上海鹏欣建筑安装工程有限公司
摘要：预应力锚索技术可以将岩体软弱结构面孔锚入稳定岩体中，可以增加深基坑边坡的完整性与稳定性，降低支护桩内弯矩，有效减少支护桩的桩长、缩小桩径和减少其配筋率。本文结合章江新区J31地块工程实例，分析了预应力锚索施工技术的应用流程和施工要点，以提高预应力锚索施工的水平。
关键词：预应力锚索；深基坑；支护；施工
1工程概况
建项目位于章江新区新赣州大道与五指峰路交汇处北东侧新建章江新区J31地块。基坑东南侧为蓉江路（待建），地下室外墙距离道路边线约2.4m；场地东北侧为长岗路，地下室外墙距离道路边线约14.5m；场地西北侧为赣州大道，地下室外墙距离道路边线约30.3m，该道路内管线管底标高为104~106m，土钉和锚索施工对管线无影响；场地西南侧为五指峰路，地下室外墙距离道路边线约2.4m；同时基坑范围内无地下管线设施及架空电线等。
本基坑工程呈矩形布置，支护总长约800米。本基坑开挖深度约9.6～14.6m，一旦支护结构失效、土体变形过大对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响严重；结合现场周边环境条件、工程地质、水文地质等条件，按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)中的基坑工程安全等级划分标准，本基坑安全等级为二级，重要性系数γ0为1.00。基坑支护使用日期不少于一年。
2工程地质、水文地质条件
2.1工程地质条件
据现场地质测绘和钻孔取芯鉴定资料，结合场地原位测试和室内土工试验成果综合分析：场地岩土层自上而下可依次划分为：①杂填土层、②粘土层、③粉土层、④粉砂层、⑤卵石层、⑥强风化泥质粉砂岩层、⑦中风化泥质粉砂岩层。
2.2地下水情况
场地内地下水类型划分为上层滞水和承压水，上层滞水主要赋存于填土层中，受大气降水及地表水影响，水量较丰富；承压水主要赋存于粉土、粉砂及卵石层中，受大气降水及季节性影响，并与地表水及河流建立水力联系，具微承压性。本次勘察正逢雨水期，地下水位受季节性影响及章江水位影响大，年变化幅度约为1.0～3.0米。钻探期间测得钻孔内稳定水位埋深为4.00～7.20米，水位标高在101.74～104.41米之间。
3基坑支护结构设计
ABC段支护深度9.6m，采用支护桩+锚索+止水帷幕支护，支护长度约270m。支护桩采用φ600@1600的旋挖灌注桩，砼等级为C30，支护桩嵌固深度5.4m。止水帷幕采用旋喷桩φ800@600，桩端进入强风化泥质粉砂岩不小于1.0m。锚杆采用锚索2道，机械干法成孔，孔径φ150，倾角30°，杆体采用1x7，3φ15.2，抗拉强度标准值1860Mpa钢绞线。
CD段支护深度14.6m，采用土钉墙+支护桩+锚索+止水帷幕支护，支护长度约127m。放坡高度4m，坡比1:0.5，坡面挂φ8@200钢筋网，喷80mm厚C20混凝土。支护桩采用φ600@1600的旋挖灌注桩，砼等级为C30，支护桩嵌固深度4.4m。止水帷幕采用旋喷桩φ800@600，桩端进入强风化泥质粉砂岩不小于1.0m。锚杆采用锚索2道，机械干法成孔，孔径φ150，倾角30°，杆体采用1x7，3φ15.2，抗拉强度标准值1860Mpa钢绞线。
DEF段支护深度11.6m，采用土钉墙+支护桩+锚索+止水帷幕支护，支护长度约233m。放坡高度4m，坡比1:0.5，坡面挂φ8@200钢筋网，喷80mm厚C20混凝土。支护桩采用φ600@1600的旋挖灌注桩，砼等级为C30，支护桩嵌固深度4.4m。止水帷幕采用旋喷桩φ800@600，桩端进入强风化泥质粉砂岩不小于1.0m。锚杆采用锚索2道，机械干法成孔，孔径φ150，倾角30°，杆体采用1x7，3φ15.2，抗拉强度标准值1860Mpa钢绞线。
FGA段支护深度9.6m，采用支护桩+锚索+止水帷幕支护，支护长度约170m。支护桩采用φ600@1600的旋挖灌注桩，砼等级为C30，支护桩嵌固深度5.4m。止水帷幕采用旋喷桩φ800@600，桩端进入强风化泥质粉砂岩不小于1.0m。锚杆采用锚索2道，机械干法成孔，孔径φ150，倾角30°，杆体采用1x7，3φ15.2，抗拉强度标准值1860Mpa钢绞线。
