中铁十局集团第五工程有限公司 江苏省苏州市 215011
摘要：随着我国建设工程的飞速发展，城市高层建筑、地下工程、市政公用道路等不断兴建，明挖基坑施工较为普遍，基坑支护形式众多，大部分基坑支护都采用了桩基、地下连续墙、SMW工法桩+混凝土支撑、钢支撑及混凝土支撑与钢支撑混合支护形式，通过昆明市呈贡区白龙潭片区城市棚户区改造（龙四地块二期）项目深基坑工程施工实例，使用可回收式锚索施工，成功避免了深基坑支护中繁琐的支撑体系，既可大幅度降低工程成本，提高整体施工速度，也能避免施工中遗留锚索造成地下空间环境污染，类似深基坑施工采用可回收式锚索，值得去推广应用。
关键词：超红线；可回收；锚索；技术研究
引言：深基坑施工中，桩基+锚索支护形式，预应力锚索作为临时支护，以往的普通锚索通常是不能够回收的，不仅消耗大量的钢绞线、水泥等材料，造成材料浪费。而且这些锚索超越红线预留在地下，对周边地下空间开发时产生很大影响。如果这些临时性的设施采用可回收式预应力锚索进行支护，主体结构施工完成后，临时锚索支护可拆除回收利用，既可以大幅降低费用，又可以消除锚索留在地下对后期建设的影响。本次研究的是一种压力分散型可回收式锚索，与以往热熔可回收式锚索、U型可回收式锚索相比，本次研究的压力分散型可回收式锚索回收率达95%以上，因此研究可回收式预应力锚索是支护技术进一步发展的新方向、新趋势。
概述
昆明市呈贡区白龙潭片区城市棚户区改造（龙四地块二期）项目，总建筑面积303557㎡，地上建筑面积为201363㎡；地下建筑面积为102194㎡，新建地下车库两层，条形基坑平面尺寸为624×72米，坑开挖深度约10.6～16.0m，沿东西向设置0.8%的坡度，基坑支护周长约1408.8m，基坑支护采用“Φ800钻孔灌注桩+锚索”支护形式，东西侧（短边）设置3排可回收式预应力锚索，西侧竖向间距为2.6米，东侧竖向间距为2.6米，横向间距均为2.4米，自上而下单束锚索长为26、24、22米三种，南北侧（长边）设置4排可回收式预应力锚索，竖向间距2.8米，横向间距2.4米，单束锚索长为30（28）、28（26）、26（24）、24（22）米四种，单束钢绞线为4S15.2预应力钢绞线。
1、可回收式预应力锚索施工工艺
1.1锚索施工技术参数
基坑沿东向西设置0.8%坡度，整个基坑分为1-1、1a-1a、2-2、2a-2a、3-3、3a-3a、4-4、5-5、5a-5a九个区段。其中1-1、1a-1a、3-3、3a-3a沿基坑深度方向为四排锚索，竖向间距为3200mm、2800mm、2800mm，2-2、2a-2a、4-4、5-5、5a-5a 为三排锚索，锚索横向间距2.4m（二桩一锚），成孔直径150mm，锚索工作长度预留1.0m~1.5m便于张拉，孔径倾角20°，采用纯水泥注浆，浆体强度不小于M25，索体采用4φ15.2（1860）钢绞线制作。
表1 锚索设计技术参
1.2可回收式预应力锚索的组成
可回收式预应力锚索主要包括：钢绞线、钢绞线固定夹具、承载体、钢绞线塑料套管及塑料注浆管、水泥浆等材料：
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图1 承载体 图2固定夹具
1.3施工工艺
1.3.1土方开挖及修建平台
土方开挖前，先对地下障碍物及管线进行排查，确保地下无障碍物或离地下管线有一定的安全距离，再进行土方作业，土方开挖至可回收锚索以下50cm，根据锚固钻机尺寸及操作要求修建钻机操作平台，操作平台不宜小于4.5米。
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图3 边坡土方开挖 图4 修建平台
1.3.2测量定位
施工前，先对设计图纸提供的参数进行复核，确认无误后，根据设计图纸计算出锚孔竖向标高及横向间距，用水准仪将锚孔竖向标高确定好，定位出两个点，两点带线根据横向间距将其余孔位定位出来，并用红色喷漆或木桩进行标识，保证锚孔在同一高度。
