可回收预应力锚索在基坑支护中的施工技术研究

2019-01-15杨绍红

中华建设 2018年12期

杨绍红

随着建筑业的不断发展，大型工程日趋增多，深基坑工程不断增多，锚索加固支护是建筑基坑的一种重要的支护方式，多用于安全等级要求较高或工程规模较大的基坑工程。预应力锚索作为一种临时性支护，其在工程实施后遗留在周边地层中的钢绞线容易造成地下空间污染,成为后续工程施工的地下障碍物，而且导致极大的资源浪费。预应力锚索的可回收,不仅可以将锚索回收重复利用，而且能够减少地下建筑垃圾的产生，创造较好的经济、社会、安全效益。可回收锚索技术是在原锚索技术基础上的一大进步，对于地下空间的长期开发利用具有非常广阔而深远的意义。本文主要阐述了可回收锚索的施工工艺、技术要求、验收标准和操作要点等。该工艺在保证基坑安全的前提条件下，对周边环境产生较少的不利影响，同时可缩短工期，节约工程造价，是一种经济、环保型的施工技术。

一、可回收预应力锚索工艺原理与回收原理

1.工艺原理：预应力锚索支护加固基坑时，一端锚固于稳定的土层内，另一端通过锚头部分固定于基坑坑壁。锚索用于支撑体系一方面由于预应力作用，使混凝土桩与锚固段间的土体结构呈密实压缩状态，保持挡护土体的整体性，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。

锚固段内锚索荷载依靠锚固段预应力钢绞线与浆体接触界面上的粘结应力，由锚固段渐近式的往下传递，荷载作用时在锚固段上部浆体中拉应力集中，并沿深度方向衰减。在预应力锚索中设置一定长度的自由段，土体（岩体）对锚固段的锚固力通过自由段传递到腰梁及支护桩上并实现受力平衡。

2.回收原理：可回收锚索构造与普通锚索基本相同，由锚固段、张拉段和锚头三部分组成，其回收原理是利用钢绞线来作为锚索体，当要回收时，只要对钢绞线施加张拉力，将关键锚索从锚索体内抽出，在固定座的中心处产生空隙，使其它钢绞线可逐根拔出回收，这也是与普通锚索最大的区别。代表性的可回收锚索有日本JCE回收式锚索和中国U型可抽芯式锚索。

二、可回收预应力锚索施工工艺和操作要点

1.施工工艺流程：前期准备→确定孔位→钻机就位→钻孔→锚索安放→注浆→养护→张拉锁定→锚索回收。与普通预应力锚索施工工艺相比，前8个步骤相同，增加了锚索回收工艺步骤。

2.主要施工工艺操作要点：

（1）定位钻孔

锚索钻孔设备主要运用的是履带式锚索钻机YGL-100。在钻进过程中，精心操作，精确掌握钻进参数，合理控制钻进速度，防止埋钻、卡钻等各种孔内事故发生。锚索钻孔深度不应小于设计长度，也不宜小于设计长度500mm。在锚索施工中，钻孔后的孔洞清洗必须注意，在泥土中的施工要特别注意，务必确保孔内不存在泥浆。

（2）锚索安放

锚索安装必须有严格的保护措施，钢绞线应平直、顺直、除油除锈，防止扭压和弯曲，否则会影响锚索的顺利回收。注浆管宜随杆体一同放入锚孔，管端距孔底为50～100 mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孔中心。杆体自由应用塑料布或塑料管包扎，与锚固体连接处采用黄油密封后用铅丝绑扎。钢绞线外露长度为1.5m左右，供张拉用。

（3）注浆施工

注浆施工是关键工序，主要是水泥浆液不能渗入锚索保护套内，否则会造成锚索固结，影响锚索的顺利回收。注浆材料一般选用水灰比0.40～0.50的纯水泥浆，使用强度等级不低于42.5级的普通水泥，必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆管路应经常保持畅通。注浆时，宜边灌注边拔出注浆管待浆液溢出孔口时全部拔出。注浆完毕应将外露的钢绞线清洗干净，并保护好。张拉时同一条冠梁长度范围内必须采用对称张拉。

（4）张拉锁定

根据锚索设计使用的束数，其锚头垫块、锚头、回收夹具与千斤顶必须相互配套，锚索夹片在设计上须考虑回收时的拔出施工要求，即在端部须留有凹槽及回收使用的锁件。

（5）锚索回收

锚索采用千斤顶进行回收施工。一般采用压力200kN的千斤顶即可，回收与预加应力可采用同一组千斤顶，以保证施工设备投入较为合理。

锚索回收按如下步骤进行：①按顺序依次对回收利用钢绞线的坐垫板、穿心油压式千斤顶、张拉用的工具锚头和夹片进行安装。安装完成后，对钢绞线施加荷载，锚具经张拉后被拉出3～5mm，然后卸去锚具，千斤顶卸压，钢绞线处于松弛状态；②装上回收用的千斤顶，施加荷载，使中心的钢绞线从固定夹具中回收出来，同时锚固台座解锁；③中心的钢绞线抽出后，逐根拔出其余钢绞线，完成拆除；④对拔出的钢绞线进行详细检查，如可再利用的则须妥善保管，便于下次施工中使用。

三、可回收预应力锚索的质量控制措施

1.锚孔施工应符合下列规定：（1）锚孔定位偏差不宜大于20mm，钻孔偏斜度不应大于±1°，钻孔深度超过锚索设计长度应不小于0.5m；（2）钻孔机械应考虑钻孔通过的岩土类型、成孔条件、锚固类型、锚索长度、施工现场环境、地形条件、经济性和施工速度等因素进行选择。

2.预应力锚索锚头承压板及其安装应符合下列要求：（1）承压板应安装平整、牢固，承压面应与锚孔轴线垂直；（2）承压板底部的混凝土应填充密实，并满足局部抗压要求。

3.锚索的灌浆应符合下列要求：（1）灌浆前应清孔，排放孔内积水；（2）根据工程条件和设计要求确定灌浆压力，应确保浆体灌注密实。

4.预应力锚索的张拉与锁定应符合下列规定：（1）锚索张拉宜在锚固体强度大于20MPa 并达到设计强度的75%后进行；（2）锚索张拉控制应力不宜超过0.65 倍钢筋或钢绞线的强度标准值；（3）宜进行超过锚索设计预应力值1.1～1.2倍的超张拉，预应力保留值应满足设计要求；（4）施工中应对锚索位置，钻孔直径、深度及角度，锚索或土钉的插入长度，注浆配比、压力及注浆量，喷锚墙面厚度及强度、锚索或土钉应力等进行检查；（5）锚索施工完成后养护15天，腰梁混凝土浇筑完成进行7天养护后，试块7天抗压强度达到75%的设计强度后，方可进行锚索的张拉锁定。张拉前进行拉拔检验，试拔最大拉力为设计轴向拉力的1.1倍。按拉力的10%逐级加荷载，卸荷时按轴向拉力的1/5逐级卸荷。张拉到设计拉力1.1～1.2倍时，保持15min，观察其变化趋于稳定时卸荷至锁定荷载进行锁定。锁定后，如有明显的应力损伤，应进行补偿张拉。