预应力锚杆在基坑围护中的应用

许杰斌

福建省泷澄建设集团有限公司，福建 厦门 361000

0 前言

预应力锚杆广泛应用于基坑支护，在基坑边坡固定施工过程中发挥重要作用。当前基坑尤其是深基坑地质条件复杂，对于支护结构的稳定性、强度等指标要求较高，预应力锚杆具有稳定性强等优点，应用于基坑支护能有效提升基坑支护的结构强度，减少边坡变形［1］。

1 预应力锚杆作用原理

预应力锚杆主要是在基坑内部的岩土壁上，用金属及其它材料制作的锚杆打入岩土内部，再进行混凝土浇筑，依赖于黏结改变边坡破碎土体的应力状态，起到土地稳固的作用，从而改变岩土内部的力学结构，形成稳定的状态，确保基坑开挖后，基坑边坡土体的稳定能力［2-3］。

2 厦门市莲花中学校外扩建项目概况

2.1 项目简介

项目场地位于厦门市思明区盈翠嘉园西南侧，中药厂宿舍北侧，由1#体育馆综合楼、2#教学楼、3#教学楼及纯地下室部分等组成，总用地面积约5844.82m2，总建筑面积约9733.03m2，其中地上建筑面积7483.03m2，地下建筑面积2250m2，基础采用独立柱承台基础。

2.2 项目地质特点

根据区域地质资料，项目场地原始地貌属丘前坡洪积准平原，在区域构造上处于“闽东燕山断坳带”东侧与闽东沿海变质带相接触的中部，闽南沿海变质带东侧，闽东燕山断裂带的长乐—诏安断裂中段。本场地在区域构造上处于较大级别断裂构造带间相对较稳定的地块，无新构造运动形成的活动性断裂通过，场地处于稳定状态。根据钻探结果，项目场地有4 个工程地质层，分别是填土层、洪积层、残积土、风化岩，地质条件较为复杂。此外，地下水主要是潜水，场地内的基岩风化层裂隙多呈闭合状，导水性较差，地下水量不会太大，但不排除局部存在破碎带，导水性较好而致水量较大的可能。总的来说，该施工场地地质的地下水量不会太大，局部存在基岩破碎带。

2.3 项目技术创新

项目基坑支护工程施工过程中，可通过BIM 技术创建基坑的BIM 模型，可清晰展示锚杆、锚索、支护桩、工程桩等构件的空间位置，避免相互冲突，提高项目基坑施工、监测水平，实现地下构件的精准施工，减少现场返工，降低成本提高效率。

3 预应力锚杆在项目基坑支护中的应用

厦门市莲花中学校外扩建项目工程，基坑大致呈不规则多边形，面积约3501.68m2，周长约246.66m，开挖深度约为4.50～6.10m，土方开挖量约17508.4m3。支护方案采用挂网喷锚和土钉墙的支护结构形式。土钉墙及喷锚坡面喷射80mm 厚C20 细石混凝土，内挂10@150×150 钢筋网。沿竖向设置3～4道土钉，土钉长6m，间距1500mm，梅花形布置。在土钉端头及挂网喷锚挂网钢筋处设置2Φ14 横向加强筋。

3.1 抗浮锚杆施工

锚杆施工流程：测量定位→钻机成孔→验孔深→安放锚杆→边注浆边提升注浆管→结束至下一孔→返回二次注浆。

3.1.1 施工方法

（1）桩位放线测量

根据施工图纸上的轴线，参照现场已施工好的基础梁，测出各个锚杆的位置。

每个锚杆孔位用明显的标志定位,保证孔位偏差符合设计要求及规程规定。

（2）钻机成孔

①钻机成孔前需要对钻机进行准确安装，安装钻机是要将锚孔钻机进行调平和垂直，确保工作时稳定。

②本工程采用地质钻机泥浆护壁成孔工艺。由于本工程抗浮锚杆大部分在强风化花岗岩及中微风化花岗岩内，因此采用回转钻机。

利用地质钻机带动小型组合牙轮钻破岩层，通过泵送人工配置的优质泥浆，利用组合的正反循环系统，将破碎的小颗粒石带出孔底；同时实践表明优质泥浆可以有效地稳定孔壁，使所造的钻孔壁在相当长的时间内不坍塌。