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图5 设计锚索 图6 锚孔定位
1.3.3锚固钻机就位
锚固钻机钻是一种液压履带式钻机，利用四个支腿，将机座架坐在操作平台上，根据设计锚索与土壁之间的夹角，通过钻机伸缩轴进行调整，钻机自带测量罗盘测量钻杆角度，使钻杆中心与锚孔中心线重合，控制误差在±2°范围，钻机安装要求牢固，施工中不得产生移位现象，钻机利用履带可以纵横向自由行走。
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图7 锚固钻机就位
1.3.4钻孔及清孔
锚索孔钻孔直径、深度等均应满足设计要求，钻孔长度应超过锚索长度1.0m。锚索孔定位偏差不宜大于20mm，角度偏差不应大于2°，采用套管护壁成孔工艺，压水钻进的方法钻孔，钻进时钻机自带的增压水泵将压力水从钻管流向孔底，在一定水头压力下，水流携带钻削下来的土屑排出孔外，钻进时要不断供水冲洗，始终保持孔口水位，如发现不能压水进去，说明已经堵管，应拔出钻管，及时清除堵管泥土，再继续钻进，待钻进至规定深度，钻机继续旋转，并压水冲洗残留在孔中的土屑，直到流出的水不浑浊为止。
图10 可回收式锚索断面图
1.3.5锚索制作与安装
可回收预应力锚索是集中采购钢绞线到现场制作的，钢绞线的下料长度=锚索设计长度+工作预留长度1.0米，现场利用钢管组装胎架，钢绞线在胎架上进行制作成束，钢束制作依次为钢绞线下料→钢绞线穿管→可回收分散压力型装置安装→注浆管安装→架线环固定钢绞线，注浆管及钢绞线保护管采用20*2.2mm塑料管，沿全长设置，设计要求采用二次注浆法，二次高压注浆管应设置在锚索中间，同时锚固端夹具上要涂抹黄油，再插入套筒内，便于后期钢绞线回收。
锚索制作完成可采用炮车或人工搬运至施工现场均可，根据现场实际距离考虑，锚索运至现场，钻机才开始拔钻管，锚索在向孔内安装就位前，保证钻孔是否符合设计要求，检查锚索各部位是否正确，捆绑是否牢固，经检查合格的锚索即可向孔内安装，安装过程还要观察锚索送入孔内是否顺畅，如果发现锚索入孔困难或堵塞，必须将锚索取出重新钻孔安装，锚索端部距孔底为100mm，锚索安装完毕后，改用大泵量清水进行二次清孔，置换出孔内泥浆，直至孔口流出清水为止。
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图11 可回收装置安装 图12 钢束固定
1.3.6锚索注浆
锚索注浆是锚索施工的关键技术之一，注浆质量决定了锚索的拉拔力，清孔完毕后，连接好注浆泵和注浆管，在此同时按照设计要求制备好水泥浆，进行注浆，采用底部注浆工艺，锚索注浆浆体采用纯水泥浆，水泥使用强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.50，浆体强度不小于M25，注浆水泥用量≥95Kg/m；整个注浆过程必须连续，直到孔口流出水泥浆为止，方可终止注浆，为提高水泥早期强度，可加入0.5%的三乙醇胺早强剂，锚索采用二次压力注浆，第一次注浆压力0.5MPa，待第一次注浆初凝后（6～8h）进行第二次注浆，压力应大于2.0Mpa。
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图13 水泥浆制备 图14锚索注浆
1.3.7锚索张拉
