预应力锚杆在基坑围护中的应用

何明糠 曹佳

【摘要】随着城市的发展进程，城市中建设项目随之增多。城市化进程不断加快背景下，深基坑工程自身稳定性決定建筑物结构可靠性。采用预应力锚杆对深基坑进行支护，实际支护质量及效率有保障。文章对预应力锚杆支护技术在深基坑施工当中的应用详细分析，对预应力锚杆的加固、钻孔、清孔等技术深入分析，旨在为类似工程科学开展提供有力参考。

【关键词】预应力锚杆;基坑围护;应用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

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、预应力锚杆的构成

预应力的含义：预应力是一种出现比较早的材料力学概念。众所周知，工程材料受力会在其内部出现应力，在容许应力设计法的指导下，一旦应力超过材料所能承受的最大值，材料就会破坏。于是就出现了预应力的概念，使将要受拉的材料预先受压，使将要受压的材料预先受拉，使材料处于良好的应力范围中，使材料充分发挥作用。预应力锚杆就是在锚杆中施加预应力，从而使锚杆具有良好的工作性能。通常情况下，预应力锚杆由锚头、锚固体、锚端组成。

2、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。

3、预应力锚杆在基坑围护中的应用

3.1钻孔

钻孔施工需要注意以下质量控制要点：（1）钻孔前，要根据设计要求和土层条件，定出孔位并做出标记，确保水平方向孔距误差不得大于50mm，垂直方向孔距误差不得大于100mm。（2）作业场地宽度大于4m，场地要平坦、坚实、有排水沟，并且钻机要保持平稳。（3）在钻进过程中，应合理掌握钻进速度，钻机钻进速度应根据钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或发生其他意外事故。（4）为保证钻孔孔径，要求钻孔钻头直径不得小于设计孔径;钻孔深度应通过在钻杆上所作标记控制，要求钻孔深度不小于杆体有效长度，并不大于设计孔深500mm。（5）钻孔到达设计深度后，应稳钻1-2min，防止孔底达不到设计孔径。钻孔完成后，要求使用高压空气将孔内岩粉及水体清除出孔。（6）对于成孔较困难和塌孔埋钻，采用固结灌浆进行改良，具体做法是：向孔内注浆，待浆液达到一定强度后（孔内土体板结稳定一般需要15h），再进行成孔作业。

3.2预应力钻孔锚索制作并安装

工程施工设备上以QZ100D钻机钻孔，钻机钻头采用普通岩芯钻探钻头及管材辅助。钻进施工中，应注重细节操作，设备操作人员认真负责，钻进中掌握具体参数，控制速度，避免不合理操作造成埋钻、卡钻等事故发生，影响施工效率。若发生孔内事故，应在第一时间针对事故处理，钻孔之前，就预备事故打捞工具，做好预防措施。锚索承受应力大于锚索，对锚索制作应选择专业钢绞线，将钢绞线绑扎成束，确保锚具底部顶面和空轴线为90°垂直关系，保证锚杆施工规范。

3.3钻孔清理

钻孔完成后应对钻孔及时清理，保持孔内清洁，为锚杆规范安装奠定基础。该工程中，采用高压风清孔方式清孔，在一次注浆阶段，以高压风管随注浆管深入孔洞，确保高压风管在注浆管前端，超出注浆管约0.5m，注浆前，打开风机，对孔内进行吹孔。随后将高压风管上提，提至以此注浆管后1.0m左右，对孔洞注浆操作，高压风管随注浆管一同移出，注浆过程中，边注浆边清洁孔洞。

3.4锚杆注浆

（1）注浆施工中，应确保材料符合满足工程设计规范，选择水泥：砂比例为1∶2，控制实际水灰比为0.38～0.45，以水泥浆或水灰比0.40～0.45纯水泥浆开展锚杆注浆，为增加质量，可在水泥浆中掺杂适量外加剂。（2）浆液需充分搅拌，确保搅拌均匀后，过筛备用。浆液搅拌应考虑工程施工需求，做到“随搅随用”，避免过多浆液初凝前未用完，导致浆液质量下降，浪费大量的材料。应确保注浆管道的畅通性。（3）注浆中，实施边灌边拔，注意管口处于浆面以上，注浆中不时活动注浆管，确保浆液溢出孔口部位后完全拔出注浆管。（4）拔出套管时，应注重细节操作，避免带出钢筋，发现钢筋带出，应及时压进去，确保不带出后持续拔管。（5）浆液硬化之后，通过二次高压，对其劈裂性注浆。（6）注浆完成后应将外露钢筋进行清洗，保护外露钢筋清洁。

3.5张拉与锁定

基坑开挖前，锚索先预张拉60～90kN。在注浆浆体与冠、腰混凝土强度达到设计强度80%以上时，方可进行张拉锁定作业。如为选定进行验收试验的锚孔，应在达到设计强度的条件下，待验收试验结束并经检验合格后再进行。验收试验的锚孔应由监理工程师、设计代表现场确定。锚斜托台座的承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线，确保承载均匀。锚筋的张拉必须采用专用设备，设备在张拉作业前应进行标定，锚具、夹片等检验合格后方可使用。锚索正式张拉前，应取10%～20%的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25%，50%，75%，100%和110%。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定10～15min后卸荷锁定。锚索锁定后48h内，若发现明显的预应力损失现象，则应及时进行补偿张拉。

3.6防腐处理

进行防腐处理时，应注意以下要点：（1）锚索张拉锁定完成后，应从锚垫板上预留的通气孔向锚索孔内多次注入水泥浆液，使自由段钢绞线完全被水泥浆液包裹。（2）张拉结束后，将锚具外大于15cm的钢绞线用切割片切除，切除时，要严禁产生高温。将锚墩上的浆管凿除，用砂浆抹平。外锚具及钢绞线端头，用混凝土封闭保护，混凝土保护厚度不小于10cm。

4、预应力锚杆施工注意事项

（1）预应力土层锚索成孔长度应比设计长度长500mm.锚索采用4φs15.2有粘结钢绞线，锚索与水平面夹角为30°。

（2）锚索自由段防腐处理：钢绞线自由段采用套高密度聚乙烯或聚丙烯塑料管;自由段套管两端200mm范围内用黄油充填，外绕扎胶布固定。

（3）锚索拉拔试验：在粉质粘土中做一组（三根）试验以测定锚杆的抗拔力。浆体强度检验的试块的数量每30根锚杆不得少于一组，每组试块不应少于6个。锚索验收试验：锚索总数5%应做拉拔验收试验，且不得少于5根，随机抽查。预应力锚索抗拔力设计值详见各剖面标注值。

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。

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