胡士一
（中铁建工集团有限公司上海分公司，上海200000）
摘要：某工程基坑面积86197.5m2，深度13.65-16.15m，该工程基坑较深，属大面积深基坑，本文以此例从整体把握研究锚杆的施工工艺施工技术、质量控制、等关键技术措施。
关键词：基坑支护；锚杆；施工技术
前言
随着科学技术的进步、施工技术的不断更新以及人们的需要，使得高层建筑大量涌现。当然其基础埋置深度肯定较深，往往在5m及以上，我们称之为深基坑。如何保证基坑的稳定、基坑挖土、地下室施工及基坑周边环境的安全，成为亟待解决的重要问题。使用锚杆对深基坑进行支护成为目前比较普遍的选择。
1端压加侧摩擦扩大型锚杆原理
当基坑影响范围内存在既有建（构）筑物、地下管线或道路，对位移要求严格时，不能采用普通摩擦型锚杆，应采用扩大头锚杆增加端面阻力来控制基坑位移。
将扩大头深埋于不受基坑开挖滑移面影响的稳定地层之中，施加较大的预张拉力消除土层的塑性变形，进入工作状态后，通过很长的刚性锚杆把支护结构的荷载直接传递到远离基坑的稳定地层中同时增加了锚杆的侧向摩阻力，使其工作位移减少到最小并可得到控制。这就是“扩大头锚杆控制位移”的原理。从理论上讲，当扩大头所处地层土质蠕变小或可忽略且采用的锚杆杆体刚度较大时，基坑的位移可以实现零位移。
1.1计算
土压力荷载（包括主动土压力和被动土压力）按静止土压力计算；锚杆长度24m，锚杆直径168mm。
（1）锚杆侧向极限摩擦力Nc=τuL
Nc=60Kpa×0.4995m×24m=719.28KN
安全系数k=0.4
0.4×719.28=287.7KN
（2）锚杆扩大头端阻力
扩大头直径8500mm
Nd=r2×π×τ=0.636×80kpa=50.4KN
安全系数---0.7
50.4KN×0.7=37.7KN
Nc----锚杆侧阻力
Nd----扩大头端阻力
1.2扩大头锚杆施工要求
（1）锚杆张拉荷载要大于锚杆最大工作拉力，且进行两遍循环预张拉，消除塑性变形；
（2）锚杆的锁定荷载效应大于锁定后基坑开挖土压力荷载效应；
（3）挡土预应力管桩为双排内加格栅桩有较大的径向刚度和嵌固深度；
（4）在基坑工作期间，锚杆杆体保留一定外露长度，以便必要时进行重复张拉。
（5）扩大头直径选择：根据土层情况和选用的工法，扩大头的直径范围为0.4m～1.0m，本次选用直径8500mm，抗拔力的是普通锚杆的2倍左右；在相同的拉力的条件下，锚头位移仅为普通锚杆的1/3左右。
2锚杆施工前准备及施工工艺
2.1施工准备
（1）根据锚杆类型、规格情况进行准备。
（2）锚杆进场后检查锚杆类型、规格、质量及其性能是否与设计相符。
（3）根据勘察报告，摸清工程区域地质、水文情况，同时查明钢管锚杆长度范围地下管线等障碍物、评估锚杆施工对相邻近的建筑的影响。对操作人员进行安全技术培训，操作要领。
（4）土方开挖宽度与深度的确定按设计标高加锚杆机中心高度挖出土坑的底标高，土坑的宽度以预应力管桩外壁为开挖点，按钢管锚杆机+钢管工作长度+500mm为总开挖宽度8m。挖除防碍钢管锚杆机施工的障碍物，并平整场地，场地要求平整，高差5/1000。
（5）测量定位；用仪器测量出需要压入锚杆桩的位置，并在管桩上做标记，确保压入钢锚管在一条水平直线上。在每个应力管桩之间中心用取芯机取出直径200mm的孔洞，深度约800mm，作为锚杆桩的导向定位孔。
（6）铺设钢管轨道2条6m长，间距4m，在轨道上安放锚杆机，锚杆机中心要对准设计标高，如不在设计标高上，要用垫块进行调整，保证锚杆机向前倾斜0.1%。锚杆导向架长6m，高差6000×0.001=6mm.
