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摘要：近年来，随着我国经济建设的发展，建筑与交通等基础设施建设也取得了长足的进步。在基坑支护方面，大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论和施工工艺的发展和不断完善；通过大量的工程实践和科学研究，已逐步形成了基坑工程学这一新兴学科。预应力锚杆技术在岩土工程中的应用不仅充分发挥了岩土的自稳能力，节约了工程造价，而且确保了基坑施工的快速与安全，具有显著的经济效益和社会效益。本文作者通过结合中达加州阳光住宅小区三期—G栋工程实例，对预应力锚杆施工技术在工程建设中的应用进行了以下的探讨，仅供参考。
关键词：预应力锚杆,应用,加州阳光住宅
一、工程概况
中达加州阳光住宅小区三期—G栋工程，位于贵阳市沙冲北路原钢材市场。总建筑面积：39750.0m2。基坑已经开挖，基坑北西临沙冲路，形成高约10.7m～12.8m的岩体边坡；基坑东北临加洲阳光住宅小区一期入口通道，形成高约9.7m～15.8m的岩体边坡；基坑东南临加洲阳光住宅小区一期住宅F栋，水平距离最近点约5m，形成高约9.8m～15.8m的岩体边坡；基坑西南临加洲阳光住宅小区二期在建工程，基坑底标高相同。该建筑物地上三十一层，两层地下室，地下室基坑已经开挖，形成高约10.7m～12.8m的岩体边坡,为顺层岩体边坡，由于基坑系岩石边坡，建设单位未采取措施，2004年12月9日局部地段边坡已垮塌。影响到沙冲北路人行道车行道的安全，为了确保其它未垮塌地段的边坡安全及恢复已经坍塌地段地表，基坑边坡采取预应力锚索、挂网喷射混凝土进行支护。
地质条件：
根据地质勘察报告，整个场地位于贵阳溶蚀盆地边缘，原始地貌为处于近西倾的山前坡地带，原自然地形呈南东高北西低，总坡度约15°；根据区域地质资料及钻探岩土芯鉴定，场地内无断层通过，下伏岩层为三迭系上统杨柳井组石灰岩，单斜构造。根据场地内基岩露头的实测资料，岩层倾向136°，倾角18°。
岩土性状系特征如下：
素填土层：由平整场地时爆破石灰岩碎石夹杂少量粘土组成；
基岩层：三迭系上统杨柳井组石灰岩，局部夹杂少量灰红色白云岩组成，薄～中厚层，细晶结构，见方解石脉，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ类。
水文地质条件：
拟建场地所处地势较高，地下室基坑已经开挖，未见地下水，场地工程活动范围内不受地下水的影响。地下室基坑积水主要为周边生活用水及市政管线渗漏污水。
施工条件：
现场情况看，场地地下室基坑已经开挖，基坑开挖形成的边坡高度范围内地层为白云岩，灰岩，单斜构造，层面间夹杂粘土，连通性较好，岩体节理、裂隙发育，破碎。现场实测岩层倾角25～30°，倾向基坑内，基坑边坡受软弱结构面控制，临沙冲路侧边坡内局部可见水渗出。场地交通条件比较好，土石方外运及施工的材料运输不会受到影响。现场需精确布置、合理安排，充分利用临街面场地交通便利优势，合理调度，做到原材料补给充足，不影响工程进度与质量。
设计工程量：
基坑支护由铁道部第二勘察设计院贵阳勘测设计研究院设计，主要采取的支护方案有预应力锚索措施、挂网喷射混凝土措施以及设置毛石挡土墙措施。根据基坑开挖深度，主要工程量如下：
主要工程数量表
序号 工 程 名 称 单位 数量 备注
二、基坑支护：
1、施工准备：
