樁錨支護(hù)中預(yù)應(yīng)力錨桿鎖定力損失分析及改進(jìn)

　　隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量不斷增多，大型項(xiàng)目也越來越多，因此經(jīng)常出現(xiàn)深大基坑，而樁錨支護(hù)作為一種常見的基坑支護(hù)方式。在完成預(yù)應(yīng)力錨桿施工以后，按照錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)值進(jìn)行張拉和鎖定。然而，在錨桿的張拉力和鎖定過程中，不可避免出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失，其中鎖定后的損失更加明顯，經(jīng)常達(dá)不到設(shè)計(jì)鎖定值的要求。這嚴(yán)重影響到基坑項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度和施工安全，因此引起了人們的廣泛關(guān)注。。
　　1 錨桿張拉和鎖定預(yù)應(yīng)力損失分析
　　1.1 錨桿張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力損失
　　錨桿張拉時(shí)的預(yù)應(yīng)力損失表現(xiàn)為錨桿測力計(jì)的輸出值小于油壓千斤頂顯示的壓力，如表1為某基坑支護(hù)工程3根錨桿各級荷載測力計(jì)輸出值和千斤頂壓力值的對比。通過表1看出，每級荷載下，測力計(jì)值均小于千斤頂壓力值。
　　表1錨桿張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力損失（kN）
　　1.2 錨桿鎖定時(shí)預(yù)應(yīng)力損失
　　達(dá)到鎖定值后，千斤頂卸載后預(yù)應(yīng)力有顯著的損失，即鎖定荷載不足，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，通過下表看出，最大損失值為213kN，最大損失比例高達(dá)41.1%。最大小損失值為168kN，最小損失比例36.8%（表2）。
　　表2
　　以上兩種預(yù)應(yīng)力損失的現(xiàn)象非常普遍，往往被人們忽視，其結(jié)果是鎖定荷載不足，預(yù)應(yīng)力錨桿沒有充分發(fā)揮其作用，導(dǎo)致基坑上部變形較大，影響基坑及周邊建筑物的安全。
　　2 錨桿張拉及鎖定工藝
　　在基坑支護(hù)中一般采用YM系列的自鎖錨具，其張拉鎖定工藝見圖1，其加力裝置采用穿心千斤頂，用高壓油泵對錨桿施加拉力，當(dāng)油泵加壓后，千斤頂活塞頂向工具錨和夾片1，另一端頂向限位板，壓力通過限位板傳遞給工作錨。隨著張拉千斤頂油缸的運(yùn)動，工具錨和夾片1夾緊鋼絞線向張拉方向運(yùn)動，同時(shí)工作錨中的夾片2也隨鋼絞線向后移動，當(dāng)工作夾片2移動到限位板的限位工作面擋住不再繼續(xù)走了。此時(shí)工作夾片2運(yùn)動的距離應(yīng)當(dāng)是錨具的設(shè)計(jì)限位尺寸。達(dá)到張拉設(shè)計(jì)噸位，保持一定時(shí)間回頂時(shí)，夾片2在彈性圈的彈力所產(chǎn)生的與鋼絞線的摩擦力的作用下，隨鋼絞線一起向前運(yùn)動到錨環(huán)的錐孔中，在錐形所產(chǎn)生的正壓力下，夾片牙齒嵌入鋼絞線中，錨固。
　　圖1張拉鎖定工藝示意圖
　　3 錨桿張拉和鎖定時(shí)預(yù)應(yīng)力損失原因分析及改進(jìn)方法
　　實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，影響預(yù)應(yīng)力損失的因素較多，主要與既有材料性能、錨具、張拉設(shè)備有關(guān)，引起的損失也與張拉環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)處理、工人操作水平等有關(guān)。
　　3.1 錨桿材料對預(yù)應(yīng)力損失的影響
　　由于錨桿在巨大的初始應(yīng)力作用下會發(fā)生變形從而產(chǎn)生松弛損失。松弛損失的大小與張拉應(yīng)力有關(guān)，張拉應(yīng)力越大，松弛損失就越大。松弛損失在張拉后初期幾分種內(nèi)發(fā)展最快。
　　改進(jìn)方法：選擇低松弛高強(qiáng)度鋼絞線，把鋼絞線超張拉并相應(yīng)持荷一段時(shí)間，則可使鋼絞線的松弛損失大大減少。
　　3.2 錨具產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失
