预应力锚索在深基坑支护中的施工技术

邢涛

（云南省设计院集团勘察院有限公司，昆明650228）

1 引言

近几年来，随着建筑结构技术的迅速发展，深基坑工程的大量增加，预应力锚索和钻孔灌注桩联合支护技术在深基坑边坡稳定施工中的应用越来越广泛。优点是安全、合理、经济[1]。当前，它在基坑支护中的独特优势得到了众多国内外专家、学者的认可。预应力锚索在支护工程中既可防止土的破坏，又可减少基坑边墙的侧向位移，减少占用空间，施工方便，提高工作效率，降低施工成本，达到安全、经济的统一。预应力锚索的施工工艺复杂多变。下面针对其施工过程开展分析。

2 工艺原理

锚杆施工中，由于裂缝发育，地下水富集，应在锚固段进行抗渗试验。如果锚段渗水超过标准，可采取注浆等措施进行处理。在压力作用下，由于预应力锚索的存在，岩层发生弹塑性变形，在基坑中形成压缩区，从而产生层间锚固力。这种方法能显著提高滑动面的强度，增加结构面的抗剪破坏能力（见图1）。有预应力和非预应力2种锚索，二者的区别在于预应力锚索在岩土移动时有主动支承作用，非预应力锚索仅有被动支承作用；预应力锚索可有效地减小基坑变形，其结构性能优于非预应力锚索[2]。

图1 锚索示意图

3 桩锚支护施工前预应力锚索的准备

预应力锚索是地层中的拉索构件，属于隐蔽工程。建造前应完成以下工作：

1）分析了预应力锚索施工区附近地下管线和岩土性质等可能对施工造成不利影响的因素，提出了相应的防治措施。

2）了解各类交通道路、结构及建筑物对基坑工程预应力锚索施工的影响，提出了预防措施。

3）确定污水处理措施，对冲洗设备、管道、钻孔和注浆废水进行了处理。

4）校验锚具和灌浆设备的性能。

5）对不同规格、型号、型号的原材料进行了质量检查；

6）经过热处理的马尾松木材表面裂纹加深、扩大，整体性差。粗糙度高于未经处理的马尾松。结果表明，随着热处理时间的延长，表面粗糙度值减小，并保持稳定；在1 h、2 h、4 h条件下，表面粗糙度随热处理时间的增加而减小。

4 预应力锚索现场主要施工工艺要点及技术要求

4.1 预应力锚索施工工艺

预应力锚索施工工艺流程如图2所示。

图2 预应力锚索施工工艺流程图

4.2 钻探

按设计要求在锚索施工区安排施工放线工，根据施工规程确定井位、井号，并做标记和记录。用锚具钻进，必须使整个钻进位置“直、稳、平”，在不影响周围地层的情况下要注意钻孔位置。当钻进轴线偏差超过要求时要及时修正。

合理控制钻速，防止“不钻”和“卡钻”；钻孔结束后，将钻杆再次举起，用清水洗净底部，再用清水冲洗。对于砂砾石层、卵石层、涌水层等，应采用旋转冲击钻进。抗粗砂碎卵石堵钻，应增加钻孔深度，10 cm以下设计深度的10 cm停钻。

在施工中，合理控制钻速，监测每一次钻速的变化，并做好施工记录。土中有塌方倾向时，应适当加快钻孔速度。在基坑土层沉降、塌方、洞穴塌陷等情况下，应立即停止钻孔，并采取相应措施。