③钻机回转钻进参数：

转速：142、285、570 转/min；泵量：4.79m3/h；

最大给进压力：15kN；水泵工作压力：1.5MPa

④终孔清渣：

钻机钻好锚孔后，对于成孔的清理要采用孔洞反复清洗的方式彻底清理干净，主要是用联接空压机的洗井管放入成孔内清洗，直到孔内泥浆的情况和沉渣符合有关规定。同时要保护好清渣后的孔洞，以免泥浆流入孔内再次污染。

（3）护壁泥浆制作及排放

①泥浆制作

泥浆的制作主要是要控制基坑护壁浆液的配置比重，钻孔完成后要在确保孔洞清渣效果时，现场调配好护壁泥浆，达到最优效果。泥浆制作时比重一般控制在1.15～1.20之间，浆液通过空钻杆送入孔内，并搅拌均匀。泥浆制作时要有技术人员在现场进行监督，保障泥浆配比准确，质量可靠，才能使锚固体与周围土体或岩体之间形成稳定的效果。

②泥浆排放

在基坑内四周设置排水沟、蓄浆水池，及时将钻孔泥浆排入蓄浆池。

基坑顶设置蓄浆水池，基坑内蓄浆水池泥浆满时，用水泵抽入基坑顶的蓄浆池内。

（4）锚杆、注浆管制安安装

①锚杆、注浆管制作：

严格按设计尺寸下料，锚杆制作长度应为设计长度加锚固段长度，杆体长度允许误差为50mm，组装前应清除钢筋表面的油污和膜锈。

为使锚杆中主筋不偏离断面的几何中心，应设置定位架，定位架采用Φ6.5 制作，支架间距≯2.0m。主筋与支架点焊固定。

②注浆管：

注浆泵高压管采用耐压≮5MPa 的高压胶管；注浆管随锚杆一起下入孔中，距孔底100mm。

其中二次注浆管的花管段与锚固钢筋同长，眼孔直径6mm，每20cm 两眼，交叉布置，作为注浆喷头。为了防止眼孔被浇灌的混凝土堵塞，开孔后用橡皮圈或电工胶布密封。

③锚杆安装

锚杆安装过程中，对于锚筋的插入要保证角度及锚体平直，下放时要平稳，遇阻时，要在专业技术人员指导下进行处理。锚杆的安装偏差应满足规范要求。

（5）灌浆

①一次注浆

锚筋放入后，注浆前先泵送清水至孔口返水以疏通管路，后采用常压泵送方法注浆，水泥砂浆(灰砂比1：1<重量比>，水灰比0.45)。注浆前不得拔出注浆管，以保证锚杆底端注浆充实。注浆过程要一次完成连续不断，注浆管要边注边拔，保证注浆充实。

②二次注浆

第一次注浆满24h 后，要开展二次高压灌浆。注浆前，要对制浆、灌浆等设备进行质量检查，保证运行正常。二次注浆压力≮2.5MPa，压浆时确保慢速、低压、低流量，使水泥浆自然滲入软弱区及缝隙中。要安排专人观察压力表读数的变化，若孔口有浆液溢出时、临近地表有冒浆时可停止压浆。

3.1.2 锚杆施工质量验证

（1）锚杆施工必须先进行基本试验，数量≮6 根，用作试验的锚杆参数、材料及施工工艺等要与工程锚杆相同。基本试验应按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）附录C 的相关规定执行。

（2）锚杆施工完成后，验收试验的锚杆数量取锚杆总数的5%，且≮6 根。验收试验荷载值为400kN。验收试验应按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）附录C的相关规定执行。

（3）浆体强度检验用试块的数量每30 根锚杆不应少于一组，每组试块应≮6 个。

4 结语

项目基坑边坡预应力锚索支撑系统完成后，在深基坑开挖施工中，沉降稳定，边坡牢固，为项目下一步施工提供了有力保障。在预应力锚索中，应根据地质条件，制定施工方案，施工人员要按照施工程序制作锚索，保证质量，使锚索支撑系统充分发挥稳定作用。