随着经济的高速发展，城市用地越来越紧张，新建的建筑项目往20层~30层的高层建筑趋势发展，同时考虑人防的需要，深基坑工程也越来越多。深基坑工程的大量出现也使得深基坑的设计计算思路和施工得到了不断的完善。深基坑如果为不良地质条件时，则支护的稳定性直接影响着工程自身和周围环境的安全，关系着工程的成败，所以对深基坑的支护显得十分重要。

 

　　在深基坑工程中，根据深基坑的工程与水文地质条件、开挖深度、设计等级和施工设备等方面的特殊条件，支护措施可采用地下连续墙、水泥土墙、放坡、土钉墙、喷锚网、格构梁或者几种组合联合使用的支护方案，保证坑壁的安全可靠。在锚杆上施加预应力，主动、独立支护技术的预应力锚杆支护技术既可充分发挥岩土自身的稳定性，节约了项目的成本，而且施工相对安全快速，因此该支护技术具备较好的社会效益和经济效益。

 

　　预应力锚杆支护技术原理：预应力锚杆支护技术是一种用锚固的方法来增加岩土稳定性或结构稳定性的一种支护措施，它的主要构成部件有锚头、预应力筋和锚固体。预应力锚杆支护技术的作用机理是利用锚杆的回弹力（即预应力）来增大岩土体和坑壁的抗剪强度，通过预加应力抵消岩土体和支护结构变形，继而达到维持岩土体或支挡结构稳定性的最终目的。

 

　　在深基坑支护中，预应力锚杆支护可以联合其他支护措施（如地下连续墙、钻孔灌注桩等）使用，利用刚性支撑和柔性支挡相结合的结构来保证深基坑工程坑壁结构的稳定性，锚杆支护通过受拉杆体、锚固体来发挥岩层的自承能力稳定岩体。

 

　　预应力锚杆支护技术的特点：预应力锚杆支护技术是利用张拉力来提高支护抗力，与非预应力锚杆有着不同的力学性质，存在着以下特点：

 

　　①安装锚杆支护后使岩土体处在三轴应力的状态，及时提供支护的抗力。

 

　　②施工工序较非预应力锚杆、土钉墙的复杂，但总体上比较安全、经济便捷。

 

　　③施工中的张拉工序必须检测锚杆的承载力质量，检测合格的才能使用。

 

　　④控制结构变形的能力较强，支护效果好。

 

　　⑤施加一定密度的预应力锚杆后能在地层中形成一片压缩区，确保岩土体的稳定。

 

　　二、工程实例

 

　　拟建的某大厦拆旧建新的住宅楼共4栋，各主楼高均为33层，长约350m，宽约100m，各主楼及主楼之间均设2层地下室并向外延8m左右，属于框剪结构，基础型式待定，以设计室外地面标高（黄海高程）约为74.0m，自然地面标高73.5，基础埋深为-9.8m，基坑挖深按9.3m进行支护设计。基坑周边皆为老旧建筑物，没有设置地下室，基坑开挖边线距领近建筑物最小距离为5米，不具备放坡施工条件，只能进行垂直支护。

 

　　场地钻探深度范围内揭露的地层依次为杂填土及第四系上更新统河流冲积形成的粘土、粉质粘土、粉土、中砂、圆砾，下伏地层为第三系湖相沉积的渐新统南湖组泥岩等组成。支护桩为钻(冲)孔桩，沿基坑周围设置，桩顶标高设置在场地地面以下一定深度范围内，排桩通过桩顶环锁口梁结成整体围护结构。

 

　　1、主要设计参数

 

　　该深基坑共设置两道预应力锚索，排距为3米，锚孔距为2米，孔深为25米（其中锚固段为20米，自由段为5米），单孔抗拔力为250KN，锚梁为200×300，锚梁强度为C30，锚固体强度为C25。

 

　　1.1预应力锚杆参数的选取：在该深基坑支护中，根据地层岩土特征：重度、凝聚力、内磨擦角、地下水位等岩土力学数据来计算和确定锚杆的材料、杆直径、锚固段长度等，从而选取科学合理的预应力锚杆参数。因该基坑为超深基坑，对变形要求高，预应力要求较大，宜采用3×7ø5钢绞线。

 

　　1.2预应力锚索开孔直径130

 

