关键词：预应力锚索技术；建筑基坑支护施工；应用
引言
预应力锚索施工技术是采用预应力方法将锚索锚固在岩体内的索状支架。该技术能够将岩体软弱结构面的孔锚入稳固的岩体内，从而改善基坑边坡稳定性，大大降低了支护桩内弯矩，提高了桩长、桩径与钢筋配筋率，增强了建筑基坑边坡整体性与稳定性，尤其适用于复杂基坑施工环境，具有较高的研究价值与应用价值。
1预应力锚索
1.1预应力锚索作用机理
基坑支护工程中，预应力锚索，一端锚固在稳定的土层当中，另外一端锚固支护结构中。预应力钢绞线穿越边坡滑动面，通过施加预应力，将滑动面两侧的土体压紧，加强了滑动面抗滑摩擦阻力，提高了边坡岩体的整体性能。另外一个方面，施加的预应力将破裂面土体的应力状态大大改变，直接给基坑坑壁带来了一个被动土压力，从而确保了开挖基坑边坡土体的自稳能力，大大提升了基坑的总体稳定程度。
1.2预应力锚索的结构形式
锚索结构具体是由三部分构成：锚固段、自由段以及锚头。锚固段在稳定土体内发挥出锚固力的真正作用。自由段是连接锚固段的部分，不但可以发挥出传递锚固力的作用，而且可以为锚索锁定提供必要的延伸量。锚头是将拉力施加于腰梁或者是冠梁上部，同时锁定拉力。
2建筑基坑支护施工中预应力锚索施工工艺
以广东省某工业区为例，其建筑基坑支护工程中，总建筑面积为37375.71m2，其中地下室二层建筑面积9562.16m2，基坑开挖深度8m，属于一类深基坑。工程基坑支护采用排桩+水泥搅拌桩+放坡+锚管的支护形式。另冠梁顶标高以上采用放坡结合喷射混凝土面层方式进行支护。
2.1主要施工参数
锚索孔径为φ150，水平间距2000mm，竖向间距、水平夹角及锚索长度详见预应力锚索剖面图。锚索的拉杆采用无粘结预应力φ15.2钢绞线，f=1860N/mm2。锚索采用钻机成孔，钻孔的长度应比设计长度长500mm。锚索承载力标准值为200kN（3束），自由段长度分别为6.0m，锚固段长度分别为14.0m。锚索施工前，应选择不同典型岩层，各进行不少于2根锚索抗拔力现场试验，以确定岩层摩阻力及锚索承载力。为了将拉杆安放在钻孔中心，防止扰动孔壁，沿拉杆长度每隔3.0m布设一个定位器（对中支架）。
2.2锚孔测放
基坑支护与边坡施工过程中，必须遵守先支护后开挖的原则，杜绝一次性彻底开挖。要严格按照工程实际设计标准与立面图来精准地对锚孔进行测放，将施工过程中产生的误差掌控在±50mm的范围内。通常情况，钻孔时如果发生土层坍塌、地面沉降的现象那么就需要立即停止钻孔，分析原因并采取合理加固措施，及时完成孔道注浆。在地面变形稳定后，在该区域的钻孔应多挑一个孔进行施工。如果施工过程发生坍塌孔、缩孔的现象，应适当增加钻孔泥浆的稠度，加快钻孔的进度并及时进行注浆。
2.3锚索防腐蚀处理
自由段钢绞线应除锈、涂防腐润滑脂，外套高密度聚乙烯（HDPE）或聚丙乙烯塑料管。自由段套管两端200mm长度范围内，用黄油充填，外绕扎工程胶布固定预应力张拉后，锚具应进行除锈。涂防锈漆后再覆盖钢筋网罩，采用强度等级不低于C30，厚度不小于100mm的素混凝土封闭，并确保保护层厚度不小于50mm。
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2.4锚索注浆
采用水灰比为0.4∶1的纯水泥浆，水泥采用P·C32.5R硅酸盐水泥。为了提高早期强度，避免塌孔及地表沉降，应按水泥用量的2%掺入早强剂并对浆体进行无侧限抗压强度试验，确保强度等级不低于30MPa。锚索注浆采用两次注浆工艺：第一次注浆为常压注浆，通过注浆管自孔底注浆，待浆液流至孔口；第二次注浆为高压注浆，注浆压力不小于2.5MPa，第二次注浆应在第一次注浆体初凝之后进行，一般为第一次注浆后24h。第二次注浆以注浆压力达到5MPa，稳压注浆2min后方可停止。注浆管范围应覆盖锚固段。一次注浆管采用φ20塑料管，二次注浆管采用φ15铁管。二次注浆管底注浆范围内每间距@750周围各钻3φ5孔，并用工程胶布封牢，二次注浆管管底封死。
