摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，超大型、超高層建筑工程數(shù)目逐漸增大，深基坑施工技術(shù)得到了較快的發(fā)展，而保障深基坑質(zhì)量與安全的支護(hù)技術(shù)亦顯得越來越重要。本文結(jié)合筆者的從業(yè)經(jīng)歷，簡要分析了預(yù)應(yīng)力錨桿在深基坑支護(hù)中的技術(shù)措施。
一、預(yù)應(yīng)力錨桿概述
預(yù)應(yīng)力錨桿是由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動(dòng)面，把一端錨固在堅(jiān)硬的巖層中，然后在另一個(gè)自由端進(jìn)行張拉，從而對巖層施加壓力對不穩(wěn)定巖體進(jìn)行錨固的方法。具有施工方便，施工速度快，施工費(fèi)用低等特點(diǎn)。深基坑支護(hù)中，預(yù)應(yīng)力錨桿一般選用鋼鉸線作為預(yù)應(yīng)力筋，利用對其自由段預(yù)拉的彈性回縮力對支護(hù)結(jié)構(gòu)施以預(yù)設(shè)的應(yīng)力，使支護(hù)結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定。其在深基坑支護(hù)中的具體作用有以下幾點(diǎn)：
?。ㄒ唬┦┘宇A(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)荷載平衡
將結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋和錨具看作施載體將其從結(jié)構(gòu)中脫離，把預(yù)應(yīng)力的作用視為一相應(yīng)荷載，由其于外荷載相平衡的條件，去反求預(yù)應(yīng)力的大小、預(yù)應(yīng)力筋的布筋及其彎曲形狀等。這樣，即可把結(jié)構(gòu)當(dāng)成是受到平衡荷載和外荷載作用的非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來計(jì)算，為支護(hù)的設(shè)計(jì)和分析提供了依據(jù)，是支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的保證。
?。ǘ╊A(yù)加應(yīng)力使土體和錨固體一體化的加固作用
通過預(yù)加應(yīng)力，使自由段處的土體預(yù)壓，使得原來土壓力方向發(fā)生了改變，阻礙了滑移面的產(chǎn)生，從而抵消了基坑開挖時(shí)釋放的土壓力，有效地控制了土體的變形；可使錨固體與土體進(jìn)行協(xié)調(diào)結(jié)合，形成一體化的加固作用，提高基坑的整體穩(wěn)定性。但需注意的一點(diǎn)是，由于預(yù)應(yīng)力錨桿是在基坑自穩(wěn)、土體未產(chǎn)生變形的基礎(chǔ)上才產(chǎn)生作用的，因此，下步開挖需在錨桿張拉，施加預(yù)應(yīng)力之后進(jìn)行。
二、預(yù)應(yīng)力錨桿的設(shè)計(jì)
?。ㄒ唬╊A(yù)應(yīng)力值的設(shè)計(jì)計(jì)算
錨桿預(yù)應(yīng)力值的確定對于錨桿的應(yīng)用起決定性作用，它不僅要考慮安全與經(jīng)濟(jì)性，而且對變形的控制尤為重要。因此，預(yù)應(yīng)力錨桿在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，錨桿預(yù)應(yīng)力值應(yīng)滿足基坑支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定力；在支護(hù)體系中，錨桿預(yù)應(yīng)力值應(yīng)由支擋結(jié)構(gòu)各部位所承受的土壓力(采用土釘支護(hù)時(shí)，土壓力用抗拔力代替)乘以安全系數(shù)計(jì)算而來；預(yù)應(yīng)力錨桿參數(shù)(錨桿長度、自由段長度、預(yù)應(yīng)力筋個(gè)數(shù)、傾斜角等)應(yīng)由預(yù)應(yīng)力值和所勘察的土性參數(shù)結(jié)合而確定；當(dāng)基坑穩(wěn)定性滿足各錨桿參數(shù)計(jì)算后，再對整體進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，如滿足要求，則進(jìn)行下一步工作。
