馮曉慶

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

錨索自20世紀70年代開始應用于基坑支護以來，獲得廣泛的應用，目前已成為不可或缺的支護構件之一。與其他支護形式相比，錨索具有諸多優(yōu)勢特點，如:可以在空間狹小，周邊環(huán)境復雜的基坑工程中應用;能為土方的開挖和主體結構的施工提供開闊的空間;可施加預應力，控制變形的發(fā)展;施工機械設備作業(yè)空間小，適應各種場地條件，且錨索的布置位置、間距可以根據實際需要調整等。由于錨索技術的優(yōu)越性與大量使用，錨索的設計理論取得了長足的進步，越來越完善，然而，工程實踐中也不乏許多失敗的錨索支護案例。究其原因，多數與錨索的施工過程有關，施工的成敗直接影響到基坑的安全。

1 錨索施工中問題與分析

1.1 成孔的問題

錨索的成孔是施工的第一步，也是錨固質量控制的關鍵工序。各種鉆頭的發(fā)明和改進使錨索的成孔不再困難，套管跟進的出現也解決了松散易坍塌地層的成孔難題。然而，隨著市場化的伸入，市場競爭日趨激烈，套管跟進的操作繁瑣與成本偏高成為其在實際工程中應用的一個障礙。適應市場需求，出現一種筆者稱之為“套管鉆進”的鉆孔機械，直接以套管為鉆頭進行鉆進，這種形式雖然能起到一定的套管跟進作用，但在施工中如操作不當，仍易造成塌孔，水土流失等問題。筆者所在地區(qū)經常會遇到因“套管鉆進”施工引起地面道路裂縫的問題，甚至有少數基坑因為鉆孔過程中嚴重的水土流失現象，造成了地面塌陷，直接影響了道路安全與地下管線的使用。

1.2 注漿的問題

注漿是為了形成錨固段，同時也為錨索提供防腐的保護層，在使用二次注漿的錨索設計中，一定的劈裂注漿壓力，還可以讓漿液進入錨固體周圍的地層之中，填充地層中的裂縫與孔隙，從而提高地層的強度，起到固結地層的作用。

注漿作用的發(fā)揮需要注漿體達到設計強度，而在注漿體初凝之前，其作為流體出現，對周邊地層反而產生不利影響，特別是筆者所在地區(qū)經常遇到的濕陷性黃土地層，對漿液更為敏感，因此，在施工過程中，應采取措施控制注漿漿液的這種不利作用。

另外，在較軟的土層中，由于土體的強度比較低，如果上覆土層的厚度較小，在二次注漿壓力的作用下，極易造成土體強度的破壞，產生隆起、裂縫等問題，或是造成上部建筑物的裂縫與沉降。

1.3 張拉的問題

在周邊環(huán)境復雜的基坑支護工程中，對支護結構的變形要求非常嚴格，這時就需要對錨索施加預應力，以達到控制支護結構位移的目的。錨索在施加預應力并鎖定之后，隨著時間的推移，錨索的預應力會有所變化，產生一定的損失，這種損失的產生大體是由錨索索體材料的松弛以及受荷地層的徐變造成。其中，與施工有關的是索體材料的松弛。在實際工程施工中，出于趕工期或省工序的目的，張拉操作人員往往不顧操作規(guī)程中逐級加荷的要求，而是采取一拉到底的方式進行錨索預應力的施加，從而造成預應力的大幅損失。筆者就曾遇到過預應力損失達70%之多的情形。預應力大幅損失的直接后果就是控制變形預期的失效。

1.4 群錨效應

在基坑支護體系中，錨索群中各個錨索的荷載分布是不均勻的，錨索群的承載效率會低于單根錨索承載效率之和。這是由于錨索群中的任意一個錨索的工作狀態(tài)都顯著不同于單個的孤立錨索，通過錨桿群傳遞的拉力，會在受拉土層中產生應力重疊，相互干涉，從而降低土體對錨固體的摩阻力。因此，必須盡量擴大錨索的間距，降低群錨效應。群錨效應的產生，不僅降低錨索的承載效率，而且在錨固段端頭會產生應力集中的現象。當錨固段端頭位于土質較差的土層中，或上覆土層厚度不足時，往往造成自下而上的貫通裂縫，當上部有淺基礎建筑物存在時，甚至會導致建筑物的變形裂縫。嚴格的講，群錨效應并不是施工問題，但是，在施工中采取一定的措施，則會在一定程度上削弱群錨效應的不利影響，不僅能夠提高錨索的抗拔承載力，而且能夠避免對地面以及地表建筑物的影響。

