深基坑支护施工中预应力土层锚杆的应用

杨振莉

摘 要：随着现代化城市建设的推进，城市内高层建筑数量快速增加且规模不断扩大，这对深基坑支护施工技术提出了更高的要求。深基坑支护施工中技术种类较多，施工单位要结合实际情况选择合适的支护类型与技术。该文中以预应力土层锚杆技术概念为切入点，探讨其在深基坑支护施工中的应用要点，阐述需要注意的问题。

关键词：深基坑支护 预应力土层锚杆 应用要点

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0029-02

随着大量农村人口涌入城市，我国城市用地日趋紧张，现代建筑朝着地下与高处发展。但深基坑施工中需要稳定性较强的支护结构，除此之外，还应该减少对周围环境的影响、经济成本等。这就对深基坑支护技术提出了更高要求，该文中主要探讨深基坑支护施工技术应用中需要注意的问题。

1 预应力土层锚杆概念与特点分析

1.1 概念阐述

预应力锚杆大致分成4部分：螺母、垫板、止浆塞及锚头。预应力锚杆是用于预应力拉张的专门器材，锚杆拉力借助垫板作用给锚杆施加一个外力，可以起到强化锚固的作用。深基坑支护中使用预应力锚杆为了避免深基坑周围土层坍塌，将具有抗拔作用的锚杆植入到周围土层内，锚杆拉张后施加一个拉力，增加锚固体抗压承重能力，起到支护作用。

1.2 技术特点

预应力土层锚杆技术特点显著，将预设应力通过钢绞线施加给支护结构，提高支护结构的稳定性，可以将其概述为两点：首先有效平衡荷载。技术施工中将预应力筋与锚具看成单独的结构，将预应力看成一个相关荷载，通过反向计算准确得出施加预应力的大小、形状及其他相关条件；其次，有效融合土体与锚固体。具体施工中通过施加的应力有效改变土压力的方向与大小，避免土体产生滑移面，有效控制变形问题，最终实现提高基坑稳定性的目的。

2 深基坑支护施工中预应力土层锚杆的应用

为更加详细地描述预应力土层锚杆在深基坑支护施工中的应用，笔者结合具体案例进行阐述。

2.1 深基坑工程概况

该研究中笔者以实际工程为研究对象，该工程为办公住宅楼，地面25层、地下2层，深基坑工程总面积35 670 m2，深埋6.4 m、土方开挖面积1 680 m2。施工地点岩土层可以分成4部分：素填土、高压缩性粉质粘土、中偏高压缩粉质粘土及中压缩性粉土。此外，经过水文地质勘察，发现周边地下含水层高度为1.5 m，深基坑施工中极有可能受到含水层的影响，为避免这个问题，方案设计阶段设计人员充分考虑此问题，制定规避各种安全隐患的可行性方案，大幅度提高工程质量。

2.2 设计预应力锚杆

设计人员综合考虑各方面因素，对比技术优劣后决定采用预应力土层锚杆技术。设计人员仔细考察工程情况，结合数据资料设计施工方案：该工程中一共设计两层锚杆，上侧锚杆长度为25.6 m、下层锚杆长度23.2 m。设计过程中设计人员考虑地下水文情况，采用二次劈裂注浆模式。为确保深基坑工程施工质量，多次计算明确各项数据。

2.3 设计支护的结构

（1）支护计算。计算深基坑支护结构数据，参考同类型建筑深基坑施工经验确定水压力系数，系数为0.3，地面负荷为15 000 Pa，支护结构安全系数为1.5，计算土压力时按照郎肯土压力计算进行。

（2）设计锚杆。该深基坑支护施工中选择桩锚结合的结构形式，共有140根桩锚，同时确保锚杆与桩间距离相等，安设角度为20°。明确各项取值后详细计算支护结构的受力情况，进一步确定锚杆轴间拉力T=ND/cosa，L=KT/3.14d1Q公式计算锚杆锚固长度。