1）、修整施工场地通道；
2）、进行测量放线，布置位移观测点；
3）、修建现场办公室、工棚，架设施工供电系统、供水系统；
4）、机械设备进场，脚手架、板材、模板等材料进场；
5）、布置张拉设备、灌浆设备以及钢筋、钢绞线、水泥、砂、石、锚具校检；
2、质量控制要点
喷锚挂网喷射混凝土支护施工，采用电动岩石钻孔工艺进行施工，成孔（Ø40mm）后利用空压机送风洗孔，然后灌注C20水泥砂浆，孔口溢浆后将锚索【Ø20mm(热轧带肋钢筋)】送入，待浆初凝后二次补浆，保证砂浆的饱满度。
挂网喷浆在清坡完成后进行一次素喷，厚度20～30mm，之后再进行挂网钢筋制作，在钢筋网绑扎完毕后进行第二次喷射，厚度在50～60mm，喷射混凝土采用专用混凝土喷射机，采用9～12m3空压机送风。
锚索采用100型钻机和50型潜孔锤成孔，成孔深度应超过设计深度500～1000mm,成孔后要采取空压机送风清孔，清孔后人工将锚索送入孔中，并通过锚索中设置的压浆管从孔底将M35水泥砂浆反至孔口溢浆，压浆7天后，待压浆砂浆强度及锚墩钢筋混凝土强度达到设计强度85%后，才能进行张拉。正式张拉前，應取20%的设计张拉荷载（即200KN），对它进行预张拉1～2次，让各部位接触紧密，钢绞线完全平直。正式张拉时，采取二次四级进行，在锚索第一次张拉第一（即200KN） 第二级（即400KN）,第二次张拉第三（即800KN）、第四级（即1000KN）。先单根，后整体，第一次和第二次张拉的时间隔不少于3天，每级张拉时间间隔为20分钟。每级张拉应力按设计预应力的1/4递增，超张拉10%后（恒载10分钟，无变化）锁定。
张拉时建设单位技术负责人到现场共同见证损失，马上进行预应力补赏张拉，最后用C20细石混凝土封闭锚头。边坡开挖与边坡支护两个工序之间要协调好，边坡应该按照设计要求，方能进行。从上到下，分级分段开挖支护施工的基本原则，分段长度25m左右。与伸缩留设一致。伸缩缝用沥青麻丝填赛。只有在上一级（段）支护工程完工，并达到设计强度85%后，才能进行下一段（级）边坡开挖。边坡施工及使用过程中，边坡严禁堆载。
进场后将和土石方开挖单位进行协调，各侧基坑支护施工安排如下：
1）、西北侧边坡
由于该侧边坡较长138m，施工时应形成4～5个流水作业面，保证开挖及支护各工序同时进行，提高施工效益， 保证基坑安全及施工按期完成。
2）、东南侧边坡
作业面相对较短，施工采用支护一层，向下开挖一层的方式至上而下进行，施工时亦应和其它工作面形成流水作业。
3）、开挖要求：
①、土石方开挖必须严格按设计图纸要求分层开挖，每次施工高度不得超过1.5m，待施工段喷锚混凝土完成后，方可向下施工，每次施工流水段长度不得超过30m。
②、开挖还应根据锚索设置高度进行，每次施工高度不得超过锚索设置高度以下0.5m，并且施工分段流水进行，向下继续施工须待锚索完成张拉后进行。
③、在进行石方爆破时应采用松动爆破工艺，严格控制药量，每包硝胺炸药药量不得超过1/2节，以防爆破影响周边建筑物及支护完成部分产生不利影响。
4）、施工机具的进场使用情况见下表：
施工机械使用量计划
编号 机具设备名称 单位 数量 备注
一 预 应力锚索 钢筋切断机
二 喷射混凝土支护 电动岩石钻
5)劳动力使用情况汇总表：
锚索土钉及挂网喷射混凝土工艺流程示意图
6）、质量保证措施
①、施工前有关施工员先熟悉图纸，并向班组进行技术交底，遵守设计要求，符合施工规范、操作规程，达到工艺标准。如有设计变更，材料代用、或施工原因需要变更的，应有技术部门统一办理技术签证手续。
