摘要：随着社会经济水平的迅速发展，高层建筑的多层地下室等构筑物日益增多，基坑深度越来越深，如何在施工过程中保证基坑稳定，成为工程的关键。预应力锚杆技术是一种高效、经济的岩土体加固技术，如今在建筑的深基坑工程中得到了广泛应用。本文结合某建筑工程深基坑工程锚杆支撑体系施工实例，着重探析了预应力锚杆在深基坑支护工程应用中的施工工艺及施工技术要点。
关键词：深基坑支护 预应力锚杆 施工技术 应用
一、预应力锚杆支护技术的基本概念及作用
1、基本概念
预应力锚杆支护是指为防止周边土层的坍塌，在周边土层内部植入具有抗拔性质的和有效锚固长度的杆体，并经过对其张拉后使土体增加抗剪能力的施工方法。预应力锚杆的一端与岩土体或结构物相连，另一端锚固在岩土体层内，并对其施加预应力，形成锚固体系，用以维护岩土体的稳定。
2、预应力锚杆的作用
（1）施加预应力实现荷载平衡。其是指将结构中的预应力筋和锚具看作施载体将其从结构中脱离，把预应力的作用视为相应荷载，由其于外荷载相平衡的条件，去反求预应力的大小、预应力筋的布筋及其弯曲形状等。这样，即可把结构当成是受到平衡荷载和外荷载作用的非预应力结构来计算，为支护的设计和分析提供了依据，是支护结构稳定的保证。
（2）预加应力使土体和锚固体一体化的加固作用。通过预加应力，使自由段处的土体预压，使得原来土压力方向发生了改变，阻碍了滑移面的产生，从而抵消了基坑开挖时释放的土压力，有效地控制了土体的变形；可使锚固体与土体进行协调结合，形成一体化的加固作用，提高基坑的整体稳定性。
3、预应力锚杆的设计要求
（1）土层锚杆锚固段不宜设置在未经处理的软弱土层，不稳定土层和不良地质地段。
（2）锚杆锚固体上排和下排间距不宜小于2.5m，水平方向间距不宜小于1.5m.锚杆锚固段上覆土层厚度不宜小于4.0m.锚杆的倾角宜为15°～35°。
（3）锚杆杆体材料宜选用钢绞线或热轧带肋钢筋，当锚杆抗拔极限承载力小于500kN时，可采用Ⅱ级或Ⅲ级钢筋。
（4）锚杆锚固段在最危险滑动面以外的有效计算长度应满足稳定计算要求，且自由段长度不得少于5m。
二、预应力锚杆支护施工技术应用
1、工程概况
某建筑为32层综合性高层大厦，楼高125m。地下室四层，基坑开挖深度为15.8m，基坑四周有道路和民房。根据勘探资料及施工现场实际情况，本工程基坑支护采用挖孔桩连续墙，并兼作地下室外墙，支护结构还设计了2～3排预应力锚杆。
2、支护方案
本工程基坑支护设计2～3排预应力锚杆，每排均采用一桩一锚布置，计514根锚杆。基坑平面尺寸为65×62.2m。锚杆布设在标高-3.0～-9.0m，东、南面倾角为30°，西、北面倾角为45°。杆材采用2×7φ5～5×7φ5钢铰线，入中风化岩锚固段3～5m，锚杆孔直径为Φ150，灌浆材料采用强度25MPa的水泥砂浆或水泥浆，锚索设计轴向拉力为150～550kN。因北面基坑施工的影响，将原北面锚杆由2排调整为3排，锚杆倾角调整为45°。
3、施工流程
分层开挖土层→锚杆孔定位→锚杆成孔→锚杆制安→第一次注浆→第二次高压注浆（部分）→锚头支座制安→锚索张拉锁定。
4、施工技术要点
（1）预埋钢套管：本工程锚杆位置须用钢套管在挖孔桩中预埋，挖孔桩施工时，预埋180mm（内径）钢套管，按锚杆设计倾角30°或45°，焊接在钢筋笼上，套管内填充泡沫块。
（2）成孔：成孔采用XY-2锚杆钻机成孔，成孔直径为150mm，当成孔中遇障碍不能达到设计孔深或地质条件与设计不符时，应立即与甲方及设计单位联系，及时确定处理方案。
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（3）锚杆孔钻至中风化岩面时，须取芯检验后，再继续施工。入中风化岩长度为3～6m，孔底超过设计长度0.5m。
（4）成孔完成后须采用清水循环洗孔，洗净孔底沉渣。泥浆比重控制在1.1～1.2范围。
（5）按设计要求将2～5×7Φ5钢铰线制作成束，自由段采用硬质PVC塑料管隔离，自由段钢铰线须涂油防腐处理。孔口预留1.2m张拉段钢铰线。
