預(yù)應(yīng)力錨桿與灌注樁支護(hù)體系在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

摘 要：預(yù)應(yīng)力錨桿和鉆孔灌注樁組合基坑支護(hù)技術(shù)是當(dāng)前基坑施工的主要方式，本文對(duì)其施工特點(diǎn)、施工原理、工藝及質(zhì)量控制措施等進(jìn)行分析與探索。

關(guān)鍵詞：深基坑；預(yù)應(yīng)力錨桿；鉆孔灌注樁；施工應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力在施工的過程中能夠有效的提高基坑承壓能力和各種穩(wěn)定性能，是當(dāng)前施工的過程中利用鋼構(gòu)件的受拉性能提高混凝土施工質(zhì)量的前提和關(guān)鍵。利用鋼筋張拉后的彈性回縮對(duì)構(gòu)建進(jìn)行施工壓力，使得其強(qiáng)度能夠形成設(shè)計(jì)要求的施工措施和施工手段。預(yù)應(yīng)力錨桿在土層中斜向成孔，依靠錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及錨桿強(qiáng)度的共同作用來承受部分作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載。預(yù)應(yīng)力錨桿改變了基坑的受力狀態(tài)，減小了基坑坑壁位移，保護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

預(yù)應(yīng)力錨桿和鉆孔灌注樁組合基坑支護(hù)技術(shù)是通過當(dāng)前施工的過程中對(duì)灌注樁進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的分析和提高，其在施工的過程中能夠?qū)⒎€(wěn)定層的力度深入土體，即錨桿穿過滑動(dòng)面或不穩(wěn)定區(qū)深入土體深層，利用對(duì)錨桿施加張拉應(yīng)力，使錨固體不發(fā)生位移趨勢。

一、 施工特點(diǎn)

1.進(jìn)行錨桿施工作業(yè)的空間不大，適用于各種地形和場地。

2.由錨桿代替內(nèi)支撐，可降低造價(jià)，改善施工條件。

3.錨桿拉力可通過抗拔試驗(yàn)確定，因此可保證足夠的安全度。

4.通過對(duì)錨桿施加預(yù)拉力來控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。

二、工藝原理

1.鉆孔灌注樁和預(yù)應(yīng)力錨桿通過圍梁形成二元擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)體系通過整體剛度來控制基坑變形。一方面通過鉆孔灌注樁進(jìn)行擋土，另一方面，通過預(yù)應(yīng)力錨桿將支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的力傳遞給穩(wěn)定地層，對(duì)錨桿施加張拉應(yīng)力，有利于錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及錨桿強(qiáng)度的共同作用，使錨固體系保持穩(wěn)定。

2.預(yù)應(yīng)力錨桿由錨頭、自由段和錨固段組成，是一種將拉力傳至穩(wěn)定土層的結(jié)構(gòu)體系，錨頭是用于鎖定錨桿拉力的部件，由錨具、托板、螺帽等組成；自由段是將錨頭拉力傳至錨固段的中間區(qū)段，由鋼絞束、注漿體和防腐構(gòu)造組成；錨固段將作用在錨頭的拉力傳遞給穩(wěn)定地層。

三、施工工藝

1.工藝流程 鉆孔灌注樁施工→錨孔定位→鉆孔→插錨桿→第一次注漿→第二次注漿→圍梁施工→張拉封錨→施工監(jiān)測。

2.鉆孔灌注樁施工

①施工工藝流程采用如下：鉆孔灌注樁樁機(jī)就位→成孔→第一次清孔→鋼筋籠吊裝→安裝混凝土導(dǎo)管→第二次清孔→安裝漏斗、隔水栓→灌注水下混凝土→拆除導(dǎo)管、漏斗。

②導(dǎo)管埋入混凝土面的深度為2～4m，在灌注過程中，導(dǎo)管應(yīng)勤提勤拆。每隔15min將導(dǎo)管上下活動(dòng)幾次。在混凝土灌注過程中，要始終控制好導(dǎo)管內(nèi)混凝土表面至泥漿面的高度，以灌注時(shí)孔內(nèi)混凝土均勻緩慢上升、泥漿無劇烈翻滾為佳。

③在灌注混凝土的施工中，確保混凝土澆筑的連續(xù)性。每盤混凝土?xí)r間間隔應(yīng)不大于0.5h，若有一定的時(shí)間間隔，每隔10min在小范圍內(nèi)上下活動(dòng)導(dǎo)管2～3 次，延長混凝土的初凝時(shí)間。