②、喷射混凝土及砂浆应按试验室下达的配合比进行配制。所有原材料进场后必须取样送检，合格后才能使用。
③、施工前作好轴线、高层测量控制标志以及位移观测点保护，定期一周三次观测记录。
④、土钉锚杆孔成孔后，必须确定成孔实际深度，压浆及混凝土浇注过程中，对锚索张拉应力作好原始记录。
⑤、局部挡土墙施工应按规范规定操作。
⑥、预应力锚索张拉要待垫块混凝土强度达到设计强度后才能张拉。
⑦、喷射混凝土及压浆时掺早强剂，正确掌握混凝土、砂浆配合比，防止水泥浪费。
7）、安全措施：
①、进入施工现场必须戴安全帽，系好帽带。
②、严格遵守安全操作规程。在施工中，严防重大伤亡事故，设备事故和火灾事故的发生。
③、施工机械用电严格执行三相五线制，做到一机一闸一保护。
④、脚手架平台上禁止集中堆放钢筋、铁件等物件，防止高空坠落伤人。
⑤、加强现场施工管理，落实场地保洁责任制，保持场地清洁整齐，建立垃圾及时清运处理制度，做到工完、料尽、场清。
三、综合效果：
中达加洲阳光住宅小区三期—G栋工程基坑支护采取预应力锚索及土钉喷射混凝土支护技术，采用预应力锚固技术加固边坡，可以充分发挥边坡岩体的自稳能力，保证工程安全和稳定，实现较好的社会效益和经济效益，预应力锚索有其良好的工作性能已成为一种行之有效的手段。预应力锚索技术有以下优点：①双向受压结构，②小变形，③布设灵活，锚索长度和锚固位置可以根据具体情况调整，④施工速度快，⑤投资省。中达加洲阳光住宅小区三期—G栋工程基坑支护采取预应力锚索及土钉喷射混凝土支护技术建筑物未发生变形和开裂情况，保了地下室的顺利进行，并比原计划提前25天完成，受到建设单位的肯定及赞扬。
由于采用了预应力锚索及土钉喷射混凝土支护技术，使中达加洲阳光住宅小区二、三期工程得以顺利施工，避免可能因基坑开挖导致临沙冲北路段人行道垮塌，避免连带影响临沙冲北路段行车道，车辆正常通行。取得良好的社会效益和经济效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：预应力锚杆,应用,加州阳光住宅
一、工程概况
中达加州阳光住宅小区三期—G栋工程，位于贵阳市沙冲北路原钢材市场。总建筑面积：39750.0m2。基坑已经开挖，基坑北西临沙冲路，形成高约10.7m～12.8m的岩体边坡；基坑东北临加洲阳光住宅小区一期入口通道，形成高约9.7m～15.8m的岩体边坡；基坑东南临加洲阳光住宅小区一期住宅F栋，水平距离最近点约5m，形成高约9.8m～15.8m的岩体边坡；基坑西南临加洲阳光住宅小区二期在建工程，基坑底标高相同。该建筑物地上三十一层，两层地下室，地下室基坑已经开挖，形成高约10.7m～12.8m的岩体边坡,为顺层岩体边坡，由于基坑系岩石边坡，建设单位未采取措施，2004年12月9日局部地段边坡已垮塌。影响到沙冲北路人行道车行道的安全，为了确保其它未垮塌地段的边坡安全及恢复已经坍塌地段地表，基坑边坡采取预应力锚索、挂网喷射混凝土进行支护。
地质条件：
根据地质勘察报告，整个场地位于贵阳溶蚀盆地边缘，原始地貌为处于近西倾的山前坡地带，原自然地形呈南东高北西低，总坡度约15°；根据区域地质资料及钻探岩土芯鉴定，场地内无断层通过，下伏岩层为三迭系上统杨柳井组石灰岩，单斜构造。根据场地内基岩露头的实测资料，岩层倾向136°，倾角18°。
岩土性状系特征如下：
