1前言

 

　　锚固技术，尤其是预应力土层锚杆(索)以其主动受力的特性，在深基坑支护中起着相当重要的作用。预应力锚杆不仅决定支挡结构的稳定性，而且对控制基坑的变形相当重要。目前，随着城市建设的迅速发展，高层建筑大量涌现，其基础埋置深度较深，往往在5m及以上，甚至深达20-30m，基础埋置深度深了，地下结构的施工，需要挖除相应的土方而形成的基坑工程呈现出紧(场地紧凑)、近(毗邻建构筑物及地下设施近)、深、大(规模和尺寸大)等特点。如何保证基坑的稳定、基坑挖土、地下室施工及基坑周边环境的安全，成为基坑工程设计、施工以及监理的难点和重点。

 

　　2预应力土层锚杆技术的概述

 

　　2.1预应力锚杆的工作机理

 

　　预应力土层锚杆是一种新型受拉杆件，是利用专用土层锚杆施工机械，将其一端与挡土桩、墙联结，另一端则用水泥浆或水泥砂浆锚固在地基的土层中，使其锚固段砂浆体达到一定的设计强度，以承受桩、墙的土压力、水压力等水平荷载，利用地层的锚固力维持基坑的稳定。最大优点是在基坑施工时，因无内部支撑体系干扰，土方开挖比较方便。人工挖土桩可紧贴建筑物施工，无振动和泥浆排放，对混凝土护圈形状稍作改进(偶数桩两翼扩径呈异形)便可形成止水帷幕。

 

　　2.2预应力锚杆的作用

 

　　2.2.1施加预应力实现荷载平衡

 

　　施加预应力的方法可认为是对混凝土面板施加与主动土压力方向相反的荷载，用以抵消部分或全部土压力。这样，即可把结构当成是受到平衡荷载和外荷载作用的非预应力结构来计算，为支护的设计和分析提供了依据，是支护结构稳定的保证。

 

　　2.2.2预加应力使土体和锚固体一体化的加固作用

 

　　通过预加应力，使自由段处的土体预压，使得包裹锚固体的土体产生向基坑外的剪应力，阻碍了滑移面的产生，从而抵消了基坑开挖时释放的土压力，加强了土体的抗变形能力；可使锚固体与土体进行协调结合，形成一体化的加固作用，提高基坑的整体稳定性。

 

　　但须注意一点的是，由于预应力锚杆是在基坑自稳、土体未产生变形的基础上才产生作用的，因此要求下步开挖须在锚杆张拉，施加预应力之后进行。

 

 

　　3.1设计计算

 

　　锚杆预应力值的确定对于锚杆的应用起决定性作用，它不仅要考虑安全与经济性，而且对变形的控制尤为重要。因此，预应力锚杆在设计计算时，则1)锚杆预应力值应满足基坑支挡结构的稳定力，根据静力分析确定基坑稳定时各支护构件的参数主要是各种力的大小，如桩承受的土压力，土钉的抗拔力等；2)在支护体系中，锚杆预应力值应由支挡结构各部位所承受的土压力(采用土钉支护时，土压力用抗拔力代替)，乘以安全系数(即施加的预应力)计算而来；3)预应力锚杆参数(锚杆长度、自由段长度、预应力筋个数、倾斜角等)应由预应力值和所勘察的土性参数结合而确定；4)当基坑稳定性满足各锚杆参数计算后，再对整体进行稳定计算，如满足要求，则进行下一步工作。

 

　　3.2试验资料

 

　　在深基坑支护施工前，应进行现场试验，以获得完整的试验资料：即通过分级加载下锚头的位移值，了解预应力锚杆的受力变化特性；通过抗拔试验，得出锚杆的极限承载力，使其荷载比β≤0.55，以最大限度发挥预应力锚杆的锚固作用；通过试验了解预应力设计值与极限承载力的关系，从而了解支护结构的安全可靠性。

 

 

　　4.1钻孔时，钻杆应垂直于岩面或层理面；在钻进过程中应合理掌握钻进参数和钻进速度，防止出现埋钻、卡钻等各种孔内事故。

 

　　4.2钻孔结束后，应用弯头钢管通入高压风吹净孔中石屑及细小石块，利于浆液与岩壁充分接触，并检查孔深，孔深宜超过锚杆长度设计长度500mm。

 

