摘要：預(yù)應(yīng)力錨桿（索）目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用處理于開挖深度大、上部存在軟土的基坑中，因其占用空間少，工作面大，節(jié)省了工程工期、解決了施工的技術(shù)難題、保證了基坑支護系統(tǒng)的可靠性、安全性。文章結(jié)合工程實例，通過預(yù)應(yīng)力錨桿（索）驗收中發(fā)現(xiàn)的問題來分析其自由段長度在驗收試驗中產(chǎn)生的影響。
預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護技術(shù)，自上世紀(jì)90年代以來在國內(nèi)工程建設(shè)中得到了應(yīng)用推廣，特別是在2000年以來廣州地區(qū)基坑設(shè)計中預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護型式已占相當(dāng)大的比例。預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護得到迅速發(fā)展，因其工程造價低，施工方便，工期短，基坑變形小，占地空間小，支護基坑的深度大，是廣州市超深基坑支護結(jié)構(gòu)的首選型式。
預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護體系由支護面層、錨下承載結(jié)構(gòu)、排水系統(tǒng)及預(yù)應(yīng)力錨桿組成，其中預(yù)應(yīng)力錨桿由眾多的小噸位預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)組成，屬于柔性支護體系。其原理是通過預(yù)應(yīng)力錨桿被加固區(qū)錨固于潛在滑移面以外的穩(wěn)定巖土體中，錨桿的預(yù)應(yīng)力通過錨下承載結(jié)構(gòu)和支護面層傳遞給加固巖土體。
一、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）驗收要求
中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)編寫的巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程（CECS22：2005），提到錨桿基本試驗出現(xiàn)下列情況之一時，可判斷錨桿破壞：（1）后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過前一級荷載產(chǎn)生的位移增量的2倍；（2）錨頭位移持續(xù)增長；（3）錨桿桿體破壞。這三點都可以單獨作為驗收試驗中終止加載的原因。而驗收合格的錨桿應(yīng)同時滿足：（1）拉力型錨桿在最大試驗荷載下所測得的總位移量，應(yīng)超過該荷載下桿體自由段長度理論彈性伸長值的80%，且小于桿體自由段與1/2錨固段長度之和的理論彈性伸長值；（2）在最后一級荷載作用下1～10min錨桿蠕變量不大于1.0mm，如超過，則6～60min內(nèi)錨桿蠕變量不大于2.0mm。
二、工程實例
廣州市天河區(qū)某基坑三層地下室基坑支護工程工程地質(zhì)勘察報告資料，施工期間測得各鉆孔靜止水位埋深為1.7米，抽水試驗測得地層滲透系數(shù)為1.50×10-4L/S，基坑支護為人工挖孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索，基坑深度-14m，在基坑深度及影響范圍內(nèi)，場區(qū)地層情況及各土巖層力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。
錨桿驗收數(shù)量為錨桿總數(shù)的5%，且不得少于3根，臨時性錨桿的最大試驗荷載取錨桿軸向拉力設(shè)計值的1.2倍。因篇幅限制不取全部試驗錨索結(jié)果進(jìn)行對比，僅取其中的三根錨索試驗結(jié)果進(jìn)行對比。錨索軸向拉力設(shè)計值Nu為400kN，最大試驗荷載取480kN，分六級加載，加載等級分別為Nu的0.10、0.30、0.50、0.65、0.80、1.00、1.20倍。試驗錨索均為該基坑的第二排錨桿，距離填土層約8米。
三、預(yù)應(yīng)力錨索試驗結(jié)果
預(yù)應(yīng)力錨索張拉使用液壓型600kN千斤頂及油壓表（編號：04-8-15226）（檢驗后的插值公式Y(jié)=0.078X+0.48），電動油壓泵加壓系統(tǒng)。
預(yù)應(yīng)力錨索采用1860級四索高強低松弛鋼絞線（規(guī)格為7×Φj15），公稱直徑Φ15.24mm，錨索角度30°，錨索鉆孔Φ150，一樁一錨，錨固段進(jìn)入強（中）風(fēng)化巖不小于7m，試驗前錨索均未鎖定，設(shè)計錨索長度32m，自由段10m，鎖定荷載為300kN。
