斜拉锚杆技术在新发汇融广场工程中的应用

袁锦祥+蒋新山

摘要：无锡新区金融服务区项目（亦称新发汇融广场）为3层地下室，深基坑支护设计采用“钻孔灌注柱+斜拉锚”的围护方案。文章针对该工程深基坑平面布置为矩形的特征，斜拉锚杆施工过程中采取合理的施工技术和管理控制措施，确保深基坑施工安全。

关键词：深基坑；斜拉锚杆；施工技术；荷载～位移（Q～S）

中图分类号：TU681 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0101-03

1 项目概况

无锡新区金融服务区（亦称新发汇融广场）位于无锡市新区中心。建筑占地面积430×120=51600m2，场地平坦，地理位置与自然条件十分优越。该项目由8幢9～18层的商业办公楼建筑群构成（图1），总建筑面积约24.6万m2，三层地下室的总建筑面积约8万m2。两个深基坑皆呈矩形，长约155m，宽约78m，深约12m。本项目为创建“江苏省扬子杯奖”工程。由无锡市新区经济发展集团总公司投资，同济大学科上海瑞管理有限公司实行项目管理，金融服务区工程距太湖较近，地下水位高，自然土层厚5m左右，基坑侧壁上部土层为硬塑状粉质粘土，自然地面以下8m部位为粉砂层，该土层为含水层，含水量大，渗透系数高，对基坑侧壁安全影响较大。

2 斜拉锚杆的作用

岩土锚固的基本原理就是利用锚杆（索）周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力以保持地层开挖面的自身稳定。由于锚杆锚索的使用，它可以平衡作用于结构物上的应力（图2），使锚固地层产生压应力区并对地层起到加劲作用，增强地层的强度，改善地层的力学性能，使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，使其能有效地承受拉力和剪力。

3 斜拉锚杆的设计描述

斜拉锚杆4根15.2钢绞线，长25m，钢绞线与锚盘连接采用冷挤压方法，注浆压力29MPa，向下倾斜15/25度交替布置，设计抗拉力58吨，拉应力为58÷1.625=35.69（MPa），贯通梁砼强度为C30。

4 斜拉锚杆施工技术

4.1 斜拉锚杆技术控制要点

（1）钻孔：孔洞定位要准确，交替布置，孔洞倾斜角度要结合土层实际情况，钻孔深度按照设计要求，只允许正偏差，没有负偏差，锚杆扩大头超出土体开裂临界迹线（图3），一般不少于3m。

（2）杆体加工与下放应符合设计要求。

4.2 斜拉锚杆锚固段施工要点

注浆：在锚固段高压旋喷扩孔完成后，由里向外旋喷注浆，水灰比为1∶0.7的纯水泥浆液，分段喷射压力为30MPa、29MPa、28MPa，至自由段喷浆结束。旋喷喷杆提升速度常规按照20～25cm/min为宜，特殊土层可以适当调整，直至浆液溢出孔外，旋喷注浆应保证斜拉锚杆扩大头的尺寸（里面大，外面小）和斜拉锚杆桩的设计长度（扩大头旋喷注浆往返两次）。

4.3 斜拉锚杆自由段施工要点

斜拉锚杆自由段的核心作用，就是要保证自由段钢绞线在拉拔试验中钢绞线能自由位移，钢绞线穿过贯通梁时自由段钢绞线与土层内斜拉锚杆要成一条直线。自由段部位钢绞线需加套管并做防锈防腐处理。套管不严密（图3），会造成砼与钢绞线融为一体，绘制出的“荷载～位移（Q～S）”曲线不准确，斜拉锚杆张拉试验就不能达到双控目的。

4.4 斜拉锚杆钢绞线端头施工要点

斜拉锚杆钢绞线端头与锚盘连接应采用冷挤压方法。

4.5 斜拉锚杆长度控制要点

深基坑长边中部20m范围内，斜拉锚杆长度应适当加长，扩大头应超出土体开裂临界迹线，注浆压力增加2MPa。

4.6 斜拉锚杆与基坑外降水的关系

斜拉锚杆注浆24小时后，基坑内外进入正常降水状态，以增强地层的强度，改善地层的力学性能，加大斜拉锚杆的摩擦力。

4.7 斜拉锚杆的细部处理

斜拉锚杆球部伸入粉砂、粉土层中，斜拉锚杆容易产生引水通道，应在流水口进行密封处理。

5 锚杆（索）的张拉试验

5.1 锚杆（索）的张拉试验规定

（1）锚杆张拉检测是为了检验锚杆是否达到设计要求而进行的检验性张拉试验。验收试验锚杆的数量应不少于锚杆总数的5%，并且一个边坡不少于3根。

（2）验收试验最大试验荷载：永久性锚索应为设计轴向拉力值的l.5倍；临时性锚索应为设计轴向拉力值的1.2倍。荷载分级施加并测读各级荷载下的锚索伸长值，并绘制试验荷载～位移（Q～S）曲线（图4）。

