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1、 预应力锚索抗滑桩和锚索框架梁联合支护技术在深基坑支护中的应用 摘 要：以招联大厦深基坑支护为例,介绍了锚索抗滑桩和锚索框架梁联合支护体系在深基坑支护中的应用情况及其施工方法,实践表明,两种支护体系的联合应用,能取得显著的经济效益，为工程后期施工创造了有利条件。关键词：预应力锚索；抗滑桩；框架梁；深基坑；支护1.工程概况该项目位于广东深圳前海自贸区梦海大道与桂湾三路交叉口东北侧，用地面积7,154，建筑物共设-3层地下室，开挖后将形成8.0-16.0m深基坑边坡。基坑采用明挖法施工，结构类型为格构锚索框架梁预应力支护结构下部采用排桩式预应力锚索挡墙支护方案。排桩均为圆桩，排桩直径为1.0m，桩
2、中心距按3.0m布置，局部地段可作适当调整，以避免与主体结构柱重叠，要求桩嵌入开挖标高深度不小于4.0m，并进入中风化岩石不少于2m，采用机械挖孔桩,挖孔桩采用C25钢筋砼护壁，护壁配筋6.5200双向。排桩桩间采用挂网喷射砼挡板，喷射砼强度C25，厚度0.1m，挡板钢筋采用预埋法与桩连结。桩顶设冠梁。各个排桩上设4排锚索，竖向间距为2.5m，水平间距为3.0m，锚索倾角25，钻孔直径为130mm，采用M30水泥砂浆灌注，锚固段长度为进入中风化基岩不小于7.0m。图1 边坡支护立面图2 预应力锚索施工2.1 技术规范及要求2.1.1 预应力锚索施工前试验预应力锚索施工前，先进行锚索张拉试验，张
3、拉次序严格按施工图纸进行。进行锚索试验时，应认真记录压力传感器和千斤顶的读数，以及试验锚索在不同张拉吨位的伸长值。2.1.2 预应力锚索的造孔和保护（1）钻孔的开孔偏差不得超过100200mm，端头锚固孔的孔斜度不得大于孔深的2%，方位角允许偏差为3，终孔有效孔深不得欠深，且不大于设计深度40cm，终孔孔径不得小于设计孔径10mm。（2）预应力锚索的锚固端应位于稳定的基岩中。（3）钻孔完毕时，连续不断地用水和高压风（堆积体、崩积层中钻孔只用高压风）彻底冲洗钻孔，钻孔冲洗干净后才准安装锚索。在安装锚索前，将钻孔孔口堵塞保护。2.1.3 锚固段的灌浆（1）钻孔结束后，用压力风水将孔道内的钻孔岩屑和
4、泥沙冲洗干净，直到回水变清。（2）锚固段灌浆工作开始前，通过灌浆管送入压缩空气，将钻孔孔道的积水排干。（3）锚固段采用水泥砂浆和纯水泥浆进行灌注，浆液的配比应经试验确定。（4）锚固段灌浆长度应符合施工图纸的要求，阻塞器位置应准确，在有压注浆时，不得产生滑移和串浆现象。灌浆可自下而上一次施灌，进浆必须连续。2.1.4 锚索的张拉（1）锚索张拉的设备和仪器均应进行标定，不合格的张拉设备和仪器不得使用，标定间隔期不得超过6个月。（2）锚固段的固结灌浆浆液、承压垫座混凝土、混凝土柱状锚头等未达到施工图纸规定的承载强度时，不得进行张拉。（3）千斤顶的选用必须与锚索级别相匹配，出力应满足超张拉的要求，一般
5、宜大于设计超张拉力5001000kN。（4）锚索张拉尽可能采用整体张拉，当千斤顶不能满足整体张拉要求时，通过试验后，可采用分组或单股张拉。单束预紧按照先中间、后周边、对称均衡张拉的原则。（5）拉力分散型锚索张拉时，应保证每股钢绞线的受力均匀，不同张拉段长度的钢绞线应采用不同的预紧值。（6）张拉过程中，每张拉级稳定时间为5min，达到安装吨位后持续稳压20min即可锁定。锁定后的48h内，若锚索应力下降到设计值以下10%时应进行补偿张拉。（7）张拉过程中应测量锚索伸长值，其误差控制在5%10%内，伸长值大于10%，应分析原因，确定无误后方可继续张拉。误差低于5%，应立即停止张拉，并采取措施纠正。
6、（8）加荷、卸荷速率应平稳。张拉时，升荷速率每分钟不宜超过设计永存荷载的10%；卸荷速率每分钟不宜超过设计永存荷载的20%。2.1.5 封孔回填灌浆和锚头保护（1）封孔回填灌浆在补偿张拉工作结束后3天内进行，封孔回填灌浆材料与锚固段灌浆相同。锚索内锚固段和张拉段的灌浆必须使用灌浆自动记录仪。（2）封孔回填灌浆应采用锚索中的灌浆管施灌，灌浆管应伸至锚固端顶面，灌浆必须自下而上连续进行，灌浆压力和闭浆压力应满足施工图纸的要求。（3）在浆液初凝前应进行不少于2次补灌，并在浆液凝固到不自孔中回流、压力不小于0.4MPa时拼浆。（4）灌浆完成后，锚具外的钢绞索除需按施工图纸的要求留存外，其余部分应切除。
