浅谈预应力锚索在深基坑支护中的应用

鲁春新/LU Chun-xin

（东北煤田地质局 沈阳钻探机械研制中心，辽宁 沈阳 110122）

随着地铁车站及高层建筑的深基坑施工越来越多，由于锚索和钢筋混凝土桩的联合支护体系施工方便、占用场地较小、节省材料和节约投资等原因，在深基坑支护中的应用也越来越广泛。可用于工业与民用建筑的基坑支护中，并与其他支护联合使用均取得良好效果获得显著的社会效益和经济效益。

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

3 预应力锚索施工工艺及技术要点

3.1 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。

3.2 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）预应力锚索施工工艺流程 钻机就位→锚索成孔→清孔→锚索体制作→安装→一次常压注浆→二次高压注浆→腰梁绑扎钢筋浇筑混凝土→安装锚具→张拉索定。

2）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1.1～1.2，粘度22～23s，失水量小于10m L/30m in。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。

3）清孔 终孔后不能立即停钻，要求稳钻1～2m in，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁必须清理干净。

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时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2） 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2 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0.3～0.5MPa，待一次注浆初凝后，且强度达到5.0MPa后进行二次注浆；二次注浆压力在2.5～5.0MPa，两次注浆体强度不小于25MPa。注浆完成后，自然养护不少于7天，在浆体硬化前，不能承受外力或有外力引起的锚杆移动。

7)锚具安装（图3） 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。

图3 锚具安装图

8)预应力锚索张拉与锁定 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。

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。

10)预应力锚索检测 按JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》规范要求，对锚索设计内力值进行张拉检测，其目的是检验锚索张拉力是否符合设计及规范要求。检测数量为大于5%、不小于3根。

4 结 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。

[1] 苏自约.岩土锚固技术的新发展与工程实践[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] JGJ 120-1999，建筑基坑支护技术规程[S].

[3] CECS 22-2005，岩土锚杆（索）技术规程[S].