JM大直徑可回收錨索在軟土基坑中的應用探析

程玉果

(核工業江西工程勘察研究總院有限公司廈門分公司 福建廈門 361000)

0 引言

預應力錨索作為一種成熟的施工工藝，長期應用于基坑支護項目中，具有較好的經濟性。但隨著城市地下空間開發趨于精細化，錨索侵占紅線范圍外的用地，成為預應力錨索應用過程中遇到的最大的問題[1]。

傳統錨索的應用受到地層和環境的限制。尤其在軟土地區，由于土層性質差，錨固體與土層間的錨固體較少，造成錨索設計長度長，錨固力小，從而導致錨索在軟土地區的使用受到限制[2-3]。

為了解決這些技術問題，在大量實踐的基礎上，研發了大直徑可回收錨索的技術[4-5]。該技術利用高壓旋噴技術實現了大直徑的錨固體，從而大幅度提高了單錨的承載力，并大大縮短了錨索長度。在基坑工程結束后，可對內置的錨索進行有效回收，有效解決錨索侵占紅線范圍外的的用地問題。其中程繼寶團隊研發的JM大直徑可回收錨索技術，已經在多個軟土基坑中進行了實踐。本文結合廈門某項目基坑工程的設計與施工，對該技術進行分析和探討。

1 JM系列錨索構造

JM可回收錨索屬于壓力型可回收錨索，由專用承載體、無粘結鋼絞線、JM68解鎖扳手、JM66高效低可縮錨具鎖緊器、JM58機械式預應力自減壓閥等構件組成，可實現鋼絞線以及錨具的可回收重復利用。JM系列可回收錨索由于其適應地層廣、回收方便、回收率高、錨具可回收等特點，在實際工程中得到了廣泛的應用。

1.1 錨索承載體

目前共開發出JM15-1、JM15-2、JM16-2、JM15-4可回收錨索以及JMK-4型擴大頭可回收錨索。根據錨索設計荷載的不同，選用不同的鋼絞線及承載體組合，可實現1束 6束鋼絞線的自由組合，滿足不同的工程需求,如圖1～圖2所示。

圖1 JM16-2可回收錨索

圖2 JM15+JM16壓力分散型可回收錨索

1.2 錨具

當JM66錨具鎖緊器與JM58機械式預應力自減壓閥配合使用，如圖3所示，可達到減少預應力損失并提高錨索回收效率。

圖3 JM58(外)+JM66(內)錨具

JM66的使用，可明顯減少應力張拉過程中應力釋放時，鋼絞線以及墊片對錨具相對位移，提供更高效的預應力張拉施工效率。可將錨索張拉過程中預應力的損失減少到5%以下，在降低工人的勞動強度的同時，提高錨索的預應力。

JM58機械式預應力自減壓閥(發明專利號：ZL 2015 1 0093613.9)，是為了卸載預應力和回收錨索時，減輕工作強度并提高安全系數而專門設計的錨具。該錨具采用普通螺栓安裝及拆除，不需要使用千斤頂進行卸載。同時，該錨具可回收重復使用，提高了錨具的使用效率。

2 錨索施工及回收

2.1 施工工藝

JM大直徑可回收錨索相對于傳統錨索，其主要區別是，大直徑錨固體的施工以及可回收的內置錨索的施工。根據采用的可回收錨頭的不同，JM大直徑可回收錨索的施工工藝分為兩種。

施工工藝一：當采用JMK-4型擴大頭可回收錨頭，其施工流程為：錨索組裝→JMK-4錨頭帶著無粘結鋼絞線自鉆進→錨固段旋噴注漿形成擴大頭→錨索養護→端頭鎖定→基坑開挖→基坑肥槽回填→錨索回收。采用高壓旋噴樁的成樁工藝，通過高壓力的水泥漿噴射切割土體至設計深度的同時，利用鉆頭將鋼絞線置入大直徑水泥土樁體中，從而形成大直徑錨索。

施工工藝二：當使用JM15、JM16可回收錨頭組合時，可組成壓力型或壓力分散型可回收錨索。其施工流程為：錨索組裝→鉆進→錨固段多噴多攪→錨固段水泥土短暫養護→套管二次鉆進→插入錨索→一次注漿→拔出套管→錨索二次高壓注漿→錨索養護→端頭鎖定→基坑開挖→基坑肥槽回填→錨索回收。本工藝采用二次鉆孔，將鋼絞線置入大直徑水泥土樁體中，從而形成大直徑錨索。

無論采用哪種施工工藝，其受力特點均為受荷后，錨索鋼絞線總是處于受拉狀態，鋼絞線借助承載力與無粘結鋼絞線將荷載傳遞至承載力，承載力則將荷載傳遞與旋噴的注漿體，最終通過注漿體周邊的摩阻力傳遞至周邊土層中。

2.2 JM錨索回收原理

JM錨索回收方式為旋轉可回收式，如圖4所示。無粘結鋼絞線通過夾具錨固在端部的錨索承載力上。基坑過程結束后，肥槽回填到回收標高后，解開錨具，在錨頭處利用JM68解鎖器，旋轉鋼絞線，使鋼絞線與承載體內的夾具脫開，從而可在對周圍土體不產生較大擾動的條件下，人工將鋼絞線逐根回收。

圖4 JM68解鎖扳手回收鋼絞線

根據工程經驗，采用JM68解鎖扳手進行錨索回收，可實現單人手工操作，免用千斤頂高效工作。三人小組一個工作日可回收約30組錨索。同時，錨索端頭可不用伸出墻體亦可工作，大大節約了空間。