（6）杆材焊接必须符合规范要求。杆体上每隔1.0～1.2m设置隔离架，确保锚索能安放于孔中间，锚头安装导向帽。下锚时须将注浆管绑在锚索前端，使注浆管送至钻孔底部。
（7）按设计要求采用高压注浆法，注浆主材为32.5R或42.5R普硅纯水泥浆，对设计拉力400kN以内的锚杆采用32.5R水泥注浆，对设计拉力大于400kN的锚杆采用42.5R水泥注浆，水灰比为0.50～0.55，水泥浆搅拌时间不少5min，三乙醇早强剂掺入量为0.03%。
（8）根据锚索试验结果，对锚固段较短而又不入岩的锚杆，采用二次高压注浆施工方法。二次注浆应重点加强土层锚固段抗拔力。制锚时预埋二根注浆管，本工程二次注浆管端头预埋在距锚索端头处，并在锚固段每隔1.0m留孔洞，按预定注浆量高压注浆，形成锚杆扩大头。
（9）注浆采用孔底注浆，第一次注浆压力为0.3～0.8MPa，注浆完成一半后，再逐浙将管拔出。二次注浆间隔3～5小时进行，二次注浆压力为1.2～2.5MPa。
（10）锚杆张拉前须将锚杆孔口补浆处理，并将桩体预埋管段进行防渗处理后再张拉锁定。
（11）桩体外锚头支墩采用250×250mm的钢锚墩，钢锚墩用厚度为20mm的钢板制作。
（12）工程锚杆注浆完成7天后，浆体强度达到设计强度的75%以上即可进行张拉。张拉过程分二次进行，第一次张拉按设计荷载的1.2倍进行检验，第二次按80%设计轴力张拉锁定。
（13）张拉、注浆后.用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋，预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不宜小于30mm，用环氧树脂涂封锚具及外露预应力筋，封闭前应将锚具周围的混凝土凿毛、冲洗干净，凸出式的锚头宜配置钢筋网片.用微膨胀细石混凝土进行封闭。
4、施工中的特殊问题及处理措施
（1）土方开挖易与锚杆施工产生矛盾，锚杆施工必须与基坑开挖同步交叉作业，土方分层开挖应根据锚杆施工顺序进行，沿基坑周边5m范围应严格按锚杆施工平台预留。
（2）土方开挖时应将桩孔护壁采用挖土机破除，桩芯砼面10cm必须及时用手风镐修凿，努力为锚杆施工创造工作面。
（3）施工中出现坍塌及流沙涌水时，采用XY-2型液压钻机护管法成孔，待注浆后再将护管拔出。流沙涌水处，用排水管导水，然后再作局部灌浆处理。
（4）降水及渗流积水处理，基坑开挖时先开挖一些集水坑和底坡排水沟，用潜水泵抽排至地面排水沟排走。
（5）基坑北面及西面锚杆钻孔施工时会遇到临近基坑土钉，当难于穿越时，采用先局部注速凝水泥浆后，再用金刚石钻头穿越与土钉交叉段。
（6）锚杆施工中，遇周边建筑物桩基础时，必须立即向甲方及现场监理报告，根据实际情况进行调整，不能损伤周边建筑物桩基础。
（7）锚杆施工期间，要求监测单位加强对基坑变形监测，特别是基坑北侧，临近基坑的支护状况对该处安全较为不利。
5、施工监测
锚杆支护的施工监测应包括下列内容：支护位移、沉降的测量；地表开裂状态（位置、裂宽）的观察；在支护施工阶段，每天监测不少于3次；在支护施工完成后、变形趋于稳定的情况下每天1次。应特别加强雨天和雨后的监测。
结束语：
总之，预应力锚杆技术是利用锚杆周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定。其施工时基本采用机械化作业，工艺简便、施工安全、便于相关工序穿插，在深基坑支护工程中的应用具有良好的效果。
参考文献
[1] 董文良，预应力锚杆支护软土深基坑的技术探讨，《建设科技》2015年01期
论文作者:王运利
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/10
标签：锚杆论文; 预应力论文; 基坑论文; 锚固论文; 注浆论文; 土层论文; 荷载论文; 《基层建设》2017年1期论文;