4预应力锚索施工工艺
4.1预应力锚索概述
4.1.1预应力锚索作用机理
预应力锚索主要被应用于深基坑支护施工中，将预应力锚索的两端分别固定在支护结构、稳定土层之中。其中预应力钢绞线需穿过斜坡的滑动面，然后在应用中对滑动面施加预应力，由此能够使得相应土体处于压缩状态，使之抗滑摩擦阻力增大，从而确保边坡岩体的稳固性。其次，施加于边坑土体上的应力，能够给坑壁带来较大的被动土压力，这也能够在一定程度上提升基坑边坡土体的稳定性。
4.1.2 预应力锚索的结构形式
预应力锚索结构通常由锚头、锚固段和自由段构成，其中锚固段作用于稳定土，起着稳定边坡土体的作用；自由段则主要与锚固段进行连接，达到传递锚固力的作用；锚头作用于顶梁或腰梁，主要在其中起到施加拉力的作用。
4.2施工流程
施工准备→钻机就位→钻钻杆→校正孔位→调整角度→打开水源→钻孔（接钻杆）→钻到设计深度→冲洗→制作、安装锚索→一次注浆→二次高压注浆→养护→安装锚索围檩→焊锚具→张拉锚索→锚头锁定→割除锚头多余钢铰线，对锚头进行保护。
4.3钻孔
钻孔施工属于预应力锚索中的关键性工序，对整体预应力锚索施工质量影响较大。在钻孔施工之前，应当根据施工图纸明确钻孔的具体位置，然后进行钻机定位。为确保钻机钻孔施工的可靠性，在钻机就位前应为其搭设专门的操作平台，然后将钻机安装于其上。本次工程钻孔施工应用GY-01型钻机，且在钻孔施工时严格依照设计要求对孔深、倾斜度等指标进行控制。整体控制标准如下：
（1）在钻孔施工时应尽量减小对周围地层造成的扰动影响；（2）所采用钻头直径应与设计钻孔直径保持相当，一般不能小于钻孔直径3mm，且孔位产生水平偏差和垂直偏差都应≤10cm；（3）钻孔偏斜率应控制在锚杆长度的2%以内；（4）锚杆钻孔深度应≥设计长度；（5）先对钻孔做清洁处理，然后向孔内安放锚杆。
在钻孔施工的过程中，如果于周边其它部位发现存在软弱土层情况，应对之进行采样记录，并将情况反馈给现场监理人员。如果在锚固段发现此种异常，则应当在原有基础上增大孔深，以保证锚固段处于稳定土层之中。
如果在钻孔施工中，由于岩石软弱使得钻孔出现坍塌时，应采用固结灌浆固壁施工工艺。钻孔施工完成后，应使用水泥浆循环冲洗，孔内不能有土渣、积水等，且钻孔必须在验收完成之后，才能进行后期施工工序。
4.4预应力锚索的制作
预应力锚索在进行制作时，应在加工棚内下料完成。首先，将钢绞线放在水泥地面之上，并对之做理直处理，然后根据实际所需确定钢绞线长度，采用切割机完成切割将。所采用的钢绞线应当做去除油污、锈斑处理，且保证每根钢绞线下料切割误差≤50mm。锚索体长度值应当为锚头的外露长度和锚头以内的长度之和，其中外露长度通常包括以下几部分：张拉千斤顶高度、撑脚高度、工具锚板及工作锚板厚度、预留长度。其中预留长度一般设置为20cm，钢绞线编束必须先对钢绞线理顺之后再进行。如果钢绞线完成下料或者编束之后，需要将其搁置较长时间才应用到工程中，应先对其采取必要的防锈、防腐蚀处理。且在钢绞线绑扎成束之后，应对钢绞线的长度做出检查，同时检查钢绞线是否存在交叉和重迭等现象，在经过验收合格之后才能投入到工程项目中应用。且对于合格锚索，应当做编号处理，避免后期安装入孔时出现错误。
在将锚索安装入钻孔之内时，应尽量减少锚索体的来回抽动次数，其注意控制在锚索送入孔道内的速度，使之尽可能匀速送入，避免在送入孔内时出现锚索扭转或者损坏的情况。在对锚固段进行安装时，应分别将一根排气管和一根灌浆管插入其中，其中灌浆管主要起到向锚固段灌浆的作用，排气管主要在灌浆施工时起到排出孔内气体的作用，确保整体灌浆施工的质量。
4.5锚索存储
通常锚索在完成制作之后，应当尽早投入到工程施工应用中，不能对之做长时间存储。同时在短期存储过程中，所摆放环境应具有较高的干燥清洁度，如果所存储环境的相对湿度达到85%以上时，对裸露在外出的杆体部分应专门做防潮处理。
4.6锚索安放
预应力锚索在进行安装施工时，首先将加工制作完成的锚索运送到现场工作面平台，然后再将其运送到锚索区，准备锚索入孔安装。且在正式入孔安装前，应先对钻孔进行通孔检查，如果发现塌孔、掉块等现象，应对孔道重新进行清理，不能直接插入锚索，避免造成内部堵塞。此外，安装前应细致核对检查锚索编号、钻孔空号等，如果配件存在损坏的情况，应立即对之做更换、修复处理。
