热熔可回收锚杆在滨海红星国际广场的应用论文_高 轩

【摘要】滨海红星国际广场工程基坑支护采用桩锚支护形式，其中，锚杆采用热熔可回收锚杆，通过施工准备、钻机就位、锚杆制作与安装、旋喷扩体段成孔、注浆、养护、张拉锁定和基坑支护满足换撑条件后进行锚杆回收等工艺。本文结合滨海红星国际广场工程基坑支护设计概况对热熔可回收锚杆的应用进行总结。

关键词：基坑支护、热熔可回收锚杆、旋喷扩体段成孔、可回收

随着城市建设的发展，作为岩土工程一个重要分支的锚杆技术也得到了跨越式发展，广泛应用于基坑工程，尤其是作为深基坑的安全保障，越来越受到人们的关注。锚杆支护技术，无论是用于临时支护还是永久支护，作为施工后留在土体层中的锚杆，一般将永久埋于地下及土层中，造成地下空间的污染，同时锚杆施工后，其锚固段和一部分自由段将超出暴露在该建筑物征地红线范围外，对周围建筑的开发造成一定的麻烦。然而，热熔可回收锚杆施工工艺却能很好的克服上述缺点，实现锚杆可回收利用，不仅可节约大量钢材，降低工程造价，获得经济效益而且减少地下空间污染问题，具有深远的工程意义。

1、工程概述及研究背景

滨海红星国际广场工程，建筑面积为14.1万㎡，地上建筑面积69620㎡，其中1#楼商业mall建筑面积为59500㎡，玫瑰天街2-8#楼商铺建筑面积为10120㎡；地下建筑面积为71380㎡，其中地下商业20500㎡，地下车库建筑面积50880㎡。 是继河东之后天津第二座爱琴海购物公园，将为不同消费群体构筑一个全方位的休闲购物空间。

工程效果图

本工程基坑支护形式主要为钻孔灌注桩+高压喷射扩大头锚杆支护形式，支护灌注桩外侧设置三轴搅拌桩止水帷幕，支护桩顶设置1000×800mm混凝土冠梁，一级放坡高度约2m。基坑支护安全等级为二级，基坑支护结构施工年限为一年。

基坑支护体系平面布置示意图

地下二层区域基坑深度达到9.65m，此区域支护设计为排桩+锚索形式，其中排桩采用Φ800@1100钢筋混凝土灌注桩，桩长17.0m，进入基坑底以下9.40m，设置三道预应力锚索。三道锚索设计参数如下表所示：

地下二层区域预应力锚索设计参数表

地下二层区域支护设计如下图所示：

地下二层区域预应力锚索设计示意图

地下一层区域基坑深度达到5.8m，此区域支护设计为排桩+锚索形式，其中排桩采用Φ800@1100钢筋混凝土灌注桩，桩长12.0m，进入基坑底以下8.50m，设置一道预应力锚索。锚索设计参数如下表所示：

地下一层区域预应力锚索设计参数表

地下一层区域基坑支护设计如下图所示：

地下一层区域预应力锚索设计示意图

本工程场地原为浅海滩涂，2010年左右吹填成陆后并进行真空预压。现该场地为荒地。场地地势略有起伏，场地绝对标高一般介于4.55m～3.14m之间。地基土按成因年代可分为以下7层，按力学性质可进一步划分为14个亚层。

场地内各土层特征详见工程地质基本情况表，土层地质剖面层见下表。

工程地质基本情况表

注：表中为大沽高程，本工程±0.000m相当于大沽高程+5.200m，场地相对标高约为-0.850m。

本工程场地地下水潜水初见水位埋深1.30m～3.30m，相当于标高1.36m～0.89m。静止水位埋深1.00m～3.00m，相当于标高1.69m～1.32m。主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。一年变化幅度在0.50m～1.00m左右。本场地第一微承压含水层水头埋深1.204m，相当于大沽标高2.616m；第二微承压含水层水头埋深2.016m，相当于大沽标高1.907m；第三微承压含水层水头可按照大沽标高0.040m考虑。

根据勘察室内渗透试验结果，各层土的渗透系数及渗透性如下表。

土渗透性系数表

2、热熔可回收锚杆施工原理

热熔可回收锚索属于压力分散型锚索，其构造与普通锚索基本相同，分为锚固段、自由段和张拉段三部分，每个承载板上布置两索钢绞线，且根据钢绞线的锚固段所在的土层、锚索设计的极限承载力确定承载板的个数。其回收原理是通过对热熔锚索通电（36v安全电压）拆芯，待通电到一定时间后热熔锚索拆芯结束后即可拔出钢绞线，进行回收应用于下个工程。