2 工程實例

2.1 工程概況

某工程基坑支護位于太原市小店區(qū)，基坑深12 m，基坑東西長約180 m，南北寬約50 m。

基坑北側緊貼排洪暗渠，暗渠北側為在建高層建筑，東側距城市道路約17 m，該側作為施工臨時場地使用，南側距城市道路6.5 m～13 m不等，寬闊處將搭設臨時建筑，西側5 m外為一相鄰基坑，坑深10 m，該基坑亦采取樁錨支護，其錨索的施工導致了南側城市道路沿基坑長度方向的裂縫，裂縫寬度5 cm～10 cm。

基坑涉及的各主要土層及厚度自上而下如下:人工填土4.62 m;粉土2.47 m;粉質粘土6.12 m。穩(wěn)定水位埋深在現地面下9.20 m～9.90 m之間，承壓水穩(wěn)定水位高于潛水水位0.5 m～1.0 m。

2.2 設計方案

基坑西側利用相鄰基坑的支護體系。基坑北、東、南三側采用放坡+樁錨支護，放坡高度3 m;灌注樁樁徑800 mm，樁長18.0 m，間距1.2 m。錨索標高位于灌注樁樁頂以下3 m，水平間距為1.2 m，傾角15°，長度23.0 m，錨固段16.5 m，自由段6.5 m，鉆孔孔徑不小于150 mm。注漿采用P.S.A32.5 水泥，水灰比0.5 ～0.55 純水泥漿，一次灌漿，二次高壓注漿，注漿壓力2.5 MPa～5.0 MPa，保持壓力3 min～5 min，兩次注漿量總和大于40 kg/m。設計預應力為300 kN。

2.3 錨索施工

由于相鄰基坑在錨索施工中已經出現道路裂縫的問題，該工程在錨索施工過程中除嚴格按規(guī)范要求操作外，還采取了一定的改進措施。1)成孔采用“套管鉆進”的施工工藝，根據地質條件控制鉆進速度，接套管時停止供水，采取隔孔施工的方法。成孔后，立即驗孔，安裝錨索索體，并進行一次灌漿，必須在一次灌漿至少12 h后才能進行相鄰孔的成孔作業(yè)。2)注漿作業(yè)時，一次灌漿與成孔順序保持一致，二次高壓注漿采取隔三孔注一孔的方式，同時，采取小壓力慢注的方法，避免高壓注漿之間的相互影響，以及壓力過高對土層產生的破壞。3)錨索的張拉嚴格按照操作規(guī)程進行。先按設計預應力的10%進行單根鋼絞線的預張拉;再按照分級循環(huán)張拉的方法進行整體張拉，循環(huán)次數不少于三次;控制加載速率不超過設計預應力的10%/min;按照設計預應力的5%～10%進行超張拉。4)為降低群錨效應的危害，在JGJ 120-2012建筑基坑支護技術規(guī)程允許的范圍內，對錨索的傾角進行刻意調整。將一個錨索角度向上調整2°，即將錨索角度調整為13°，同時將相鄰的錨索角度向下調整2°，即將錨索角度調整為17°。這樣，在錨固段端頭，相鄰錨索的豎向距離將擴大為1.55 m，不僅避免了端頭的應力集中，而且削弱了群錨效應，提高了單根錨索的承載力。

2.4 基坑支護效果

通過在錨索施工中嚴格控制，采取改進措施，有效的避免了施工過程中的常見問題，周邊建筑物與城市道路未出現任何裂縫;基坑開挖后，支護結構水平位移最大不超過30 mm，在支護設計的預期范圍以內。

3 結語

錨索的施工是基坑支護工程實踐中的重要環(huán)節(jié)，也是基坑支護能否發(fā)揮應有功能的關鍵，直接影響到基坑支護體系的安全和基坑周邊建構筑物、管線、道路等的安全，因此，在工程實際中，錨索的施工應得到必要的重視。本文通過分析錨索施工中出現的問題，提出了解決問題的方法和可以采取的改進措施，并且這些方法和措施在實踐中取得了明顯的效果。

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