素填土层：由平整场地时爆破石灰岩碎石夹杂少量粘土组成；
基岩层：三迭系上统杨柳井组石灰岩，局部夹杂少量灰红色白云岩组成，薄～中厚层，细晶结构，见方解石脉，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ类。
水文地质条件：
拟建场地所处地势较高，地下室基坑已经开挖，未见地下水，场地工程活动范围内不受地下水的影响。地下室基坑积水主要为周边生活用水及市政管线渗漏污水。
施工条件：
现场情况看，场地地下室基坑已经开挖，基坑开挖形成的边坡高度范围内地层为白云岩，灰岩，单斜构造，层面间夹杂粘土，连通性较好，岩体节理、裂隙发育，破碎。现场实测岩层倾角25～30°，倾向基坑内，基坑边坡受软弱结构面控制，临沙冲路侧边坡内局部可见水渗出。场地交通条件比较好，土石方外运及施工的材料运输不会受到影响。现场需精确布置、合理安排，充分利用临街面场地交通便利优势，合理调度，做到原材料补给充足，不影响工程进度与质量。
设计工程量：
基坑支护由铁道部第二勘察设计院贵阳勘测设计研究院设计，主要采取的支护方案有预应力锚索措施、挂网喷射混凝土措施以及设置毛石挡土墙措施。根据基坑开挖深度，主要工程量如下：
主要工程数量表
序号 工 程 名 称 单位 数量 备注
二、基坑支护：
1、施工准备：
1）、修整施工场地通道；
2）、进行测量放线，布置位移观测点；
3）、修建现场办公室、工棚，架设施工供电系统、供水系统；
4）、机械设备进场，脚手架、板材、模板等材料进场；
5）、布置张拉设备、灌浆设备以及钢筋、钢绞线、水泥、砂、石、锚具校检；
2、质量控制要点
喷锚挂网喷射混凝土支护施工，采用电动岩石钻孔工艺进行施工，成孔（Ø40mm）后利用空压机送风洗孔，然后灌注C20水泥砂浆，孔口溢浆后将锚索【Ø20mm(热轧带肋钢筋)】送入，待浆初凝后二次补浆，保证砂浆的饱满度。
挂网喷浆在清坡完成后进行一次素喷，厚度20～30mm，之后再进行挂网钢筋制作，在钢筋网绑扎完毕后进行第二次喷射，厚度在50～60mm，喷射混凝土采用专用混凝土喷射机，采用9～12m3空压机送风。
锚索采用100型钻机和50型潜孔锤成孔，成孔深度应超过设计深度500～1000mm,成孔后要采取空压机送风清孔，清孔后人工将锚索送入孔中，并通过锚索中设置的压浆管从孔底将M35水泥砂浆反至孔口溢浆，压浆7天后，待压浆砂浆强度及锚墩钢筋混凝土强度达到设计强度85%后，才能进行张拉。正式张拉前，應取20%的设计张拉荷载（即200KN），对它进行预张拉1～2次，让各部位接触紧密，钢绞线完全平直。正式张拉时，采取二次四级进行，在锚索第一次张拉第一（即200KN） 第二级（即400KN）,第二次张拉第三（即800KN）、第四级（即1000KN）。先单根，后整体，第一次和第二次张拉的时间隔不少于3天，每级张拉时间间隔为20分钟。每级张拉应力按设计预应力的1/4递增，超张拉10%后（恒载10分钟，无变化）锁定。
张拉时建设单位技术负责人到现场共同见证损失，马上进行预应力补赏张拉，最后用C20细石混凝土封闭锚头。边坡开挖与边坡支护两个工序之间要协调好，边坡应该按照设计要求，方能进行。从上到下，分级分段开挖支护施工的基本原则，分段长度25m左右。与伸缩留设一致。伸缩缝用沥青麻丝填赛。只有在上一级（段）支护工程完工，并达到设计强度85%后，才能进行下一段（级）边坡开挖。边坡施工及使用过程中，边坡严禁堆载。
