可回收锚索在基坑支护工程中的技术研究

2021-04-01薄向国

工程建设与设计 2021年4期

薄向国

（济南一建集团有限公司，济南250100）

1 引言

在很多房地产项目施工建设中，排桩+锚索支护是基坑支护最为常见的形式之一，但是锚索本身长度较长，使其经常存在“越界”的问题。侵入临近地块的锚索会给后期城市地下空间的开发产生巨大影响，甚至可能引发相应的安全问题。虽然部分大规模建筑在基坑施工中可以采用混凝土内支撑的方式，通过设置环状支撑或者临时立柱的方式可以尽量减少对周边地下空间的影响，但这样会带来成本的增加[1]。而可回收锚索的应用能够对以上问题进行解决，并且保证基坑支护工程的效果。

2 可回收锚索概述

可回收锚索的作用机理存在一定的特殊性，对比而言，普通预应力锚索是借助胶结锚固或机械锚固的方式，将锚索承受的拉应力转移到土体或岩层，可回收锚索则不同，其主要是通过在锚索上设置无黏结钢绞线或套管包裹的方式，借助设置在末端的承载体对拉应力进行传递，并且其自由端的长度较长，不依赖水泥浆的黏结力[2]。

在工程应用中，常见的可回收锚索类型有以下几种：

1）JCE 锚索，这种类型的锚索是预应力锚索的一种特殊形式，由钢绞线、承载体、外锚头以及固定台座等组成，在自由端范围内，设置有相应的套管，锚索本身与水泥浆液没有直接接触，钢绞线会将承受的应力经由承载体传输给注浆体，锚固段浆体将承受的力转化为剪应力，传输到岩土体中。

2）U 形钢绞线锚索，其基本原理是借助无黏结钢绞线穿过锚固端头的回转承压装置后，回绕到锚头，将1 根钢绞线当作2根使用，借助特制的回转承压装置，能够将钢绞线锁紧，配合扩大头工艺使钢绞线承受的所有拉应力都能够传递给岩土层。

3）LC 直列式锚索，由承压板、连接导管、无极调压保险结构等组成，可以在孔内对LC 锚索进行平行分布，每一根锚索都能独立工作，在工程施工完成需要对锚索进行回收时，需要将外锚头拆除，对钢绞线外端部进行锤击，使设置在内锚具系统中的撞针拆分结构能够拆解开夹紧机构，将钢绞线拔出。

4）旋钮式锚索，其作用机理是借助螺丝旋转的方式从锥杯中将锚索锚固端夹片顶出，使锚索锚固段失效，将钢绞线抽出。在需要回收锚索时，借助专用设备在锚索张拉端进行超张拉，转动单根钢绞线，继而带动夹片和压紧螺杆共同旋转，推动无黏结钢绞线与夹片脱离，以此完成锚索回收操作。

3 可回收锚索在基坑支护工程中的技术应用

3.1 工程概况

以某大型地产公司在济南北部开发的某商务地块项目基坑工程施工为例，该地块地下3 层，建筑用途为车库及设备用房。基坑开挖深度约15m，长度约为252m，宽度为85m（西）、132m（东）,基坑东西南三面接近既有高层住宅，采用了放坡与普通锚索施工，基坑北侧因规划有地铁、管廊等地下建筑物，采用可回收锚杆施工。

3.2 技术应用

考虑基坑工程的规模较大，基坑北侧临已有市政道路较近，市政管线众多，因此，在对基坑支护工程进行规划时，需要针对不同的情况做出多样化的选择，维护结构可以采用锚桩以及放坡等多种形式的相互组合，在靠近市政道路位置，可以采用钻孔咬合桩配合可回收锚索的复合支护形式，在垂直方向设置4～6 道锚索，水平方向依照咬合桩布置的特征，设置好锚索[3]。在对基坑支护结构的形式进行对比和选择的过程中，因为基坑深度较大，地质条件复杂，可供选择的挡土结构有3 种不同的类型，分别是800mm 钻孔咬合桩、600mm 钻孔咬合桩以及厚400mm 的地下连续墙，这3 种形式都具备良好的止水效果。在对经济、技术等指标进行全面对比的情况下，最终选择800mm 钻孔咬合桩，相比较600mm 钻孔咬合桩，能够有效减少桩体的数量以及接头咬合的次数，对比地下连续墙，有更好的止水效果，而且规模化施工可以降低成本投入。为了不影响规划地铁、管廊等地下建筑物的施工，选择采用可回收锚杆施工。

在实际应用中，采用的可回收锚索技术为JCE 锚索，这种工艺技术在当地不少工程中都得到了应用，地质条件相近，有可供参考的成功经验。对比普通的预应力锚索，JCE 锚索的受力传递方式存在一定的差异，主要是依靠设置在锚索端部1～2m位置的锚固端为锚索提供抗拔力，剩余长度混凝土注浆体与土层之间的摩擦力多数情况下都是作为安全储备而存在，基于此，进行抗拔力的换算时，如果依照普通预应力锚索的数据计算自由段长度和锚固端长度，必须对其进行修正，确保锚固段的长度不能超过18m。JCE 可回收锚索能够提供的极限抗拔力可以分为2 个组成部分：（1）锚固端注浆体提供的摩擦力；（2）锚固段注浆体摩擦力与注浆体抗压承载力比值的最小值[4]。

在基坑工程中，部分区域对于变形控制有非常严格的要求，而考虑基坑边缘距离市政次高压燃气管道的最小距离仅为10m，为了保障管道运行安全，需要在基坑开挖前利用双排搅拌桩，做好燃气管道的隔离保护工作，同时也需要采取有效措施对锚索所处的土层进行改良，减少锚索位移。另外，结合工程整体的施工方案分析，从基坑开挖到土方回填，需要15～18 个月，为了保证锚索的使用效果，需要做好相应的防腐防锈处理，进行预应力张拉前，还应在套管内注入相应的添加液完成对所有钢绞线的包裹。

3.3 经济性对比

对比普通锚索，可回收锚索的施工成本较高，主要体现在锚头等机具的设备成本以及回收过程中的工时费用，因为无法对锚头进行有效回收，因此，存在一次性成本偏高的问题，锚索回收环节产生的费用一般在30～50 元/m。在单个基坑工程中，可回收锚索相比普通锚索的成本要高出至少50%，但是，回收后的锚索可以重复利用1～2 次，因此，在实现规模化应用的情况下，会产生良好的经济效益，也可以为城市地下空间的未来开发节约锚索处置费用[5]。