预应力锚索施工技术应用

2020-11-27左联宾

大陆桥视野 2020年1期

文 / 左联宾

一、工程概况

丁山河调蓄水池场地位于龙岗大道与丁山河交汇处以南，西临深圳市坪地街道办坪地文化活动中心，场区原始地貌为丁山河干流河漫滩及一级阶地地貌，现经人类工程建设已形成人工河堤，目前西侧为丁山河干流综合治理工程第三标段挡墙及边坡，挡墙外部为坪地文体服务中心体育活动场，场地现状地面平坦，现状地面高程在29．6m～36．8m。基坑周边环境、工程地质、水文地质等条件复杂，按照《深圳市基坑支护技术规范》（SJG05-2011）的规定，本基坑定为二级基坑。

二、锚索设计概况

丁山河蓄水池基坑采用的是高压旋喷桩+钻孔灌注桩+预应力锚索的支护形式。该部位基坑开挖深度为7．2m～14．8m，竖向设置3道锚索，锚索锚固在桩顶冠梁及桩中部腰梁处，用来抵消灌注桩顶端及中部受到的土压力，保证边坡稳固。

本工程采用4s15．2预应力锚索，锚筋用4束7×5高强低松弛钢绞线制作而成。锚索分张拉段、自由段和锚固段，自由张拉段钢绞线采用波纹管包裹。锚索工程采用二次注浆技术，在注浆管上每隔800mm开一对Φ6mm的孔，锚固段一半长度的注浆管须设置开孔。锚索上每隔1．3m设一个对中支架，锚固段上的钢绞线保持无PE套无油脂状态，锚索内端头设有漏斗状导向帽，穿索前须用环氧砂浆填满。

三、锚索施工流程

（一）短钉喷锚

开挖后须用短钉对支护桩进行喷锚，挖一层锚一层。先用C16钢筋制成植筋，按间距1．5×1．5m梅花形布置；然后用短钉固定悬挂A8@200×200钢筋网，最后喷射100mm 厚的C20混凝土（桩间局部厚 300mm）。

（二）机械成孔

1．钻进。砂层中锚索施工易产生塌孔的现象，须采用套管跟进钻机钻孔施工来控制成孔质量。

2．要求。孔径180mm，水平方向误差小于50mm，垂直方向误差小于100mm，角度偏斜小于2度，孔深偏差小于100mm。钻孔前应先试钻，然后停机检查钻机有无移位，钻机稳固后方可正式钻进。如遇钻孔塌缩等现象，须立即停工并及时进行固壁灌浆（灌浆压力0．1～0．2MPa），待水泥砂浆初凝后重新钻进。

3．清孔。钻达设计孔深后须稳钻1～2分钟方可停止，然后用高压风(风压0．2～0．4MPa)将孔内岩粉、沉碴等清出。当锚孔中有承压水流出时，须待水量变小后再进行锚固，必要时打设排水孔导流。

（三）锚索制安

1．制作锚索。按设计要求进行下料，确保每根钢绞线不扭不叉、排列均匀、无油无锈。内隔离支架和对中支架按设计尺寸用PE塑料加工而成，用无锌铅丝绑扎钢绞线，注浆管和排气也要绑扎牢固。一般在隔离支架两侧进行绑扎，绑扎牢固但不得损害钢绞线外保护层。

2．安装锚索。检查锚索规格、长度，并确认锚索与孔位对应一致后方可安装，须将2根注浆管与钢绞线一并入孔。一次注浆管末端距孔底约50cm，用胶布封堵以防土体进入；二次注浆管须在锚固段范围内。

（四）注浆

锚索安装好之后进行第一次注浆，采用0．8Mpa的注浆压力和42．5R硅酸盐纯水泥浆（水灰比0．45）。注浆时将导管缓慢匀速撤出，导管出浆口应保持在锚孔中浆体液面以下，当孔口流出水泥浆时停止注浆。然后用高压风疏通注浆管，以确保二次注浆管通畅。一次注浆初凝后进行二次注浆，注浆压力须大于2．5MPa，浆体抗压强度不得小于30MPa。

（五）冠梁、腰梁施工

钻孔灌注桩砼强度达到设计强度的80%以上时凿除桩头，然后清理界面、浇筑冠梁。冠梁施工时预埋套管作锚索孔，位置须准确，尺寸符合设计。完成锚索注浆后进行腰梁施工，用C30混凝土进行浇筑，腰梁与桩采用植筋连接。在冠梁斜面上或腰梁上安装承压垫板及锚具，尺寸为200×200×18。锚索灌浆后，从锚具向外留出1～1．2m长的钢绞线。预留的锚索套管须深入锚孔内0．5m。