　　錨頭夾具產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失目前國內(nèi)生產(chǎn)的各系列錨具都存在夾片回縮問題，依據(jù)廠家資料及產(chǎn)品說明， 其中QM、OVM、YM型錨具鋼絞線的回縮量均為6mm。因此鋼絞線回縮產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失可由下式求得：
　　Ns=A?ΔL?Ey/L
　　其中，Ns為預(yù)應(yīng)力損失值；A為鋼絞線的截面積；ΔL為錨具、夾片的變形回縮值；Ey為鋼絞線的彈性模量；L為自由段的有效長度。
　　改進(jìn)方法：這部分損失是無法避免的，通過超張拉，二次補(bǔ)張拉，彌補(bǔ)該部分預(yù)應(yīng)力損失。
　　3.3 張拉系統(tǒng)引起的預(yù)應(yīng)力損失
　　錨桿張拉系統(tǒng)包括油泵、油表、油管和千斤頂?shù)炔糠?。張拉系統(tǒng)的摩阻損失為2%～4%，也就是說油表所反映的張拉力，比千斤頂?shù)撞夸摻g線的受力要大2%～4%。
　　改進(jìn)方法：張拉前對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，通過超張拉，彌補(bǔ)預(yù)應(yīng)力損失。
　　3.4 張拉操作環(huán)節(jié)引起的預(yù)應(yīng)力損失
　?。?）張拉千斤頂與錨具不同心或限位板與工作錨不同心。當(dāng)其不同心時(shí)會造成張拉時(shí)一邊的夾片會刮傷鋼絞線，而刮掉的鐵屑會充滿夾片的牙齒縫隙。
　　（2）限位板磨損。隨著使用次數(shù)的增多，在相當(dāng)大的壓力下，限位板的支撐部分會被壓下去，造成限位尺寸的變小。張拉鋼鉸線向后移動時(shí)，夾片內(nèi)孔打不開，小于鋼鉸線的直徑，因夾片硬度高于鋼鉸線，當(dāng)千斤頂帶著鋼鉸線強(qiáng)行向后移動時(shí)夾片會刮傷鋼鉸線外表，造成鋼鉸線直徑變小，夾片牙齒間充滿鐵屑，無法充分夾緊鋼絞線，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失。
　?。?）張拉時(shí)夾片牙齒中有黃油、砂子；使用時(shí)夾片牙齒中有砂子或其它雜質(zhì)，雜質(zhì)充填在夾片牙齒的間隙里，當(dāng)回頂時(shí)，夾片無法嵌放鋼鉸線而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失。
　?。?）鋼鉸線上有鐵銹。鋼鉸線有鐵銹同樣會塞滿夾片的牙齒縫隙而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失。
　　（5）安裝工作夾片時(shí)不要彈性圈。安裝工作錨時(shí)，有時(shí)在夾片上的彈性圈（耐油“0”形圈或鋼絲圈）會損壞或丟失，有的工人圖省事不要彈性圈，這樣，沒有將夾片均勻放置，使得兩瓣夾片一前一后，當(dāng)回頂時(shí)，夾片與鋼鉸線的磨擦力變小而導(dǎo)致夾片不跟進(jìn)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失。
　　改進(jìn)方法：以上因素導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失30%以上，若通過超張拉來彌補(bǔ)，需超張拉130%～140%，若超張拉130%～140%，錨桿拉力即將超過設(shè)計(jì)值且錨桿后的受力梁很可能發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失更大或錨桿失效。只能通過糾正上述錯誤做法，分級張拉并保證每級張拉時(shí)間，提高工人操作水平，加大張拉時(shí)監(jiān)督力度，減少預(yù)應(yīng)力損失。
　　4 預(yù)應(yīng)力損失減少的驗(yàn)證
　　通過安裝錨桿測力計(jì)，驗(yàn)證了通過采取以上措施后，預(yù)應(yīng)力損失大大減少，最大損失值為97KN，最大損失比例為18%。最大小損失值為73KN，最小損失比例為15.2%。錨桿拉力基本達(dá)到了鎖定值，滿足了設(shè)計(jì)要求，如表3所示。
　　表3
　　結(jié)論與建議
　　綜上所述，本文針對樁錨支護(hù)中預(yù)應(yīng)力錨桿鎖定力損失分析及改進(jìn)方法進(jìn)行分析，得到了以下幾個方面的結(jié)論和建議：一是預(yù)應(yīng)力筋采用低松弛高強(qiáng)度的鋼絞線。二是夾片硬度要高于鋼絞線硬度，且錨頭、夾片與限位板要配套使用。三是張拉時(shí)保證鋼絞線、夾片、限位板清潔。四是合理安裝鋼腰梁，張拉時(shí)錨桿與鋼腰梁無接觸。五是保證張拉千斤頂與錨具同心、限位板與工作錨同心。六是安裝錨桿測力計(jì)，驗(yàn)證其是否達(dá)到設(shè)計(jì)鎖定要求。