預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)在深基坑工程的應(yīng)用

引言
　　基坑支護(hù)形式設(shè)計(jì)受到眾多因素的影響，目前我過常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)有開挖簡易支護(hù)結(jié)構(gòu)、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)等，工程中根據(jù)其土體性質(zhì)、地質(zhì)條件及基坑深度和寬度來確定支護(hù)形式。深基坑支撐難度大、施工工期長、不穩(wěn)定因素眾多，預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)屬于拉錨式結(jié)構(gòu)，適用于砂土、粘性土等多種土質(zhì)的深基坑支護(hù)，在城市地下工程中應(yīng)用較多。
　　2.深基坑變形的基本理論研究
　　2.1基坑變形破壞現(xiàn)象分析
　　深基坑的變形破壞現(xiàn)象和基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)以及開挖方式有關(guān)，不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)和開挖方式可能造成基坑不同的破壞形式，總結(jié)起來由于開挖造成基坑的變形主要有三個(gè)部分，分別為：墻后地表沉降、基坑底部隆起、墻體變形。其中墻后的地表沉降造成的環(huán)境影響最大。
　　深基坑的變形破壞和基坑的支護(hù)有關(guān)，不同的結(jié)構(gòu)對(duì)造成基坑不同的破壞形式，對(duì)于有支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，根據(jù)擋土墻的強(qiáng)度不同可以分為：有支撐柔性擋土墻基坑、無支撐柔性擋土墻基坑以及無支撐剛性擋土墻基坑。
　　對(duì)于有支撐柔性擋土墻基坑，其變形主要包括墻后地表沉降、基坑底部隆起、墻體變形，主要以墻后的地表沉降為主。
　　對(duì)于無支撐柔性擋土墻，主要包括鋼筋混凝土板樁墻、地下連續(xù)墻、鋼板樁墻、柱列式擋土墻。其破壞形式主要有兩種：
　?。?）由于擋土墻的剛度不足，造成擋土墻后地面產(chǎn)生較大的沉降，有可能危及建筑物、地下管線和地下連續(xù)墻；
　?。?）當(dāng)擋土墻強(qiáng)度較小并且深入較好或者較深的土層，有可能造成墻體折斷。
　　無支撐剛性擋土墻的變形破壞主要有以下四種形式：
　?。?）當(dāng)擋土墻強(qiáng)度較小并且深入較好或者較深的土層，由于抗剪強(qiáng)度不足造成墻體的滑移；
　　（2）由于擋土墻抗傾覆能力不足或者地面重物的載荷過大，造成擋土墻的傾覆；
　?。?）由于擋土墻的抗滑安全系數(shù)不足，或者土體的強(qiáng)度較低，造成擋土墻發(fā)生剛性位移；
　　（4）由于擋土墻的抗剪強(qiáng)度不足，或者施工不當(dāng)造成墻體發(fā)生剪切破壞。
　　2.2基坑變形機(jī)理研究
　　實(shí)際上，基坑的開挖過程是一個(gè)卸載的過程，基坑周圍的土體一定有一個(gè)朝著基坑方向移動(dòng)的趨勢。同樣擋土墻也會(huì)產(chǎn)生向坑內(nèi)移動(dòng)的趨勢，所以擋土墻可能發(fā)生豎向位移，由于基坑墻體內(nèi)側(cè)承受土壓力，不平衡土壓力又可能造成擋土墻產(chǎn)生水平方向的位移和變形。所以，如何控制基坑周圍的土層位移是控制基坑變形的首要任務(wù)。
　　由于擋土墻的水平方向的位移和變形造成墻體后土體的剪切應(yīng)力增大，正應(yīng)力減小，增大墻體后的塑性區(qū)，造成土體的沉降；外部塑性區(qū)的增大，會(huì)導(dǎo)致外側(cè)土體向墻內(nèi)移動(dòng)，造成基坑內(nèi)部的隆起。所以擋土墻的位移和變形是引起地層變化是造成土層位移和沉降的根本原因。
　　3.預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)要求
　　基坑支護(hù)設(shè)計(jì)主要需要滿足三方面的要求，首先是變形控制，其次是穩(wěn)定分析，最后是強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
　　3.1變形控制
　　本文已經(jīng)對(duì)基坑的變形破壞機(jī)理進(jìn)行了理論上的分析，并分別對(duì)有無支護(hù)的情況下支撐的破壞形式進(jìn)行了分析，根據(jù)理論分析可以知道，基坑的開挖首先要對(duì)基坑變形對(duì)周圍環(huán)境的影響進(jìn)行控制，控制目標(biāo)為：
　?。?） 基坑開挖造成的地面沉降不能影響周圍建筑的正常使用；
