预应力锚索在某深基坑支护工程中的应用

（广西建工集团 第二建筑工程有限责任公司，广西 南宁 530022）

【摘 要】预应力锚索是由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端（锚索）锚固在坚硬的岩层中（称内锚头），然后在另一个自由端（称外锚头）进行张拉，从而对岩层施加压力来对不稳定岩体进行锚固的方法。南宁市秀安路1号小区危旧房改住房改造项目（二期）深基坑工程，基坑施工周长约469 m，基坑开挖深度约9.9～11.53 m。本工程地质条件较差，地下水埋深浅，基坑周边离原有建筑物较近，场地条件较为复杂，基坑围护采用支护桩+预应力锚索联合支护方案，在地面下-2.0 m、-5.0 m、-8.0 m处各设一排预应力锚索。文章介绍了预应力锚索在南宁市秀安路1号小区危旧房改住房改造项目（二期）深基坑工程中的应用。

【关键词】预应力锚索；钻孔；注浆；张拉；套管跟进；基坑监测

【中图分类号】TU753 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）07-0099-03

1 预应力锚索设计概况

根据基坑支护工程设计，第一排锚索长度为20.0 m，自由段长度为7.0 m，锚固段长度为13.0 m，锚固体直径为150 mm，锚索倾斜角度为20°，水平间距为1.6 m，设计提供轴向拉力为300 kN。第二排锚索长度20.0为 m，全长黏结，锚固体直径为150 mm，锚索倾斜角度为15°，水平间距为1.5 m，设计提供轴向拉力为300 kN，锁定值为200 kN。锚索采用二次注浆施工工艺。

2 预应力锚索施工前的准备工作

（1）了解施工区土层分布及各层物理力学性能，以便实施锚索的布置、选择钻孔方法；了解地下水状况及其化学成分，以确定排水、截水措施及拉杆的防腐措施。

（2）查明施工区范围内地下埋设物的位置，预测锚索施工对其可能造成的影响与后果。

（3）若锚索长度超建筑红线，应征得有关部门和单位的批准、许可。

（4）对设计单位进行技术咨询，以全面了解设计意图、编制专项安全施工方案，并组织专家论证。

3 预应力锚索施工

3.1 施工工艺及流程图

预应力锚索施工流程图如图1所示。

3.2 钻孔

钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。为确保钻孔效率和保证钻孔质量，采用GS-150型潜孔冲击式钻机，钻头直径为φ150 mm，正常情况下采用干钻施工，锚索遇地下水丰富的饱和土层——砂层⑤时，采用正循环泥浆护壁、套管跟进的钻进方法。钻孔深度要超出锚索设计长度0.5 m左右。

3.3 锚索制作

在钻孔的同时于现场对钢绞线进行编织加工，内锚固段采用波纹形状，张拉段采用直线形状。钢绞线下料长度为孔深加上预留长度，预留长度一般为1.0～1.5 m。

3.4 锚索安装

向锚索孔装索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，即可着手安装锚索。安装前，要预先在锚索内锚固段的范围内穿对中隔离支架，间距为60～100 cm，两对中支架之间扎紧固环一道；张拉段每米扎一道紧固环，并用塑料管穿套，内涂黄油；在锚索端头要套上导向帽。

3.5 锚固段注浆

注浆采用2次注浆法，锚索内同时装入2根注浆管，分别用于一次注浆和二次注浆。注浆材料采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.50～0.55，要求浆体28 d无侧限抗压强度不低于30 MPa，每米水泥用量≥50 kg；按设计水灰比用砂浆搅拌机搅拌均匀水泥浆液，并用注浆泵进行注浆。锚固段注浆采用排气注浆法施工。将注浆管插至孔底，水泥浆由孔底注入，空气由锚索孔排出。采用砂浆位置指示器控制注浆位置。一次注浆压力控制在0.6～0.8 MPa，待孔口溢浆，即可停止注浆。二次注浆压力控制在2.0～3.0 MPa，二次注浆在水泥浆初凝后、终凝前进行，终止注浆的压力不应小于1.5 MPa。