3.錨孔定位 錨桿鉆機(jī)就位時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確，底座應(yīng)墊平，鉆桿的傾斜角度應(yīng)用羅盤校核，角度偏差不大于2°，高差不超過30mm。成孔施工前應(yīng)在場地中挖好排水溝，以避免因泥漿隨意排放而影響施工。

4.鉆孔

①施鉆時(shí)鉆頭要對(duì)準(zhǔn)錨桿孔孔位標(biāo)識(shí)下鉆，最大孔位偏差不得大于100mm，初始時(shí)應(yīng)用小功率緩慢鉆進(jìn)，鉆進(jìn)約500mm后，校正鉆孔方向，全功率鉆進(jìn)。為了準(zhǔn)確控制鉆孔的角度，在施鉆時(shí)要由當(dāng)班技術(shù)員用地質(zhì)羅盤控制鉆桿方向，使鉆孔角度偏差控制在 2？以內(nèi)。鉆孔深度通過在鉆桿上所作標(biāo)記控制，要求鉆孔深度不小于桿體有效長度，并不大于設(shè)計(jì)孔深200mm。

②錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，泥漿性能根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)鉆到粘土層時(shí)，泥漿比重采用1.05×103Kg/m3～1.1×103Kg/m3；當(dāng)鉆到砂層時(shí)，泥漿比重采用1.2×103Kg/ m3～1.3×103Kg/m3。

③鉆機(jī)鉆進(jìn)速度為0.3～0.5m/min，退出速度為0.5～0.6m/min。

5.清孔 采用往復(fù)式壓漿泵進(jìn)行大泵量清孔3～5min，把孔內(nèi)沉渣和孔壁泥皮沖洗干凈，孔底沉渣小于等于300mm。

6.錨桿加工制作

①錨桿自由段采用涂防銹油并外包二層塑料薄膜的處理方法，保證鋼絞束與注入的水泥凈漿體隔離，在拉力的作用下，錨桿自由段進(jìn)行充分的彈性拉伸，將預(yù)應(yīng)力有效傳遞到錨固段。

②在錨桿制作中，錨桿錨固段設(shè)置定位架，定位架間距為2m，外徑小于鉆孔直徑10mm。

7.插錨桿

①插錨桿工人必須熟悉各個(gè)孔的孔向，以便桿體能夠一次性順利插入。插桿要緩慢、勻速，切忌擾動(dòng)桿體，造成漿液下掉和注漿不密實(shí)，采用棉紗將孔口臨時(shí)封口。

②安插錨桿前先將托板、螺帽戴上，防止插桿過程中漿液污染桿體絲口，避免絲門損壞而使螺帽不能順利安裝，當(dāng)絲口被污染要及時(shí)清理。

8.注漿

①注漿管是隨著鋼絞線一起埋在孔內(nèi)的，并每間隔0.5 m鉆一對(duì)注漿孔，用膠布將小孔包扎好，以防止?jié){液堵塞該注漿管。

②第一次注漿分錨固段注漿、自由段注漿。錨固段注漿是順著鉆桿注漿，水泥漿液通過鉆桿送到錨孔底部。注漿壓力從開始的0.5 MPa逐漸加大至2.0MPa；水泥漿液從鉆頭底部順著已擾動(dòng)的地層充填和包裹錨固段的錨桿。當(dāng)水泥漿灌注到錨桿自由段附近時(shí)，停止注漿，并開動(dòng)鉆機(jī)卸掉上部的鉆桿。接著開始自由段注漿，注漿壓力約為0.5MPa，隨著灌注的水泥漿液的上升，慢慢拔出一次注漿管和起拔孔內(nèi)套管。

③第二次注漿與第一次注漿的間隔時(shí)間在8～12h為宜。第二次注漿的壓力從2.5MPa注漿升高，直到注不進(jìn)漿液為止。注漿過程采用穩(wěn)定的低～中等灌漿速率，在灌漿全過程中逐漸提高壓力，使?jié){液向土體逐漸擴(kuò)散。

9.圍梁制作 圍梁緊貼豎向鉆孔灌注樁，圍梁基槽寬度應(yīng)較圍梁寬大100mm左右，以留下足夠的立模空間，待模板拆除后再進(jìn)行回填。基槽內(nèi)鋪設(shè)20mm 厚砂漿作為找平層，若遇局部架空則采用M7.5漿砌片石嵌補(bǔ)，然后在其上進(jìn)行圍梁鋼筋綁扎。

