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摘要：本文介绍深基坑支护土层锚杆施工技术及质量控制方法。
关键词：深基坑支护、土层锚杆、施工技术、质量控制
Abstract: in this paper, the deep foundation pit supporting the construction technology and quality soil control method.
Keywords: deep foundation pit supporting, soil anchor, construction technology and quality control
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着我国经济迅速发展，城市建设空间利用率的提高，高层及超高层建筑不断湧现，建筑物基础埋深也不断加深，有不少大楼地下室埋深已超过20米。因此，深基坑支护的施工技术也日益成熟，对确保基坑护壁稳定，基坑附近建筑物，地下管线，道路等的安全起了保障作用。目前，深基坑支护工程多采取排桩或地下连续墙加支撑的支挡型结构。我公司施工的某综合楼基坑支护工程则是采用支护桩+预应力锚杆+旋喷桩止水、局部采用支护桩加内撑。从实施情况看，总体效果良好，其中预应力锚索是基坑稳定的关键。现把该工程锚杆施工中的几个问题探讨一下。
一、工程概况
本公司承建的某综合楼工程位于广州市中心城区，该工程为地下室四层，地上41层，总建筑面积10.12万平方米；结构类别为框筒结构，建筑类别为一类。地下室基坑开挖深度约为14.95米（局部开挖16.3、17.7米）。基坑规则布置，东西长约86米，南北长约56米。基坑东侧边线离路边线约为8.5m；西侧为一供电房和几栋层的民房，离基坑边线（南往北方向）约为5.5m～9m；基坑南侧边线距离主干路边线约为10m；北侧离已经建成的某大厦（18层）约为16米，距离较近的是一栋9层建筑，距离约为11 .5m。9层建筑无地下室。
二、施工准备
锚杆施工质量是基坑支护安全的关键，锚杆施工前，认真熟悉支护工程设计图纸和地质勘察资料，特别要认真核查地质勘察资料，并了解每根锚杆所处地质状况，计算设计的锚固段所处的岩层是否有夹层、裂隙发育情况。在基坑锚杆全面展开施工前，最好是对基坑的各个不同受力区进行锚杆基本试验。锚杆基本试验是为确定锚杆极限承载力和获得有关设计参数而进行的试验。由于土层锚杆技术正处于发展阶段，设计理论尚有待完善，锚杆设计一般是根据设计者本身经验及场地地质条件进行取值，而地质条件又是变化多端的，地质勘察资料是在施工场地内推算出来的，恰好锚杆的锚固段是在施工场地外的，因此，做基本试验是很有必要的，也为设计、施工提供依据。
除常规的内组与现场准备工作外，准备工作的核心是：
1、研究熟悉地质分层及岩性岩状并延伸研究基坑外的地质状况，核实锚杆锚固端的最佳岩层，核定锚杆长度。
2、创造条件必须对不同岩层不用荷载区域的锚杆，先打试验锚杆。
三、关于锚杆成孔工艺
1、护壁问题
现在大部分都是原地造泥浆护壁，甚至是清水开孔，如地质较差，有杂填土层、砂层、淤泥层，可采用膨润土粉造浆护壁，泥粉造浆后，产生胶体，对孔内起了护壁的作用，也会产生泥皮，泥皮对锚杆的磨阻力有一定的影响，所以在清孔时一定要把泥皮清干净。有些地方地质太差，开孔造浆也可以用水泥来造浆，即开孔时在泥浆中加入水泥。也可以在遇含砂层地段以防塌孔，可采用在钻孔过程中边钻边套管跟进。
2、锚固段长度问题
钻机钻到设计长度时，对照地质资料，如果该锚固体正处于夹层或裂隙发育处，且成孔时间很短时，建议加深锚杆长度，增加锚固段长度。在一定条件下，增加锚固段长度无疑是对承载力的提高是有益的，但一味地提高锚固段长度，对承载力的贡献会相当有限。一般认为，对于拉力型锚杆，在较好的土层，如密实的砂土，风化泥页岩，坚硬的粘性土中，锚固段长度宜取8-10米，此为有效锚固长度，这主要由于拉力型锚杆的荷载传递特性决定在锚杆锚固段前段出现应力集中现象，使得锚杆受的拉力不能向锚固段深部有效传递，锚固段后部磨阻力不能充分发挥所致。但对于软的粘性土，松散的砂性土，特别是软土，锚固体有效锚固长度要大于10米。
3、关于锚杆制作
锚杆加工时，一般沿轴向每隔1.5~2.0m设置一中位架，中位架作用有两个：
①、保证杆体在孔内有一定的水泥浆砼保护层，防止杆体材料在孔内直接托底。
②、防止杆材在运输安装时散孔。
锚杆制作时应将两根注浆管与锚杆一起制作，注浆管的底端距孔底不大于50~100mm，两根注浆管分一次注浆管和二次注浆管。二次注浆管开孔位置是确保二次注浆浆体能否起作用的关键。宜在孔底往上锚固段三分之一每隔500㎜设置出浆孔。锚杆成孔后，应及时下锚，进行清孔，并进行注浆，一气呵成，对锚杆质量是起到保证作用。
