预应力锚索技术在基坑支护工程中的应用

【摘要】：锚索是采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料，将拉力传递到稳定岩层或土体的锚固体系。通常包括杆体、注浆体、锚具、套管和可能使用的连接器。

【关键词】：锚索；施工技术；监测

Abstract: anchor cable strand or high strength steel beams as the rod material, put the tension delivered to the anchoring system in stable rock or soil. Usually consists of a pole, grout, anchorage, casing, and may be used by the connector.Key words: anchor cable; construction technology; monitoring

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

南京小红山汽车客运站工程位于南京市主城区北部，南京火车站北侧，红山动物园南侧。场区西侧的南京火车站北广场基坑正在建设之中，场区南侧与南京火车站沪宁城际线路相邻，场区北侧为规划红山南路。场区东侧部分位于矿坑之中，矿坑底标高约3-10m，水位受降水和周边补排给影响有变化，约11.5-12.5m。本工程场地属于岗地低山丘陵区夹冲沟平原区，原地面标高为14-25m。表面广布人工填土，其下依次为粘性土、粉土、混合土，厚薄不均，下伏基岩，起伏较大，多破碎，裂隙发育，风化不均，软硬不一。本工程基坑呈不规则状，大小约280×130m，基坑开挖深度10.45-11.95m。因北侧红山南路施工及环境影响，本工程北侧基坑采取单排灌注桩+锚索的支护形式。

北侧基坑锚索支护图

二、设计要求

1、锚索采用高强度低松弛预应力钢绞线，其规格为75（猀15.2）束，钢绞线强度标准值为1860Mpa，强度设计值为1320Mpa。锚具规格为OVM15.

2、锚索成孔采用泥浆护壁，成孔口径150mm。

3、锚索的锚固段间隔设置架线环和紧箍环，间距1m；自由段间隔2m设置一道架线环，以保证锚索顺直。

4、锚索锚固段采用二次注浆法。注浆的主要材料用32.5级普通硅酸盐水泥。一次注浆采用水泥砂浆，注浆压力0.4-0.6Mpa，水泥砂浆的水灰比为0.45-0.5，灰砂比为1:0.5-1:1，注浆体强度不小于20Mpa。待一次注浆初凝后一次注浆体强度达到5.0Mpa后进行二次注浆，二次注浆采用纯水泥浆，二次注浆压力为2.5-3Mpa，水泥浆的水灰比为0.45-0.5。

三、施工工艺

1、工艺流程

图1锚索施工工艺流程图

2、材料要求

（1）水泥砂浆、水泥浆及锚索的原材料及砂浆配合比应符合设计及规范要求；

（2）水泥砂浆应拌合均匀，随伴随用。一次拌合的砂浆应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入；宜采用中细砂，粒径不应大于2.5mm；

（3）预应力筋表面不应有污物、铁锈或其它有害物质，并严格按照设计尺寸下料；

3、施工工艺

⑴施工准备

包括调试机械，测放钻孔孔位，安装钻机，钻机定位，岗前交底、培训等工作。

⑵钻进

锚索施工紧接基坑土方开挖进行，基坑土方开挖采取分层开挖，当每层土方开挖至锚索孔位下0.5m高程时，平整开挖面后进行锚索施工。钻孔前，根据设计要求，定出孔位，做出标记，钻孔直径150mm，锚索水平方向孔距误差不大于100mm，垂直方向孔距误差不大于50mm。

钻孔孔深不小于设计尺寸，不宜比规定值大200mm以上。钻孔与锚索预定方位的允许角偏差为1°-3°，在钻孔过程中需用钻孔测斜仪控制钻孔方向。

调整钻机角度，上钻具。钻进一根钻杆后，动力头停止钻进和旋转，然后加接钻杆；钻到设计深度后，逐根拔出钻杆和钻具，将钻头及钻杆清洗好备用。

⑶锚索的组装

锚索严格按照设计使用相应材料并按设计要求下料。安装前将自由段与锚固段分别作出标记，在锚固段范围内的锚索每隔1m穿一个架线环，两架线环之间扎一道箍筋环。自由段的钢绞线放入塑料管内并涂黄油，在锚固端头部安好导向帽后，平顺放好待用。

⑷锚索的安放

锚索放入钻孔之前，先确认锚索与孔位一致，将注浆管与锚索绑在一起一同放入钻孔中，注浆管底口距孔底50cm左右；注浆管1（常压注浆管）底口用黑胶布封住，注浆管2（高压注浆管）底口封堵严密，锚固段做成花管（孔眼φ6～φ8，间距0.5m）孔眼用黑胶布封口。