7、外锚具或钢绞索端头，应按施工图纸的要求用混凝土封闭保护。（5）灌浆浆液温度应保持在540之间，当冬季日平均气温低于5时，须对制浆系统、灌浆机械和输浆管线进行保温。3 锚索施工要点3.1锚索施工1）材料要求：锚索为75钢绞线，其抗拉强度标准值为fyk=1860N/mm2，抗拉强度设计值fpy=1260N/mm2。2）钻孔施工应符合下面的要求:孔距偏差不大于100mm；偏斜度不大于5%；孔深偏差不大于50mm；孔径偏差不大于5mm，孔深应大于设计深度0.5m。3）锚索杆体每隔2.0m设置一个定位支架。4）注浆管应和锚索同时放入孔内，注浆管端头到孔底距离宜为100mm，由孔底向上灌浆。5）灌浆材料为
8、水泥砂浆M30，其配合比应通过试验确认。6）灌浆前应清孔，排放孔内积水。灌浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀泥润滑注浆泵及其管路。7）一次灌浆压力宜控制在0.6-2.0MPa之间。8）锚索表面不应有污物、铁锈或其它有害物质，并严格按设计尺寸加1.2m下料。3.2预应力施加1）预应力筋张拉前，应对张拉设备进行率定。2）张拉应按规定程序进行，在编排张拉程序时，应考虑相邻钻孔预应力筋张拉的相互影响。3）锚索张拉宜在锚固体、格构、台座强度大于20MPa并达到设计强度的80%后进行。4）正式张拉前，应取20%的设计张拉荷载，对其预拉1-2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。5）正式张拉时，
9、宜分级加载，每级加载后恒载3min记录位移值，超张拉到1.1倍设计值，恒载10min，无变化时可以按设计值锁定。6）锁定后如在48h内发现预应力损失，应进行预应力补偿张拉。最后用C30细石混凝土封闭锚头。3.3喷射砼施工1）材料：水泥应选用普通硅酸盐水泥，也可选用矿渣硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于32.5MPa；选用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，粒径不宜大于15mm，干法喷射时，砂的含水率宜控制在5%-7%，若采用防粘料喷射机时，砂的含水率可为7%-10%。2）外掺剂掺量应通过试验确定，加外掺料后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。3）喷射作业时应分段进行，同一分段内喷射顺序自下而
10、上，一次喷射厚度不小于40mm。4）钢筋网应在喷射一次混凝土后铺设，钢筋保护层厚度不得小于40mm。5）钢筋上下搭接长度不得小于300mm，横筋与予埋筋采用焊接，搭接长度为单面焊接10d。6）喷射砼时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6-1.0m。7）喷射砼终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，一般工程不得少于7d，重要工程不得少于14d，当气温低于+5C时不得喷水养护。3.4 钻孔该工程孔位成梅花型布置，水平间距为1500mm，排距为1500mm，与水平成设计夹角，孔径200。施工中采用ZR280A-2型钻机，200钻头开孔，原浆护壁，硬质合金钻头钻进。钻进时，先启动水泵，使冲洗
