预应力锚索在深基坑支护中的应用

摘要：介绍了预应力锚索的设计要求、构造受力特点，并结合工程实例，简述了该锚索在深基坑施工中的应用。
　　关键词：深基坑；预应力锚索；张拉；
　　1工程实例
　　京石客运专线入地隧道施工，采取明挖隧道施工，基坑最大开挖深度为22.5米，本工程西侧15米为既有京广线，为保证既有铁路线安全运营，要求基坑最大水平位移≤0.14%H，地面最大沉降量≤0.1%H（H为基坑深度），且≤30mm。
　　设计采用5道预应力锚索+支护桩的支护措施，灌注桩顶部设冠梁和支撑。每道锚索的竖向间距为3.5米，水平间距为1.5米。
　　以第一道锚索为例，锚索的设计值为370KN，锁定拉力值为185KN。锚索采用4股￠15.2的钢绞线。锚索钻孔直径150mm，锚索长度为25米，其中自有段9米，锚固段16米。
　　2主要施工工艺
　　锚索基本施工工艺：施工准备→钻孔→锚索制作→锚索安装→一次注浆→二次注浆→一次张拉→二次张拉锁定。
　　2.1钻孔
　　锚索施工与土方开挖、桩间锚喷施工流水循环施工，土方开挖至锚索孔位下0.5m后，基面找平，挂钢筋网喷混凝土（预留锚索孔位），随后再进行锚索施工。
　　该工程采用ZYJ-160-460锚杆钻机钻孔，锚索钻孔直径150mm，锚索钻孔间距水平方向允许偏差为±10mm，垂直方向允许偏差为±50mm，钻孔倾斜允许偏差为2‰。钻孔前，根据设计要求，定出孔位，做出标记，钻孔孔深不应小于设计要求，也不宜大于设计长度的0.5m。向钻孔中安放锚索之前，应将孔内土屑清洗干净。
　　2.2锚索制作
　　锚索选用低松弛预应力钢绞线，每根锚索由4股￠15.2钢绞线制作，每根钢铰线长度误差小于50mm，将自有段和锚固段做出标识。锚固段每隔1.0m设一个架线环，两架线环之间扎一箍筋环。锚索自由段套入塑料管保护，并涂黄油。在锚固端头部安好导向帽。
　　2.3锚索的安放
　　锚索放入钻孔之前，需确认锚索与孔位一致，将注浆管与锚索绑在一起放入钻孔中，注浆管底口距孔底30～50cm，注浆管底口封堵严密，锚固段做成花管，孔眼用黑胶布封口。杆体放入角度与钻孔角度保持一致，定位要准确，注意不得损坏，损坏必须进行更换。
　　2.4注浆
　　为了提高锚索受力，一次注浆与二次注浆都使用纯水泥浆，水灰比为0．45~0.5，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥。锚索注浆分为一次注浆和二次注浆两个阶段。
　　一次注浆：由孔底开始注浆，当孔口冒出的水泥浆与新浆相同时，再继续注浆2分钟即可；当锚固体水泥浆的强度达到5.0Mpa时进行二次注浆：二次注浆为高压注浆，注浆压力不小于2.0MPa，其目的是再次向锚固区段注浆，浆液在高压下被压入孔内壁的土体中，使锚索能牢固地锚入岩层。压浆管为胶管，在制作钢绞线时绑扎在钢绞线中。施工中为了使二次注浆达到设计的效果，在一次注浆中必须使锚固段注浆饱满。
　　2.5张拉锁定
　　锚固体的强度大于15MPa且达到设计强度70％时，可进行锚索张拉锁定。锚索张拉前，对张拉设备进行标定，并按照标定证书制定对应的分级张拉参数对应表。
　　张拉分两次张拉：
　　一次张拉：分5级张拉至设计值的0.9倍，张拉值分别为设计值的15%、20%、50%、75%、90%。对应稳定观察时间分别为2分钟、5分钟、5分钟、5分钟、10分钟。
　　二次张拉：分4级张拉至锁定值的1.6倍。张拉值分别为锁定值的20%、50%、75%、160%。对应稳定观察时间分别为5分钟、5分钟、10分钟、10分钟。
　　张拉过程中的油压表读数，位移量均形成详细记录。
　　3锚索基本试验及抗拔力验收试验
　　在大面积锚索施工之前，需要对锚索进行基本试验和抗拔力试验，以确定锚索的极限承载力，掌握锚索体在不同凝固期(3天、7天、14天)抵抗破坏的安全程度，锚杆基本试验是锚杆性能的全面试验，目的是确定锚杆的极限承载力和锚杆参数的合理性，为锚杆设计、施工提供依据。锚杆基坑试验采用的地层条件、杆体材料和参数必须与工程锚杆相同，且试验数量不应少于3根，锚杆极限抗拉试验加载应采用分级循环加载。
　　本工程土质为粘土层和砂层，因此在不同的土层中分别选定了3根锚索进行基本试验。
　　4、施工过程注意事项
　　4.1现场所有施工定位均以测量放样交底为准，作业人员作业过程中要保护好测量放样点。
　　4.2钢绞线应无损伤，并应调直、除锈、同一孔的钢绞线必须等长，切断后的钢绞线两端用铁丝捆扎牢固；
　　4.3锚孔内的水泥浆应有足够的养护时间，在养护时间内不得随意移动锚索；
　　4.4锚索施工完成后，外露锚头应用沥青涂封。
　　5锚索张拉的监测
　　为了检验锚索张拉效果，每20米在锚索上安装应力传感器测定锚索的应力值，从而检验锚索的张拉值和锁定值是否达到设计要求，同时确定应力损失的数值，当应力损失太大，锁定值达不到设计要求时，进行补充张拉，保证锚索的锁定值达到设计要求。
　　6 总结
　　预应力通过钢绞线与浆体粘结力传递给加固体，从而提供锚固力。在施工完成后，能及时主动提供有利于岩土体和结构物稳定的抗力，有效抑制开挖土层的变形；显著提高地层软弱结构面或潜在滑裂面的抗剪强度；改善岩土体的应力状态；通过张拉工序可靠的检验锚杆的承载力，确保锚杆质量。应用领域极为广泛。
　　经过工程实践，预应力锚索在深基坑施工过程中，与灌注桩形成了可靠的支护体系，能够保证基坑稳定和变形，满足工程的使用要求。
　　参考文献：
　　[1]CECS22:2005，岩土锚杆（索）技术规程[S].中国工程建设标准化协会标准.
　　[2]GB50086-2001锚杆喷射混凝土支护技术规范中华人民共和国国家标准
　　[3]JGJ120-99建筑基坑支护技术规程中华人民共和国行业标准