（六）张拉锁定

冠梁或腰梁强度达到设计强度的75%并不小于20．0 MPa时方可进行张拉。本工程根据张力计算选用了YCW400A-200、YDCW240Q-100型千斤顶、ZB4-500型高压油泵、OVM15G-19型锚具。正式张拉前先用20%的预紧张拉力，多次循环预紧张拉，使钢绞线完全平直，各部位接触紧密，两次张拉伸长差值小于3mm时止。锚索的预应力按有关规范或规定分5个等级施加，各等级张拉力分别为设计张力的25%、50%、75%、100%和110%，前四级每级张拉间隔的时间为2～5分钟，最后一级间隔10分钟，记录好每级张拉时钢绞线的伸长量。采用应力控制以及伸长值校核的方法及时记录千斤顶伸长值、油压机读数、夹片外长度。当千斤顶伸长值大于计算值的110%或小于95%时须停止张拉，待查清原因并采取相应的措施后方可继续，每分钟张拉升荷速率不得超过设计张拉力的10%。最后一级荷载张拉结束且变形稳定后即可卸载至锁定荷载值并进行锁定，锁定后48小时内未发现异常的用砂轮切割机切除余露锚筋（留长5-10cm外漏锚筋，以防拽滑），并尽快用C30混凝土进行封锚。如发现明显应力松弛现象应立即进行补偿张拉。

（七）试验与监测

正式施工前取3根试验锚索进行基本试验，最大试验荷载不应超过锚索材料强度标准值的0．8倍。验收试验数量为锚索总数的5%并不得少于3根，其最大试验荷载为锚索抗拔力标准值的1．2倍。在安装测力计后的最初10天内，宜每天测定一次，第11到30天宜每3天测定一次，以后每月测定一次。但当遇有降雨、临近地层开挖、相邻锚索张拉、爆破振动以及拉力测定结果发生突变等情况时，应加密监测频率。

三、质量保证措施

1．在钻机成孔时，锚孔端部来回扩孔成倒锥形，做到底部比上部大；钻机安装稳固并在施工中随时校正，保证锚杆孔的倾角与设计相符，并且钻孔保证平直。锚索水平方向允许偏差±100mm，垂直方向±50mm，钻孔倾斜度允许偏差3%，孔深应超过设计长度0．5m。

2．锚索的非锚固段要用塑料管包裹好，防止锚索直接与水泥浆接触，失去非锚固段作用。

3．锚固段灌浆前，抽样检验浆液试验成果，并对现场灌浆工艺进行逐项检查；水泥浆应搅拌均匀，随用随搅，水泥浆应在初凝前用完，同时应过筛，防止石块、杂物混入浆液；施工中严格按水灰比制浆，实际灌浆量应大于理论灌入量。

4．工程所用的主要材料及锚索锚具、夹片等必须经质检部门检验合格，并有出厂合格证证明书方可使用。按合同要求组织施工设备进场，运至施工现场的各种机械设备、仪器仪表，必须经过检查、标定，并报请经监理工程师检查认证合格。

5．预应力锚索张拉工作结束后，应对每根锚索的张拉应力和补偿张拉效果进行检查。上述每项质量检验和检查，均应由承包人做好记录，由监理人签认。

6．钻孔过程中，必须经常检查钻机定位情况，保证钻机的定位精度。锚索钻机就位前应先检查锚位标高，锚距是否符合设计图纸。就位后必须调整钻杆。用角度尺或罗盘测量钻杆的倾角使之符合设计，并保证钻杆的水平投影垂直于坡壁，经检查无误后方可钻进。

7．随时了解钻孔孔内状况，特别是锚索内锚固段，如发现有特殊地质情况，尽快与监理及设计单位联系，研究处理方案，并做好记录。

8．钻孔完成后，按照三检制的要求，预应力锚索孔造孔质量检查验收表，报请监理工程师检验，并根据检查情况签署验收意见，不合格的孔，封填后重新施工。

9．孔内地质缺陷，主要是孔内锚固段存在裂隙破碎带，岩石强度低，并可能产生相邻孔串漏，从而影响锚固段灌浆效果；或孔深不穿过破碎带，内锚头的围岩质量不高。孔内地质缺陷一般可采用全孔道一次固结灌浆的方法处理，固结灌浆后3～7天，按钻孔要求进行孔道清理。对于破碎带或渗水量较大的锚孔，安装锚索前，按要求对锚索孔进行二次高压劈裂注浆方式进行固结灌浆处理。