預應力錨索在膨脹土地區的應用對比試驗研究

周長友　潘燕　邱洪亮

摘 要：本文以成都某項目基坑工程為例，通過4種不同類型錨固材料的預應力錨索在膨脹土地區的抗拔試驗結果對比，來探討不同類型錨固材料的預應力錨索在膨脹土地區基坑支護中的效果，從而確定適用于膨脹土地區的預應力錨索類型。

關鍵詞：膨脹土；預應力錨索；抗拔試驗

中圖分類號：U412 文獻標志碼：A

0 前言

成都膨脹土，廣泛分布在成都市東北、東、東南郊及岷江、沱江二、三級階地上，成都地區膨脹土具有中等偏低的膨脹性能，其裂隙發育，土的收縮率較膨脹率大，成都地區膨脹土基本以收縮為主。隨著城市建設速度的加快，膨脹土地區出現眾多基坑工程。由于膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮、反復漲縮等工程特性，容易引起基坑垮塌、邊坡失穩等不良后果。膨脹土的以上特性，是影響的錨固體與孔壁地層間的黏結摩阻力的主要因素。

在成都地區錨索+排樁支護形式是相對比較成熟的支護技術方案。本文主要探討在成都東部地區某工程項目中采用水泥砂漿注漿錨索、添加膨脹劑到純水泥漿中注漿錨索、添加膨脹劑到水泥砂漿中注漿錨索及高壓旋噴注漿錨索4種不同方案的預應力錨索，通過對試驗結果的對比分析，探討不同類型錨固材料及不同注漿方式預應力錨索在膨脹土地區的抗拔效果。

1 對比試驗預應力錨索相關參數

本次用于對比試驗的預應力錨索錨固長度為10.0m，自由端長度5.0m，材料采用6s15.2鋼絞線。現將4種預應力錨索具體注漿方式分訴見表1。

2 場地工程地質條件

試驗場地地貌單元屬岷江水系Ⅲ級階地，為膨脹土地區，地層構成從上到下依次為：人工填土層、黏土層、粉質黏土層（該層為錨索打入層，自由膨脹率δef（%）范圍值為41%～58%，平均值為47.5%）、黏土層、全風化泥巖層和強風化泥巖層。

根據所選場地地層剖面圖，擬打入預應力錨索的位置為自然標高±0.000以下約6m～8m，此處地層主要為黏土和粉質黏土，具有一定的代表性，滿足其試驗要求。

3 試驗方法

單根錨索軸向拉力設計值為660kN，根據《巖土錨桿（索）技術規程》CECS 22：2005要求，最大試驗荷載為單根錨索軸向拉力設計值的1.2倍。

錨索抗拔試驗施加荷載與測讀錨頭位移應遵循以下規定：

（1）初始荷載宜取單根錨索軸向拉力設計值的0.1倍；

（2）錨索抗拔試驗加荷等級與各等級荷載觀測時間按表2確定。

（3）最大試驗荷載觀測10min后，卸荷至0.1Nt量測位移。

錨索抗拔試驗的破壞標準：（1）后一級試驗荷載產生的錨頭位移量達到或超過前一級試驗荷載產生的位移增量的兩倍；（2）錨頭位移量持續增長；（3）錨桿桿體破壞。

4 實驗結果

（1）根據錨索抗拔試驗現場記錄及《巖土錨桿（索）技術規程》CECS 22：2005，現將本次所檢測12根錨索結果分訴見表3。

結語

綜上可知，在4種不同材料類型預應力錨索中，采用高壓旋噴施工的預應力錨索在膨脹土地區效果比其他3種材料類型預應力錨索抗拔承載力高，分析其原因為高壓旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，從而形成連續搭接的水泥加固體，使錨固體與孔壁之間的黏結摩阻力要比其他3種類型錨固材料增大，從而使抗拔力增大。

采用外加水泥膨脹劑的預應力錨索，因水泥膨脹劑加在水泥中后，當水泥在凝結硬化時，水泥體積膨脹，從而起到補償收縮、張拉鋼筋產生預應力以及充分填充水泥間隙的作用，水泥膨脹劑是用于提高混凝土工程質量，增加混凝土的強度，注漿體中添加水泥膨脹劑的做法，未解決膨脹土強度變化的主因，但由于混凝土體積膨脹，使錨索錨固體與孔壁之間的摩擦力有所增大，其抗拔力比純水泥漿大。

綜上所述，在膨脹土地區常規的錨索錨固材料及工藝不能滿足基坑支護要求。錨索抗拔力的大小與錨索錨固段與孔壁間的摩擦力相關，在膨脹土地區采用錨索支護時，應采用能增加錨索錨固段與孔壁之間摩擦力的施工工藝與材料。

參考文獻

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