深基坑預應力錨桿支護施工技術(shù)應用探討

一、預應力錨桿支護技術(shù)的基本概念及作用
　　1、基本概念
　　預應力錨桿支護是指為防止周邊土層的坍塌，在周邊土層內(nèi)部植入具有抗拔性質(zhì)的和有效錨固長度的桿體，并經(jīng)過對其張拉后使土體增加抗剪能力的施工方法。預應力錨桿的一端與巖土體或結(jié)構(gòu)物相連，另一端錨固在巖土體層內(nèi)，并對其施加預應力，形成錨固體系，以承受巖土壓力、水壓力、抗浮、抗傾覆等所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)拉力，用以維護巖土體的穩(wěn)定。
　　2、預應力錨桿的作用
　　在深基坑支護中，預應力錨桿一般選用鋼鉸線作為預應力筋，利用對其自由段預拉的彈性回縮力對支護結(jié)構(gòu)施以預設(shè)的應力，使支護結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定，則其作用有以下幾點：
　　（1）施加預應力實現(xiàn)荷載平衡。其是指將結(jié)構(gòu)中的預應力筋和錨具看作施載體將其從結(jié)構(gòu)中脫離，把預應力的作用視為一相應荷載（稱為反荷載或是平衡荷載），由其于外荷載相平衡的條件，去反求預應力的大小、
　　預應力筋的布筋及其彎曲形狀等。這樣，即可把結(jié)構(gòu)當成是受到平衡荷載和外荷載作用的非預應力結(jié)構(gòu)來計算，為支護的設(shè)計和分析提供了依據(jù)，是支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的保證。
　?。?）預加應力使土體和錨固體一體化的加固作用。通過預加應力，使自由段處的土體預壓，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。
　　但需注意的一點是，由于預應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，施加預應力之后進行。
　　3、預應力錨桿的設(shè)計要求
　?。?）土層錨桿錨固段不宜設(shè)置在未經(jīng)處理的軟弱土層，不穩(wěn)定土層和不良地質(zhì)地段。
　?。?）錨桿錨固體上排和下排間距不宜小于2.5m，水平方向間距不宜小于1.5m.錨桿錨固段上覆土層厚度不宜小于4.0m.錨桿的傾角宜為15°～35°。
　?。?）錨桿桿體材料宜選用鋼絞線或熱軋帶肋鋼筋，當錨桿抗拔極限承載力小于500kN時，可采用Ⅱ級或Ⅲ級鋼筋。
　?。?）錨桿錨固段在最危險滑動面以外的有效計算長度應滿足穩(wěn)定計算要求，且自由段長度不得少于5m。
　?。?）錨桿應在錨固體和外錨頭強度達到15.0MPa以上后逐根進行張拉鎖定，張拉荷載宜為設(shè)計軸向拉力的1.05～1.1倍，并應在穩(wěn)定5～10min后，退至鎖定荷載鎖定。錨桿鎖定拉力可取錨桿最大軸向拉力值的0.7-0.85倍。
　　二、預應力錨桿支護施工技術(shù)應用
　　1、工程概況
　　廣西某建筑為32層綜合性高層大廈，樓高125m。地下室四層，基坑開挖深度為15.8m，基坑四周有道路和民房。根據(jù)勘探資料及施工現(xiàn)場實際情況，本工程基坑支護采用挖孔樁連續(xù)墻，并兼作地下室外墻，支護結(jié)構(gòu)還設(shè)計了2～3排預應力錨桿。
　　2、支護方案
　　本工程基坑支護設(shè)計2～3排預應力錨桿，每排均采用一樁一錨布置，計514根錨桿?；悠矫娉叽鐬?5×62.2m。錨桿布設(shè)在標高-3.0～-9.0m，東、南面傾角為30°，西、北面傾角為45°。桿材采用2×7φ5～5×7φ5鋼鉸線，入中風化巖錨固段3～5m，錨桿孔直徑為Φ150，灌漿材料采用強度25MPa的水泥砂漿或水泥漿，錨索設(shè)計軸向拉力為150～550kN。因北面基坑施工的影響，將原北面錨桿由2排調(diào)整為3排，錨桿傾角調(diào)整為45°。
　　3、施工流程
　　分層開挖土層→錨桿孔定位→錨桿成孔→錨桿制安→第一次注漿→第二次高壓注漿（部分）→錨頭支座制安→錨索張拉鎖定。
　　4、施工技術(shù)要點
　?。?）預埋鋼套管：本工程錨桿位置須用鋼套管在挖孔樁中預埋，挖孔樁施工時，預埋180mm（內(nèi)徑）鋼套管，按錨桿設(shè)計傾角30°或45°，焊接在鋼筋籠上，套管內(nèi)填充泡沫塊。
　?。?）成孔：成孔采用XY-2錨桿鉆機成孔，成孔直徑為150mm，當成孔中遇障礙不能達到設(shè)計孔深或地質(zhì)條件與設(shè)計不符時，應立即與甲方及設(shè)計單位聯(lián)系，及時確定處理方案。