4.3 清孔

完成钻孔操作后，用钻杆注水。在排放之前必须进行彻底的清洁。为了防止一些土屑和异物进入孔洞中，清理后的孔洞应暂时封闭。

4.4 制作预应力锚索

近年来，随着基础工程支护技术的快速发展，以及预应力锚索施工方法的不断改进，对基坑锚杆预应力锚索的生产提出了更高的要求。预应力锚索在满足其功能要求的同时，还应满足耐腐蚀等长期耐久性要求。员工可以在现场加工线材。在切割过程中，应在平台上安装放线装置，使钢丝、绞线排列整齐。高强钢丝在预应力钢绞线生产前必须进行清理，严格控制其下料长度。每根预应力钢丝绳受力后，为使应力相等，不产生偏心应力，必须更换或重新加工下料长度。绳索是用砂轮切割机切割的，为防止热损伤和强度降低，钢绞线不允许使用切割弧线。切下钢绞线前，不得扭动它，不得使用死弯等不合格材料，并且应将隔板设置在预应力钢绞线水平轴向上，以便预应力锚索注浆等后续施工能够保持隔板与预应力钢绞线之间的距离，并预留足够的工作面。以往的工程实践表明，当隔震框架间距在1.0～1.5 m时，后续施工效果较好。

4.5 索锚安放

钢丝绳安装前，应安排人员检查钢丝绳是否平直，是否排列合理，消除交叉扭曲的钢丝绳，确保装配的锚索符合要求。预应力锚索在距自由端约1 m处需特别处理。用细丝束扎，PVC胶管包裹。这不仅可以防止泥浆滑移，还可以防止泥浆流入游离端，造成不必要的损失。放入预应力锚索前，再检查预应力锚索孔洞数量与锚索孔洞数量是否一致。检验未发现有任何异常后，将树脂筒安装在锚具孔的底部，用预应力锚索推进锚具孔。预应力锚索通过锚杆的机械转动推进钻孔。向前推进，禁止摇晃。小心缓慢推进，避免预应力锚索变形破坏。最后，首先进入孔内的树脂柱破裂。灌浆管宜配合锚索插入钻孔中。注浆管头与孔底间距在50～100 mm。中段封堵后，可适当调整，再次下降。如孔洞松开，应将锚索吊出孔洞外，重新形成孔洞，直至锚索顺利地进入孔洞内[3]。

5 注浆

为使预应力锚索锚固能力最大化，一般采用2次注浆。

第一次注浆：水泥砂浆初浆速率最高，水灰比为0.40～0.50，常压下为0.5 MPa；

第二次注浆：二次灌浆材料为纯水泥浆，水灰比在0.40～0.50。在二级注浆停止或地面溢出之后。这时应检查二次注浆是否符合设计要求。如果达到要求，必须立即进行灌浆。二次灌浆结束后，灌浆量必须在2.0 L以上，二次灌浆装置应及时清洗干净。根据工程的实际情况，确定灌浆压力和灌浆时间，从底至顶段灌浆。

6 预应力锚索的张拉及锁定

在拉预应力锚索之前对锚索的座面进行检查，以确保符合要求。支座表面应保持平整，并与预应力支座水平轴垂直。对设备进行预应力锚索张拉前的校验。采用0.1～0.2 kN的张拉力对锚索进行1次或2次预张拉，使锚索预应力牢固，降低张拉不均引起的不利因素，降低预应力损失。为防止相邻预应力锚索发生张拉，采用“跳张法”施工，造成不必要的预应力减量和经济浪费，通过对1根或2根锚索进行有秩序的张拉，使相邻锚索的预应力折减最小。在张拉过程中准确、全面地记录和检查相关参数；锁定2 d后，根据试验的各项参数结果进行验收。如果没有达到标准，可以重新补齐。

7 施工效果

经长期监测，基坑变形稳定，均达到锚索轴向内力设计值。经过监测分析，锚索在整个使用寿命期间没有出现预应力损失，锚固力没有出现松弛，基坑处于安全状态。与传统高压旋喷锚索相比，可缩短锚杆长度或减少数量，且施工工艺可一次成孔、就锚和旋喷，大大提高工作效率，缩短施工周期，降低环境影响，经济效益显著。

8 结语

为保持墙内应力合理，控制变形，在深基坑工程施工中，应根据现场地质条件和工程实际情况采用预应力锚索，把支撑结构的力传递到稳定层，从而达到稳定的目的。在深基坑施工中，通过改变应力状态，尽量减小边壁位移，提高了施工的安全性和稳定性。伴随基坑深度增加，应采取有效支护措施，采用预应力锚索施工，其技术先进、安全可靠、节约资源、保证基坑稳定，确保工程按计划工期顺利完成，具有推广应用价值。