（3）锚杆锚固段浆体强度不得低于15MPa或者达到设计强度等级的75%时，方可进行锚杆张拉试验。

（4）参与锚杆张拉试验的组合体灌注桩和贯通梁砼的龄期达到15d以上，砼的强度达到95%，可进行锚杆试验。

（5）加载装置（千斤顶、油泵）的额定压力必须大于试验压力，试验前应进行标定。

（6）加荷反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载要求。

（7）计量仪表（测力计、位移计等）应满足测试要求的精度。

（8）基本试验和蠕变试验锚杆数量不应少于3根，试验锚杆材料尺寸及施工工艺应与工程锚杆相同。

5.2 斜拉锚杆张拉试验技术要点

锚杆的张拉与锁定：

（1）张拉试验设备选择时应考虑它的通用性能，做到一项多用。

（2）张拉试验前对张拉设备进行标定。对于1000kN以下的千斤顶，可用2000kN的压力机标定，标定的数据与理论数值误差应小于2%。

（3）锚具安装必须与孔道对中，夹片安装整齐，裂缝均匀，理顺注浆管后依次套入锚垫板、工作锚、限位板，在限位板上用千斤顶预拉，每根预拉到一定荷载后，再套入千斤顶、工具锚、工具夹片等。endprint

（4）张拉试验按程序和设计张拉速度（一般为40kN/min）进行。正式张拉试验前进行二次预张拉，张拉力为设计拉力的l0%～20%。正式张拉试验荷载要分级逐步施加，不能一次加至锁定荷载。

（5）为了抵消部分应力松弛和孔道摩擦损失，进行5%超张拉。

（6）按照张拉程序最终张拉至卸荷值+2MPa立即锁定。

依次、跳格、分级张拉试验程序：采用组合式张拉试验，5根斜拉锚杆为一组，按顺序排号，斜拉锚杆张拉试验共分6次完成，加荷分别为设计值的：20%、35%、50%、75%、100%、105%。第一次按设计值的20%张拉，先张拉1、3、5号斜拉锚杆，后张拉2、4号斜拉锚杆，1至5号斜拉锚杆张拉程序全部结束并持荷5min，再实施第二次张拉程序，以此类推，循环加卸载，每次中间持荷5min，第六次超张拉105%完成后锚固卸荷。

组合张拉试验优点：

（1）整体同时张拉试验，桩端和贯通梁的侧壁损伤小。

（2）多根斜拉锚杆同时张拉，斜拉锚杆起到缓冲、循环加卸载的作用，斜拉锚杆不容易位移。

注：第五根斜拉锚杆（交接处）的第六次105%超张拉试验连同下组斜拉锚杆一同超张拉试验锚固卸荷完成。

备注：本工程深基坑皆呈矩形（长约155m，宽约78m，深约12m），根据长边效应原理，角偶部位斜拉锚杆应力较小，靠近基坑角偶部位25m内斜拉锚杆张拉应力取设计值的50%，靠近基坑中间部位斜拉锚杆张拉应力取设计值的95%（自基坑角偶至基坑中部，张拉应力由小到大顺序张拉）。

6 张拉试验流程

张拉试验流程案例如图5所示：

第一次20%张拉试验：

第一次张拉，拉力为58×0.2=11.6吨，拉应力为11.6÷1.625=7.14（MPa）

由虎克定律得：

自由段为7m钢绞线张拉伸长值应超过35.2mm×80%=28.16mm

第三次50%张拉试验：

第三次张拉试验，拉力为58×0.5=29吨，拉应力为29÷1.625=17.85（MPa）

第五次100%张拉试验：

第五次张拉，拉力为58×100%=58吨，拉应力为58÷1.625=35.69（MPa）

第六次超张拉试验105%：

第六次张拉，拉力为58×105%=60.9吨，拉应力为60.9÷1.625=37.48（MPa）

7 建立健全锚杆（索）的长期观测制度

锚杆施工完毕，建立健全锚杆（索）的长期观测制度，以便防止预应力锚杆损失情况和锚杆的位移变化规律，确保锚杆的工作能力，需要对锚杆进行长期观测，发现锚杆的工作性能较差或不能完全承担锚固力，采用二次张拉锚杆或增设锚杆数量等措施，以保证边坡锚固质量的安全性。