2.4 土层锚杆的施工

预应力土层锚杆施工工艺可以分成4个步骤：

（1）钻孔施工。钻孔过程中施工人员应该掌握钻进参数与钻进速度，避免出现埋钻、卡钻等不利事故。土层锚杆自由段钻进速度可以适当加快，而到了锚固段则应该适当放缓。钻孔施工中可以分成干作业法与湿作业法两种，前者主要控制钻进速度避免别钻情况。钻孔结束后，倒出孔内土后再拔出钻杆；后者钻孔过程中需要不断用水冲洗，保证孔口水位，依据地质条件判断钻进速度，通常钻进速度30～40 cm/min的速度即可。每根钻杆钻进后需要用水反复冲洗孔地沉渣直到流出清水后才能接新的钻杆，接着拔出钻杆。

（2）安装预应力筋。锚杆杆体安装过程中，保证杆体笔直不存在扭曲压弯情况，同时将注浆管与锚杆置入孔内，管道与孔底保持50～100 mm的距离，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，确保杆体处于钻孔中心。钻孔过程中发现孔壁坍塌时需要重新透孔清孔，直到锚杆可以顺利放入其中为止。

（3）正式开始注浆。灌浆施工工艺要求较高，该次工程中采用45 MPa的普通水泥，水灰比保持0.6，初次注浆压力为0.6 kPa，在孔口出浆液位置拔出一节套管，继续注浆直到孔口开始向外流出浓液，此时及时将套管拔出并采用玻璃丝封口，初次注浆12 h后开始二次注浆，此时将注浆压力调整为1.5 MPa，注入1 m3；当注浆压力达到3 MPa时暂停注浆10 min，再次注浆0.8 m3。为保证注浆效果可以向浆液中加入一定量的外加剂或掺和剂，整个浇筑过程在5 min內完成。注浆开始前或者中途停止超过0.5 h时应该使用水或稀水泥浆对注浆管与管路进行清洗。

（4）张拉锁定施工。完成土层锚杆灌浆后，等锚固体强度≥15 MPa达到设计强度的75%以上，方能开始张拉施工；张拉过程中很容易影响相邻锚杆，为避免出现这种情况该工程中采用跳张法，也就是隔1或隔2进行张拉，减少相邻锚杆张拉造成的预应力损失。正式张拉锚杆前，取设计拉力20%，锚杆预张拉2～3次；锚杆张拉需要定时分级增加荷载，专人记录张拉数据，并绘制详细的锚杆荷载-变位曲线，并将其作为锚杆质量判断的主要依据；锁定锚杆在拉杆预应力不明显衰减时进行；将张拉值控制在设计值的110%左右，避免张拉值过小无法发挥预应力作用或张拉值过大预应力受损，保证在各种情况影响下张拉锁定的预应力满足设计需求；锁定锚杆后，如果发现预应力存在明显损失，需要采取措施补偿张拉。

2.5 支护施工中注意事项

预应力锚杆土层技术施工中有很多问题需要注意，其中一些关键工艺质量控制尤为重要：二次注浆环节关注封闭情况，注浆施工时封好孔维持孔内压力，避免二次注浆压力不够，影响技术效果；张拉设备质量符合标准，实际施工中发现连接锚杆的钢筋受到外力作用极易发生脱口现象，给工程造成安全隐患。因此重点关注这个问题，保证钢筋连接的稳定可靠；最后就是对非锚固段防腐蚀处理，临时性锚杆如果时间不长可以忽略此问题，但如果施工时间较长需要进行简单防腐处理，永久性锚杆则需要多次防腐处理，保证锚杆的使用寿命，避免发生安全问题。

3 结语

总而言之，该次锚杆工程张拉合格率100%。深基坑开挖施工后，中间一段时间受到外部原因影响，中间停工3个月时间，同时经历两次长时间特大暴雨的冲洗，整个过程中基坑桩顶位移位于稳定状态，并没有影响周围建筑物与地下隧道。深基坑支护施工中应用预应力土层锚杆技术可以大幅度提高工程质量，降低施工成本，缩短工程周期，在实际中有着极佳的推广价值。

参考文献

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