可回收預應力錨索在基坑支護中的施工技術研究

楊紹紅

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，大型工程日趨增多，深基坑工程不斷增多，錨索加固支護是建筑基坑的一種重要的支護方式，多用于安全等級要求較高或工程規(guī)模較大的基坑工程。預應力錨索作為一種臨時性支護，其在工程實施后遺留在周邊地層中的鋼絞線容易造成地下空間污染,成為后續(xù)工程施工的地下障礙物，而且導致極大的資源浪費。預應力錨索的可回收,不僅可以將錨索回收重復利用，而且能夠減少地下建筑垃圾的產生，創(chuàng)造較好的經濟、社會、安全效益。可回收錨索技術是在原錨索技術基礎上的一大進步，對于地下空間的長期開發(fā)利用具有非常廣闊而深遠的意義。本文主要闡述了可回收錨索的施工工藝、技術要求、驗收標準和操作要點等。該工藝在保證基坑安全的前提條件下，對周邊環(huán)境產生較少的不利影響，同時可縮短工期，節(jié)約工程造價，是一種經濟、環(huán)保型的施工技術。

一、可回收預應力錨索工藝原理與回收原理

1.工藝原理：預應力錨索支護加固基坑時，一端錨固于穩(wěn)定的土層內，另一端通過錨頭部分固定于基坑坑壁。錨索用于支撐體系一方面由于預應力作用，使混凝土樁與錨固段間的土體結構呈密實壓縮狀態(tài)，保持擋護土體的整體性，另一方面由于錨索施加的預應力作用改變了破裂面土體的應力狀態(tài)，對基坑坑壁從而保證開挖基坑邊坡土體的自穩(wěn)能力，提高基坑的整體穩(wěn)定性。

錨固段內錨索荷載依靠錨固段預應力鋼絞線與漿體接觸界面上的粘結應力，由錨固段漸近式的往下傳遞，荷載作用時在錨固段上部漿體中拉應力集中，并沿深度方向衰減。在預應力錨索中設置一定長度的自由段，土體（巖體）對錨固段的錨固力通過自由段傳遞到腰梁及支護樁上并實現(xiàn)受力平衡。

2.回收原理：可回收錨索構造與普通錨索基本相同，由錨固段、張拉段和錨頭三部分組成，其回收原理是利用鋼絞線來作為錨索體，當要回收時，只要對鋼絞線施加張拉力，將關鍵錨索從錨索體內抽出，在固定座的中心處產生空隙，使其它鋼絞線可逐根拔出回收，這也是與普通錨索最大的區(qū)別。代表性的可回收錨索有日本JCE回收式錨索和中國U型可抽芯式錨索。

二、可回收預應力錨索施工工藝和操作要點

1.施工工藝流程：前期準備→確定孔位→鉆機就位→鉆孔→錨索安放→注漿→養(yǎng)護→張拉鎖定→錨索回收。與普通預應力錨索施工工藝相比，前8個步驟相同，增加了錨索回收工藝步驟。

2.主要施工工藝操作要點：

（1）定位鉆孔

錨索鉆孔設備主要運用的是履帶式錨索鉆機YGL-100。在鉆進過程中，精心操作，精確掌握鉆進參數(shù)，合理控制鉆進速度，防止埋鉆、卡鉆等各種孔內事故發(fā)生。錨索鉆孔深度不應小于設計長度，也不宜小于設計長度500mm。在錨索施工中，鉆孔后的孔洞清洗必須注意，在泥土中的施工要特別注意，務必確保孔內不存在泥漿。

（2）錨索安放

錨索安裝必須有嚴格的保護措施，鋼絞線應平直、順直、除油除銹，防止扭壓和彎曲，否則會影響錨索的順利回收。注漿管宜隨桿體一同放入錨孔，管端距孔底為50～100 mm，桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致，安好后使桿體始終處于鉆孔中心。桿體自由應用塑料布或塑料管包扎，與錨固體連接處采用黃油密封后用鉛絲綁扎。鋼絞線外露長度為1.5m左右，供張拉用。

（3）注漿施工

注漿施工是關鍵工序，主要是水泥漿液不能滲入錨索保護套內，否則會造成錨索固結，影響錨索的順利回收。注漿材料一般選用水灰比0.40～0.50的純水泥漿，使用強度等級不低于42.5級的普通水泥，必要時可加入一定量的外加劑或摻合料。漿液應攪拌均勻，過篩，隨攪隨用，漿液應在初凝前用完，注漿管路應經常保持暢通。注漿時，宜邊灌注邊拔出注漿管待漿液溢出孔口時全部拔出。注漿完畢應將外露的鋼絞線清洗干凈，并保護好。張拉時同一條冠梁長度范圍內必須采用對稱張拉。

