何冰峰

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006）

1 基坑工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘察的地層情況和區(qū)域地質(zhì)資料，場地巖性以雜填土、素填土、粉土、粉質(zhì)黏土、中細(xì)砂、粉質(zhì)黏土為主。地下水類型上部為潛水，含水層主要以粉土為主，該層地下水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水垂直入滲補(bǔ)給及地下水側(cè)向徑流方式補(bǔ)給，以地下水側(cè)向徑流為主要排泄方式。其下各層為承壓水，含水層主要以中細(xì)砂層為主，主要以側(cè)向徑流補(bǔ)給為主。穩(wěn)定水位標(biāo)高在771.53～773.87m之間。

2 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程

由于本工程預(yù)應(yīng)力錨索施工所處的地層基本都為中細(xì)砂層，而且有地下水，所以干作業(yè)成孔不能施工，錨索采用套管跟進(jìn)水鉆成孔的方法，現(xiàn)場施工中為確保成孔質(zhì)量，錨索采用隔孔施工。工藝流程為施工準(zhǔn)備、鉆機(jī)就位、調(diào)整孔位標(biāo)高、校正鉆桿角度、成孔、安放錨索、常規(guī)注漿、第壓力注漿、錨索養(yǎng)護(hù)、制作安裝工字鋼腰梁及錨具、錨索張拉與鎖定。

3 預(yù)應(yīng)力錨索現(xiàn)場施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）組織施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，了解設(shè)計參數(shù)、施工工藝。

（2）材料進(jìn)場后，通知各方進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，將材料按規(guī)范要求進(jìn)行復(fù)試，復(fù)檢合格方可使用。

（3）錨索制作。錨索采用低松弛、強(qiáng)度等級不小于1860MPa級的鋼絞線，鋼絞線直徑為15.2mm，其表面應(yīng)保持清潔，無鐵銹、無污物及油污等其他有害物質(zhì)。

嚴(yán)格按照圖紙設(shè)計要求下料，鋼絞線長度為錨索設(shè)計長度加1.2m的預(yù)留段；預(yù)留段主要是為后續(xù)的張拉鎖定做預(yù)留。錨索體沿軸線方向每隔2.0m安放一個支撐架，鋼絞線與支撐架用綁絲固定；自由段鋼絞線尾端用防水膠布纏裹，套直徑20mm塑料軟管，兩端用綁絲扎緊固定到鋼絞線上，并用防水膠帶密封；將注漿管安放到支撐架中心孔內(nèi)，注漿管距錨索端30～50cm；錨索端安防導(dǎo)向帽，以便能夠放入孔底。

桿體制作應(yīng)在平坦、堅實(shí)的地面上進(jìn)行，因?yàn)橹渭?、注漿管是塑料的，制作好的錨索桿體應(yīng)保持順直，不得發(fā)生明顯彎曲、變形；最好依次按順序擺好，不要重疊堆放，避免相互擠壓，壓壞支撐架或者注漿管，給后續(xù)施工造成質(zhì)量隱患。

3.2 鉆機(jī)就位

（1）鉆機(jī)作業(yè)平臺應(yīng)低于錨索孔位不小于50cm，作業(yè)平臺寬度大于6m且保持平整。

（2）鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆機(jī)平整度，保持鉆機(jī)平穩(wěn)，以保證成孔質(zhì)量及施工安全。

3.3 孔位校正

（1）鉆孔開鉆前，通過測量工具，嚴(yán)格按設(shè)計圖紙要求將孔位標(biāo)注到坡面上，現(xiàn)場自檢合格后，通知監(jiān)理驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可鉆孔。

（2）按圖紙設(shè)計要求，通過鉆機(jī)自帶的角度尺調(diào)整鉆桿角度，達(dá)到設(shè)計要求的角度；注意在作業(yè)過程中經(jīng)常校核角度，減少鉆桿水平偏角，保證成孔質(zhì)量。

3.4 鉆進(jìn)成孔及質(zhì)量控制

（1）根據(jù)勘察報告，選用合適的鉆頭，鉆頭直徑應(yīng)大于設(shè)計孔徑。

（2）鉆頭對準(zhǔn)孔位后勻速鉆進(jìn)，隨著鉆進(jìn)深度增加，逐節(jié)安放鉆桿，鉆進(jìn)過程中要嚴(yán)格控制角度。

（3）成孔過程中產(chǎn)生的積土要及時清理，從而減小孔內(nèi)渣土返出的阻力。

（4）鉆頭鉆至設(shè)計深度后，停止鉆進(jìn)。由于地層處于砂層，沉渣較快，因此在最后停留鉆進(jìn)過程中隨著水沖作用，孔底沉渣被清理出來，保證后續(xù)插桿入孔的順利；值得注意的是根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，不是停留時間越長越好，砂層本就較松散，沖洗時間過長可能造成孔內(nèi)砂層塌孔，影響成孔質(zhì)量，因此要根據(jù)不同地層把握好鉆進(jìn)的時間。