3 施工工艺流程

定位放线→钻机就位→锚杆制作与安装→旋喷扩体段成孔→注浆→养护→张拉锁定→基坑支护满足换撑条件后进行锚杆回收。

4 施工操作要点

（1）定位放线

结合基坑支护设计图纸，按照图纸内锚杆设计位置进行定位放线，并做好标记和预检，要求锚杆钻孔误差控制在5cm以内。

（2）钻机就位

1）根据锚杆设计位置，进行锚杆钻机安装、就位、调平、稳固等工作。

2）设计锚杆孔径为300mm(旋喷扩体部分为600mm),孔径偏差不大于2cm，成孔深度大于设计孔深200mm左右。

3）掌握锚孔角度，防止锚孔偏斜，偏斜后应采取措施重新成孔。

4）旋喷锚杆施工时，采用错角度跳打方式。具体跳打方式为：由一端开始施工，锚杆角度35°，跳2打1；完成后待锚杆注浆强度达到要求后，进行中间跳过的锚杆施工，先对靠近已完成锚杆的孔进行施工，锚杆角度40°，整体完成后，施工剩余锚杆。

（3）锚杆制作与安装

1）按照设计要求对锚杆进行组装，锚杆安装之前应首先进行通电测试，不通电的不能施工使用。

2）杆体采用4根φ15.2mm的1860级钢绞线。

3）将绑扎完成的钢绞线安装在锚杆钻头上。

4）插入锚杆时应将后一单元承载板与钻杆同时放至钻孔底部，锚杆插入孔内长度不得小于设计规定的95%。

（4）旋喷扩体段成孔

1）待锚杆钻机钻到孔底后利用高压泵注入水泥浆形成高压，使钻机一边切割土体一边旋转往上提升形成旋喷扩体部分。

2）钻进过程中为了对钢绞线外皮保护便于后期回收，只可钻进一次，在钻进过程中通过高压喷射注浆切割土体形成扩体段，钻进过程中不能来回抽提钻杆。

（5）注浆

1）注浆采用搅拌均匀的水泥净浆，水灰比1.0。一般区段旋喷注浆压力为15Mpa，水平钻进速度为0.15m/min；扩大头区段注浆压力为25Mpa，水平钻进速度为0.10m/min，喷嘴钻速10~15r/min。

2）注浆过程中，自由段水泥用量不少于50kg/m，300mm直径锚固段水泥用量不少于150kg/m，600mm直径锚固段水泥用量不少于500kg/m。两个锚杆杆头中间位置停留5分钟注浆，施工完毕进行钢绞线通电检测。

（6）张拉锁定

锚杆固体强度大于20Mpa，达到设计强度80%时，可以进行锚杆的张拉锁定。注浆体强度检验用试块的数量为每30根锚杆应不少于1组，每组试块不少于6个，一般锚杆张拉时间为注浆后7d进行。

锚杆的张拉顺序应避免相近锚杆互相影响，采用往返循环张拉的方式，每隔3根锚杆张拉1根。张拉时的荷载应根据不同的千斤顶进行计算，锚杆张拉应分为预张拉和锁定张拉两步进行；

首先应进行预张拉，预张拉分级施加，张拉采用油压式张拉机和千斤顶进行整体张拉。

张拉前先将钢垫板放好并与腰梁进行简单固定（保证张拉过程中钢垫板不移位），锚杆宜张拉至设计荷载的1.05倍-1.10倍，并待额定压力稳定后再按照设计要求锁定。

（7）锚杆回收

待基坑换撑板带施工完成，基坑回填已处于安全状态后，即可开展锚索回收工序。

1）梳理锚索外露钢绞线及导线接头。

2）完成电压转换器的安装并于钢绞线上导线相连接，对其进行通电拆芯。

3）待通电拆芯时间满足要求后，利用千斤顶对锚索进行加载，使热熔锚头瞬间脱离，千斤顶卸载后用人工或借助其他外力（卷扬机等）拉出钢绞线，完成回收。

5、工程监测

为保证基坑及周边临时道路及建（构）筑物的安全与稳定，须加强对基坑支护、边坡、周边地表沉降、支护结构锚杆内力及深层水平位移等部位的监测。

（1）在支护结构坡顶或桩顶布置水平位移监测点，沿基坑周边布置，监测点水平间距为20m左右，测点布置在变形量最大或局部条件最为不利的地段（基坑每边的中部及阳角处）。为便于监测，水平位移观测点同时作为竖向位移的的观测点，其中在基坑北面设置1个观测站，计1个测站，埋设观测基准点1个。