在将锚索推送入孔内时，应注意用力的均匀性，以避免在推送时造成锚索配件损坏，或使锚索出现弯曲、扭转等现象。注浆管、排气管通常应随锚索一起送入到钻孔之内，且在将锚索送入到预定深度之后，应对注浆管、排气管的通畅性进行检查，确保后期注浆顺利完成。
4.7灌浆
灌浆施工应分段完成，其中内锚段灌浆施工，可在锚索达到预定深度之后开始；自由段灌浆施工，则应当在锚索张拉锁定之后开始。灌浆所选用浆液为水灰比0.5的纯水泥浆。其中注浆管灌注口距离孔底位置应保持在30-50cm处，浆液从孔内自下而上进行灌注，在灌注过程中注意做好排水、排气处理，通常单根锚索灌浆施工应当在1h之内完成。
在完成注浆施工之后，应避免对锚索进行敲击或在锚索上悬挂重物。灌注的浆液应当在应用前完成搅拌配制，然后投入到运用之中，且在浆液发生初凝之前使用完毕。灌浆分为两次进行，第一次灌浆为常压注浆，第二次在第一次基础上进行高压注浆，且第二次注浆时间在第一次水泥结石体强度达到5MPa后开始。
4.8锚具安装
所采用的锚具应具有厂家合格证书，同时在应用前应依照规定进行试验验收，在验收合格之后才能应用到工程之中。此外，在进行锚具安装之前，还应对防锈油脂、铁屑、泥沙等做清洁处理，锚具不能含有杂物。锚具的各组成部分，应依照次序和规范要求完成组装。
4.9锚索的张拉
预应力锚索张拉施工，整体作业程序如下：机具率定→分级理论值计算→外锚头混凝土强度检查→张拉机具安装→预紧→分级张拉→锁定→签证。同时在进行张拉之前，应对锚固灌浆的抗压强度进行检测，应在强度值达到15MPa以上后，才能进行张拉锁定。此外，在张拉之前，应准备齐全所需要的机具和设备，并进行严格的校核工作，在验收合格之后才能投入到张拉施工中，确保锚索张拉准确可靠。同时，后期应对张拉设备进行妥善保管处理，避免影响到锚索张拉精度。
锚杆在进行正式张拉施工之前，应先完成拉力值设置（一般为设计轴向拉力值的0.1-0.2倍），并以该数值进行预张拉（1-2次），使杆体保持平直状态，且与各个部位之间具有较为紧密的接触。当锚杆张拉应力达到1.1-1.2倍设计轴向拉力值时，使之维持一段时间（根据土质做具体确定），然后将张拉荷载卸荷到设计载荷，完成锁定。
在张拉进行的过程中，应在各量级稳定前后对钢绞线伸长量和回缩量进行测量，如果测得的伸长数值与理论伸长数值相差＞10%时，应当立即停止张拉，在找出具体原因后才能对之重新张拉。
通常在完成锚索张拉到锁定这一阶段中会存在一定的应力损失，为弥补这部分损失，在进行第二次注浆时应当对其做张拉补偿处理，此次张拉与第一次张拉结束之间的间隔时间应≥72h，且在补偿张拉完成之后做封孔注浆处理。补偿张拉施加的应力值应当为设计应力值的105%，在完成锚索注浆封孔7天之后，应检查孔口段情况，如果发现离析沉缩，应对之做补封注浆。在张拉的过程中应做好记录工作，待完成张拉施工之后，向监理工程师递交相关的验收资料。
4.10外锚头保护
端头锚在完成补封注浆之后，应进行外锚头保护施工。主要应将锁定板外预留的100mm左右钢绞线切除，然后应用环氧砂浆浇封，保护帽厚度值应≥15cm，且保证封头底部包住承压钢板。
5 结语
房屋建筑的深基坑支护措施对于基坑内安全施工有着十分重要的作用，在进行设计的时候就对其技术的科学性、合理性和安全可靠性给予充分考虑和评估。深基坑支护设计方案不仅要充分保证其经济、施工高效等要求，而且还要保证其完成后能够确保基坑内的施工安全。采用预应力锚索技术，实现了结构受力合理，节约投资，缩短施工工期，确保了基坑阶段的施工安全，目前预应力锚索技术在土木工程中已得到广泛推广，前景广阔。
参考文献：
[1]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012) [S]
[2] 预应力锚索施工技术应用.[J] 左联宾.大陆桥视野.2020-01-15
[3] 预应力拉锚施工技术在深基坑支护中的应用——以某装配式地铁车站深基坑支护为例.[J].李成龙.居舍.2019-04-15