（5）錨索所在地層為中細(xì)砂層、易坍塌，因此本次采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，在水中加入適量的膨潤土，起到泥漿護(hù)壁的作用，可以更好地鉆進(jìn)成孔；這樣的處理方法和灌注樁泥漿護(hù)壁成孔和勘察上護(hù)壁鉆進(jìn)是一個道理。

（6）當(dāng)施工過程中遇到地下障礙或地下空洞，應(yīng)停止施工，及時上報監(jiān)理與業(yè)主，等待處理，避免造成不必要事故。等探明障礙物后，根據(jù)設(shè)計調(diào)整錨索孔位及開孔角度避開障礙物；對有空洞的空位標(biāo)明記號，在注漿時要加強(qiáng)注漿質(zhì)量控制，提高錨索張拉質(zhì)量。

3.5 安裝錨索

（1）鉆孔成孔后，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，要及時安裝錨索，安放過程中要保持錨索順直、平穩(wěn)安放，不得發(fā)生過大扭轉(zhuǎn)。

（2）如果在安裝過程中遇阻時，可適當(dāng)調(diào)整提動、旋轉(zhuǎn)錨索再重新插入孔內(nèi)；如果仍無法插入孔內(nèi)，及時將錨索提出孔外，用鉆機(jī)重新清理鉆孔。

（3）本次錨索施工中，由于地層原因，出現(xiàn)一些錨索安放桿件困難現(xiàn)象，經(jīng)過多次試驗(yàn)和摸索，通過成孔后從套管中插入桿件，再慢速旋轉(zhuǎn)拔出套管的方法，成功地解決了這一難題，且施工質(zhì)量穩(wěn)定有保證。

（4）安裝完錨索后，孔外預(yù)留段長度一般不小于1.0m，以保證以后錨索有足夠的張拉空間。

3.6 錨索注漿施工及現(xiàn)場質(zhì)量控制

（1）注漿是錨索施工的重要工序，是決定錨索質(zhì)量的決定性因素；注漿前檢查注漿管是否暢通；注漿材料采用P.O.42.5水泥，水灰比0.5的純水泥漿。第一次采用常壓灌漿，通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定水泥用量，注漿管與錨索連在一起，一同深入到孔底，灌漿結(jié)束24h后進(jìn)行二次高壓注漿；為保證注漿質(zhì)量，完成一次注漿后間隔一段時間應(yīng)及時補(bǔ)漿，保證全孔注滿水泥漿。

（2）水泥漿液采用高速攪漿機(jī)攪拌均勻，攪拌時間不得少于2min，水泥漿液隨用隨攪，不能有水灰離析現(xiàn)象；通過細(xì)濾網(wǎng)將攪拌好的漿液過濾一下，濾出混入漿液中的石塊、雜物，防止堵管；且漿液應(yīng)在初凝前用完。

（3）本工程錨索的地層為含水量較大的中細(xì)砂層，為保證注漿質(zhì)量，在桿體內(nèi)留置2根注漿管；根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，第一次常壓注漿后約3～5h內(nèi)，用第二根管再次高壓注漿，高壓注漿的壓力為2.5～5MPa。

需要注意的是，工期為3—9月，天氣因素也是影響二次注漿時間的一個重要因素，6—8月氣溫較高，通過現(xiàn)場試驗(yàn)得出：一次常壓注漿后，2h左右就應(yīng)開始二次注漿，時間過長水泥漿凝固，可能導(dǎo)致二次壓漿管打不開，造成二次壓漿困難，影響錨索質(zhì)量。

（4）在地下水位以下的砂層中施工時，注漿中的注漿管爆裂。因?yàn)樵阢@機(jī)成孔時會擾動地層，擾動與地下水雙重作用下形成了流砂狀的地層；即使采用泥漿護(hù)壁，安放完錨索后，流砂狀地層在重力作用下包裹住錨索桿體，造成注漿時管內(nèi)壓力快速上升而爆管；如果水泥漿注不充分，會直接影響錨索質(zhì)量，后期達(dá)不到張拉設(shè)計強(qiáng)度。為解決這個問題，在套管內(nèi)鉆進(jìn)成孔、套管跟進(jìn)、從套管內(nèi)下放錨索后，套管不拔出，一次注漿在套管中進(jìn)行，套管可以很好地阻擋住流砂狀砂層對注漿管的包裹，等一次注漿結(jié)束后，慢速拔出套管，再進(jìn)行2次間隔補(bǔ)漿，這樣一次注漿質(zhì)量得到保證，后再二次壓漿。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量得到保證，但是缺點(diǎn)是施工速度大大降低。

（5）注意事項(xiàng)：對地下水位以下砂層注漿時，要用水泥袋子對注漿管孔口進(jìn)行封堵，要求不能堵死，留有一定空隙；注漿時水泥漿液會將孔中滯留的水從孔底頂出來，砂子也會隨著水流一起沖出；水從留出的空隙流出，孔中砂土凝結(jié)，避免造成塌孔或空洞。

（6）選用BW-320多功能泥漿泵進(jìn)行注漿，注漿作業(yè)開始前，用清水清洗注漿管路及注漿泵。

3.7 錨索注漿體養(yǎng)護(hù)