8 结语

金融服务区深基坑围护斜拉锚杆施工技术与张拉试验项目管理坚持科学化、精细化的管理模式，采用科学理论与工程实践经验相结合的方法，认真总结斜拉锚杆施工技术与张拉试验质量的影响因素，达到了事前预防，事中控制，事后治理的目的。通过项目管理部的严抓细管，有效地防止斜拉锚杆施工、张拉试验中出现的质量安全隐患，三层深基坑围护结构多数地域设置一道斜拉锚杆，保证深基坑内安全施工，并保证深基坑边沿砼重车安全行驶，加快工程进度，降低了工程成本

作者简介：袁锦祥（1968—），男，无锡新区经济发展集团总公司副总经理，上海复旦大学硕士，研究方向：建筑工程项目管理和建筑工程学术。endprint

（4）张拉试验按程序和设计张拉速度（一般为40kN/min）进行。正式张拉试验前进行二次预张拉，张拉力为设计拉力的l0%～20%。正式张拉试验荷载要分级逐步施加，不能一次加至锁定荷载。

（5）为了抵消部分应力松弛和孔道摩擦损失，进行5%超张拉。

（6）按照张拉程序最终张拉至卸荷值+2MPa立即锁定。

依次、跳格、分级张拉试验程序：采用组合式张拉试验，5根斜拉锚杆为一组，按顺序排号，斜拉锚杆张拉试验共分6次完成，加荷分别为设计值的：20%、35%、50%、75%、100%、105%。第一次按设计值的20%张拉，先张拉1、3、5号斜拉锚杆，后张拉2、4号斜拉锚杆，1至5号斜拉锚杆张拉程序全部结束并持荷5min，再实施第二次张拉程序，以此类推，循环加卸载，每次中间持荷5min，第六次超张拉105%完成后锚固卸荷。

组合张拉试验优点：

（1）整体同时张拉试验，桩端和贯通梁的侧壁损伤小。

（2）多根斜拉锚杆同时张拉，斜拉锚杆起到缓冲、循环加卸载的作用，斜拉锚杆不容易位移。

注：第五根斜拉锚杆（交接处）的第六次105%超张拉试验连同下组斜拉锚杆一同超张拉试验锚固卸荷完成。

备注：本工程深基坑皆呈矩形（长约155m，宽约78m，深约12m），根据长边效应原理，角偶部位斜拉锚杆应力较小，靠近基坑角偶部位25m内斜拉锚杆张拉应力取设计值的50%，靠近基坑中间部位斜拉锚杆张拉应力取设计值的95%（自基坑角偶至基坑中部，张拉应力由小到大顺序张拉）。

6 张拉试验流程

张拉试验流程案例如图5所示：

第一次20%张拉试验：

第一次张拉，拉力为58×0.2=11.6吨，拉应力为11.6÷1.625=7.14（MPa）

由虎克定律得：

自由段为7m钢绞线张拉伸长值应超过35.2mm×80%=28.16mm

第三次50%张拉试验：

第三次张拉试验，拉力为58×0.5=29吨，拉应力为29÷1.625=17.85（MPa）

第五次100%张拉试验：

第五次张拉，拉力为58×100%=58吨，拉应力为58÷1.625=35.69（MPa）

第六次超张拉试验105%：

第六次张拉，拉力为58×105%=60.9吨，拉应力为60.9÷1.625=37.48（MPa）

7 建立健全锚杆（索）的长期观测制度

锚杆施工完毕，建立健全锚杆（索）的长期观测制度，以便防止预应力锚杆损失情况和锚杆的位移变化规律，确保锚杆的工作能力，需要对锚杆进行长期观测，发现锚杆的工作性能较差或不能完全承担锚固力，采用二次张拉锚杆或增设锚杆数量等措施，以保证边坡锚固质量的安全性。