2.2反力装置
（1）1-3层扩大头施工时，反力架利用管桩+型钢作反力支撑如下图
（2）4-6层扩大头施工时，反力架利用未开挖的原状土+钢结构矩形钢板+H钢板桩+锚杆机组成的反力装置。
2.3锚杆机形式与组成
锚杆机根据设计压桩力自行设计与制造。
锚杆机为敞开可调式，压桩角度0-300可调，动力源为小型超高压液压泵站。由于土坑开挖后，坑底土层较为软弱，特别是到第六层；另外预应力围护支撑管桩的带直角处压桩位置太小，使设备的宽度受到一定的影响，给施工带来困难。为了减轻锚杆机的重量和对锚杆机的宽度的限制，泵站和锚杆机架分开设置。
锚杆机是由轻型钢结构导梁、可移动反力小梁、反力销、油缸、导向垫套、若干钢垫块组成。
2.4压锚杆
将6m长伞形铰锚杆放入敞开可调式锚杆机内，在钢管要顶的部位与油缸之间安装导向垫套，钢管另一端插入导向土孔内。启动油泵，通过油缸的活塞将钢管顶入。油缸的行程为400mm，每顶一个行程就将油缸回油，把插销拔出来，插入前面的销孔，或加垫块继续顶。如此反复循环将6米钢管顶入土中。
2.5接锚杆方法
当第一根桩压入离土壁剩余0.3m左右停止压桩，将油缸退回原位，在锚杆机内再放入第二根钢管，钢管接桩采用坡口焊，再在钢管外包缠加强板焊接的方法，将两根钢管焊接起来，确保钢管长度达到设计要求，然后继续顶管，直到设计位置和压力表显示的读数对应的压力值停止压桩。
顶管结束后，用快干微膨胀水泥将钢管一圈的缝隙填塞密实，防止地下水沿着锚管外壁渗出。
2.6在出土坡道位置的钢管锚杆的施工方法
第1排和第2排的锚杆施工和其余锚杆施工方法一样，采用翻土的方法，仍然使用土方做反力，挖一层土方，施工一层锚杆。
2.7锚杆扩大头张开
当锚杆全部顶到位后，回拉300mm让出张开距离，再利用锚杆自身作反力，通过内撑管使滑套移动推动小撑铰杆象伞一样张开，形成圆菱形柱体。将内撑杆固定不动，拉外管使扩大头像伞一样向临坑面挤压张开。张拉行程435mm，当工作压力上升时和行程大于435mm时，伞形铰已张开到位。为了保证承压布完全受压，应在张开后将外管外拉受力，压力控制在20Mpa。
2.8锚杆整体预应力张拉
利用钢围囹作预应力张拉的反力，通过60吨穿心千斤顶和32精轧螺纹钢和锚垫板进行预应力张拉施工，张拉逐级进行、分两次完成，第一次张拉达设计初始拉力的70%，也就是预应力张拉预紧力。两次张拉时间间隔不超过5天，张拉顺序按照锚杆顶进后5-7天进行。
确保张拉时，千斤顶受力与锚杆在同一轴线上。
抗拔力（KN）100110
70%工作压力（Mpa）6.36.7
100%工作压力（Mpa）8.979.6
110%工作压力（Mpa）9.910.5
穿心千斤顶60吨标定1.1538
当预紧力达到设计值吨位的100%时，油泵达到规定工作压力时保压并锁定，用4块δ12钢板焊接在φ168钢管上并顶住钢围囹上进行锁定。张拉时加载匀速、缓慢，拉拔至设计吨位即停止，不要超张拉。安装检测拉力计时，其作用线与锚杆同心，并固定牢靠。围囹安装与锚固如下图；
3锚杆桩施工注意事项
（1）参加施工人员应熟悉理解施工组织设计意图，熟练机械操作规程，严格按施工组织设计要求去施工。
（2）钢管要根据施工顺序及进度进场，桩长20m分3节定尺6m加1节2m共3个连接焊缝。桩长16m分2节定尺6m加4m共2个连接焊缝。钢管进场堆放在平整的场地堆放，一般堆放三层。
（3）初施压力要慢慢加压不可猛然加压，造成机架变形。当发生偏斜要及时纠正，不可盲目施压。
（4）接桩要求均匀对称焊接，防止冷却后变形，影响顶管水平度，和左右偏差，焊缝应饱满。焊接冷却5min后才能继续加压，防止电焊部位顶开裂。
（5）压桩应匀速连续，每50cm为一次进尺压桩，严格控制钢管桩上下左右偏差，并做好每个桩的实测数据的记录。根据在淤泥质土层顶管试验一般初始顶进10-12Mpa，逐步定到位后18-20Mpa
（6）压桩过程中油缸和钢管要在同一的中心线上，不得偏压错压，一根桩施工中途不得停顿，应一次到位，宜停歇时间控制在24小时以内。
4结语
总而言之，土层锚杆支护施工是基坑支护工程施工方案中的一种，因此对基坑支护工程施工方案优化与施工过程中的管理的研究具有重要的科学意义和应用价值。
参考文献：
[1]赵志缙，赵帆．高层建筑基础工程施工（第三版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005
论文作者:胡士一
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年9月上
论文发表时间:2016/9/1
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