　?。?） 基坑周邊的土體位移不能影響地下和相鄰管線、管道的正常使用；
　?。?） 基坑開挖不能影響正常的交通狀況。
　　對(duì)于一些大型基坑的設(shè)計(jì)和施工要進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌踩燃?jí)評(píng)價(jià)，并對(duì)基坑的實(shí)際施工情況進(jìn)行安全等級(jí)劃分，選擇合理的支護(hù)技術(shù)對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。
　　3.2穩(wěn)定分析
　　對(duì)了預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的基坑施工除了在施工前進(jìn)行土體的強(qiáng)度、水文地質(zhì)條件和承載力的分析外，還需要進(jìn)行兩種穩(wěn)定性的分析：
　?。?）無支護(hù)狀態(tài)下的力學(xué)參數(shù)分析，得到預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的臨界高度；
　?。?）某一次支護(hù)前，進(jìn)行局部的穩(wěn)定性分析。
　　3.3強(qiáng)度設(shè)計(jì)
　　強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求主要是指由于預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)支護(hù)效果的影響，需要保證基坑不會(huì)由于支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性不足造成基坑的破壞或者倒塌，對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)還要保證面層的穩(wěn)定性和錨桿的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)滿足要求。
　　4.預(yù)應(yīng)力錨桿的施工工藝
　　4.1 鉆孔
　　鉆孔的施工主要需要注意以下三方面：
　?。?）選擇合適的鉆孔尺寸、鉆進(jìn)速度和參數(shù)，避免出現(xiàn)卡鉆、埋鉆等現(xiàn)象；
　?。?）利用濕作業(yè)法時(shí)，鉆進(jìn)速度應(yīng)該保證 300 mm/min～400 mm/min之間，保證供水，及時(shí)掃孔；
　?。?）采用干作業(yè)法時(shí)，同樣要注意鉆進(jìn)速度，巴鉆前應(yīng)該將孔內(nèi)土倒出。
　　4.2 預(yù)應(yīng)力筋的制作與安裝
　　預(yù)應(yīng)力筋的制作和安裝要注意以下三點(diǎn)：
　　（1）預(yù)應(yīng)力筋要保證順直、除油除銹、平直和防腐處理；鋼筋拉桿應(yīng)該從涂冷底子油到干燥再到涂環(huán)氧玻璃鋼到固化最后到纏繞聚乙烯塑料薄膜；自由段的鋼絞線，需要用套聚丙烯防護(hù)套。
　?。?）錨桿桿體安放的過程中，應(yīng)防止桿體壓彎、扭曲，管端到孔底距離以 50 mm～100 mm為佳，桿體應(yīng)該始終處于鉆孔的中心處。
　?。?）如果發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌現(xiàn)象，應(yīng)該重新掃孔，保證錨桿可以順利送入。
　　4.3 灌漿
　　灌漿需要注意兩方面：
　?。?）灌漿材料的選擇
　　灌漿材料的選取應(yīng)該滿足標(biāo)準(zhǔn)（表4-1）。
　　表4-1 灌漿材料標(biāo)準(zhǔn)
　　材料參數(shù) 選取標(biāo)準(zhǔn) 材料參數(shù) 選取標(biāo)準(zhǔn)
　　水灰比 0.38~0.45 塑性流動(dòng)時(shí)間 <22s
　　抗壓強(qiáng)度 >25MPa 澆注時(shí)間 <4min
　?。?）灌漿方法的選取
　　灌漿方法可以分為一次灌漿法和二次灌漿法。一次灌漿法的灌注壓力不宜過大，保持在0.4MPa左右即可，在孔口溢出漿液后停止注漿，用黏土封堵孔口即可。二次灌漿法首先灌注錨固段，待水泥漿基本凝固后，在進(jìn)行非錨固段灌漿，的壓力保持在0.22MPa左右即可，其他步驟后一次灌漿類似。
　　4.4 張拉與鎖定
　　此部分為預(yù)應(yīng)力的施加過程，是預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵。其中錨固強(qiáng)度要求為：大于 15 MPa 并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 75 %；跳張法是指隔一或二張拉；張拉值應(yīng)控制在設(shè)計(jì)值的 110 %左右，保證鎖定錨桿時(shí)的回彈張力減小。