3.6 立锚墩

为了使锚墩上表面與锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔即可。

3.7 张拉

在垫墩强度及砂浆强度达到设计强度的75%后，用轻型千斤顶对钢绞线逐一张拉，在正式张拉前，首先应取设计拉力值的1/10～1/5倍预拉一次，使其各部位接触紧密、钢绞线逐根顺直，然后进行整束整体初次张拉。整体张拉按两次多级进行，初次最终张拉吨位为锚索设计锚固荷载的50%～70%。当垫墩和孔内砂浆强度达到设计强度时，进行末次张拉，末级最终张拉吨位为设计荷载的120%～130%，即最终超张拉20%～30%。各次张拉吨位则按级等分，各级张拉时间间隔1周左右，使后一次张拉能有效补偿前一次张拉因地层压缩徐变而产生的预应力损失，末次张拉的预应力损失则由超张拉补偿，各级张拉均需持荷稳定10 min以上。

4 锚索穿过饱和土层时的处理措施

根据本工程地质勘察资料，1-1剖面、3-3剖面第二排锚索的锚固段末端穿过饱和土层——砂层⑤，第二道锚索工作面在标高-4.0 m，在钻孔施工过程中，锚索孔所处的地层为圆砾层，在回转钻机的搅动下，产生动水压力而形成流砂，砂层部位垮孔严重。当钻孔达到设计孔深起钻后，钻孔空间又被垮坍的流砂回填。采用浓泥浆和水泥浆也无法护孔，导致锚索孔无法施工，若强行施工，可能会发生埋钻的情况。

经对现场地质情况的分析，发现塌孔现象的主要原因如下：①锚索开孔位置所处的中细砂饱和，呈稍密～中密状，易随水涌出；②钻进时对原状地层造成扰动，加速了砂随水涌出；③孔内地下水丰富，且流动性强，造成泥浆流失速度快，起不到护壁的作用。

经研究，采用正循环泥浆护壁，套管跟进的钻进方法。

（1）用150 mm三翼合金尖钻头开孔，钻穿止水帷幕搅拌桩后，换用110 mm套管钻头及跟进的套管下至φ150 mm孔内，正循环钻至设计孔深（如图2所示）。

（2）终孔后，考虑到起拔套管将引起砂层垮坍回填钻孔而无法下入注浆管，因此采用埋入式注浆法。埋入式注浆法是将注浆管绑扎钢绞线上。成孔后，将绑扎注浆管杆体事先插入钻孔内，为防止起拔套管后，坍垮的砂堵塞注浆管底口。绑扎前，要在二次注浆管的底管下部（约2 m长）的周侧钻φ10 mm@500 mm的出浆孔，并用胶带将注浆口封闭，以保证被砂掩埋时注浆管能顺利出浆。埋入注浆管的内径为25 mm（壁厚1.5 mm）的软塑管，埋入时用扎丝将软塑管沿锚索全长绑扎于杆体上，并在孔外留1 m左右的富余长度，以连接注浆泵注浆（如图3所示）。

（3）一次注浆后，将一次注浆管及套管分别拔出，套管拔出过程中要防止将钢绞线及二次注浆管带出。

（4）待一次灌注的水泥浆初凝后进行二次注浆。

5 锚索质量检验和基坑监测

5.1 预应力锚索抗拔力试验

根据设计要求，预应力锚索抗拔力试验数量为锚索总数的5%，且不得少于3根；预应力锚索总数量为1 761根，由检测机构现场随机选取89根进行抗拔力试验，结果均满足设计要求。

5.2 基坑监测

基坑开挖过程中，由建设单位委托有资质的第三方检测机构进行基坑变形监测，根据基坑边坡最终变形监测结果显示，冠梁顶位移监测的累计变化值在0.18 ～0.53 mm，远远小于设计报警值30 mm；周边地面沉降监测的累计变化值在0.29 ～0.48 mm，远远小于设计报警值50 mm。

6 结语

本基坑支护工程中预应力锚索施工，用套管跟进的方法解決了砂层预应力锚索施工过程中护壁问题，克服了部分地下水丰富的砂层对成孔的不利影响。经检验，锚索施工满足设计要求。通过基坑边坡变形监测，应用效果较好。

参 考 文 献

[1]JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]GB 50086—2001，锚索喷射混凝土支护技术规范[S].

[3]CECS 22：2005，岩土锚索（索）技术规程[S].

[4]CECS 22：2005，土层锚索设计与施工规范[S].

[责任编辑：陈泽琦]

【作者简介】王志明，男，湖南长沙人，广西建工集团第二建筑工程有限责任公司工程师，从事建筑工程安全管理工作。