　?。?）錨桿孔鉆至中風化巖面時，須取芯檢驗后，再繼續(xù)施工。入中風化巖長度為3～6m，孔底超過設(shè)計長度0.5m。
　?。?）成孔完成后須采用清水循環(huán)洗孔，洗凈孔底沉渣。泥漿比重控制在1.1～1.2范圍。
　?。?）按設(shè)計要求將2～5×7Φ5鋼鉸線制作成束，自由段采用硬質(zhì)PVC塑料管隔離，自由段鋼鉸線須涂油防腐處理。孔口預留1.2m張拉段鋼鉸線。
　?。?）桿材焊接必須符合規(guī)范要求。桿體上每隔1.0～1.2m設(shè)置隔離架，確保錨索能安放于孔中間，錨頭安裝導向帽。下錨時須將注漿管綁在錨索前端，使注漿管送至鉆孔底部。
　?。?）按設(shè)計要求采用高壓注漿法，注漿主材為32.5R或42.5R普硅純水泥漿，對設(shè)計拉力400kN以內(nèi)的錨桿采用32.5R水泥注漿，對設(shè)計拉力大于400kN的錨桿采用42.5R水泥注漿，水灰比為0.50～0.55，水泥漿攪拌時間不少5min，三乙醇早強劑摻入量為0.03%。
　?。?）根據(jù)錨索試驗結(jié)果，對錨固段較短而又不入巖的錨桿，采用二次高壓注漿施工方法。二次注漿應重點加強土層錨固段抗拔力。制錨時預埋二根注漿管，本工程二次注漿管端頭預埋在距錨索端頭處，并在錨固段每隔1.0m留孔洞，按預定注漿量高壓注漿，形成錨桿擴大頭。
　?。?）注漿采用孔底注漿，第一次注漿壓力為0.3～0.8MPa，注漿完成一半后，再逐浙將管拔出。二次注漿間隔3～5小時進行，二次注漿壓力為1.2～2.5MPa。 　?。?0）錨桿張拉前須將錨桿孔口補漿處理，并將樁體預埋管段進行防滲處理后再張拉鎖定。
　　（11）樁體外錨頭支墩采用250×250mm的鋼錨墩，鋼錨墩用厚度為20mm的鋼板制作。
　?。?2）工程錨桿注漿完成7天后，漿體強度達到設(shè)計強度的75%以上即可進行張拉。張拉過程分二次進行，第一次張拉按設(shè)計荷載的1.2倍進行檢驗，第二次按80%設(shè)計軸力張拉鎖定。
　?。?3）張拉、注漿后.用砂輪切割機切掉張拉端多余的預應力筋，預應力筋的外露長度不宜小于其直徑的1.5倍，且不宜小于30mm，用環(huán)氧樹脂涂封錨具及外露預應力筋，封閉前應將錨具周圍的混凝土鑿毛、沖洗干凈，凸出式的錨頭宜配置鋼筋網(wǎng)片.用微膨脹細石混凝土進行封閉。
　　4、施工中的特殊問題及處理措施
　?。?）土方開挖易與錨桿施工產(chǎn)生矛盾，錨桿施工必須與基坑開挖同步交叉作業(yè)，土方分層開挖應根據(jù)錨桿施工順序進行，沿基坑周邊5m范圍應嚴格按錨桿施工平臺預留。
　　（2）土方開挖時應將樁孔護壁采用挖土機破除，樁芯砼面10cm必須及時用手風鎬修鑿，努力為錨桿施工創(chuàng)造工作面。
　?。?）施工中出現(xiàn)坍塌及流沙涌水時，采用XY-2型液壓鉆機護管法成孔，待注漿后再將護管拔出。流沙涌水處，用排水管導水，然后再作局部灌漿處理。
　?。?）降水及滲流積水處理，基坑開挖時先開挖一些集水坑和底坡排水溝，用潛水泵抽排至地面排水溝排走。
　?。?）基坑北面及西面錨桿鉆孔施工時會遇到臨近基坑土釘，當難于穿越時，采用先局部注速凝水泥漿后，再用金剛石鉆頭穿越與土釘交叉段。
　?。?）錨桿施工中，遇周邊建筑物樁基礎(chǔ)時，必須立即向甲方及現(xiàn)場監(jiān)理報告，根據(jù)實際情況進行調(diào)整，不能損傷周邊建筑物樁基礎(chǔ)。
　　（7）錨桿施工期間，要求監(jiān)測單位加強對基坑變形監(jiān)測，特別是基坑北側(cè)，臨近基坑的支護狀況對該處安全較為不利。
　　5、施工監(jiān)測
　?。?）錨桿支護的施工監(jiān)測應包括下列內(nèi)容：支護位移、沉降的測量；地表開裂狀態(tài)（位置、裂寬）的觀察；在支護施工階段，每天監(jiān)測不少于3次；在支護施工完成后、變形趨于穩(wěn)定的情況下每天1次。
　?。?）觀測點的設(shè)置：觀測點的總數(shù)不宜少于2個，其設(shè)在開挖邊坡相對應的五環(huán)路路肩上。觀測儀器宜用精密水準儀和精密經(jīng)緯儀。
　　（3）應特別加強雨天和雨后的監(jiān)測。
　　三、結(jié)束語
　　總之，預應力錨桿技術(shù)是利用錨桿周圍地層巖土的抗剪強度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或保持地層開挖面的自身穩(wěn)定。其施工時基本采用機械化作業(yè)，工藝簡便、施工安全、便于相關(guān)工序穿插，在深基坑支護工程中的應用具有良好的效果。