如何提高地下含水層預應力錨索一次性張拉合格率

魏偉

摘要：預應力錨索作為基坑支護的主要受力構件之一，在不良水文地質條件下的施工質量，直接關乎基坑質量安全，因此在施工過程中確保預應力錨索施工質量尤為重要。本論述結合工程實例，從預應力錨索的一次性張拉合格率方面入手，通過采用因果分析法對造成預應力錨索抗拔力不足的各因素進行匯總，并收集大量的工程施工數據，較直觀的分析在不良水文地質條件下，預應力錨索各主要施工環節對其施工質量的影響程度，最終確定預應力錨索注漿量不足、地下水稀釋漿液、張拉時間過早錨固體強度不足、成孔深度不夠、錨索支架損壞等因素是造成含水層預應力錨索抗拔力不足的主要因素，并針對關鍵的影響因素提出相應的改進措施，從而從根本上解決地下含水層預應力錨索一次性張拉合格率低的問題。

關鍵詞：地下含水層；預應力錨索；張拉合格率

中圖分類號：U418.5??????????????????????????? 文獻標志碼：A

0引言

近年來，隨著房地產市場的擴張，優越地段的核心區域寸土寸金，為實現優質土地的高效利用，不僅建筑層高在增加，基坑的深度也在不斷增加，這對不良水文地質條件下的復雜深基坑的安全性提出了更高的要求。而深基坑主流的樁錨支護工藝中的預應力錨索作為基坑支護的主要受力構件，其在不良水文地質條件下的施工質量，直接關乎基坑質量安全，若各工序施工不當，極有可能造成基坑支護變形增大，無法滿足設計預期目標，甚至造成基坑坍塌等重大險情。因此在施工過程中確保預應力錨索施工質量顯得尤為重要。其施工質量的合格與否最終將直觀的反應在預應力錨索一次性張拉合格率方面。下面將結合甘肅建投天水中心項目基坑支護及止水工程，從預應力錨索的一次性張拉合格率方面切入，分析各施工環節對預應力錨索施工質量的影響，并針對關鍵的影響因素提出相應的施工改進措施。

1工程概況

本工程基坑支護采用“咬合樁+預應力錨索”的支護形式。基坑安全等級為一級，地層及其特征從上到下分別為：

（1）雜填土層：厚1.0～3.3 m；（2）黃土狀粉質粘土層：厚0.50～7.0 m；（3）圓礫層：厚1.0～5.2 m，層面埋深3.2～8.0 m；（4）卵石層：厚度2.5～6.1 m，埋深5.3～11.5 m，骨架顆粒粒徑以2～5 cm 為主，偶見漂石顆粒，充填物以礫石顆粒、細砂及粉質粘土為主，級配一般，鉆孔孔壁易坍塌、稍密，該層局部含有膠結卵石，厚0.3～2.0 m；（5）強風化泥巖：埋深8.8～12.0 m，厚度3.3～8.2 m，膠結程度一般，成巖度差，屬半成極軟巖，似堅硬粘土狀，刀可切削，遇水易軟化，暴露在空氣中失水易龜裂，較難鉆進；（6）中風化泥巖：層面埋深14.5～19.0 m，膠結程度一般，成巖度差，屬半成極軟巖，刀難以切削，遇水易軟化，暴漏在空氣中失水易龜裂，較難鉆進。

本工程場地地下水埋深8.9～9.6 m，主要賦存于黃土狀粉質粘土層底部及卵石層中，主要受地下徑流和籍河側向滲流補給。本地區卵石層滲透系數可按50m/d 考慮，圓礫層滲透系數可按20 m/d 考慮。本工程主要地層土性參數見表1所列。

該基坑設計深度為13.75～15.25 m 。基坑施工至第三排預應力錨索施工時出現大量地下水（第三排預應力錨索施工深度為9.3 m）。項目部通過對以往其他項目地下含水層預應力錨索的施工數據進行收集、分析，找出影響地下含水層預應力錨索一次張拉合格率較低的關鍵因素，并提出了改進措施。

2預應力錨索張拉合格率影響因素

2.1初步調查

經過對以往某項目地下含水層預應力錨索施工情況的統計，發現地下含水層中一次性張拉合格率僅為87.2%。通過表2可以看出，造成地下含水層預應力錨索一次性張拉不合格的主要因素是預應力錨索抗拔力不足，那么造成抗拔力不足的原因有哪些？

2.2原因分析

通過因果分析法，對造成地下含水層預應力錨索抗拔力不足的各種原因進行匯總分析，發現施工人員交底培訓、張拉設備標定、孔壁塌孔、注漿壓力等因素對其有一定的影響，但影響效果有限，并不是造成含水層預應力錨索抗拔力不足的主要原因，而主要因素有以下幾點。

2.2.1? 注漿量不足

施工中由于漿液流失嚴重，一次注漿后未對預應力錨索進行補漿作業造成注漿量不足。對以往項目的注漿量情況統計結果見表3所列。

通過表3統計結果不難發現，注漿量充足的錨索中，抗拔力不足的錨索僅占2.6%；而注漿量不足的錨索中，抗拔力不足的錨索數量占比為25.6%。因此，注漿量不足對地下含水層預應力錨索的一次性張拉合格率的影響不容忽視。

2.2.2 地下水稀釋漿液

在調查以往項目進行地下含水層中預應力錨索施工時發現，當采用常規水泥漿，按照設計水灰比進行注漿時，由于地下水的稀釋作用，水泥漿體凝固前會由于地下水持續沖刷作用，出現地下水部位漿液稀釋或者流失現象，導致水泥漿錨固體不飽滿或錨固體強度不足，從而使預應力錨索抗拔力大大減小，遠遠達不到設計要求。