鋼絞線截面積取140mm2，鋼絞線彈性模量取195GPa，預(yù)應(yīng)力錨索理論計算總位移量的下限為35.16mm，上限為92.31mm。如果完全從規(guī)范的要求判斷該三根錨索中預(yù)錨1和預(yù)錨2為不合格，預(yù)錨3為合格。三根預(yù)錨的最大極限荷載分別為260kN、0kN、480kN。在試驗的過程中本人觀察到有部分錨桿在小荷載下（荷載小于設(shè)計軸向拉力0.65的荷載）的位移量偏大，而在大荷載的情況下相對位移量較小，如果不從位移量判斷，盡管預(yù)錨1在小荷載下的位移量比較大，該三根錨索的最大試驗荷載均可以達(dá)到，而且穩(wěn)定。
四、預(yù)應(yīng)力錨索試驗結(jié)果分析及基坑監(jiān)測
預(yù)錨1的位移量變化偏大，后期趨向發(fā)散，在最大試驗荷載下穩(wěn)定；預(yù)錨2的位移量在小于0.65Nu的荷載下比較大，在0.10Nu到0.30Nu的荷載下位移量就有79.94mm，后期趨于穩(wěn)定；預(yù)錨3的位移量比較正常，位移量在理論計算范圍內(nèi)。
對同一地質(zhì)條件，相同長度的錨桿（索）在相同荷載條件下，自由段的長短對總位移的影響是自由段越短，總位移的越小，自由段越長，總位移的越大。正常的錨桿（索）的總位移位于理論計算的下限和上限之間。
根據(jù)地質(zhì)條件，可以把錨桿（索）看成三段，自由段、土層錨固段（包括全風(fēng)化層錨固段，而淤泥及淤泥質(zhì)層的錨固段可當(dāng)自由段）和巖層錨固段。錨桿（索）的位移是自由段伸長量和錨固段相對于土體的位移總和。從三根預(yù)錨的位移分析，預(yù)錨1總位移偏大，而且大荷載下的位移也較大，該錨索可以達(dá)到最大荷載，錨索桿體未破壞，只是巖層錨固段錨固力比較小或無巖層錨固力，而土層錨固段提供的摩擦力比較小，導(dǎo)致該錨索總位移偏大。預(yù)錨2和預(yù)錨3盡管小荷載下的位移偏大，但在大荷載下，巖層錨固段提供的摩擦力比較大，后期位移偏小。
對于可能造成位移量偏大的原因在試驗上可能是試驗錨具夾片滑動，通過試驗后夾具的痕跡排除這種可能性，而且這種因素對錨桿的判斷不會造成很大的影響；在施工上可能為注漿上的因素，而注漿差的錨索等效于增加了自由段的長度；在設(shè)計上可能為錨索長度控制有關(guān)，特別是自由段長度的控制。規(guī)范規(guī)定：“錨桿自由段長度不宜小于5m，對于傾斜錨桿，其自由段長度應(yīng)超過破裂面1m”，該工程錨索自由段按近似1/3錨桿長度的施工經(jīng)驗設(shè)計。
預(yù)應(yīng)力錨索理論計算總位移量的下限為35.16mm，上限為92.31mm。如果完全按規(guī)范判斷，三根錨索中預(yù)錨1和預(yù)錨2為不合格，預(yù)錨3為合格。三根預(yù)錨的最大極限荷載分別為260kN、120kN、480kN。而從鎖定力300kN看，預(yù)錨1后期位移較大，預(yù)錨2和預(yù)錨3后期位移較小?？紤]到鎖定后對基坑的影響，對預(yù)錨1進(jìn)行了處理，即加鉆了兩根錨索。
基坑在分段開挖土方進(jìn)行錨索施工，待錨索鎖定后進(jìn)行基坑中部大面積的開挖，監(jiān)測結(jié)果知該基坑側(cè)向位移較小，錨索鎖定后基坑側(cè)向位移最大值僅19.00mm，未超過設(shè)計水平位移控制值35.00mm（0.0025H），基坑穩(wěn)定。
五、結(jié)語
柔性支護體系受力主要依靠錨下承載結(jié)構(gòu)承擔(dān)錨固力，自由段在設(shè)計較長的情況下會導(dǎo)致小荷載下的伸長量明顯，在大荷載時會出現(xiàn)本案例的伸長量相對較小的情況，在驗收時錨桿（索）均未鎖定狀態(tài)，這樣會增加基坑的安全隱患，特別是對側(cè)向位移要求較高的基坑。
錨桿（索）驗收中規(guī)定在最大試驗荷載下所測得的總位移量，應(yīng)超過該荷載下桿體自由段長度理論彈性伸長值的80%，是考慮到自由段過短不能充分發(fā)揮錨下承載結(jié)構(gòu)下端受力而要求的，但對于自由段長度上限未做定性規(guī)定。
對大荷載下錨桿位移相對小的錨桿進(jìn)行驗收時，如果對按設(shè)計要求鎖定的錨桿（索）（初始張力為殘余鎖定力）進(jìn)行張拉可能會發(fā)現(xiàn)錨桿（索）能夠滿足設(shè)計要求的極限荷載，而不能發(fā)現(xiàn)該錨桿的實際位移量（如本案例中的錨索在小荷載下因為未鎖定時張拉產(chǎn)生較大的位移量），而自由段過長的錨桿（索）僅依靠錨下承載結(jié)構(gòu)特別是巖層錨固段提供的錨固力，盡管可以滿足錨桿（索）極限設(shè)計荷載需要，但未利用土層段所能提供的的摩擦力，在施工上顯然不夠經(jīng)濟；對無巖層錨固段的錨桿（索），土層錨固段的摩擦力有限，在荷載作用下的位移較大，對基坑的施工安全存在很大的隱患。
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