4、锚杆设计角度问题
①、深基坑锚杆支护中，锚固力产生于滑裂面外深部稳定地层，为了降低工程造价，锚杆长度一般在满足受力要求的情况下尽量缩短长度，所以锚杆往往设计成与水平面成一定的角度，角度越大，越早进入稳定地层。
②、从结构受力分析，锚杆轴力Nt分解为：水平分力和垂直分力，只有水平分力对支护结构是有益的，因此，角度越小，水平分力越大，对支护有利，反之角度越大，水平分力越小，相应的垂直分力会越大。如角度过大，产生垂直分力过大，会加大对支护桩的壓力，在软弱地层中，会使它产生下沉等不良影响，还会产生一个下滑力，使锚杆台座或支承腰梁产生向下滑移。引起预应力松弛，并可能造成坑壁变形也随之增大。
③、从施工方面分析锚杆具有一定的角度，有利于钻孔孔壁保持稳定，下锚操作及灌浆施工。但是，角度太大时，钻孔时机器须贴近孔口，同时须垫高机座，会给工人起卸钻具带来操作困难。所以，锚杆倾角是综合考虑以上各因素及施工现场地质条件后进行取值的，建议锚杆倾角宜为20度~35度。规范规定是15度~25度。
四、关于锚杆清孔问题
1、锚杆成孔后，孔内受水浸泡，岩层强度下降，成孔后，要及时下锚，并进行清孔，清孔是锚杆的一个关键工序，孔清得干净与否，往往是锚杆张拉达不达到设计张拉值的原因之一。泥浆护壁会形成泥皮而影响锚固力，清孔关键是把孔内的泥皮清理干净，可用大泵量往孔内泵入清水洗孔约10~20分钟，完全可以浆泥皮清除。
2、关于锚杆注浆工艺
锚杆注浆一般采用纯水泥浆，规范规定水灰比0.45~0.55，建议一次注浆的水灰比适当地调小一些，为0.43左右。锚杆施工一般与土方开挖交替进行，在张拉锁定之前，一般需要等一段时间的龄期，以使锚杆注浆体达到一定强度，土层锚杆规范要求大于15MPa或达到设计强度的75%。可通过加入高效减水剂，使注浆体强度提高，一般20天龄期可缩短到14天龄期即可进行张拉施工。使工期大为缩短。
3、重复高压注浆问题
小北路商务办公楼工程采用二次高压注浆法。二次高压注浆是指在下锚的同时下入两条注浆管，一条为带花眼的注浆管，并用胶布浆小孔封闭，另一条在进行完一次常压注浆后被拔出。等浆体在初凝后终凝前，再从预埋的注浆管用大于1.5MPa的高压进行劈裂注浆，使浆液自土体扩散、挤压，使锚固体扩大。二次注浆的压力宜在2.5MPa。
在一次常压注浆后，等20分钟左右对孔内进行补注浆。并在二次高压注浆时，也要对孔内进行补注浆，这种做法，对提高含淤泥或砂的软土层及裂隙发育的涌漏水风化层的锚固效果非常明显。
小北路商务办公楼工程属于节理性裂隙发育的页岩风化地层，锚杆孔内的注浆体部分从裂隙渗漏出孔外，形成跑浆，有几根锚杆在二次注浆时水泥用量每根达到100包水泥，因此，重复高压注浆是有必要的，起到提高单位锚固长度的承载力。注浆工艺的好坏也是锚杆达不达到设计要求的关键成因之一。
五、锚杆应力松弛问题
1、松驰原因分析
①、由于自由段设计太短，使得一部分锚固段处于滑裂面内的主动区，土方开挖后产生负磨阻效应造成应力松驰。
②、锚杆倾角过大时，锚杆垂直分力使锚头台座及腰梁向下产生滑移，造成应力松驰。
③、当多排锚杆一起构成支护体系时，下层锚杆张拉锁定时，会对上层锚杆受力情况产生影响，同一排内相邻锚杆施工时也会相互影响，引起预应力损失。
④、锚固时，锚具滑移。
⑤、钢材本身松弛。
⑥、锚具夹片长期外露锈蚀。
2、锚杆张拉问题
①、底板的承压面应平整。
②、装千斤顶时，应使千斤顶与锚杆同一水平线上，这样使锚具的夹片均匀夹住锚索，使锚索均匀受力。
③、一定要预张拉，使其各部位的接触紧密，杆体完全平直。
④、锚杆张拉锁定时，根椐施工经验锁定值应比设计锁定高出10%~20%左右，来抵消锚杆张拉产生的应力损失。
六、结语
锚杆施工质量的好坏是基坑支护工程安全的关键保证，锚杆施工前，应对施工人员进行安全技术交底，如在施工过程中遇到与地质资料不符时，应及时反映，锚杆施工的每一道工序都应认真地进行跟踪记录，特别是清孔、注浆工序都应全程旁站记录，对锚杆的张拉数据，有达不到设计值时，应及时如实地反映给设计人员，由设计者复核后，采取补强措施，确保深基坑支护工程的安全。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：深基坑支护、土层锚杆、施工技术、质量控制
Abstract: in this paper, the deep foundation pit supporting the construction technology and quality soil control method.
