如何提高地下含水层预应力锚索一次性张拉合格率

魏伟

摘要：预应力锚索作为基坑支护的主要受力构件之一，在不良水文地质条件下的施工质量，直接关乎基坑质量安全，因此在施工过程中确保预应力锚索施工质量尤为重要。本论述结合工程实例，从预应力锚索的一次性张拉合格率方面入手，通过采用因果分析法对造成预应力锚索抗拔力不足的各因素进行汇总，并收集大量的工程施工数据，较直观的分析在不良水文地质条件下，预应力锚索各主要施工环节对其施工质量的影响程度，最终确定预应力锚索注浆量不足、地下水稀释浆液、张拉时间过早锚固体强度不足、成孔深度不够、锚索支架损坏等因素是造成含水层预应力锚索抗拔力不足的主要因素，并针对关键的影响因素提出相应的改进措施，从而从根本上解决地下含水层预应力锚索一次性张拉合格率低的问题。

关键词：地下含水层；预应力锚索；张拉合格率

中图分类号：U418.5                            文献标志码：A

0引言

近年来，随着房地产市场的扩张，优越地段的核心区域寸土寸金，为实现优质土地的高效利用，不仅建筑层高在增加，基坑的深度也在不断增加，这对不良水文地质条件下的复杂深基坑的安全性提出了更高的要求。而深基坑主流的桩锚支护工艺中的预应力锚索作为基坑支护的主要受力构件，其在不良水文地质条件下的施工质量，直接关乎基坑质量安全，若各工序施工不当，极有可能造成基坑支护变形增大，无法满足设计预期目标，甚至造成基坑坍塌等重大险情。因此在施工过程中确保预应力锚索施工质量显得尤为重要。其施工质量的合格与否最终将直观的反应在预应力锚索一次性张拉合格率方面。下面将结合甘肃建投天水中心项目基坑支护及止水工程，从预应力锚索的一次性张拉合格率方面切入，分析各施工环节对预应力锚索施工质量的影响，并针对关键的影响因素提出相应的施工改进措施。

1工程概况

本工程基坑支护采用“咬合桩+预应力锚索”的支护形式。基坑安全等级为一级，地层及其特征从上到下分别为：

（1）杂填土层：厚1.0～3.3 m；（2）黄土状粉质粘土层：厚0.50～7.0 m；（3）圆砾层：厚1.0～5.2 m，层面埋深3.2～8.0 m；（4）卵石层：厚度2.5～6.1 m，埋深5.3～11.5 m，骨架颗粒粒径以2～5 cm 为主，偶见漂石颗粒，充填物以砾石颗粒、细砂及粉质粘土为主，级配一般，钻孔孔壁易坍塌、稍密，该层局部含有胶结卵石，厚0.3～2.0 m；（5）强风化泥岩：埋深8.8～12.0 m，厚度3.3～8.2 m，胶结程度一般，成岩度差，属半成极软岩，似坚硬粘土状，刀可切削，遇水易软化，暴露在空气中失水易龟裂，较难钻进；（6）中风化泥岩：层面埋深14.5～19.0 m，胶结程度一般，成岩度差，属半成极软岩，刀难以切削，遇水易软化，暴漏在空气中失水易龟裂，较难钻进。

本工程场地地下水埋深8.9～9.6 m，主要赋存于黄土状粉质粘土层底部及卵石层中，主要受地下径流和籍河侧向渗流补给。本地区卵石层渗透系数可按50m/d 考虑，圆砾层渗透系数可按20 m/d 考虑。本工程主要地层土性参数见表1所列。

该基坑设计深度为13.75～15.25 m 。基坑施工至第三排预应力锚索施工时出现大量地下水（第三排预应力锚索施工深度为9.3 m）。项目部通过对以往其他项目地下含水层预应力锚索的施工数据进行收集、分析，找出影响地下含水层预应力锚索一次张拉合格率较低的关键因素，并提出了改进措施。