10.張拉鎖定

①錨桿養(yǎng)護(hù)8d～10d后，當(dāng)錨固體強(qiáng)度大于15MPa，并不小于預(yù)定強(qiáng)度的75%，方可進(jìn)行預(yù)張拉。

②張拉程序采取如下：先取10%預(yù)定軸向力進(jìn)行預(yù)張拉，使各部位緊密接觸。張拉時(shí)按預(yù)定荷載的10%逐級(jí)加荷， 每級(jí)荷載的觀測時(shí)間在5min以上，并待變形穩(wěn)定后方可進(jìn)行下一級(jí)荷載的張拉，達(dá)到預(yù)定荷載并穩(wěn)定10min后， 卸荷至80%預(yù)定值鎖定。

③張拉鎖定系統(tǒng)事先經(jīng)過標(biāo)定，并將油壓表的讀數(shù)換算成張拉壓力進(jìn)行控制。在鎖定過程中，采用錨桿預(yù)定承載力進(jìn)行校核，即錨桿按預(yù)定承載力100%張拉持載5min后按預(yù)定承載力的70%鎖定。

11.施工監(jiān)測

①施工監(jiān)測包括

（1）錨桿的軸力監(jiān)測，根據(jù)錨桿應(yīng)力監(jiān)測情況，在錨桿應(yīng)力損失過大時(shí)對(duì)錨桿進(jìn)行二次張拉；

（2）支護(hù)位移的量測；

（3）地表開裂狀態(tài)的觀察；

（4）附近建筑物和重要管線等設(shè)施的變形測量和裂縫觀察；

（5）基坑滲水、漏水和基坑內(nèi)外的地下水位變化。

②在土方開挖期間對(duì)于基坑邊坡土體頂部水平位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移必須每日觀測不少于一次。當(dāng)基坑開挖深度增大或發(fā)現(xiàn)變形 發(fā)展 較大時(shí)，必須加大監(jiān)測頻率；當(dāng)變形急劇發(fā)展或出現(xiàn)破壞預(yù)兆時(shí)，必須對(duì)變形情況加密監(jiān)測。

四、 質(zhì)量控制

1.錨桿鉆機(jī)施工前必須用枕木墊穩(wěn)，前后設(shè)支撐，操作位置鋪設(shè)機(jī)臺(tái)板，準(zhǔn)備就緒后才能開鉆。

2.制作錨桿的鋼絞線、錨具、注漿管以及支架都應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，具有出廠合格證和試驗(yàn)報(bào)告，并按要求現(xiàn)場取樣進(jìn)行復(fù)試。

3.錨桿孔位水平偏差不大于20mm，垂直方向誤差小于10mm，鉆進(jìn)過程中，每5m測量一次成孔角度，鉆孔底部的偏斜尺寸不應(yīng)大于錨桿的3%。

4.錨桿入孔前應(yīng)保證平直，并消除其表面的油漬、鐵銹或其他污物，以保證錨桿與漿液的粘結(jié)力。

5.錨桿注漿施工時(shí)注漿管要距孔底保持50～100mm距離。在注漿過程中，邊灌邊提注漿管，保證注漿管管頭插入漿液液面下500～800mm，嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出漿液面，以免出現(xiàn)斷桿事故。6.注漿漿液攪拌均勻，隨攪隨用，漿液保證在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊和雜物等混入。若注漿出現(xiàn)間歇，必須采取措施。實(shí)際注漿量不得少于錨桿的理論 計(jì)算 量，即注漿充盈系數(shù)不得小于1.0。注漿體終凝前嚴(yán)禁擾動(dòng)錨桿。

五、安全措施

基坑周邊不得堆放生產(chǎn)物資和施工材料加工場以及通行重型車輛，因場地原因必須設(shè)置堆場、加工場或通行車輛時(shí)必須對(duì)該部位的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取可靠的加固措施。基坑周邊及支撐上設(shè)置的安全通道必須設(shè)高1m的圍欄，圍欄用48的鋼管雙道橫管，用醒目的顏色油漆，圍欄側(cè)邊用竹笆遮擋。當(dāng)基坑周圍建筑物發(fā)生嚴(yán)重開裂、傾斜時(shí)，應(yīng)立即組織人員緊急疏散，并立即進(jìn)行支撐加固或拆除。

總之，在施工過程中施工人員要嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制條例和安全操作規(guī)程，明確各級(jí)人員安全職責(zé)，抓好安全生產(chǎn)。

作者簡介：范懷亮，男，大專，工程師技術(shù)職稱，主攻項(xiàng)目管理與技術(shù)管理。