擴孔式預應力錨桿在工程中的應用

工程實例
　　本工程位于廈門市海滄新城CBD中心東北側，總建筑面積500000 m2，由辦公樓、SOHO、五星級酒店和商業(yè)設施組成。設兩層地下室，基坑底標高為－5.00m，場地自然標高為6.8 m，實際開挖深度約11.5～12.3m。場地原始地貌為濱海灘涂，后經(jīng)人工回填整平為建設用地。地表水穩(wěn)定埋深在黃海高程1.91～5.00m，受海水漲落潮影響，地表水水位變幅在0.5～1.0m。表面素填土層全場分布，厚度約0.6～9.3m，富水性較差，水量不大；淤泥～淤泥質土層和粘土層為相對隔水層?；娱_挖分兩級進行，第一級采用放坡+噴錨+土釘墻的支護方式，第二級采用灌注樁+擴孔式預應力錨桿（如圖1所示），局部采用鋼筋混凝土角撐的支護方式。
　　2擴孔錨桿設計參數(shù)
　　根據(jù)基坑圍護設計圖，本工程擴孔錨桿長度27米（其中錨固段17米，自由段10米），抗拔力設計值為200KN，錨固段有效孔徑不少于350mm，擴孔深度應比設計長度長500mm。錨桿體采用1根直徑28mmHRB400鋼筋。注漿材料為純水泥漿，水泥采用P.c32.5R硅酸鹽水泥，水灰比為了1：1。高壓注漿壓力不少于20MPa,擴孔注漿鉆進速度為200～250mm/min,水泥用量不少于200kg/m。
　　3錨桿施工技術控制要點
　　3.1擴孔錨桿的施工流程
　　錨桿制作、放樣定位、自由段鉆孔、錨固段擴孔注漿、安放錨桿、二次注漿、養(yǎng)護、張拉鎖定。
　　3.2桿體制作
　　3.2.1鋼筋連接采用直螺紋套筒連接，連接套筒出廠時應附有產(chǎn)品合格證及相關單位提供的型式檢驗報告。鋼筋連接施工前，對接頭進行施工檢驗，其基本參數(shù)要求符合《福建省工程建設地方標準鋼筋滾扎直螺紋連接技術規(guī)程》（DBJ13-63-2005）的相關規(guī)定要求。
　　3.2.2錨桿防腐處理
　　自由段鋼筋處理：外套φ50 PVC管，并用水泥漿灌注密實。
　　錨固段鋼筋處理：下錨桿前進行除銹處理，并沿桿體方向每隔2m設置隔離架，以保證桿體的水泥漿保護層厚度不少于20mm。
　　3.2.3二次注漿管采用φ15塑料管，在錨固段長度范圍內(nèi)的管體每間距750mm周圍各鉆3φ5孔，并用工程膠布封牢。
　　3.3鉆孔前，根據(jù)設計要求定出孔位，并做好標記。孔位的水平及垂直方向允許偏差為±50mm,角度允許偏差為3度。
　　3.4錨桿注漿
　　3.4.1錨桿注漿采用兩次注漿工藝。第一次注漿采用HBT100/400型高壓泵進行高壓旋噴注漿。通過高壓旋噴注漿錨桿錨固段形成較大直徑錨固體，擴孔后應保證其錨固體直徑不少于350mm。完成第一次注漿后即可下放桿體，二次注漿管隨桿體一同放入鉆孔，桿體放入孔內(nèi)應與鉆孔角度保持一致。
　　3.4.2第二次注漿應在第一次注漿體出凝之后進行，一般為第一次注漿后24小時，第二次注漿采用水泥用量控制（錨固段?50kg/m）。
　　3.5張拉鎖定
　　錨桿施工完成后20天進行張拉鎖定，張拉值為200KN,鎖定值為設計值的60%。張拉程序如下：使用ZB4-500型電動油泵和YCW60B型千斤頂采用“隔一拉一法”進行錨桿張拉；采用分級加載，每級加載40KN，加載后恒載5min，初應力為設計值的10%；當錨桿預應力沒有明顯衰減時，采用OVM系列錨具鎖定。為減少錨桿的徐變和松弛的影響，可進行二次鎖定的方法，以保證錨桿的張拉鎖定值不受損失。
　　4擴孔錨桿試驗
　　4.1 為了驗證設計參數(shù)、確定施工工藝，在錨桿施工前，工程進行了基本試驗。根據(jù)《海西中心一期工程地質勘查報告》，將錨桿試驗施工部位選在基坑的西面，該區(qū)域的典型土層淤泥質土層厚度達到了15.3米。且基坑邊線外2米為施工主道路，因此對基坑支護中擴孔錨桿的施工質量及實際承載力提出了更高的要求。
　　試驗采用3根錨桿，編號分別為試1、試2、試3，錨桿材料尺寸及施工工藝同設計參數(shù)。試驗位置深度比支護結構中的冠梁略低，鉆孔孔口位于地表以下約3米處。
　　4.2錨桿試驗
　　試驗錨桿施工完成后20天進行抗拔力試驗，試驗按《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ120-99)的有關規(guī)定進行?；痉绞饺缦拢豪靡坏浪仨胚B梁作為穿心千斤頂施加反力荷載的坑壁，荷載大小由通過標定的油壓表測定。錨頭位移量由電子千分表直接測出。加荷等級與錨頭位移測讀間隔時間如表1所示。
　　
　　 加荷等級與位移觀測間隔時間表 表1
　　
　　
　　在每級加荷等級觀測時間內(nèi)，測讀錨頭位移三次。在每級加荷等級觀測時間內(nèi)，錨頭位移小于0.1mm時，方可施加下一級荷載。 (Nu為要求最大試驗荷載，取值460kN)。
　　錨桿破壞標準：錨頭位移不穩(wěn)定；錨桿桿體拉斷；后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達到或超過上一級荷載位移增量的2倍。
　　極限承載力取值：取破壞荷載前一級的荷載值，在最大試驗荷載作用下未達到破壞標準時，取最大荷載值為極限承載力。
　　試驗結果如表2、圖2中所示。
　　
　　錨桿彈性變形試驗結果 表2
　　
　　
　　圖 1
　　
　　
　　圖2 錨桿Q-S曲線圖
　　4.3試驗結果分析
　　從表1中可以看出，3根試驗錨桿的抗拔力都達到了基本值400KN，而錨桿采用的桿體材料直徑28mmHRB400鋼筋的屈服強度約為435KN，因此，錨桿都是在桿體幾乎達到屈服狀態(tài)后破壞的，且錨桿的彈性變形量都符合《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-99）中的相關規(guī)定。Q-S曲線圖反映出錨桿在試驗開始階段處于彈性變形階段，當拉力值達到400KN時，錨桿變形顯著增大，繼而發(fā)生塑性變形，錨桿破壞。得出結論，擴孔錨桿的破壞形式是桿體本身的強度破壞，相比于普通錨桿一般發(fā)生的從土體中拔出的破壞形式，抗拔力得到顯著提高。
　　5結論
　　擴孔錨桿由專業(yè)檢測單位檢測，由設計單位和監(jiān)理單位隨機抽取5%做驗收試驗，實驗報告表明擴孔錨桿為全部合格。目前基坑已順利開挖到底，監(jiān)測基坑位移小，且安全性好。所以在材料選用上，以及擴孔錨桿施工工藝的選擇上都能應用于本工程的基坑支護方案中，也為今后深基坑支護方案的選擇上提供了很好的工程實踐證明。