新型可回收预应力锚索施工技术分析

刘洪刚，庄小杰，周刚，崔延珑，陈烈 （中国建筑一局（集团）有限公司，北京 100161)

1 引言

随着土地资源的节约越来越被重视，地下空间的开发与利用是我国新时期城市建设的一个重要方向，目前国内采用的桩锚支护结构，其锚索体采用钢绞线或钢杆体，锚索体系通过锚固段产生的抗拔力平衡土压力形成稳定的支护结构体系。但是普通锚索使用前后会长期占据大量地下空间，支护体系完工后无法回收，遗留在地下的锚索钢绞线便成为了障碍物，极大地影响周边地下工程的正常施工，所以锚索支护被大大限制，安徽省等区域早在2013年起已明确禁止锚索等支护范围超越红线，以避免锚索失去作用时永存于环境中无法清除而对地铁隧道等地下工程施工形成障碍。采用新型可回收锚索是一种有效的解决方式，利用新型可回收锚具和锚固体系，在有效提高边坡承载力的同时消除了锚索支护产生的地下潜在障碍物对地下环境的影响，新型锚索体系回收率高达97%且回收便捷、操作方便，可以有效地降低施工成本，创造良好经济和社会效益。

2 工程概况

中国邮政储蓄银行合肥基地（三期）呼叫中心、研发中心、综合业务楼、地下车库工程位于合肥市滨湖新区，开工日期为2018年1月26日，竣工日期为2021年10月15日，总建筑面积176542.21m2，工程基坑深度最深处为8.5m，属于超深基坑，东侧距离基坑边缘7m为合肥市主干道之一的徽州大道，北侧距基坑边缘5m为已建成运行的邮储银行合肥基地二期项目，拟建场地原始地貌主要为东西溪流域冲洪积阶地（局部低洼地带为海侵冲沟），原始地形总体较平缓，总体由西北向东南缓倾斜。该场地原分布有众多池塘、采砂坑及沼泽地，现状场地红线内池塘及沼泽地已基本回填。

勘探期间，各钻孔孔口高程为3.08m～6.42m，高差约3.3m。本工程基坑设计要求使用桩锚结构进行深基坑的支护，但由于临近主干道及二期工程原因，普通预应力锚索无法适用，故选取新型可回收预应力锚索结合排桩的支护形式，总成孔数量418组，平均每孔长度25m～35m，需要回收的孔数为418组，在有效提高边坡承载力的同时避免了对地下环境的污染，减少地下潜在障碍物，将一次性的预应力锚索改为可回收构件，有效降低了施工成本，最大限度地节省了支护体系所占用的空间，不影响主体结构施工，确保了基坑施工的安全，目前本工程已顺利完工，获得“安徽省安全文明标准化示范工地”称号。

3 技术特点

①通过预应力锚索加强了基坑支护结构的支护能力，可回收的特性大大拓展了锚索的工程应用范围。

②新型可回收型锚索拆卸简单，钢绞线的抽取回收无需借助外力作用，人工配合即可快速拆除，回收率高达97%，回收所要求的操作空间小，最小仅需80cm。

③新型可回收型锚索组装方便，使用安全可靠，可回收锚索回收后可重复利用，周转率高，经济效益显著。

4 工艺原理

新型可回收锚索施工技术是利用新型锚索与支挡结构共同作用维持边坡稳定的技术，新型锚索主要由夹紧机构、无级调压保险机构、承压板、撞环拆分机构、防护罩、新型锚具等组成。锚索组安装时，锚索进入前端的锚固头内，锚固头设有可解锁的承载体，注浆并养护完成后在支护排桩冠梁处安装新型锚具，新型锚具可以简单有效的锁定锚索的预应力。锚索拆除时，利用新型锚具的结构特性，人工操作锚具装置将新型锚具体系限制解除后将锚索进行转动，此时解锁结构就将锚索和锚固段拆开，凭借人力即可将其轻松抽出。

图1 新型锚头构造图

5 关键施工技术

5.1 孔位放线及钻机

5.1.1 孔位放线

按要求利用全站仪测量放线确定锚索孔的位置，孔位坐标误差不得大于100mm。为确保锚索施工定位准确，锚杆钻机施工平台标高应为锚索标高以下0.8m，试钻完成后按照要求在确定的锚索孔位置进行钻孔。

5.1.2 机械钻孔

调整好钻机的位置和角度然后开始打孔，钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，钻孔定位误差不超过50mm，孔斜度偏差不超过3°，桩径偏差不超过2cm。成孔施工前应在场地中挖好排水沟及循环浆池，以避免因泥浆随意排放而影响施工。孔深应超过锚索长度 0.5m，孔深允许偏差±30mm，孔位允许偏差±50mm，孔距允许偏差±0.1m，使锚索标高控制在一个水平面上，清孔时用压缩空气排出泥屑后再用清水反复清洗。

5.2 锚索安放及张拉

5.2.1 锚索安放

安装锚索前要核对锚索编号与孔号是否一致。将锚索安装在钻杆端头，钢绞线固定盘套在钻杆上，利用钻杆将柱形锚固件一次性推进设计深度，轻脱钻杆，在钻杆脱离柱形锚固件约300mm时开始加压注浆。

5.2.2 新型锚索张拉

为了保障所有施工技术的全面有效落实，应对所有施工环节实施动态管理，对人员、材料、机械等方面进行严格的控制与管理，尤其需要加强对现场变更的审核。在对不同施工环节技术落实情况进行监督的过程中，应严格落实各环节的施工技术标准。例如，针对施工中的测量工作，应保障数据的精确度，从而避免施工过程出现偏差，造成工程资源的浪费。在每项施工项目结束后，要进行技术标准验收，及时发现其中存在的问题，并采取措施进行补救。