　　4.2预应力筋的制作与安装

 

　　4.2.1预应力筋应平直、顺直、除油除锈，并作防腐处理；对钢筋拉杆，先涂一层环氧防腐漆冷底子油，待干燥后，在涂一层环氧玻璃钢，待其固化后，再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜；对自由段的钢绞线，要套聚丙烯防护套。对锚杆的非锚固段及锚头部分，要作防腐处理；永久性锚杆应作双层防腐处理；临时性锚杆应用沥青作简单防腐处理。

 

　　4.2.2钢绞线如涂有油脂，在固定段要仔细加以清理，以免影响与锚固体的粘结；除锈后要尽快放入钻孔并灌浆，以免再生锈。

 

　　4.2.3锚杆主筋为2ф25钢筋，锚杆钢筋表面不应有污物或其它有害物质，并按尺寸下料。锚杆体在安放前应妥善保护，以免杆体腐蚀、扭曲或弯曲。

 

　　4.2.4锚杆体制作及安放时，应按每2m安放船形对中架，以保证锚杆对中；注浆管宜随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50-100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孔中心。

 

　　4.2.5若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔，直至能顺利送入锚杆为止。

 

　　4.3灌浆

 

　　4.3.1注浆一般采用1：1或1：0.5的灰砂比，水灰比为0.4～0.6的水泥砂浆或纯水泥浆；水泥宜使用强度wield32.5MPa的普通硅酸盐水泥，黄砂为粉细砂；水泥浆液的抗压强度要大于25MPa，塑性流动时间要在22s以下，可用时间应为30～60min；水泥砂浆应拌合均匀，拌合时间不少于3min。

 

　　4.3.2一次常压注浆

 

　　一次常压注浆是指将注浆管连同杆体一起下入孔底，在常压(0.4MPa—0.6MPa)下，浆液由孔底注入，边注浆边拔出注浆管，待孔口溢出浆液后即停止灌浆，拔出注浆管。注浆时，压力不宜过大，以免吹散浆液和砂浆，待浆液或砂浆回流到孔口时，用水泥袋纸等捣入孔内，再用湿粘土将孔口快速密封，再以0.8～2.5MPa的压力进行注浆，稳压数分钟后即可完成。

 

　　4.3.3二次高压注浆

 

　　二次高压注浆是指在下锚的同时下入两条注浆管，一条为带有许多小孔的预埋花管，并用黑胶布将小孔封闭，另一条在进行完一次常压灌浆后被拔出。待浆体达到5.0MPa强度后，再通过预埋花管用大于2.5MPa的高压进行劈裂注浆，使浆液向孔壁周围土体扩散、挤压，锚固体相应扩大。注浆结束后，应用清水冲洗注浆管，直至管内流出清水为止；注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，并保护好。

 

　　4.4锚杆张拉与锁定

 

　　4.4.1土层锚杆灌浆后，待锚固体强度大于15MPa并达到设计强度的75%时，进行锚杆张拉。

 

　　4.4.2锚杆正式张拉前，要取设计拉力的10%～20%，并对锚杆预张拉l～2次。

 

　　4.4.3锚杆张拉采用跳张法，即隔一或隔二张拉，以避免张拉对相邻锚杆的影响，尽量减少相邻锚杆张拉引起的预应力损失；

 

　　4.4.4张拉过程中要求定时分级加荷载进行，张拉时由专人操纵机械、记录和观测数据，并随时画出锚杆荷载——变位曲线图，作为判断锚杆质量的依据；张拉时，第一次张拉应达到设计值的20%，使各部位紧密接触，第二次张拉至设计值，稳定5-10min后，当拉杆预应力没有明显衰减时，即可锁定锚杆。

 

　　4.4.5为避免张拉值过小，预应力作用发挥不出来，或是张拉值过大，预应力受伤，导致混凝土面板产生裂缝，则张拉值应控制在设计值的110%左右，以考虑锁定时夹片回缩力损失，张拉锁定的有效应力基本与设计值相等。

 

　　4.4.6锚杆锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉，但必须与基坑的监测数据相配合。在多排锚定结构中，应在侧向土压力最大值附近的锚杆应进行补偿张拉，而其余部位锚杆，只要基坑变形符合规范，可不进行补偿张拉。二次张拉后的锚杆应力损失较小，基本可以满足设计要求。