2.2.3 張拉時間過早，錨固體強度不足

通過對以往項目的地下含水層預應力錨索施工原始記錄和影像資料檢查后發現，預應力錨索的抗拔力與錨索張拉時間有著一定的線性關系，如圖1所示。

通過圖1可以發現，抗拔力不足的錨索數量與張拉時間成反比關系，張拉時間越早，抗拔力不足的錨索數量越多。

2.2.4 成孔深度不夠

對以往項目的預應力錨索現場原始施工記錄進行了分類統計，并進行分析，結果見表4所列。

通過表4統計結果可知，成孔深度符合設計要求的錨索中，抗拔力不足的錨索僅占1.2%；而成孔深度不夠的錨索中，抗拔力不足的錨索數量高達50%。因此，成孔深度不夠也是影響地下含水層預應力錨索一次性張拉合格率較低的主要因素。

2.2.5安裝錨索損壞支架

在調查以往項目進行地下含水層中預應力錨索安裝時發現，由于錨索支架綁扎不牢固、入孔安裝力度過猛等原因造成錨索支架損壞或脫落，使根管拔出后全束鋼絞線處于孔壁泥土中或因錨索結構損害而造成錨索在錨固體中的握裹力不足，從而導致預應力錨索抗拔力不足。對以往項目的錨索安裝質量情況統計結果見表5所列。

通過表5統計結果不難發現，錨索支架符合要求的錨索中，抗拔力不足的錨索僅占1.4%；而錨索支架損壞的錨索中，抗拔力不足的錨索數量占比為26%。因此，支架損壞對地下含水層預應力錨索的一次性張拉合格率的影響不容忽視。

3針對影響地下含水層預應力錨索張拉合格率主要因素的對策

針對上述導致地下含水層中預應力錨索抗拔力不足的主要因素，結合工程實踐，確定經濟、高效、方便實施的措施如下：

（1）針對注漿量不足的問題：①注漿前要加強對施工人員的班前交底，管理人員要做好現場旁站檢查，并形成注漿記錄。②保證注漿管插至距孔底50～100 mm處，注漿過程中放緩注漿管拔出速度，以保證注漿密實。③在水泥漿終凝前采用二次高壓注漿工藝補漿，補漿后及時測量孔內漿液面的位置，若漿液流失嚴重應間隔合理時間持續補漿。二次高壓補漿時，水泥漿必須從預先埋置的高壓注漿管注入，禁止從錨索孔灌漿。

（2）針對地下水稀釋漿體的問題，主要是通過對漿液添加外加劑（一般添加速凝劑）的方式，縮短漿體凝結時間，以減少因地下水沖刷造成漿液流失，外加劑的配比應通過設計或現場試驗確定。若地下水流量及壓力較大，通過添加外加劑的方式仍不能達到設計要求，則可以考慮采用高壓旋噴錨索施工工藝。

（3）針對張拉時間過早的問題：①注漿后及時按照規范要求留置同條件試塊，嚴格送檢同條件養護試塊，待同條件試塊抗壓強度達到設計強度的80%以上再進行預應力錨索張拉。②在無相應的同條件抗壓試塊強度數據的情況下，應保證預應力錨索張拉時間距注漿完成時間不宜小于18 d。

（4）針對成孔深度不夠的問題：①精確計算鉆桿入土深度，并使成孔深度比設計深度深30～50 cm。②鉆頭鉆進至設計深度后應反復清孔，確保孔底沉渣在允許范圍內。③驗孔后立即組織注漿，防止地下水沖刷作用使孔壁坍塌。④當錨索不宜安裝至設計深度位置時，應重新鉆孔后再安裝錨索，禁止采用鉆機等設備將錨索強行頂入設計安裝深度。

（5）針對錨索支架損壞的問題：①加強對錨索加工人員及錨索安裝人員的技術交底，錨索安裝時派專人旁站，一旦發現支架損壞，立即現場更換。②合理選擇綁扎支架的鉛絲規格及綁扎方式，禁止采用扎絲綁扎，提高支架的綁扎牢固度。③嚴格控制施工順序，保證根管拔出前安裝錨索，以防止因局部塌孔造成錨索安裝困難。④拔出根管時應及時調整錨索入孔深度，防止錨索跟隨根管一起拔出而不宜重新安裝至設計深度位置。

4效果檢查

通過在甘肅建投天水中心項目的地下含水層預應力錨索施工中采取以上質量控制措施，我們統計了該項目182根地下含水層中預應力錨索一次性張拉合格率的情況，一次性張拉合格的錨索為177根，一次性張拉合格率達到97.25%。較以往某項目87.20%的張拉合格率上升了10.05%。

可見以上措施對含水層預應力錨索一次性張拉合格率的影響較為明顯，影響地下含水層中預應力錨索一次性張拉合格率的主要問題得到了有效控制，對預應力錨索的施工質量起到了較為積極的作用。質量改進對策實施前后各因素對預應力錨索一次性張拉合格率的影響如圖3所示。

5結語

通過對以上地下含水層預應力錨索一次性張拉合格率主要影響因素的改進結果可以看出，預應力錨索施工過程中，加強對錨索成孔深度、注漿量及張拉時間的控制，降低地下水對漿液的稀釋作用，保證錨索安裝地的支架完好，可以從根本上解決地下含水層預應力錨索抗拔力不足的問題，從而提高地下含水層預應力錨索一次性張拉合格率，對地下含水層預應力錨索的施工質量及基坑質量安全有積極意義。

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