。最后對部分錨索進行了破壞試驗。該試驗地層為粉質粘土，承載力較小，為了增加孔口土層的承載能力，試驗時采用了大型松木墊板配合鋼墊板，木墊板的面積為1.5X1.5m、厚度20cm。試驗發現，在較高的荷載下，墊墩只產生了較小的位移?，F場張拉圖見圖3。

在以往的試驗可以看出，在張拉第一級錨索時會對第二級錨索的應力產生影響，反之，在張拉第二級錨索時也會對第一級錨索的應力產生影響，為了研究錨索應力的這種相互影響，試驗中將分別采用如下張拉方法:張拉第一級錨索→鎖定→張拉第二級錨索→鎖定→張拉第一級錨索。

圖3 現場試驗錨索與錨桿張拉情形

（五）、錨索和錨桿的回收力

試驗表明，限承載力約為在粉質粘土地層中，鋼筋籠承載體的容許承載力大約在250kN，極300kN。載力為nx300kN(n因此在該地層中，錨索的容許承載力為nx250kN、極限承為承載體個數)。如果要提高單根錨索的錨固力，可以采用多級單元錨索。本次現場試驗采用兩級單元，錨索的錨固力因此能夠達到500~550kN。在該類地層中，錨桿的最大錨固力約為300KN左右。

從試驗結果來看，錨索的回收力為12.5kN~25.0kN，破壞后的回收力為26kN~37kN。圖4是錨索體回收后鋼絞線的變形情況，圖中螺旋半徑越小的鋼絞線回收力越大。回收后的錨固體見圖5。

圖4錨索體回收后鋼絞線的變形情況

圖5回收后的錨固體

結束語

在支護工程中，通過運用可回收預應力錨索，雖然施工工藝相比不回收的錨索較為復雜，但是在資源的利用方面以及對整個工程而言，都具有非常重要的作用，因此，可回收預應力錨索的應用可以廣泛的進行推廣。

參考文獻

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