杜明祥1周建明1程良奎2

 

（1.苏州市能工基础工程有限责任公司苏州215011；2.冶金部建筑研究总院北京100088）

 

　　摘要：可拆芯回收锚杆技术在城市基坑围护工程中已经得到了越来越多的关注，尤其是在城市的核心地段，常规拉力型锚杆带来的负面影响已经严重影响了后续地下空间的开发。目前，国内外锚固界的可拆芯技术品种繁多，技术手段及实际效果参差不齐。本文将结合实际工程介绍一种拆芯功能较为可靠的热熔式拆芯回收锚杆技术。

 

　　关键词：压应力分散型；预应力锚杆；可拆芯回收；热熔式；新技术

 

　　1锚杆拆芯回收机理分析

 

　　热熔式可拆芯回收锚杆的基本机理是：通过调控热熔式锚具对钢绞线进行锁定和解除锁定，从而实现钢绞线的张拉锁定和拆芯回收。热熔式锚具在工作阶段，其强度和钢质锚具等同，性能达到永久性锚具的技术要求，锚具通过夹片将钢绞线锁住，和承压板组合后处于锚杆的锚固段，形成压应力分散型的锚杆；在锚杆退出工作阶段后，可以通过导线加热热熔锚具，热熔锚具内部的锁定结构在受高温后破坏，从而给钢绞线解除束缚，只需要克服钢绞线和外皮之间的摩擦力，即可抽出钢绞线，而钢绞线和外皮之间涂有油脂层等，每米的摩擦力大约0.8kN。

 

　　钢绞线的拆除使用自动回收千斤顶回收，只需将设备安装在钢绞线的一端，设备即可自行回收钢绞线，中间无需人力的干预等操作，整个过程方便快捷、无污染。

 

　　2热熔锚具性能

 

　　热熔锚具满足《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2000）规范要求，静载锚固试验、周期荷载均达到永久性锚具的要求，目前已经通过附国家工业建构筑质量安全监督检验中心检验。

 

 

　　3工程概况

 

　　3.1结构概况

 

　　本工程位于苏州市吴中区郭新东路北、尹山湖东路西侧，邻近苏州轨道交通2号延伸线尹山湖中路站。

 

　　基坑总面积约5.5万平方米，东部为地下二层区，西侧及南侧为地下一层区。

 

　　场地自然地面标高为+3.000m(相对标高为-0.600m)，地下一层区基坑坑底标高为-7.100m，基坑挖深按6.50m考虑。地下二层区基坑坑底标高为-11.050m，基坑挖深10.45m考虑。

 

　　3.2工程地质情况

 

　　本次勘察查明：场地自然地面以下土层按其沉积环境、成因类型以及土的工程地质性质，分层描述如下：

 

　　①回填土：杂色，松散，主要由黏性土组成，夹碎石及建筑垃圾，土质不均，工程性质差。场区普遍分布。

 

　　②回填土：灰色，松散，主要由黏性土组成，土质不均，工程性质差。场区普遍分。

 

　　③粉质黏土：灰黄~黄褐色，可塑，饱和，土质较均匀，局部为粘土，含铁锰结核，夹青灰色条纹，无摇振反应，切面稍有光泽，干强度和韧性中等，具中等压缩性。场区普遍分布。

 

　　④1粉质黏土夹粉土：灰黄~灰色，软塑，局部可塑，饱和，土质较均匀，含铁锰质氧化物，夹青灰色条纹，无摇振反应，切面稍有光泽，干强度和韧性中等，局部夹粉土薄层，具中等压缩性。场区局部分布。

 

　　④2粉质黏土夹粉土：灰色，可塑，局部可塑，夹薄层粉土，局部呈薄层状透镜体状分布。含云母、有机质，无摇振反应，切面稍有光泽，干强度和韧性中等，土质不均匀，具中等压缩性。场区普遍分布。

 

　　④3粉质黏土夹粉土：灰色，可塑，局部可塑，饱和，局部呈透镜体状分布，无摇振反应，切面稍有光泽，干强度和韧性中等，压缩性中等。场区普遍分布。

 

　　⑤1粉质黏土：灰~灰蓝色，可塑，局部软塑，饱和，土质不均匀，含有机质，夹薄层粉土，无摇振反应，切面稍有光泽，干强度和韧性中等，具中等压缩性。场区普遍分布。

 

　　4基坑围护方案

 

　　4.1基坑周边环境分析

 

　　基坑东侧为尹山湖东路，拟建结构外墙线距离用地红线约5.70m。红线外为人行道，路下埋设有污水管、电信、天燃气、雨水管、路灯等管线。

 

　　基坑南侧东南角段现为空地。该空地为本拟建工程与苏州轨道交通2号线延伸尹山湖中路站站台出入口相通区。

 

　　基坑南侧为郭新东路，拟建结构外墙线距离南侧用地红线约7.10m。

 

　　基坑西侧为听湖路，拟建结构外墙线距离用地红线约5.20~5.30m，距离人行道约8.20m，路下埋设有雨水管、路灯等管线。

 

　　基坑北侧为和谐路，拟建结构外墙线距离北侧用地红线约5.00m。红线外为人行道，路下埋设有污水管、雨水管路灯等管线。

 

　　基坑周边环境相对复杂，距离用地红线较近，南侧的苏州轨道交通2号延伸线拟建盾构区间及在建尹山湖中路车站等对沉降和水平位移较为敏感，需选择合适的围护形式确保周边环境及整个基坑安全。同时根据业主资料：南侧的给水管基坑围护施工前迁移。

 

