預應力對拉錨桿技術在深基坑工程中的研究與應用*
劉芳玲1，陳文峰2，李安元3
（1．安徽理工大學土木建筑學院，安徽 淮南 232001;2．淮南職業(yè)技術學院，安徽 淮南232001；3．中建四局第六建筑工程有限公司，安徽 合肥230011）
[摘要]預應力對拉錨桿技術是在滿足2個基坑間小凈距地塊情況下，保證支護結構本身的安全，確保周圍建（構）筑物的安全和正常使用的支護方式。從設計原理、施工工藝、工程應用3個方面闡述了深基坑采用預應力對拉錨桿技術。該技術能很好地解決小凈距基坑間地塊無法適用常規(guī)斜錨索（桿）技術帶來的支護難題。
[關鍵詞]深基坑；支護；錨桿；設計；施工技術
[中圖分類號]TU753 [文章編號]1002-8498(2016)07-0034-03
錨桿支護常以斜拉形式出現，而水平對拉錨固技術由于其特殊的適應性（無錨固段，見圖1）應用較少。近年來，對拉錨固技術在橋臺加固、橋側墻加固、隧道加固等方面得到了很快發(fā)展，實用性已經得到了業(yè)界一致認可，但是在基坑支護中還沒有廣泛應用。因此，借鑒對拉錨固技術在道路橋梁工程中的設計及運用，將該技術引入深基坑，積累相關的設計、施工經驗具有重要意義。
1設計原理
隨著城市建設用地的緊張，高層、超高層建筑的大量開發(fā)，導致施工場地狹小，建設用地周圍高樓密集、地下建筑和隧道復雜、市政管線縱橫交錯，這就要求在深基坑施工過程中必須綜合考慮各方面因素。若2個相鄰基坑間距為9 N15m時，為小凈距，當小凈距地塊處于特殊情況下（例如內有不可轉移的市政管線或為交通要道等，導致該地塊不可挖除）必須保留時，基坑由于受規(guī)劃和地形條件限制，此時常規(guī)斜錨索錨固技術不再適用。當只有樁支護時，如果在基坑間地塊上堆載或行車時，會對兩側支護樁形成等效側壓力，當壓力足夠大時，可能導致支護樁失穩(wěn)或破壞。為滿足基坑支護要求，就必須考慮樁支護與其他支護相結合的方式。
對拉錨固技術是提供一種在滿足2個基坑間小凈距情況下，可以保證支護結構本身的安全，保證周圍建（構）筑物的安全和正常使用的支護方式。對拉錨固技術是在地基兩側樁外表面分別現澆鋼筋混凝土腰梁，并在混凝土腰梁節(jié)點處設置對拉錨索（桿），利用錨索（桿）自由段的自由伸長并產生預應力，形成一對沿錨索（桿）軸向的作用力F，該對內力通過兩側的錨頭-施加給腰梁一對反作用力-F，使鋼筋混凝土腰梁、對拉錨索（桿）、樁共同形成自平衡體系，如圖2所示。
預應力對拉錨桿錨固系統包括：樁、鋼筋混凝土腰梁、預應力錨索（桿）、錨頭墊塊、錨頭、PVC導管等。在基坑間地塊一側樁表面平鉆孔直至穿透另一側樁，同時插入PVC導管，再在插入對拉錨索（桿）后對PVC導管內進行壓漿，在排樁外表面澆筑鋼筋混凝土腰梁，最后澆筑錨桿封頭混凝土，形成整體受力結構，最終達到加固、穩(wěn)定土體及排樁的目的，如圖3所示。
2施工工藝
預應力對拉錨桿施工工藝：施工準備工作→鉆孔→安裝-注漿→張拉與鎖定→防腐保護。
2.1準備工作
準備工作主要包括材料準備、施工機具準備、作業(yè)條件的創(chuàng)建3個方面。材料準備包括錨桿桿體、灌漿材料、塑料保護套、隔離支架、防腐材料。材料質量要嚴格按照相關標準驗收合格。
2.2鉆孔
1)鉆孔設備選用DG90巖土鉆機，選用20 m3/min空壓機為其提供足夠的風量和風壓。
2)鉆孔時，要對位準、方向正、角度精，施鉆前由技術人員測量放樣，并用紅鉛油在初噴混凝土層表面標出孔位。
3)孔距豎向和縱向均為100cm，方形布置�？拙嗾`差土5cm，孔深誤差±5cm，孔徑≥75mm，錨桿孔與預定錨孔軸線位置偏差≤3%，在鉆進過程中，檢查孔位偏差，不符合要求立即糾偏。
4)鉆孔應在掘進至設計位置并完成初噴4cm厚C20混凝土后進行，以保證安全。
5)鉆孔結束后，用高壓風或高壓水將孔內積水、巖粉、石屑等細小雜物沖洗干凈，清孔完畢的錨孔，安裝錨桿前用塞子塞緊孔口，以防雜物侵入。
6)孔位若與初期支護用格柵鋼架位置重疊，可適當挪動，避免相互干擾。
7)若發(fā)生塌孔，應及時向孔內壓注早強水泥砂漿，待固化后重新施鉆。
2.3錨桿制作與安裝
2.3.1錨桿制作
嚴格按設計尺寸下料；先張拉端距端頭20cm處在鋼筋表面涂刷1. 0m長的防銹漆2層，防銹漆干后涂刷黃油1道，套上1．0m長，ɸ30mmPVC套；焊上鋼筋支架；后張拉端套上絲扣保護套，絲口長度可在設計長度的基礎上適當加長，以消除施工誤差的影響，確保嚴絲合縫。錨桿構造如圖4所示。