　　1.3灌浆材料采用水灰比0.4~0.5的纯水泥浆

 

　　1.4锚孔的倾斜角度15°

 

　　2、施工流程如下所示：

 

　　修整工作面→孔口标高定位、校正→钻孔→锚索制作安装→清孔→灌浆→锚梁（头）安装→张拉锁定→养护

 

　　3、预应力锚索的主要施工要点：

 

　　3.1钻孔：锚杆支护打孔时可能会导致岩土体的水土流失，因此钻孔可采取压水钻进成孔法，钻孔时一次完成钻进、出渣、固壁、清孔等一系列工序，这样可以有效防止塌孔。主要应注意以下几点：

 

　　①保证钻孔时能不断供水冲洗（水压宜在0.15MPa~0.3MPa之间），注意保持孔口的水位。

 

　　②在实际钻孔施工中孔的深度应超过设计的0.5m左右，从而保证注浆时底部无沉渣。

 

　　③为了防止钻孔过程中出现塌孔或管涌事故，在砂层内设置岩芯钢管材质的护壁套管来封闭流沙。

 

　　④钻孔完成后应用有压力的水冲刷留在钻孔中的土屑，直至清水流出。同时应注意及时验收成孔，以进行下一步工序。

 

　　⑤应提前备齐必要的事故打捞工具，一旦孔内发生事故，可以尽快处理。

 

　　3.2锚索制作安装：锚索由3根7φ5高强钢绞线组成，每间隔1.5～2.0m设一对中支架以固定钢绞线、注浆管，自由段用塑料管密封保护。二次注浆管开孔处应用胶带保护好以防止一次浆灌入造成二次注浆失败。把制作好的锚索安放至设计孔深。锚索实际长度应比设计长度长出孔口不小于1.2米，以供张拉锁定之用。

 

　　3.3注浆：

 

　　①拌浆：为了改善纯水泥浆和纯水泥砂浆收缩量较大的缺点，一次灌浆材料可采用水灰比为0.4~0.45的水泥砂浆掺入10%的膨胀剂。二次灌浆材料则采用水灰比为0.45~0.5的纯水泥浆。为了防止注浆管被堵塞，保证注浆顺利的进行，砂子应选择过筛的细砂。

 

　　②一次灌浆：用压力为0.3～0.5MPa的压力进行加压灌浆，孔口溢浆时停止。

 

　　③二次灌浆：一次灌浆后锚固体的强度达到5MPa左右后进行二次灌浆，灌浆时用2.5～5.0MPa的压力，从而对一次灌注的浆液进行挤压，迫使体积膨胀，增大锚杆与土层之间的摩擦，达到预应力锚杆支护的要求。

 

　　3.4张拉锁定

 

　　在锚固体、锚梁达到设计强度后时才允许进行张拉作业，在张拉前应对张拉设备千斤顶、高压油泵送有检测资质的单位进行标定。孔口承压垫座必须牢靠，承压面应与孔的轴线垂直，先期施加1/10左右的锚拉力，使得各个部件接触紧密和杆体处于平直状态，然后依据设计抗拔力按其25%、50%、75%、100%、110%分级进行张拉，张拉锁定时应按设计要求张拉至设计值，持续15分钟后卸荷至锁定荷载进行锁定，并作好锚头位移值与张拉力关系记录。如果出现明显的预应力损失应进行补偿张拉。

 

　　3.5变形观测：在该深基坑整个支护施工过程中，沿基坑周边每隔25米设置沉降、位移观测点，以信息化指导、监督安全施工。通过观测点，发现该深基坑沉降、位移值都在设计容许警戒值范围内，确保了该深基坑的安全稳定。

 

　　4、实例效果评价：

        该深基坑在设计方案比选过程中，因为周围环境条件的制约，开始拟采用连续墙方案以策保守安全，投资造价约3000万，但通过此次施工方法，工程造价约2300万，节约资金700万，而同时工期缩短了60天，达到安全、经济的目的。

 

 

　　在深基坑工程中应用预应力锚杆支护方案有其适用范围，对地质条件和周边环境有所要求，但是预应力锚索支护技术的施工方便、工期较短、成本较低和易于动态管理，能较好的利用岩土体自身的稳定性，从而保证边坡的安全。