（1）錨索注漿施工完成后，養(yǎng)護(hù)7d。養(yǎng)護(hù)時間因季節(jié)不同有所差異，夏季短一些；如果因?yàn)橼s工期，需要盡快張拉，縮短養(yǎng)護(hù)時間，可以按照一定比例在水泥漿液中摻入一定量的三乙醇胺，養(yǎng)護(hù)時間會縮短，可提前張拉與鎖定時間，進(jìn)行下一步作業(yè)。

（2）錨索注漿體養(yǎng)護(hù)期間不得擾動。

3.8 制作并安裝腰梁及錨具

鋼腰梁為錨索的受力平臺，以樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)為例，鋼梁為雙拼25b工字鋼；鋼梁通過綴板焊接為整體，采用Q235鋼材，焊縫高度不小于8mm，錨具為4孔，采用250mm×250mm×20mm厚的鋼墊板。

3.9 錨索的張拉與鎖定

當(dāng)注漿錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的75%后方可進(jìn)行張拉鎖定。錨索1860級4束，公稱直徑15.2mm，極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值570kN，抗拔承載力檢測值550kN，張拉鎖定值280kN。

在鋼梁焊接完成、水泥漿液達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，即可進(jìn)行錨索的張拉，張拉完成后鎖定。

（1）錨索張拉與鎖定施工前，對張拉機(jī)、千斤頂、油泵等進(jìn)行張拉校定，校定后出具檢測報告，檢測報告中會給出其壓力表（MPa）與所加荷載（kN）的換算公式，張拉設(shè)備額定壓力（MPa）須大于試驗(yàn)壓力（MPa）。本工程所用設(shè)備是在太原理工大學(xué)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行校訂，有相關(guān)檢測報告，檢測報告中壓力表標(biāo)定曲線和公式：

式中：Y——壓力表顯示值，MPa；

X——對應(yīng)荷加值，kN。

（2）錨索張拉應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)程操作，為避免張拉過程中相鄰錨索的相互影響，錨索張拉應(yīng)從中間開始，最后張拉兩邊。

（3）在正式張拉前，先取設(shè)計張拉值的20%，對錨索預(yù)張拉1～2次，使錨索各部位緊密接觸，鋼絞線完全拉直。錨索每根鋼絞線應(yīng)均勻、同時受力，避免因受力不均造成鋼絞線破壞。

（4）錨索采用逐級張拉，張拉時要考慮鎖定過程中預(yù)應(yīng)力損失，因此張拉力可取鎖定值的1.1倍，即308kN；一般情況我們可以分成3級，即第一級加荷至張拉鎖定值的50%；第二級加荷至張拉鎖定值的75%；第三級加荷至張拉鎖定值的110%；每級張拉的壓力應(yīng)保持3～5min，等張拉機(jī)壓力表讀數(shù)穩(wěn)定后，并且錨頭位移穩(wěn)定，開始下一級加載，如表1；記錄各級荷載下錨頭的位移量。

表1 分級張拉壓力表讀數(shù)與對應(yīng)鎖定值

（5）逐級加荷至37.4MPa（308kN）時，再松弛至設(shè)計鎖定力值34MPa（280kN）進(jìn)行鎖定。

（6）錨索鎖定后，為確保質(zhì)量，48h內(nèi)巡檢次數(shù)不小于2次，如果發(fā)現(xiàn)錨索預(yù)應(yīng)力有損失，且損失的拉力大于錨索設(shè)計特征值的10%時，應(yīng)及時對錨索進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

（7）錨索驗(yàn)收合格后，應(yīng)保持時間不小于48h，預(yù)應(yīng)力損失在設(shè)計允許范圍內(nèi)，才可以切除外露的鋼絞線，切口距外錨具的距離應(yīng)該大于10cm；切除不可以用電焊切割，可用手動切割機(jī)冷切。

4 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力錨索是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全有效的基坑支護(hù)技術(shù)，可以有效地控制基坑巖土體（結(jié)構(gòu)物）的變形。要保證錨索的施工質(zhì)量，必須注意以下幾點(diǎn)：一是要根據(jù)施工現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件，選擇合適的成孔機(jī)械，采用經(jīng)濟(jì)合理的施工工藝和切實(shí)可行的質(zhì)量控制措施。二是選擇責(zé)任心強(qiáng)、業(yè)務(wù)水平高的技術(shù)管理人員和施工隊伍。三是錨索施工工序較多，工藝比較復(fù)雜，要嚴(yán)格按設(shè)計和規(guī)范要求施工，控制好每一道工序的質(zhì)量，保證預(yù)應(yīng)力錨索整體質(zhì)量。四是要加強(qiáng)研究錨索在不同地層中的錨固機(jī)理，不斷提高錨索技術(shù)的適用性、實(shí)用性。五是要研究錨索在不同施工環(huán)境或因素影響下的安全可靠性，有針對性地避免、減少外界因素的干擾，提高錨索使用的安全性、可靠性。