8 结语

金融服务区深基坑围护斜拉锚杆施工技术与张拉试验项目管理坚持科学化、精细化的管理模式，采用科学理论与工程实践经验相结合的方法，认真总结斜拉锚杆施工技术与张拉试验质量的影响因素，达到了事前预防，事中控制，事后治理的目的。通过项目管理部的严抓细管，有效地防止斜拉锚杆施工、张拉试验中出现的质量安全隐患，三层深基坑围护结构多数地域设置一道斜拉锚杆，保证深基坑内安全施工，并保证深基坑边沿砼重车安全行驶，加快工程进度，降低了工程成本

作者简介：袁锦祥（1968—），男，无锡新区经济发展集团总公司副总经理，上海复旦大学硕士，研究方向：建筑工程项目管理和建筑工程学术。endprint

（4）张拉试验按程序和设计张拉速度（一般为40kN/min）进行。正式张拉试验前进行二次预张拉，张拉力为设计拉力的l0%～20%。正式张拉试验荷载要分级逐步施加，不能一次加至锁定荷载。

（5）为了抵消部分应力松弛和孔道摩擦损失，进行5%超张拉。

（6）按照张拉程序最终张拉至卸荷值+2MPa立即锁定。

依次、跳格、分级张拉试验程序：采用组合式张拉试验，5根斜拉锚杆为一组，按顺序排号，斜拉锚杆张拉试验共分6次完成，加荷分别为设计值的：20%、35%、50%、75%、100%、105%。第一次按设计值的20%张拉，先张拉1、3、5号斜拉锚杆，后张拉2、4号斜拉锚杆，1至5号斜拉锚杆张拉程序全部结束并持荷5min，再实施第二次张拉程序，以此类推，循环加卸载，每次中间持荷5min，第六次超张拉105%完成后锚固卸荷。

组合张拉试验优点：

（1）整体同时张拉试验，桩端和贯通梁的侧壁损伤小。

（2）多根斜拉锚杆同时张拉，斜拉锚杆起到缓冲、循环加卸载的作用，斜拉锚杆不容易位移。

注：第五根斜拉锚杆（交接处）的第六次105%超张拉试验连同下组斜拉锚杆一同超张拉试验锚固卸荷完成。

备注：本工程深基坑皆呈矩形（长约155m，宽约78m，深约12m），根据长边效应原理，角偶部位斜拉锚杆应力较小，靠近基坑角偶部位25m内斜拉锚杆张拉应力取设计值的50%，靠近基坑中间部位斜拉锚杆张拉应力取设计值的95%（自基坑角偶至基坑中部，张拉应力由小到大顺序张拉）。

6 张拉试验流程

张拉试验流程案例如图5所示：

第一次20%张拉试验：

第一次张拉，拉力为58×0.2=11.6吨，拉应力为11.6÷1.625=7.14（MPa）

由虎克定律得：

自由段为7m钢绞线张拉伸长值应超过35.2mm×80%=28.16mm

第三次50%张拉试验：

第三次张拉试验，拉力为58×0.5=29吨，拉应力为29÷1.625=17.85（MPa）

第五次100%张拉试验：

第五次张拉，拉力为58×100%=58吨，拉应力为58÷1.625=35.69（MPa）

第六次超张拉试验105%：

第六次张拉，拉力为58×105%=60.9吨，拉应力为60.9÷1.625=37.48（MPa）

7 建立健全锚杆（索）的长期观测制度

锚杆施工完毕，建立健全锚杆（索）的长期观测制度，以便防止预应力锚杆损失情况和锚杆的位移变化规律，确保锚杆的工作能力，需要对锚杆进行长期观测，发现锚杆的工作性能较差或不能完全承担锚固力，采用二次张拉锚杆或增设锚杆数量等措施，以保证边坡锚固质量的安全性。

8 结语

金融服务区深基坑围护斜拉锚杆施工技术与张拉试验项目管理坚持科学化、精细化的管理模式，采用科学理论与工程实践经验相结合的方法，认真总结斜拉锚杆施工技术与张拉试验质量的影响因素，达到了事前预防，事中控制，事后治理的目的。通过项目管理部的严抓细管，有效地防止斜拉锚杆施工、张拉试验中出现的质量安全隐患，三层深基坑围护结构多数地域设置一道斜拉锚杆，保证深基坑内安全施工，并保证深基坑边沿砼重车安全行驶，加快工程进度，降低了工程成本

作者简介：袁锦祥（1968—），男，无锡新区经济发展集团总公司副总经理，上海复旦大学硕士，研究方向：建筑工程项目管理和建筑工程学术。endprint