（2）锚杆内力监测的目的是掌握锚杆或土钉内力的变化，确认其工作性能。由于钢筋束内每根钢筋的紧拉程度不一样，所受的拉力与初始拉紧程度关系很大。应采取专用测力计、应力计或应变计应在锚杆预应力施加前安装并取得初始值。为保证锚杆达到足够强度，应保证其有7d的养护时间后才允许下一层土方开挖，取下一层土方开挖前连续2d获得的稳定测试数据的平均值作为其初始值。每层锚杆的内力监测点数量应为该层锚杆总数的1%，并不应少于3根。各层监测点位置在竖向上应保持一致。每根杆体上测试点应设置在锚头附近和受力有代表性位置。锚杆内力监测点应选择在受力较大且有代表性的位置，基坑每边中部、阳角处均应布置监测点。

（3）在进行基坑监测的同时加强地面巡视工作，每天指派专人在基坑周边对以下内容进行巡视，情况应及时上报项目部，避免出现安全隐患。

a、护坡桩成型质量；

b、联梁、压顶梁有无裂缝出现；

c、腰梁有无较大变形；

d、墙后土体有无裂缝、沉陷及滑移；

e、基坑有无涌土、流砂、管涌；

f、周边道路（地面）有无裂缝、沉降；

g、基坑周边地面有无超载。

6、质量控制要点

（1）正式施工前,各机械必须进行试运转，待各机械性能稳定、管路连接牢固密封,各运行参数符合设计要求后，方可施工。

（2）每一孔正式钻孔、喷射注浆前，必须按照设计要求把该孔号的钻孔深度、喷射注浆长度、搭接长度、超喷长度等参数以书面形式通知操作人员，并现场验证孔位后方可正式钻孔、喷射注浆。

（3）钻机塔架必须安放稳定、导孔垂直度满足设计要求，导孔过程中遇到的异常现象必须准确记录，经技术人员同意可终止钻孔。施工中通过经纬仪控制钻机塔架的垂直度来控制钻孔垂直度。

（4）施工过程中应对附近建筑、地面、地下管线的标高进行监测，当标高的变化值大于±10mm时，应暂停施工，根据实际情况调整压力参数后，再进行施工。

（5）每一孔号钻孔、喷射注浆结束前必须经技术员验证深度后方可终止。由于钻杆长度是一定的，因而通过钻杆数量即可控制孔深。

（6）保持引孔泥浆性能，孔壁完整，确保高喷管顺利下至孔底。

（7）高压泥浆泵的压力必须满足设计要求，当压力出现骤然下降、上升或冒浆异常现象时，必须停机检查原因，待排除故障后方可恢复工作。

（8）浆液输送管线必须密封和畅通，如出现泄漏或堵塞,必须立即排除。

（9）浆液配合比必须符合设计要求，经常检查测定浆液比重，并做好记录。

（10）应准确、及时、完整地做好施工记录, 记录内容包括锚杆编号、锚杆长、下管深度、开喷和终喷深度及起止时间，接换管深度和时间，中断喷射的时间、深度和原因。

（11）当喷射结束后，检测通电，应及时利用冒浆充填，直到孔口浆液不再下沉为止。

参考文献：

[1]王国庆，郭猛-可回收锚杆的创新及应用.建筑技术.2017年7月

[2]伊茂森，谢伟-可回收锚杆回收率的综合分析.煤炭科学技术2002年1月

[3]王翔宇，郭涛-可回收预应力锚索的研究及应用.施工技术与应用

[4] 赵志孟，郑先昌，王建强-压力分散型热熔式可回收锚索在基坑支护中的应用.城市勘测2015年第4期

作者简介：高 轩(1992.3),男,籍贯：河北邯郸,学历：本科,职称：助理工程师,研究方向：建筑工程。

论文作者:高 轩

论文发表刊物:《建筑实践》2020年1月1期

论文发表时间:2020/5/7