锚索索体为4S15.2强度等级1860级的低松弛粘结钢绞线，设计强度为1320MPa，预应力锚索张拉前，需对配套的千斤顶及油泵进行标定，根据校准方程式换算出油泵读数。当锚索锚固段强度大于20MPa并达到设计强度的80%，开始进行锚索张拉锁定，张拉前将承压板套入锚索，调整垫板与锚索垂直后锁紧锚具。锚索正式张拉前取20%的设计锁定荷载，对其张拉，使其各部位接触紧密。张拉力施加值顺序依次为：第一次张拉力为设计锁定荷载值的25%，持荷10分钟后进行第二次张拉，张拉力为设计锁定荷载值的50%，持荷10分钟后进行第三次张拉，张拉力为设计锁定荷载值的75%，持荷10分钟后进行第四次张拉，张拉力为设计锁定荷载值的100%。因在锁定过程中，张拉荷载都有一定回缩值，故锁定前超张拉1.10～1.15倍设计锁定荷载应力，并持荷10分钟时间，以确保锚头位移及预应力值稳定。最后一级张拉力达到设计值后稳压30分钟结束张拉并锁定。每张拉一次均应测量锚索（杆体）的伸长值，并作好原始记录。
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图15 油表读数 图16千斤顶张拉
1.3.8锚索回收
地下室主体结构施工完毕后，开始对预应力锚索进行回收，调整相应的退锚张拉力，用千斤顶将锚具退掉，拆除锁定的夹片及工作锚，钢绞线解锁，随后只需人工将钢绞线推到底，顺时针旋转2~3圈，然后用力将钢绞线直接拉出即可，依次类推，直到钢绞线全部回收完成。回收步骤如下：
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图17 预应力锚索、可回收装置与承载体连接图
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图18 预应力锚索与回收装置连接图
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图19 预应力锚索回收一
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图20 预应力锚索回收二
1.4设备与材料
表2 可回收式预应力锚索施工机械设备、机具配置表
1.5施工质量控制
1.5.1钻孔
预应力锚索钻孔施工前要求用全站仪按照图纸里程精确放样，水准仪控制锚孔标高，孔径为150mm，采用MGL-150D锚固钻机钻孔，在架设钻机时必须使锚索孔位中心线与钻机钻杆轴线重合，钻孔各参数全部按设计参数核对好后才可钻进，钻进时要低转速，低压推进，每钻进一定深度时，检查钻孔各参数是否正确和机架是否牢固，直到钻至设计标高。
1.5.2锚索制作与安装
严格按照设计图纸要求控制锚索下料长度（锚索设计长度+预留工作长度），可回收式锚索全长均需采用塑料套管，固定端锚索与可回收式装置中的固定夹具咬合，穿管完成从自由端一侧人工拉拔钢绞线，检验锚索与固定夹具是否咬紧，同时固定夹具与可回收式装置中的钢套筒间须涂刷一层润滑油，便于后期锚索退锚回收，在锚索制作和运输过程中，切勿将塑料套管损坏，避免浆液渗入塑料套管，无法回收锚索。
1.5.3锚体注浆
严格按照设计技术参数做好配合比，并需经检测单位验证，现场水泥浆制备按照设计配合比要求准备好相关计量设备，按照配合比制备水泥浆，利用高压注浆泵注浆，第一次注浆直到孔口流出水泥浆液为准，注浆压力不小于0.5MPa，待第一次注浆初凝后（6～8h）进行第二次注浆，压力应大于2.0Mpa；
1.5.4锚索张拉
锚索张拉前按照规范要求对使用时间超过6个月，张拉次数超过300次的千斤顶及油表配套进行标定，且在同等条件下养护水泥浆试块强度大于20MPa并达到设计强度的80%，开始进行锚索张拉锁定，张拉前调整垫板与锚索垂直后锁紧锚具。工作锚具与承压板接触紧密。按照规范要求分级张拉持荷。
2、结束语
通过昆明市呈贡区白龙潭片区城市棚户区改造（龙四地块二期）项目深基坑工程施工实例，使用可回收式锚索施工，成功避免了深基坑支护中繁琐的支撑体系，既可大幅度降低工程成本，提高整体施工速度，同时也起到节能降耗的作用，也能避免施工中遗留锚索造成地下空间环境污染，类似深基坑施工采用可回收式锚索，值得去推广应用。
参考文献：
[1]王泰恒，许文年。预应力锚固技术基本理论与实践【M】.北京：中国水利水电出版社，2007
[2]苗凤山，预应力岩体锚固体系的试验研究【J】.海威姆预应力技术.2002