①锚索锚固体的强度达到15MPa或设计强度的75%后进行锚索的张拉锁定。锚索张拉采用跳张法，即采用“隔一拉一”的方法进行，钢绞线外部预留长度1m，便于锚具进行张拉。

②张拉机械采用高压油泵和千斤顶，张拉时每束锚索先进行预张拉，后分段逐段张拉、持荷，直至张拉到设计锁定值的110%并按照设计锁定值锁定。

③新型可回收锚索进行张拉时，组合卡件紧固在外部钢套筒内部，夹片夹住锚索后插入组合卡件的锥形通孔内，各锚索穿过锚具垫板后向岩土内延伸，组合卡件外部再安装外部钢套筒，组合钢套筒暂时不紧固，然后进行预应力的加载，加载预应力完成后紧固外部钢套筒，在组合卡件、外部钢套筒和夹片的共同作用下，锚索预应力就会锁定，完成预应力加载。型钢组合围檩应减少拼接节点，拼接位置应避开弯矩较大处，且翼缘处应增加拼接板并采用高强螺栓连接，组合围檩宜沿基坑周边连续设置，形成完整的封闭体系。

5.3 新型锚索回收

钢绞线的回收是施工过程的关键之一，钻孔、推进、注浆等前置工序是否严格按照操作要求施工决定了锚索能否顺利回收。回收的时间取决于基坑所处的施工阶段，回填土须按照设计要求进行分层夯实。钢绞线回收必须分层回收，禁止一次性回收完成。

回收阶段主要分为两个工序，首先是卸除锚索预应力，旋转外部钢套筒与组合卡件脱离，组合卡件因外部钢套筒的脱离而实现解体，进而使得各组夹片分离并失去夹持力，从而完成锚索预应力卸载和锚具的拆除，这样就通过外部钢套管、组合卡件的相互作用，实现锚具的快速安装和拆卸，卸除作用在钢绞线上的预应力。

图2 新型锚索张拉

图3 新型锚索回收

新型锚具体系限制解除后将锚索进行转动，解锁结构就将锚索和锚固段拆开，从而轻松将钢绞线抽出，此时锚盘仍留在水泥桩体扩大头内，但并不影响后续相邻建筑物的施工。钢绞线的抽取过程无需借用机械，按此施工工序可完成所有新型锚索的回收。

6 质量控制措施

①锚索及锚具构件进场以后，现场要根据材料清单核对到货材料的规格、尺寸、型号、数量，对个别配件不足、质量缺陷配件必须配齐或者更换。

②锚索正式施工前，需进行锚索抗拔力及抗拉试验，满足抗拔力要求后方可进行锚索的正式施工，并做好试验记录。

③根据图纸进行控制桩复核，计算好每排锚索的标高，经核验无误后在现场布设轴线、标高控制点，放出锚孔点位，复测合格后报验。

④张拉后现场施工不能碰撞钢绞线，造成钢绞线弯曲损坏，以免拆卸时不能夹紧钢绞线，导致无法回收。

⑤锚索在施工过程中必须留出张拉工作长度，拆卸锚索的最小空间为80cm以上，拆卸在填土至锚索下方、换撑完成后进行，回收完成后及时进行填土工作。

⑥回收后的钢绞线要返回工厂再加工处理后方可应用于下一工程，再次应用前应对二次加工出厂的钢绞线外观、质量、力学性能进行检测，合格后方可进场使用。

7 安全控制措施

①建立、健全施工现场安全管理规章制度、安全监控网络和保证体系，并认真贯彻执行。

②施工场地需平整，防止钻机和其他设备倾斜掉落。

③注浆管路应布局合理并保持畅通，施工前必须对各种设备进行安全检查，对各种接头盒管路的密封性、耐压性进行严格检查。

④在新型锚索张拉过程中，千斤顶加载力范围内严禁人员靠近，避免造成千斤顶、锚具等飞出对人员造成伤害。

⑤当新型锚索出现预应力损失较大的情况下，可通过预应力补偿、增设支撑等措施进行控制。

8 技术实施效果

利用可回收的预应力锚索与排桩的共同作用，加强边坡支护的稳定和安全，高达97%的回收率避免了锚索因超出用地红线而被限制使用的问题，使得深基坑支护不必借助基坑内水平内支撑或斜撑即可实现基坑桩支护的加强，减少内支撑拆除时所需工期及材料损失，最大限度地节省了支护体系所占用的空间，不影响主体结构的施工，相较于传统的水平支撑形式，可节约25%～30%的成本，平均可节约工期30天～40天。卸载和回收过程中利用新型锚具装置实现了免用千斤顶，完全依靠人工加简易工具即可实现快速回收，回收施工人员两人一组一天平均可回收27孔，因回收操作的灵活机动性使得回收空间最少仅需80cm，进一步提升了回收率，回收后的锚具和钢绞线再处理后可实现重复利用。

9 结语

随着新技术和新专利的开发使用，基坑支护的锚索回收已经没有太多关键的技术难点，相应的，锚索的回收成本和效率成为新的关注点。伴随着时间成本和人工成本的大幅度缩减，各部门之间的协调也会更容易，为将来促成锚索的全面回收创造了条件，新型可回收锚索施工技术使得锚索的应用打破因用地红线限制而存在的局限性，使得锚索支护的应用范围大大提高，与支护桩共同发挥作用，保证深基坑工程的安全和稳定，具有极大的推广应用价值。