2.3.2錨桿安裝
注漿管為ɸ20mm膠管，用非鍍鋅材料與錨桿體捆孔在一起；排氣管為ɸ10mm軟質水管，長度為1. 5m，外露孔口10cm，安裝采用人工錘擊方式，對于長錨桿采用風動鑿巖配合鋼套管頂入；錨桿桿體人孔長度不得小于設計長度的95%；安裝完畢后，應用楔子臨時將錨桿端頭固定，以防在注漿和安裝墊板與螺母時晃動。
2.3.3 注漿
1)注漿料為M30水泥砂漿，其配合比為：水：水泥：砂=1：1：0. 45（質量比），外加早強劑，摻量為4%，確保及時提供支護抗力；漿液拌制時要注意其稠度，太濃不利于漿液注入；太稀漿液易流出，注漿不易飽滿密實；漿液隨拌隨用，一次拌合的砂漿在初凝前用完。
2)注漿設備為風動牛角泵。注漿壓力不超過0. 4MPa，注漿前應用棉紗、膠泥、錨固劑等將孔壁與錨桿桿體間空隙封堵，封堵長度≥1．0m。
3)注漿前或中途暫停超過30min，應潤滑管道和注漿管。
4)注漿管口應插至距孔底5~10cm處，隨漿液的注入緩慢均勻排出孔內空氣。
5)注漿結束條件采用3項指標控制：當注漿量為設計量的80%以上，壓力穩(wěn)定在0.4MPa維持10min以上，且處于孔口上方的排氣管有濃漿流出時即可結束單孔注漿。
6)注漿漿液硬化后應補充注漿，確保管內漿液充盈。
7)注漿后錨桿應加強防護，漿液未達到設計強度的70010不得隨意敲擊，一般規(guī)定3d內不得懸掛重物。
8)注漿完畢后應將外露的錨桿端部及時清洗干凈，并做好成品防護。
2.4張拉與鎖定
1)張拉時張拉順序的確定和張拉設備的選定：當注漿體強度達到設計強度、開挖至設計位置后即可把絲扣保護套去除進行張拉。張拉設備為測力扳手，使用前應校定。扳手上帶有數顯度盤，以隨時測定張拉力的大小和便于觀察分級加載的穩(wěn)定性；同一截面上間隔張拉，避免產生局部壓應力集中現象。
2)正式施加拉力前，應先施加設計張拉力值的20%即230kN，以去除錨桿本身的彈性雜質和墊板間縫隙，使錨桿各部件緊湊。鋼墊板應與初噴混凝土密貼，不平整處用不低于M30級的水泥砂漿抹平，錨桿軸線應與鋼墊板垂直。
3)預張拉1—2次后卸荷，再重新施加預應力，加載值大小為：起始荷載30%A，終止荷載120%A，分級循環(huán)荷載如下：0→30%A→50%A→75% A→100%A→120%A，其中A為設計施加預應力值1050kN，在每次加載至上述分級荷載后應維持5~20min，以觀察張拉力值的穩(wěn)定性，在加載至最后一級荷載后維持20min。
4)鎖定如果最后一級荷載穩(wěn)定，將荷載回至100%A并檢查其穩(wěn)定性，如滿足要求即可鎖定，否則另行處理；加載時如發(fā)生位移異常時，停止張拉，并在張拉達到的位置鎖定荷載。
5)補償張拉預應力筋鎖定后48h內，若發(fā)現預應力損失大于錨桿拉力設計值的10%時，應進行補償張拉。
2.5 防腐保護
對于外露錨桿頭和鋼墊板先涂刷2層瀝青，再噴射C20級密實、品質均一的混凝土，其保護層厚度≥2cm，或者在瀝青表面抹以2cm厚的防水砂漿。
3 工程應用
廣州東塔項目位于珠江新城CBD中心地段。項目基坑編號J2-1擬進行基坑工程施工，開挖深度26. 6m�；訓|側邊線與現有J2-5基坑（其西線樁支護已完工）距離最小處僅為9m，最大處16m。由于工程需要，這2個基坑間地塊必須保留，做堆場和混凝土運輸車過道。因此J2-1基坑東南側必須進行樁和錨索（錨桿）支護，由于相間地塊屬于小凈距地塊，不滿足常規(guī)斜拉錨索支護技術施工條件。在本基坑工程施工過程中，為保證基坑的安全，采取對拉錨固技術進行支護。
經第三方檢測，基坑工程施工期間，對拉錨桿極限抗拔承載力均達到設計值的1.2倍。表明該對拉錨桿工程能滿足支護結構的安全性。地面沉降、錨索拉力、圍護結構水平位移、樁體測斜、土體側向變形、地下水位、內撐軸力、立柱三維變形等監(jiān)測數據遠小于報警值。
從設計原理、施工工藝、工程應用3個方面闡述了深基坑采用預應力對拉錨桿技術。該支護技術很好地解決了小凈距基坑間地塊無法使用常規(guī)斜錨索（桿）技術帶來的支護難題，同時將該技術引入深基坑，積累相關的設計、施工經驗具有重要意義。
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