3 工程應用

3.1 工程概況

某項目基坑北側為相鄰的待開發地塊(共用紅線)；南側為規劃道路，近期會施工且有一下穿通道穿越規劃道路；西側為規劃道路，近期會施工；東側為規劃道路，現狀為臨時施工道路。基坑占地面積約為3萬m2，設置一層地下室，基坑開挖深度約為4.6 m～7.2 m，基坑平面圖如圖5所示。

圖5 基坑平面圖

3.2 地質條件

擬建場地原始地質為海陸交互沉積地貌，原為魚塘，經人工回填填平為建設用地。場地內開挖影響范圍內主要的土層為：素填土、淤泥、中砂、粉質粘土、礫砂、殘積土、全風化花崗巖、強風化花崗巖。其中淤泥位于人工填土層下，厚度為0.9 m～11.30 m，流塑狀、飽和，固結度為0.43～0.55，靈敏度為3.0～6.1，含有機質、腐殖質以及少量的貝殼。地下水主要為位于人工填土層的孔隙潛水，以及位于砂層的微孔承壓水。

3.3 設計方案

該項目基坑的北側緊鄰本項目待開發地塊，采用上部放坡+懸臂H型鋼樁；基坑西北角和西南角設置混凝土角撐；基坑南側采用H型鋼+鋼管斜拋撐支護；基坑東側沒有淤泥，采用土釘墻支護；連接通道采用H型鋼+鋼管支撐支護；基坑西側采用H型鋼樁+JM大直徑可回收錨索支護，錨索桿體采用一組JM15-2+JM16-2型可回收錨頭+無粘結鋼絞線組成的壓力分散型錨索。基坑西側支護結構剖面圖如圖6所示。

圖6 JM錨索支護剖面圖

3.4 JM大直徑可回收錨索施工

3.4.1 鉆孔、旋噴擴孔

開挖至冠梁中心下0.5 m時停止開挖，使用地質鉆機成孔，如圖7所示。成孔至設計深度后，將鉆桿前段與鉆頭拆開，通過鉆桿的中空通道，向孔壁高壓噴射注漿，形成從底向上的水泥土旋噴體。淤泥段的噴射壓力為15～20 MPa,錨固段進行復噴。

圖7 JM錨索施工

3.4.2 下錨

當旋噴體達到初凝時，采用地質鉆機在旋噴體內重新成孔，采用全套管成孔工藝，并采用泥漿循環清孔。清完畢后，將一、二次注漿管與加工好的JM16壓力分散型錨索綁扎一起，放入鉆孔。為保證錨索的抗拔效果，每隔2 m設置一個定位架，使錨索體位于鉆孔的中心位置，并在錨索的自由端與錨固段之間設置止漿環。注漿管放置于管體中心，注漿管段部距桿體端部50 mm～100 mm，二次注漿管的出漿孔只在底部3 m范圍內設置，一次注漿管采用直徑20 mm塑料管，二次注漿管采用直徑15 mm鐵管。

3.4.3 注漿

錨索注漿采用二次高壓注漿。一次注漿采用P.O.42.5R普通硅酸鹽水泥，一次注漿水灰比0.40～0.45,二次高壓水泥漿水灰比0.45～0.55，并摻入補償收縮微膨脹劑。一次注漿為常壓注漿，邊拔套管邊注漿并在孔口設止漿塞，待漿液從孔口溢出后方可停止注漿。第二次注漿在一次注漿錨固體強度達到5 MPa后進行，壓力控制在2.0～3.0 MPa，并直到孔口返漿為止。為保證回收效果，錨索注漿時，應注意水泥漿不要進入無粘結鋼絞線內。

3.4.4 錨索張拉鎖定

錨索張拉應在錨固體以及冠梁達到80%強度后才能進行張拉。壓力分散性錨索的張拉，因各單位錨索長度不同，張拉時嚴格按設計次序采用差異分步張拉。

錨頭采用JM58型機械式預應力自減壓閥保證預應力，采用JM66型錨具鎖緊器進行鎖定。

3.4.5 錨索回收

待地下室底板施工完后，在地下室底板位置設置支承層。地下室外墻施工完防水層后，分層回填至錨索回收面，如圖8所示。用扳手解開JM66型錨具鎖緊器，將錨索鋼絞線插入JM68解鎖扳手中，轉動解鎖扳手，將鋼絞線從承載體中的夾具脫開，手動將鋼絞線拉出，實現鋼絞線回收。重復以上步驟，直到將所有鋼絞線拔出。對于拔出的錨索，妥善保管供下次施工使用。

圖8 JM錨索回收

3.4.6 施工效果評價

基坑工程全過程的監測結果表明，基坑開挖至坑底時，基坑開挖段的深層土體位移為20 mm～35 mm，平均變形在25 mm左右，有效控制了基坑開挖的安全以及對周邊環境的影響。基坑回填前，本項目施工的106根錨索全部采用JM68解鎖扳手進行回收，回收率達到100%，未對鄰近的規劃路的地基處理施工帶來任何影響。達到了預期的工程效果。

4 結語

JM大直徑可回收錨索與傳統的錨索區別，在于錨固體直徑大，承載力高且錨索可在基坑回填前可靠高效的回收。既解決了軟土基坑錨索承載力的問題，也解決了錨索出紅線的問題。本文結合軟土地區JM大直徑可回收錨索的應用實踐，總結了該型錨索的技術特點以及施工回收工藝，可為類似的工程項目提供參考。