Keywords: deep foundation pit supporting, soil anchor, construction technology and quality control
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着我国经济迅速发展，城市建设空间利用率的提高，高层及超高层建筑不断湧现，建筑物基础埋深也不断加深，有不少大楼地下室埋深已超过20米。因此，深基坑支护的施工技术也日益成熟，对确保基坑护壁稳定，基坑附近建筑物，地下管线，道路等的安全起了保障作用。目前，深基坑支护工程多采取排桩或地下连续墙加支撑的支挡型结构。我公司施工的某综合楼基坑支护工程则是采用支护桩+预应力锚杆+旋喷桩止水、局部采用支护桩加内撑。从实施情况看，总体效果良好，其中预应力锚索是基坑稳定的关键。现把该工程锚杆施工中的几个问题探讨一下。
一、工程概况
本公司承建的某综合楼工程位于广州市中心城区，该工程为地下室四层，地上41层，总建筑面积10.12万平方米；结构类别为框筒结构，建筑类别为一类。地下室基坑开挖深度约为14.95米（局部开挖16.3、17.7米）。基坑规则布置，东西长约86米，南北长约56米。基坑东侧边线离路边线约为8.5m；西侧为一供电房和几栋层的民房，离基坑边线（南往北方向）约为5.5m～9m；基坑南侧边线距离主干路边线约为10m；北侧离已经建成的某大厦（18层）约为16米，距离较近的是一栋9层建筑，距离约为11 .5m。9层建筑无地下室。
二、施工准备
锚杆施工质量是基坑支护安全的关键，锚杆施工前，认真熟悉支护工程设计图纸和地质勘察资料，特别要认真核查地质勘察资料，并了解每根锚杆所处地质状况，计算设计的锚固段所处的岩层是否有夹层、裂隙发育情况。在基坑锚杆全面展开施工前，最好是对基坑的各个不同受力区进行锚杆基本试验。锚杆基本试验是为确定锚杆极限承载力和获得有关设计参数而进行的试验。由于土层锚杆技术正处于发展阶段，设计理论尚有待完善，锚杆设计一般是根据设计者本身经验及场地地质条件进行取值，而地质条件又是变化多端的，地质勘察资料是在施工场地内推算出来的，恰好锚杆的锚固段是在施工场地外的，因此，做基本试验是很有必要的，也为设计、施工提供依据。
除常规的内组与现场准备工作外，准备工作的核心是：
1、研究熟悉地质分层及岩性岩状并延伸研究基坑外的地质状况，核实锚杆锚固端的最佳岩层，核定锚杆长度。
2、创造条件必须对不同岩层不用荷载区域的锚杆，先打试验锚杆。
三、关于锚杆成孔工艺
1、护壁问题
现在大部分都是原地造泥浆护壁，甚至是清水开孔，如地质较差，有杂填土层、砂层、淤泥层，可采用膨润土粉造浆护壁，泥粉造浆后，产生胶体，对孔内起了护壁的作用，也会产生泥皮，泥皮对锚杆的磨阻力有一定的影响，所以在清孔时一定要把泥皮清干净。有些地方地质太差，开孔造浆也可以用水泥来造浆，即开孔时在泥浆中加入水泥。也可以在遇含砂层地段以防塌孔，可采用在钻孔过程中边钻边套管跟进。
2、锚固段长度问题
钻机钻到设计长度时，对照地质资料，如果该锚固体正处于夹层或裂隙发育处，且成孔时间很短时，建议加深锚杆长度，增加锚固段长度。在一定条件下，增加锚固段长度无疑是对承载力的提高是有益的，但一味地提高锚固段长度，对承载力的贡献会相当有限。一般认为，对于拉力型锚杆，在较好的土层，如密实的砂土，风化泥页岩，坚硬的粘性土中，锚固段长度宜取8-10米，此为有效锚固长度，这主要由于拉力型锚杆的荷载传递特性决定在锚杆锚固段前段出现应力集中现象，使得锚杆受的拉力不能向锚固段深部有效传递，锚固段后部磨阻力不能充分发挥所致。但对于软的粘性土，松散的砂性土，特别是软土，锚固体有效锚固长度要大于10米。
3、关于锚杆制作