2预应力锚索张拉合格率影响因素

2.1初步调查

经过对以往某项目地下含水层预应力锚索施工情况的统计，发现地下含水层中一次性张拉合格率仅为87.2%。通过表2可以看出，造成地下含水层预应力锚索一次性张拉不合格的主要因素是预应力锚索抗拔力不足，那么造成抗拔力不足的原因有哪些？

2.2原因分析

通过因果分析法，对造成地下含水层预应力锚索抗拔力不足的各种原因进行汇总分析，发现施工人员交底培训、张拉设备标定、孔壁塌孔、注浆压力等因素对其有一定的影响，但影响效果有限，并不是造成含水层预应力锚索抗拔力不足的主要原因，而主要因素有以下几点。

2.2.1  注浆量不足

施工中由于浆液流失严重，一次注浆后未对预应力锚索进行补浆作业造成注浆量不足。对以往项目的注浆量情况统计结果见表3所列。

通过表3统计结果不难发现，注浆量充足的锚索中，抗拔力不足的锚索仅占2.6%；而注浆量不足的锚索中，抗拔力不足的锚索数量占比为25.6%。因此，注浆量不足对地下含水层预应力锚索的一次性张拉合格率的影响不容忽视。

2.2.2 地下水稀释浆液

在调查以往项目进行地下含水层中预应力锚索施工时发现，当采用常规水泥浆，按照设计水灰比进行注浆时，由于地下水的稀释作用，水泥浆体凝固前会由于地下水持续冲刷作用，出现地下水部位浆液稀释或者流失现象，导致水泥浆锚固体不饱满或錨固体强度不足，从而使预应力锚索抗拔力大大减小，远远达不到设计要求。

2.2.3 张拉时间过早，锚固体强度不足

通过对以往项目的地下含水层预应力锚索施工原始记录和影像资料检查后发现，预应力锚索的抗拔力与锚索张拉时间有着一定的线性关系，如图1所示。

通过图1可以发现，抗拔力不足的锚索数量与张拉时间成反比关系，张拉时间越早，抗拔力不足的锚索数量越多。

2.2.4 成孔深度不够

对以往项目的预应力锚索现场原始施工记录进行了分类统计，并进行分析，结果见表4所列。

通过表4统计结果可知，成孔深度符合设计要求的锚索中，抗拔力不足的锚索仅占1.2%；而成孔深度不够的锚索中，抗拔力不足的锚索数量高达50%。因此，成孔深度不够也是影响地下含水层预应力锚索一次性张拉合格率较低的主要因素。

2.2.5安装锚索损坏支架

在调查以往项目进行地下含水层中预应力锚索安装时发现，由于锚索支架绑扎不牢固、入孔安装力度过猛等原因造成锚索支架损坏或脱落，使根管拔出后全束钢绞线处于孔壁泥土中或因锚索结构损害而造成锚索在锚固体中的握裹力不足，从而导致预应力锚索抗拔力不足。对以往项目的锚索安装质量情况统计结果见表5所列。

通过表5统计结果不难发现，锚索支架符合要求的锚索中，抗拔力不足的锚索仅占1.4%；而锚索支架损坏的锚索中，抗拔力不足的锚索数量占比为26%。因此，支架损坏对地下含水层预应力锚索的一次性张拉合格率的影响不容忽视。

3针对影响地下含水层预应力锚索张拉合格率主要因素的对策

针对上述导致地下含水层中预应力锚索抗拔力不足的主要因素，结合工程实践，确定经济、高效、方便实施的措施如下：

（1）针对注浆量不足的问题：①注浆前要加强对施工人员的班前交底，管理人员要做好现场旁站检查，并形成注漿记录。②保证注浆管插至距孔底50～100 mm处，注浆过程中放缓注浆管拔出速度，以保证注浆密实。③在水泥浆终凝前采用二次高压注浆工艺补浆，补浆后及时测量孔内浆液面的位置，若浆液流失严重应间隔合理时间持续补浆。二次高压补浆时，水泥浆必须从预先埋置的高压注浆管注入，禁止从锚索孔灌浆。