2.5锚索抗拔力检验
应由设计单位和监理单位选定锚索总数的5%且不得少于3根，进行锚索验收试验。锚索张拉宜在锚固体水泥浆强度大于30MPa、冠梁混凝土达到设计强度80%后进行，隔根跳开进行。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚索同轴一线，确保承载均匀。锚索的张拉必须采用专用设备，设备在张拉作业前应进行标定，锚具、夹片等应进行见证检验。锚索正式张拉前，应取10%～20%的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。锚索预应力分6级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25%，50%，75%，90%，100%，110%。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定20min，然后卸荷至200kN并锁定。
2.6保管与安装
张拉机具、设备和仪表的保管、维护以及其精度应满足规范规定的要求。锚索系统的现场安装，所有参加锚索制作和张拉的人员必须经过相应的专业培训。锚索的造孔、锚索体材料、锚具、灌浆材料、机械设备、试验与观测、施工精度、质量与安全、过验收、施工方法与措施均应满足相关规程、规范的要求。
3建筑基坑支护施工中预应力锚索技术应用的质量控制要点
3.1控制方法
各关键施工工序必须设立专职负责人，并认真做好质量的自检与互检。各工序的施工人员必须严格按照本工序制定的操作规程或规定进行施工。所有施工机械、材料、配件必须进行详细检查或检验。水平流水作业施工中，上一道工序不合格或未经验收的施工阶段成品，不得进入下一道施工工序。在施工全过程中，必须认真做好施工记录和施工日记，并将各参数填入记录表中。当发生质量事故时，应及时提出事故报告，并与监理、设计人员共同拟定处理措施。
3.2控制内容
锚索制作与安装。钢绞线长度误差小于5cm，锚索体和组装质量及其规格必须符合设计与规范要求；锚索体插入孔内深度不小于设计索体长度的95％；锚索体安放好后不许悬挂重物，不许敲击。预应力锚索张拉与锁定施工中，张拉时应认真做到孔道、预应力钢绞线与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，防止形成与孔道壁摩擦而导致应力损失。预应力锚索张拉荷载、锁定荷载必须严格按设计要求确定。张拉时，加载速度要平缓，速率宜控制在设计预应力值的10%／min左右，卸载速率宜控制在设计预应力值的20%／min。在张拉时，应采用张拉系统出力与预应力钢绞线体伸长值来综合控制预应力钢筋应力，当实际伸长值与理论伸长值差别较大时，应暂停张拉，待查明原因并采取相应措施后方可进行张拉。
结语
预应力锚索作为一种锚拉桩支挡结构，技术上具有明显优越性，可节省投资、节约材料、缩短工期。根据不同地质条件的锚索支护设计及基坑支护计算书，在施工过程中控制锚索规格数量、锚索入射角、锚索长度、锚索张拉锁定力、锚索内力设计值检测等数据。只有制订合理的施工工艺和有针对性的施工技术控制手段，通过加强对预应力锚索的施工质量管理，有助于提高锚索锚固效果和施工安全，深基坑的安全才能有保证。
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论文作者:吴洪潜
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/11
标签：预应力论文; 基坑论文; 锚固论文; 注浆论文; 钻孔论文; 长度论文; 荷载论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;