（4）張拉鎖定

根據錨索設計使用的束數(shù)，其錨頭墊塊、錨頭、回收夾具與千斤頂必須相互配套，錨索夾片在設計上須考慮回收時的拔出施工要求，即在端部須留有凹槽及回收使用的鎖件。

（5）錨索回收

錨索采用千斤頂進行回收施工。一般采用壓力200kN的千斤頂即可，回收與預加應力可采用同一組千斤頂，以保證施工設備投入較為合理。

錨索回收按如下步驟進行：①按順序依次對回收利用鋼絞線的坐墊板、穿心油壓式千斤頂、張拉用的工具錨頭和夾片進行安裝。安裝完成后，對鋼絞線施加荷載，錨具經張拉后被拉出3～5mm，然后卸去錨具，千斤頂卸壓，鋼絞線處于松弛狀態(tài)；②裝上回收用的千斤頂，施加荷載，使中心的鋼絞線從固定夾具中回收出來，同時錨固臺座解鎖；③中心的鋼絞線抽出后，逐根拔出其余鋼絞線，完成拆除；④對拔出的鋼絞線進行詳細檢查，如可再利用的則須妥善保管，便于下次施工中使用。

三、可回收預應力錨索的質量控制措施

1.錨孔施工應符合下列規(guī)定：（1）錨孔定位偏差不宜大于20mm，鉆孔偏斜度不應大于±1°，鉆孔深度超過錨索設計長度應不小于0.5m；（2）鉆孔機械應考慮鉆孔通過的巖土類型、成孔條件、錨固類型、錨索長度、施工現(xiàn)場環(huán)境、地形條件、經濟性和施工速度等因素進行選擇。

2.預應力錨索錨頭承壓板及其安裝應符合下列要求：（1）承壓板應安裝平整、牢固，承壓面應與錨孔軸線垂直；（2）承壓板底部的混凝土應填充密實，并滿足局部抗壓要求。

3.錨索的灌漿應符合下列要求：（1）灌漿前應清孔，排放孔內積水；（2）根據工程條件和設計要求確定灌漿壓力，應確保漿體灌注密實。

4.預應力錨索的張拉與鎖定應符合下列規(guī)定：（1）錨索張拉宜在錨固體強度大于20MPa 并達到設計強度的75%后進行；（2）錨索張拉控制應力不宜超過0.65 倍鋼筋或鋼絞線的強度標準值；（3）宜進行超過錨索設計預應力值1.1～1.2倍的超張拉，預應力保留值應滿足設計要求；（4）施工中應對錨索位置，鉆孔直徑、深度及角度，錨索或土釘?shù)牟迦腴L度，注漿配比、壓力及注漿量，噴錨墻面厚度及強度、錨索或土釘應力等進行檢查；（5）錨索施工完成后養(yǎng)護15天，腰梁混凝土澆筑完成進行7天養(yǎng)護后，試塊7天抗壓強度達到75%的設計強度后，方可進行錨索的張拉鎖定。張拉前進行拉拔檢驗，試拔最大拉力為設計軸向拉力的1.1倍。按拉力的10%逐級加荷載，卸荷時按軸向拉力的1/5逐級卸荷。張拉到設計拉力1.1～1.2倍時，保持15min，觀察其變化趨于穩(wěn)定時卸荷至鎖定荷載進行鎖定。鎖定后，如有明顯的應力損傷，應進行補償張拉。

四、結語

隨著中國城鎮(zhèn)化步伐的加快，城市地下空間的開發(fā)越來越密集，可回收預應力錨索作為一種在傳統(tǒng)工藝基礎上改進的新工藝，能在較大程度上減少地下建筑垃圾的產生，為社會節(jié)約大量土地資源，對于地下空間的持續(xù)開發(fā)利用具有非常廣闊而深遠的意義。

同時我們也清醒地認識到，當前多數(shù)可回收預應力錨索回收并不完全，承載體錨頭不可回收，金屬錨頭留置于地下，未能完全解決地下環(huán)境污染問題。另外，部分類型的可回收錨索回收后，鋼絞線破壞嚴重，不能重復利用或重復使用率不高，可回收預應力錨索在工藝上存在著巨大的完善和改進空間。