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1、深基坑桩锚应力损失分析及处理 摘要 在深基坑桩锚支护体系施工中，发现预应力锚索的轴力存在不同程度的损失，有的甚至张拉后24小时内出现应力损失一半左右的情况，严重影响到基坑的稳定安全；本文从施工的各个工序进行分析和处理进行总结。关键词 钢围囹 锚索张拉 应力损失 1、工程概况： 东孚隧道是厦门（海沧）至漳州（天宝）高速公路的起点段工 程，该隧道主要位于厦门市海沧区境内，下穿东孚火车编组站39股道及东孚工业区，线路起讫里程为LK14+960LY（Z）K15+960段（路线总长1000m），其中LY（Z）K15+315LY（Z）K15+415段为明挖段，开挖深度达20m，基坑四周均采用钻孔桩结合锚索
2、、旋喷桩进行支护，共设四层锚索，基坑顶四周为海沧工业区厂房及街道干道，因此控制好基坑的稳定至关重要。2、 锚索设计情况2.1锚索设计参数基坑LY（Z）K15+315LY（Z）K15+415段支护主要是钻孔桩直径1.0m，水下C30混凝土灌注，桩间距1.2m，桩顶设置1m0.8m冠梁，桩间设600mm高压旋喷桩止水， 基坑竖向设置四道锚索，锚索设置在钢腰梁上，与围护桩形成共同作用；锚索横向间距为1.2m（见图1锚索立面图）；每道锚索的根数和自由段长度见表1。 表1支锚道号支锚类型钢筋或自由段长度锚固段长度实配计算面积锚杆刚度 钢绞线配筋实用值(m)实用值(m)(mm2)(MN/m)1锚索3s15
3、.216.023.0420.0323.54.482锚索4s15.213.524.0560.0497.66.843锚索6s15.211.027.0840.0733.811.574锚索5s15.28.522.0700.0600.112.672.2锚索的结构锚索与钢腰梁、围护桩连接形成共同受力，是基坑的主要支护作用（见图2锚索构造及锚索与孔桩连接大样图） 图2 锚索构造及锚索与孔桩连接大样图3、 锚索施工应力损失原因分析3.1施工工艺流程：孔位放线、钻孔锚索制作、安装注 浆钢腰梁制作、安装锚索张拉锚具锁定锚具保护3.2对施工过程中的施工工艺进行调查（见表2） 基坑第一层施工的275根锚索选取不同里程
4、的60根锚索施工进行跟踪调查。对施工过程中出现的锚索应力损失问题进行了统计。 施工过程应力损失抽样调查表 表2序 号项目出现次数调查总数百分比1降雨造成土体环境及温度变化216035%2钢腰梁结构变形266043.33%3围护桩受力后变形产生的预应力损失 246040%4张拉系统（锚具及夹片）引起的预应力损失236038.33%5张拉时持荷时间小于2min206033.33%6注浆浆液水灰比控制不当及二次注浆压力不达标156125.00%3.3原因分析3.3.1降雨造成土体环境及温度变化，降雨量及降雨历时对锚固力的影响集中反映在砂层部位，降雨对锚索预应力的影响主要表现为由于锚固应力的增加,这种
5、锚固应力具有时间滞后效应，但随着砂层里水的流失,增加的锚固预应力也会消散；温度的变化使锚索发生变化,从而导致预应力的变化。3.3.2钢腰梁结构变形：由于钢腰梁尺寸加工的偏差，导致钢垫板与工字钢支撑点间距过大，造成钢板受力后挠度变形过大，导致应力损失见图3。 图3钢腰梁的钢板变形3.3.3围护桩受力后变形产生的预应力损失 ：锚索的所有应力通过钢腰梁传递到围护桩受力，导致围护桩混凝土构筑物本身也具有收缩、蠕变性质,且受到较大压力后也会产生一定量的压缩变形进而引起预应力损失。 3.3.4张拉系统（锚具及夹片）引起的预应力损失：由于现场施工采用OVM-15-3型锚具，该类型锚具都存在夹片回缩问题,据厂
6、家资料及产品说明,OVM 型锚具钢绞线的回缩量均为6 mm；因此钢绞线回缩产生的预应力损失可由下式求得 NS = A S = A rL Ey / L 其中： N S 为预应力损失值，A 为钢绞线的截面积，L 为锚具、夹片的变形回缩值， Ey 为钢绞线的弹性模量， L 为自由段的有效长度。3.3.5张拉时持荷时间小于2min：由于本工程锚索长度一般在30m以上，加上锚索刚度不足锚索张拉时，自由段与孔内水泥浆，土体存在一个或者多个接触点，将导致摩擦力的产生，当张拉持荷时间过短时会放张后摩擦力消失会使锚索应力损失更快。3.3.6注浆浆液水灰比控制不当及二次注浆压力不达标：由于现场控制不力导致注浆浆液
7、水灰比或大或小，初次注浆压力二次注浆没有严格按要求也是造成锚固段后期应力损失的原因。 4、处理措施：4.1对于砂层地段的锚索，在雨期施工时要加强锚索拉力监测：每隔米设一个监测点，锚索张拉前，在垫板处安装锚索应力传感器，当发现预应力损失过大,应立即采取补张拉进行弥补。4.2钢腰梁变形问题严格按设计的尺寸加工钢腰梁，允许误差控制在5mm内，对已张拉的因支撑点过大造成垫板弯曲的用28的钢筋进行补强加固，进行补张在钢腰梁制作时加强控制，增加加固措施，钢板支撑点的间距控制在锚具直径+2CM，加厚钢垫板厚度以增加的抗弯能力见图5。 图5加固后的钢腰梁没有明显变形4.3加强观测锚索张拉后应力的变化对，围护桩
8、之间的间隙用混凝土或钢板填充，并在锚索初张时加长持荷时间，必要时采用超张拉，在结构强度许可的情况下,采用超张拉可使桩后地层处于超压密、超固结状态,，以消除围护桩受力后变形产生的预应力损失 。4.4张拉后夹片松动位移，放张前重新将夹片敲紧，制作特制工具，在张拉后用以敲紧夹片张拉系统（锚具及夹片）引起的预应力损失；控制夹片回缩产生的回缩量减少到3-4mm；4.5张拉时最大压力要持荷时间2min以上，减小放张后应力损失。4.6锚索灌浆材料采用强度不低于25MPa的水泥浆，注浆材料宜采用水灰比为0.40.45的纯水泥浆，注浆压力宜为0.51.5MPa;二次高压注浆宜使用水灰比为0.450.50的纯水泥
9、浆,注浆压力宜为2.03.0MPa；5、处理后的施工监测 第一层应力损失的锚索单元在经过加固补强后，进行了补张拉。经过与第三方监测单位配合监测，第一层所有锚索单元在补加后48小时应力损失控制在6%8%之间，第二层锚索单元在张拉后48小时内应力损失控制在3%5%；见第二、第三层锚索监测点应力变化曲线图6、图7。图6第二层锚索监测点应力变化曲线图图7第三层锚索监测点应力变化曲线图6、结束语通过改进施工措施，预应力锚索应力损失大幅得到控制，48小时内的应力损失小于10%，使锚索施工质量得到有效控制，确保深基坑在施工过程中的安全稳定，经观测，最终基坑顶最大位移量控制在30mm左右，符合设计规范变化累计变化不超过60mm（0.3%H）要求。第4页共4页