11、液(水)从钻杆中心流向孔底，在一定水压力(0.150.30MPa)下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与孔壁间的孔隙处排出。钻进时要不断供浆冲洗，始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以300400mm/min为宜。待钻至规定深度后，继续用水反复冲洗钻孔中的泥砂。3.5 锚索安放（1)钢绞线下料钢绞线下料长度应等于锚索设计长度加上喷射混凝土厚度、腰梁宽度及张拉长度。断好的钢绞线长度要求基本一致，偏差不大于5cm。端部用铁丝绑扎牢，不得参差不齐或散架。（2)钢绞线安放钢绞线要求顺直，使用前清除表面的油污及锈膜。自由段涂抹黄油后用塑料管包裹，与锚固体连接处用铁丝绑牢。为保证钢绞线在孔中处于
12、居中位置，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动土壁，并保证拉杆有足够的水泥浆保护层，沿杆体轴线方向锚固段每隔2.0m设置一个定位器，自由段每隔2.53.0m设置一个定位架，两定位架之间的钢绞线用铁丝捆绑牢固。定位架安装如图所示:定位架安装图钢绞线锚索采用人工通过锚杆架送入孔中完成，注浆管随锚索绑在一起同时放入孔内，注浆管口距孔底50cm。放置时，要求操作人员均匀用力，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。3.6 注浆锚索注浆采用水灰比为0.450.50的纯水泥浆，注浆压力为0.51.0MPa，用KBY-50/70型砂浆泵供浆。常压注浆采用砂浆泵将浆液经压浆管输送至孔底
13、，再由孔底返出孔口，待孔口溢出浆液，才可以停止注浆，并封堵孔口。注浆前用水引路，润湿输浆管道。注浆时，应注意管口始终处于浆面以下，随时活动注浆管。注浆完成后，将外露的钢绞线清洗干净，并保护好。初凝硬化后若浆体不饱满时，再以0.40.6MPa的压力进行补浆，稳定数分钟即完成。注浆后自然养护不少于7d，在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.11.3。3.7 锚索张拉与锁定该工程锚具采用VLM锚具，用液压千斤顶进行张拉锁定。根据锚索承受荷载的大小，采用YCW150型千斤顶和2YBZ2-80型油泵。锚索张拉前
14、须对千斤顶和压力表进行配套标定，并绘出油压张拉力曲线。锚索注浆后，锚索锚固段浆液达到设计强度的80%以上后进行张拉锁定。锚索张拉前先施加一级荷载(即10%的锚拉力)，使各部紧固伏贴和杆体完全平直，保证张拉数据准确。然后按表2所示的控制拉力分级加载，加载速度以100MPa/min为宜，每级加载完成后稳定510min。张拉采用超张拉，最后一次控制力为设计张拉力的1.1倍，加载完成后稳定时间不小于15min，然后退至锁定荷载锁定，荷载锁定取设计张拉力的1.0倍。应力的施加要缓慢、匀速。每达到一级控制荷载时，记录千斤顶伸长值和油泵压力表读数。锚索张拉力用压力表读数控制为主，同时用测力计及钢绞线伸长值校
15、核辅助控制。确保钢铰线的实测伸长值在理论计算值的-5%10%之间。当钢绞线伸长量与实际测量值误差超过规范要求时，应停止张拉并分析原因。4 施工效果及评价该工程锚索施工共510组，每条锚索张拉施工时都有详细的记录，经过对张拉结果分析，实测张拉值均在设计允许范围内，数据离散性小，张拉质量高，预应力钢绞线实际张拉荷载满足设计要求，张拉合格率达到100%。锚索施工结束后，按设计要求进行了验收试验来检测承载力，试验数量按锚索总数的5%选取，共26组。经过有资质的计量中心试验，张拉荷载全部达到设计要求。另外，在基坑开挖及主体结构施工过程中，为保证基坑及周边建筑物的安全，随时掌握基坑边坡及周围建筑各种变形情况，建立了沉降、位移观测系统。在基坑周边设置水平位移观测点16个，周围建筑物沉降观测点7个。经过近3个月的跟踪观测，基坑周边没有明显的位移和裂缝，周围建筑物的最大沉降量也未超过警戒值。实践证明预应力锚索应用在深基坑支护中是非常成功的。5 结语本工程在提高锚索锚固力方面采取了具体措施，保证了基坑的安全稳定，消除了施工中最大的安全隐患，为工程顺利进行提供了保障。实践证明，措施是可行的，效果是显著的，将为我国在深基坑支护提供较为丰富的实战经验。参考文献1