?。ǘ┈F(xiàn)場試驗(yàn)
由于深基坑支護(hù)時(shí)，開挖后與勘察資料不盡相同，為此，在施工前應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，以獲得完整的試驗(yàn)資料，如通過分級加載下錨頭的位移值，了解預(yù)應(yīng)力錨桿的受力變化特性；通過抗拔實(shí)驗(yàn)，得出錨桿的極限承載力，使其荷載比β≤0.55，以最大限度發(fā)揮預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固作用；通過試驗(yàn)了解預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值與極限承載力的關(guān)系，從而了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠性。
三、預(yù)應(yīng)力錨桿在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用技術(shù)
?。ㄒ唬┒ㄎ慌c錨桿成孔
鉆孔之前，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及土層狀況，確定出孔位，進(jìn)行標(biāo)記。其中的作業(yè)面場地應(yīng)保持平坦及堅(jiān)實(shí)，還要存在排水溝，場地寬要多于4m。施工作業(yè)面達(dá)到施工要求后，將鉆機(jī)移至孔位，鉆機(jī)進(jìn)行就位之后，要平穩(wěn)，對準(zhǔn)放線定位標(biāo)樁，調(diào)平機(jī)座，控制鉆孔傾角，立軸、導(dǎo)索要一致于鉆索傾角，處于同軸線之上。鉆進(jìn)運(yùn)用的鉆具，能使用地質(zhì)單位運(yùn)用的一般巖芯鉆探具有的鉆頭。鉆孔設(shè)備能針對土層狀況選用專業(yè)地質(zhì)鉆機(jī)、錨索鉆機(jī)，鉆頭不能低于13cm。按照土層狀況能使用跟管鉆進(jìn)式錨索進(jìn)行鉆進(jìn)，還要配設(shè)充分?jǐn)?shù)量長度0．5-1.0m的短套管。鉆進(jìn)的時(shí)候，正確把握鉆進(jìn)速率及參數(shù)，避免卡鉆及埋鉆的孔內(nèi)問題。
?。ǘ┣蹇?/div>
鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，先通過鉆桿注入清水進(jìn)行洗孔，直至流出清水為止，并邊洗孔邊提升鉆桿，并立即插入錨索和灌漿。
?。ㄈ╁^桿制作與安裝
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿的制作，預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)平直、順直、除油除銹，并做防腐處理；對鋼筋拉桿，先涂一層環(huán)氧防腐漆冷底子油，待干燥后，在涂一層環(huán)氧玻璃鋼，待其固化后，再纏繞兩層聚乙烯塑料薄膜；對自由段的鋼絞線，使用塑料膠管進(jìn)行套住，還和錨桿桿體進(jìn)行封閉相連，要扎緊，便于隔離漿液以及進(jìn)行張拉的時(shí)候可以自由伸長。鋼絞線如涂有油脂，在固定段要仔細(xì)加以清理，以免影響與錨固體的黏結(jié)；除銹后要盡快放入鉆孔并灌漿，以免再生銹。
安放錨桿桿體時(shí)，應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎，注漿管宜隨錨桿一同放入孔內(nèi)，管端距孔底為50mm～100mm，為確保錨桿位于鉆孔正中，在錨桿之上設(shè)置隔離架、定中架，桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致，安好后使桿體始終處于鉆孔中心。若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌，應(yīng)重新透孔、清孔，直至能順利送入錨桿為止。安裝完成，保證索體一直位于鉆孔正中，立刻進(jìn)行注漿。
?。ㄋ模┳{
