盘先发
广州市恒盛建设工程有限公司510000
摘要：在深基坑工程中，预应力锚索是一项重要的加固技术，尤其是在地下水充沛的地层中，可以与支护桩相结合组成内支撑体系，有效地防止基坑周围土方的位移和沉降，确保基坑支护稳定。根据预应力锚索施工技术的原理，论文介绍了预应力锚索用于桩锚支护施工的准备工作，对其施工技术要点进行了论述，并着重阐述了预应力锚索在深基坑支护工程中的施工工艺及施工技术要点。
关健词：基坑；预应力锚索；支护工程；施工工艺
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。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。
1、预应力锚索作用机理
预应力锚索支护和加固基坑时，一端锚固于稳定的土层内，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中，穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性。另一方面由于锚索施加的预应力作用改变了破裂面土体的应力状态，对基坑坑壁产生一个主动压力，从而保证开挖基坑边坡土体的自稳能力，提高基坑的整体稳定性。
2、预应力锚索的结构形式
锚索结构由锚固段、自由段和锚头三部分组成（图1）。锚固段位于稳定土体内起到提供锚固力的作用。自由段是连接锚固段的部分，不但起到传递锚固力的作用，而且对锚索锁定提供必要的延伸量。锚头是把拉力施加在腰梁或冠梁上，并对拉力进行锁定。
图1锚索构造示意图
1-混凝土封锚；2-锚具；3-钢垫板；4-腰梁；5-孔壁；6-自由段经防腐处理的钢绞线；7-隔离支架；8-对中支架；9-水泥浆；10-注浆管；11-裸露钢绞线；12-导向帽
3、锚杆工艺原理
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2）。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。
图2锚索示意图
4、预应力锚索施工工艺及技术要点
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
预应力锚索施工工艺流程?孔位测量放样→钻机就位→钻孔→安放锚索→一次常压注浆→二次高压注浆→架设桩间连系梁（腰梁）→技术间隔→锚索张拉锁定。
4.2施工前的准备工作
对深基坑工程项目必须要求了解工程的概况，如基坑所处的地段，周边的环境及地质情况，四周市政道路、管、沟、电力电缆和通讯光缆以及邻近建筑物等情况。掌握工程地质情况及水文地质条件掌握工程地质情况及水文地质条件，对工程所处地理位置的地质结构，可根据场地勘察报告查阅，施工区域内建筑基坑的工程地质勘查报告中，土的常规物理试验指标中，土的固结块剪内摩擦角?、内聚力c、渗透系数K等重要数据对锚索计算产生决定性影响，必须引起高度关注。
4.3预应力锚索的施工
锚索施工是采用钻孔设备造孔穿越需要加固的位置，安置锚索，并对锚固段注浆，通过张拉锚索锚固不利结构面，有效的增加了深基坑边坡体的整体性和稳固性。
1）锚索成孔钻机就位，利用锚杆钻机钻孔，一般采用正循环钻进。根据地层不同：对于含碎石较多的地层，采用套管护壁技术施工；对于粘性土层，采用泥浆护壁技术施工，经试验，采用泥浆比重为1.1～1.2g/cm3，粘度22～23s，失水量小于10mL/30min。钻孔倾角一般在25°～35°范围之内，避免锚索出现交叉和互碰现象。
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。
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）锚索体制作?锚索是由钢绞线、定位架、锚板、锚具组成。
锚索的下料长度L应按下式计算：
L=l+a+b
式中L—锚索下料长度，m；
l—锚索设计长度，m；
a—外锚头厚度，m；
b—锚具总长(垫板、千斤顶)，m。
下料时钢绞线的切割应采用砂轮切割机，禁止用电焊或气割，以免钢绞线头松散及钢绞线受热损伤而降低抗拉强度。制作时沿钢绞线间距1.5m套上隔离支架和对中支架，并用铅丝绑扎牢固，在绑扎过程中钢绞线要顺直，不要歪扭，更不要出现相互交错的现象。注浆管居中放置前端距锚索端头500mm，并在注浆管前端开设两对注浆孔。钢绞线前端套上导向帽，并将导向帽牢固的固定在钢绞线上。锚索自由段涂防锈漆两道并用塑料波纹管包裹，两端用胶带密封防止水泥浆液渗入自由段的塑料波纹管内。最后在锚索上编号以便对号入孔。