进场后将和土石方开挖单位进行协调，各侧基坑支护施工安排如下：
1）、西北侧边坡
由于该侧边坡较长138m，施工时应形成4～5个流水作业面，保证开挖及支护各工序同时进行，提高施工效益， 保证基坑安全及施工按期完成。
2）、东南侧边坡
作业面相对较短，施工采用支护一层，向下开挖一层的方式至上而下进行，施工时亦应和其它工作面形成流水作业。
3）、开挖要求：
①、土石方开挖必须严格按设计图纸要求分层开挖，每次施工高度不得超过1.5m，待施工段喷锚混凝土完成后，方可向下施工，每次施工流水段长度不得超过30m。
②、开挖还应根据锚索设置高度进行，每次施工高度不得超过锚索设置高度以下0.5m，并且施工分段流水进行，向下继续施工须待锚索完成张拉后进行。
③、在进行石方爆破时应采用松动爆破工艺，严格控制药量，每包硝胺炸药药量不得超过1/2节，以防爆破影响周边建筑物及支护完成部分产生不利影响。
4）、施工机具的进场使用情况见下表：
施工机械使用量计划
编号 机具设备名称 单位 数量 备注
一 预 应力锚索 钢筋切断机
二 喷射混凝土支护 电动岩石钻
5)劳动力使用情况汇总表：
锚索土钉及挂网喷射混凝土工艺流程示意图
6）、质量保证措施
①、施工前有关施工员先熟悉图纸，并向班组进行技术交底，遵守设计要求，符合施工规范、操作规程，达到工艺标准。如有设计变更，材料代用、或施工原因需要变更的，应有技术部门统一办理技术签证手续。
②、喷射混凝土及砂浆应按试验室下达的配合比进行配制。所有原材料进场后必须取样送检，合格后才能使用。
③、施工前作好轴线、高层测量控制标志以及位移观测点保护，定期一周三次观测记录。
④、土钉锚杆孔成孔后，必须确定成孔实际深度，压浆及混凝土浇注过程中，对锚索张拉应力作好原始记录。
⑤、局部挡土墙施工应按规范规定操作。
⑥、预应力锚索张拉要待垫块混凝土强度达到设计强度后才能张拉。
⑦、喷射混凝土及压浆时掺早强剂，正确掌握混凝土、砂浆配合比，防止水泥浪费。
7）、安全措施：
①、进入施工现场必须戴安全帽，系好帽带。
②、严格遵守安全操作规程。在施工中，严防重大伤亡事故，设备事故和火灾事故的发生。
③、施工机械用电严格执行三相五线制，做到一机一闸一保护。
④、脚手架平台上禁止集中堆放钢筋、铁件等物件，防止高空坠落伤人。
⑤、加强现场施工管理，落实场地保洁责任制，保持场地清洁整齐，建立垃圾及时清运处理制度，做到工完、料尽、场清。
三、综合效果：
中达加洲阳光住宅小区三期—G栋工程基坑支护采取预应力锚索及土钉喷射混凝土支护技术，采用预应力锚固技术加固边坡，可以充分发挥边坡岩体的自稳能力，保证工程安全和稳定，实现较好的社会效益和经济效益，预应力锚索有其良好的工作性能已成为一种行之有效的手段。预应力锚索技术有以下优点：①双向受压结构，②小变形，③布设灵活，锚索长度和锚固位置可以根据具体情况调整，④施工速度快，⑤投资省。中达加洲阳光住宅小区三期—G栋工程基坑支护采取预应力锚索及土钉喷射混凝土支护技术建筑物未发生变形和开裂情况，保了地下室的顺利进行，并比原计划提前25天完成，受到建设单位的肯定及赞扬。
由于采用了预应力锚索及土钉喷射混凝土支护技术，使中达加洲阳光住宅小区二、三期工程得以顺利施工，避免可能因基坑开挖导致临沙冲北路段人行道垮塌，避免连带影响临沙冲北路段行车道，车辆正常通行。取得良好的社会效益和经济效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。