灌漿材料選用灰砂比為1∶1或1∶0.5(重量比)，水灰比0.38～0.45的水泥砂漿或是水灰比0.4～0.45的水泥凈漿；水泥宜使用普通的硅酸鹽水泥；水泥漿液的抗壓強(qiáng)度要大于25MPa，塑性流動(dòng)時(shí)間要在22s以下，可用時(shí)間應(yīng)在30min～60min，必要時(shí)可加入一定量的外加劑或摻和劑，但要攪拌均勻，整個(gè)澆注時(shí)間須控制在≤4min。為確保錨桿注漿壓力，在錨桿自由段和錨固段交接處設(shè)止?jié){裝置。保證錨桿在孔洞中心，設(shè)置錨桿居中裝置。注漿一般分為水泥漿和水泥砂漿，通常情況下?lián)饺肱蛎泟p水劑，控制漿體的強(qiáng)度。要確保注入密實(shí)，錨桿位于漿體中心位置，讓漿體充分將錨桿包裹。
?。ㄎ澹埨c鎖定
錨桿張拉前應(yīng)對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。張拉螺栓應(yīng)與鉆桿焊接牢靠，連接位置不宜靠近鋼梁錨墊板，避免張拉過程中因鉆桿前端頂緊錨墊板而使張拉中斷。注漿體強(qiáng)度達(dá)到15Mpa（根據(jù)同條件試塊強(qiáng)度）時(shí)方可張拉。預(yù)應(yīng)力張拉以張拉力值單控（《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99），先施加預(yù)緊力30～50KN，確保鋼梁與支護(hù)樁緊密結(jié)合；然后正式張拉至設(shè)計(jì)超張拉值，并持荷不小于3分鐘。持荷結(jié)束后立即擰緊螺母，卸荷完成張拉。為避免預(yù)應(yīng)力損失，必要時(shí)可以進(jìn)行二次張拉。
當(dāng)拉桿預(yù)應(yīng)力沒有明顯衰減時(shí)，即可鎖定錨桿；為避免張拉值過小，預(yù)應(yīng)力作用無法發(fā)揮，或是張拉值過大，預(yù)應(yīng)力受傷，則張拉值應(yīng)控制在設(shè)計(jì)值的110%左右，以考慮鎖定時(shí)夾片回縮力損失，張拉鎖定的有效應(yīng)力基本與設(shè)計(jì)值相等。錨桿鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
四、深基坑支護(hù)中預(yù)應(yīng)力錨桿施工注意事項(xiàng)
（一）錨桿施工要求在土體中形成一般為2m左右高的路塹。因此，土體必須有一定程度的天然“粘結(jié)”和膠結(jié)，否則就需要進(jìn)行掏槽、護(hù)道或減少路塹開挖層高度以穩(wěn)定開挖面，這就增加了施工的復(fù)雜性和施工費(fèi)用。
?。ǘ╁^桿的非錨固段及錨頭部分要及時(shí)做防腐處理，永久性錨桿必須進(jìn)行雙層防腐，即涂以瀝青等防腐材料后須再采用混凝土密封；臨時(shí)性錨桿宜采用瀝青進(jìn)行簡單防腐。
（三）張拉設(shè)備應(yīng)牢靠，錨桿各條鋼筋的連接要牢靠，以防止張拉時(shí)發(fā)生脫扣現(xiàn)象；應(yīng)檢查高壓灌漿管的暢通，以防止塞泵、塞管，甚至于管爆裂傷人。
?。ㄋ模╊A(yù)應(yīng)力錨桿在每個(gè)施工面完成后，應(yīng)進(jìn)行4～6天的養(yǎng)護(hù)期，再進(jìn)入下一層施工面。不能超速超挖，然后用槽鋼將鋼筋錨桿鎖定后再施加預(yù)應(yīng)力，這樣才能有效發(fā)揮預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)作用。
（五）地下水位標(biāo)高位于錨桿之上，必須先要進(jìn)行降水，待達(dá)到要求后方可施工。
總結(jié)：預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的構(gòu)造方法能最為有效的發(fā)揮現(xiàn)場監(jiān)控和信息化施工的特點(diǎn)，可以根據(jù)現(xiàn)場挖掘和成孔過程中發(fā)現(xiàn)的土體實(shí)際情況與監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)并調(diào)整支護(hù)的參數(shù)和施工方案。由于土體狀況多變并難以準(zhǔn)確預(yù)測，預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)應(yīng)該比鋼管土釘墻支護(hù)具有更高的安全性及可靠性。
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