杆体放入角度与钻孔角度保持一致，放送用力均匀，避免左右摇摆，检查止浆密封装置定位是否准确，损坏者进行更换，经常检查排气管是否畅通。

⑸注浆

锚索安放后，用注浆管1进行一次常压注浆。待一次注浆体初凝后，立即用注浆管2进行二次高压注浆。 二次注浆时间根据注浆工艺通过试验确定。为了提高浆体的早期强度，加入了适量的早强剂。

⑹锚索张拉

张拉锁定是预应力锚固的关键工序,主要包括张拉设备配套标定、设备组装、张拉和锁定荷载等内容。张拉设备采用预应力液压千斤顶,锚具采用OVM15锚具,提供动力来源YBZ2-50高压油泵。

当锚固体强度大于15.0MPa后，进行锚索张拉。锚索张拉前，先对张拉设备进行标定。正式张拉前，取设计值的0.1～0.2倍，进行一次预张拉，使其各部分接触紧密，锚索杆体完全平直。

分级进行张拉，分级应力分别为设计应力的10%、20%、100%、105%，每级持荷5min，并记录钢绞线的伸长量，检测指标合格后及时进行锁定。

对锚索张拉的质量采用控制张拉力和伸长量双项指标控制,锚索拉力用钢弦式锚索应力计测量，对每一级张拉进行钢绞线伸长量的记录，计算出实际伸长量L(L=L100-L10+L20-L10),保证理论伸长量和实际伸长量之差≤6%。张拉锁定经验收合格后，将张拉段多余束体切除。

⑺记录

记录包括锚索长度、倾角、注浆量、注浆压力、预应力以及锚索各段的长度等，在锚索施工过程中进行详细的记录，可以进一步揭示地层本质、地层缺陷、发现施工中存在的问题或进行工程质量分析等。

⑻外部保护

封孔注漿后，从锚具量起留50mm钢绞线，其余的部分截去，在其外部浇筑C30细石混凝土进行保护密封。

(9)施工注意事项

①钢绞线无损伤，并进行调直、除锈，同一孔的钢绞线等长，切断后的钢绞线两端用铁丝捆扎牢固。

②钢绞线的选择试验（选择试验、验收试验），质量的要求以及锚索的张拉等，严格按有关规范、规程进行，防止盲目操作，以免发生危险。

③锚孔内的水泥浆进行足够时间的养护，在养护期内避免移动锚索。

四、安全措施

1、施工前进行技术安全交底，施工中应明确分工，统一指挥。

2、各种机械机具应处于完好可靠状态。

3、上岗前要做好安全检查工作，由班组长负责，责任到人，互相监督，施工人员进入现场应戴好安全帽，操作人员应精力集中，遵守有关安全操作规程。

4、机械、电器设备应专人操作。

5、 电（气）焊操作工应有操作证。

6、钻机管线连接应牢靠，避免脱开甩出伤人。

7、切割钢绞线使用的砂轮切割机要设安全护罩，以免断片伤人。

8、注浆管路应畅通，不得有堵塞现象，避免浆液突然喷出伤人，注浆管路不使用时要及时注压清水冲洗干净。

9、张拉过程中，人员站在侧面作业，严禁站在钢绞线和千斤顶后面进行作业。

五、试验及监测

1、锚索施工前需按照设计及规范要求进行锚索的极限抗拔试验即锚索的基本试验；锚索极限抗拔试验采用的地层条件、杆体材料、锚索参数和施工工艺必须与工程锚索相同，且锚索试验数量不应少于3根。锚索施工完成后应按相关施工质量验收规范进行检测，试验锚索的数量不得少于锚索总数的5%；

2、锚索张拉完成后按照设计及规范要求进行监测。监测数量不应小于锚索数量的10%；

六、工程应用

目前本工程基坑北侧已开挖深度约10m,三层锚索全部施工完成。目前锚索检测的应力数据变化量最大的是M4-1点，变化量290KN，为安全控制状态。

参考文献

建筑基坑支护技术规程，中国建筑工业出版社，1999

江苏省建筑安装工程施工技术操作规程，中国城市出版社，2007

岩土锚杆（索）技术规程，中国计划出版社，2005

作者简介：潘恒凌（1979- ），男，中级工程师。毕业于南京工业大学，现任江苏建科建设监理有限公司总监代表岗位。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。