5）锚索的安装（图3） 安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后，再将注浆管与锚索同时放入孔内。锚索安装完成后，不得随意敲击，不得悬挂重物。
图3锚索剖面图
6）注浆?锚索锚固段采用二次注浆法。一次注浆采用水泥砂浆，注浆压力0.4～0.6Mpa,水泥砂浆的水灰比0.45～0.5，灰砂比为1：0.5～1：1，注浆体强度不小于20Mpa。待一次注浆初凝后且强度达到5.0Mpa后进行二次注浆；二次注浆采用纯水泥浆，二次注浆压力为2.5～3.0Mpa，水灰比为0.45～0.5，要稳压两分钟。二次注浆为劈裂注浆，通过再次向锚固段注浆，使第一次注浆体被劈裂，浆液在高压作用下向锚固体与地层的接触面之间扩散，使锚固体直径扩大，增加径向应力，受挤压作用，使锚固体周围的地层受到压缩，孔隙比减小，含水量减少，提高地层的抗剪强度指标以及锚索的承载能力。为了使二次注浆到达设计的效果，在一次注浆时必须将锚固段完全注满浆。
7）预应力锚索张拉与锁定
二次劈裂注浆完成后安装钢腰梁，待锚固体强度达到设计强度75%时才能进行锚索的张拉与锚固作业。锚索张拉前应对张拉设备进行校定，张拉顺序应考虑临近锚索的相互影响。锚索正式张拉前，取0.1～0.2倍的轴向拉力设计值对锚索预张拉1～2次，使锚索完全平直和各部位接触紧密，产生初剪。锚索张拉至1.05～1.1倍轴向拉力设计值并保持15分钟，然后卸荷至零，再重新张拉至锁定荷载进行锁定，锁定荷载为0.75～0.9倍的轴向拉力设计值。为避免相邻锚索张拉后的应力损失，采用“跳张法”即隔一拉一的方法进行锚索张拉施工。张拉采用单根对称分级循环张拉方式。每级张拉持荷2～5min。张拉过程准确全面记录各相关参数，并检查其是否符合要求。锁定48小时后根据变化情况和量化检查张拉确认是否需要补充张拉。
8)锚具安装（图4） 锚垫板采用300×300×20钢板，腰梁采用20a#工字钢，腰梁与桩间用细石混凝土填充密实。安装应保证锚具面与钢绞线受力方向垂直。
锚固体混凝土强度均应大于15.0MPa时，方可进行张拉。锚索张拉时，采用分级张拉。锚索张拉顺序，应考虑邻近锚索的相互影响。锁定时，采用夹片式锚具进行锁定，可对锚索按1.2倍的设计值进行锁定。
图4锚具安装图
? 9)封锚?预应力锚索为受力构件，外锚头一旦失效就会前功尽弃，故对外锚头要加以保护，防止产生锈蚀。一般情况下采用C20细石混凝土将外锚头（含钢垫板）保护起来。
5、施工中应控制的要点
1）钻孔应严格标出孔位，开孔高程误差小于10cm，钻机安装要做到正平稳固，钻进过程中应循环清空，如土层易塌孔、缩孔时应进行固壁处理，如灌入水泥浆，待浆料初凝后再重新扫孔钻进。钻进达到设计深度后，不得立即停钻，应稳钻2分钟，防止达不到设计深度。钻孔完成后应使用高压风将孔内粉尘及水体全部吹出。
2）杆体必须在平坦无泥的地面加工，每根铰线误差小于50mm。下料时钢绞线的切割应采用砂轮切割机，不得使用电焊或气割。锚固段每隔2.0米设隔离架一个，用火烧丝绑扎牢固。自由段套入塑料管保护，两端应包裹严密，不得漏入水泥浆。杆体搬运途中，需配置足够人力，防止沾污泥水。杆体放入孔内后，外露张拉长度1.5m（以桩外皮为准）。钢腰梁须提前加工制作完成运至施工现场备用。
3）浆体搅浆前，须收到实验室的水泥复验单。一次注浆采用水泥砂浆，注浆压力0.4～0.6Mpa,水泥砂浆的水灰比0.45～0.5，灰砂比为1：0.5～1：1，注浆体强度不小于20Mpa。待一次注浆初凝且强度达到5.0Mpa后进行二次劈裂注浆，二次注浆压力控制在2.5～3.0Mpa内。
4）锚索测力器和张拉设备要配套，根据标定的相关曲线判断测力器的质量和适用性。锚索加固处理的部位，应有目的的布置监测仪器，以便评价基坑的安全稳定性和锚索工作状态。
5）施工测量监控单位要固定，资料统一管理，测量仪器定期校验，确保监测资料的系统性和可靠性。
6、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。
结束语
在实际深基坑支护施工中，采用预应力锚索和灌注桩支护体系共同支护，达到了结构受力合理、节约投资、缩短工期的目的。同时，深基坑锚索支护使施工质量、安全有保障，并且有较好的经济效益。现如今预应力锚索加固技术已广泛应用于建筑结构物加固、边坡治理、大型地下洞室及深基坑支护等工程，前景非常广阔。
参考文献
[1]深基坑支护工程中加固处理的优化研究[J].李国恒.世界有色金属.2017(19)
[2]深基坑及地下结构施工管理技术[J].李明.中华建设.2015(05)
[3]建筑工程深基坑的支护设计与施工技术[J].陈朋.建筑工人.2020(03)
[4]岩土工程建设中深基坑的支护与岩土勘察技术探讨[J].洪士元.世界有色金属.2020(19)