　　4.2基坑围护型式

 

　　基坑工程除南侧临近苏州轨道交通2号延伸线尹山湖中路站及拟建盾构区间基坑侧壁变形除应满足一级基坑要求。

 

　　地下一层基坑近地铁侧采用前密后疏双排桩的围护体；地下一层基坑远地铁侧采用钻孔灌注桩+局部加固墩的围护体。地下二层基坑近地铁侧采用灌注桩结合可拆芯回收锚杆+三轴止水帷幕。地下二层基坑坑内采用管井疏干降水+明沟集水井的排水方式；地下一层基坑坑内采用明沟集水井的排水方式；地下一层坑中坑等落深区备用轻型井点。

 

　　压应力分散型扩大头热熔式可拆芯回收锚杆设两排，第一排锚杆长21m，水平间距2.4m，内置4∅15.2预应力无粘结钢绞线，内力设计值497kN，锁定力350kN，锚杆角度为20°；第二排锚杆长18m，水平间距2.4m，内置4∅15.2预应力无粘结钢绞线，内力设计值345kN，锁定力300kN，锚杆角度为20°。

 

　　基坑围护图  　　　　　　　　　　　　　　  热熔锚杆局部图

 

　　热熔锚杆成　　　　　　　　　热熔锚杆成品　　　　　　　　　锚杆施工实景

 

 

　　5压应力分散型扩大头锚杆施工控制

 

　　5.1施工步骤

 

　　确定孔位→钻孔就位→调整角度→钻孔→引进扩孔→水泥浆液引进扩孔→锚索就位→二次补浆→施工锚索腰梁→张拉→锚头锁定→割除锚头多余钢铰线，对锚头进行保护。

 

　　5.2施工技术措施及要求

 

　　（1）、钻孔就位，要求如下：钻孔定位偏差≤100mm，并按设计要求调准好角度。

 

　　（2）、自由段引孔

 

　　自由段的引孔采用压力水引孔，压力2～10MPa，钻进时一边引孔，一边将杆体带进。引进速度根据土层的硬度适时调整，使锚杆整体匀速前进。

 

　　（3）、锚固段引孔

 

　　引至锚固段时，改用水泥浆压力引孔，压力15～30MPa，水泥浆水灰比0.8～1.0。钻进到位，锚固段引孔速度比自由段慢，控制速度5～10cm/min。

 

　　（4）、退钻杆补浆

 

　　当钻杆钻至锚杆设计孔底时，退出钻杆，退出时，在锚固段采用无压力补浆（注意不带压力）。

 

　　（5）、张拉：锚杆施工完毕后、锚杆及围檩达到80%强度进行张拉和锁定，锚杆台座的承压面应完整，并与锚杆轴线方向垂直，锚杆张拉前应对张拉设备进行标定。张拉应有序进行，张拉顺序应考虑邻近锚杆的相互影响，采用间隔式张拉，锚杆正式张拉前，应取抗拔力设计值的0.1～0.2倍对锚杆预张拉1～2次，使杆体完全平直，各部位接触紧密，张拉值见图纸，锚杆张拉、锁定值应满足设计要求。张拉锁定时，前面几根先使用应力计测试锁定后锚杆的应力损失，然后按照应力损失的百分比提高锁定值，所有锚杆锁定时其钢绞线伸长量须大于锁定值下钢绞线弹性变形量，如发现不满足要求，则再次张拉锁定。

 

　　（6）、回收时，对钢绞线重新进行张拉，使锚具松弛，再用自动回收千斤顶对其进行回收。

 

　　5.3锚杆检测验收

 

　　锚杆按锚杆总量的5%进行验收，验收锚杆全部符合设计要求。

 

　　

 

　　6基坑监测和锚杆的拆芯回收

 

　　根据基坑监测情况，基坑支护过程中，桩顶最大位移变形仅9.50mm，对应的锚杆锚具处的位移为7.01m，非常有效的控制了基坑的位移变形，达到预期控制支护体变形、保护临近建筑物的目的。

 

　　在主体结构施工过程中，负一层楼板处传力带施工完毕达到设计强度后，开始拆芯回收锚杆，在拆除过程中，负一层主体结构同步进行，拆除过程无粉尘、噪音危害。回收全部使用自动回收千斤顶设备操作，人力成本极低。锚杆全部回收比率97%。

 

　　7结束语

 

　　压应力分散型扩大头热熔式可拆芯回收锚杆具有承载力高、稳定性好、施工结束后不留下障碍物等显著优点。本工程使用压应力分散型扩大头锚杆热熔式可拆芯锚杆有效的控制了基坑的变形，将环境影响降到最低，保证了基坑邻近建筑的安全和地下空间的安全。

 

　　参考文献：

 

　　[1]程良奎.深基坑锚杆支护的新进展[A].见：岩土锚固新技术[C].北京：人民交通出版社，1998.66–76.

 

　　[2]程良奎，韩军.单孔复合锚固法的理论和实践[J].工业建筑，2001，31(5)：35–38.

 

　　[3]中华人民共和国行业标准编写组.《高压喷射扩大头锚杆技术规程》(JGJ/282-2012)[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

 

　　[4]中国建筑科学研究院.《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370-2007)[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

 

　　[5]中华人民共和国行业标准编写组.《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85-2007)[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

 

　　[6]卢黎，张永兴，吴曙光.压力型锚杆锚固段的应力分布规律研究[A].岩土力学，2008.6.

 

　　[7]张四平，侯庆.压力分散型锚杆剪应力分布与现场试验研究[A].重庆建筑大学学报，2004.2.