（2）针对地下水稀释浆体的问题，主要是通过对浆液添加外加剂（一般添加速凝剂）的方式，缩短浆体凝结时间，以减少因地下水冲刷造成浆液流失，外加剂的配比应通过设计或现场试验确定。若地下水流量及压力较大，通过添加外加剂的方式仍不能达到设计要求，则可以考虑采用高压旋喷锚索施工工艺。

（3）针对张拉时间过早的问题：①注浆后及时按照规范要求留置同条件试块，严格送检同条件养护试块，待同条件试块抗压强度达到设计强度的80%以上再进行预应力锚索张拉。②在无相应的同条件抗压试块强度数据的情况下，应保证预应力锚索张拉时间距注浆完成时间不宜小于18 d。

（4）针对成孔深度不够的问题：①精确计算钻杆入土深度，并使成孔深度比设计深度深30～50 cm。②钻头钻进至设计深度后应反复清孔，确保孔底沉渣在允许范围内。③验孔后立即组织注浆，防止地下水冲刷作用使孔壁坍塌。④当锚索不宜安装至设计深度位置时，应重新钻孔后再安装锚索，禁止采用钻机等设备将锚索强行顶入设计安装深度。

（5）针对锚索支架损坏的问题：①加强对锚索加工人员及锚索安装人员的技术交底，锚索安装时派专人旁站，一旦发现支架损坏，立即现场更换。②合理选择绑扎支架的铅丝规格及绑扎方式，禁止采用扎丝绑扎，提高支架的绑扎牢固度。③严格控制施工顺序，保证根管拔出前安装锚索，以防止因局部塌孔造成锚索安装困难。④拔出根管时应及时调整锚索入孔深度，防止锚索跟随根管一起拔出而不宜重新安装至设计深度位置。

4效果检查

通过在甘肃建投天水中心项目的地下含水层预应力锚索施工中采取以上质量控制措施，我们统计了该项目182根地下含水层中预应力锚索一次性张拉合格率的情况，一次性张拉合格的锚索为177根，一次性张拉合格率达到97.25%。较以往某项目87.20%的张拉合格率上升了10.05%。

可见以上措施对含水层预应力锚索一次性张拉合格率的影响较为明显，影响地下含水层中预应力锚索一次性张拉合格率的主要问题得到了有效控制，对预应力锚索的施工质量起到了较为积极的作用。质量改进对策实施前后各因素对预应力锚索一次性张拉合格率的影响如图3所示。

5结语

通过对以上地下含水层预应力锚索一次性张拉合格率主要影响因素的改进结果可以看出，预应力锚索施工过程中，加强对锚索成孔深度、注浆量及张拉时间的控制，降低地下水对浆液的稀释作用，保证锚索安装地的支架完好，可以从根本上解决地下含水层预应力锚索抗拔力不足的问题，从而提高地下含水层预应力锚索一次性张拉合格率，对地下含水层预应力锚索的施工质量及基坑质量安全有积极意义。

参考文献：

[1] 岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范.GB 50086-2015[S].北京：中国计划出版社，2015.

[2] 建筑基坑支护技术规程.JGJ 120-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3] 王军.边坡防护工程中预应力锚杆锚索施工质量分析[J].民营科技，2017（2）：127.

[4] 戴巍巍.深基坑支护工程施工旋喷锚索与常规锚索技术比较[J].科技创新与应用，2015（13）：253.

[5] 冯晓庆.论锚索施工对基坑工程的影响[J].山西建筑，2014（18）：79-80.

[6] 张晋.浅谈预应力锚索边坡施工控制要点[J].建设监理，2015（6）：61-65.