锚杆加工时，一般沿轴向每隔1.5~2.0m设置一中位架，中位架作用有两个：
①、保证杆体在孔内有一定的水泥浆砼保护层，防止杆体材料在孔内直接托底。
②、防止杆材在运输安装时散孔。
锚杆制作时应将两根注浆管与锚杆一起制作，注浆管的底端距孔底不大于50~100mm，两根注浆管分一次注浆管和二次注浆管。二次注浆管开孔位置是确保二次注浆浆体能否起作用的关键。宜在孔底往上锚固段三分之一每隔500㎜设置出浆孔。锚杆成孔后，应及时下锚，进行清孔，并进行注浆，一气呵成，对锚杆质量是起到保证作用。
4、锚杆设计角度问题
①、深基坑锚杆支护中，锚固力产生于滑裂面外深部稳定地层，为了降低工程造价，锚杆长度一般在满足受力要求的情况下尽量缩短长度，所以锚杆往往设计成与水平面成一定的角度，角度越大，越早进入稳定地层。
②、从结构受力分析，锚杆轴力Nt分解为：水平分力和垂直分力，只有水平分力对支护结构是有益的，因此，角度越小，水平分力越大，对支护有利，反之角度越大，水平分力越小，相应的垂直分力会越大。如角度过大，产生垂直分力过大，会加大对支护桩的壓力，在软弱地层中，会使它产生下沉等不良影响，还会产生一个下滑力，使锚杆台座或支承腰梁产生向下滑移。引起预应力松弛，并可能造成坑壁变形也随之增大。
③、从施工方面分析锚杆具有一定的角度，有利于钻孔孔壁保持稳定，下锚操作及灌浆施工。但是，角度太大时，钻孔时机器须贴近孔口，同时须垫高机座，会给工人起卸钻具带来操作困难。所以，锚杆倾角是综合考虑以上各因素及施工现场地质条件后进行取值的，建议锚杆倾角宜为20度~35度。规范规定是15度~25度。
四、关于锚杆清孔问题
1、锚杆成孔后，孔内受水浸泡，岩层强度下降，成孔后，要及时下锚，并进行清孔，清孔是锚杆的一个关键工序，孔清得干净与否，往往是锚杆张拉达不达到设计张拉值的原因之一。泥浆护壁会形成泥皮而影响锚固力，清孔关键是把孔内的泥皮清理干净，可用大泵量往孔内泵入清水洗孔约10~20分钟，完全可以浆泥皮清除。
2、关于锚杆注浆工艺
锚杆注浆一般采用纯水泥浆，规范规定水灰比0.45~0.55，建议一次注浆的水灰比适当地调小一些，为0.43左右。锚杆施工一般与土方开挖交替进行，在张拉锁定之前，一般需要等一段时间的龄期，以使锚杆注浆体达到一定强度，土层锚杆规范要求大于15MPa或达到设计强度的75%。可通过加入高效减水剂，使注浆体强度提高，一般20天龄期可缩短到14天龄期即可进行张拉施工。使工期大为缩短。
3、重复高压注浆问题
小北路商务办公楼工程采用二次高压注浆法。二次高压注浆是指在下锚的同时下入两条注浆管，一条为带花眼的注浆管，并用胶布浆小孔封闭，另一条在进行完一次常压注浆后被拔出。等浆体在初凝后终凝前，再从预埋的注浆管用大于1.5MPa的高压进行劈裂注浆，使浆液自土体扩散、挤压，使锚固体扩大。二次注浆的压力宜在2.5MPa。
在一次常压注浆后，等20分钟左右对孔内进行补注浆。并在二次高压注浆时，也要对孔内进行补注浆，这种做法，对提高含淤泥或砂的软土层及裂隙发育的涌漏水风化层的锚固效果非常明显。
小北路商务办公楼工程属于节理性裂隙发育的页岩风化地层，锚杆孔内的注浆体部分从裂隙渗漏出孔外，形成跑浆，有几根锚杆在二次注浆时水泥用量每根达到100包水泥，因此，重复高压注浆是有必要的，起到提高单位锚固长度的承载力。注浆工艺的好坏也是锚杆达不达到设计要求的关键成因之一。
五、锚杆应力松弛问题
1、松驰原因分析
①、由于自由段设计太短，使得一部分锚固段处于滑裂面内的主动区，土方开挖后产生负磨阻效应造成应力松驰。
②、锚杆倾角过大时，锚杆垂直分力使锚头台座及腰梁向下产生滑移，造成应力松驰。
③、当多排锚杆一起构成支护体系时，下层锚杆张拉锁定时，会对上层锚杆受力情况产生影响，同一排内相邻锚杆施工时也会相互影响，引起预应力损失。
④、锚固时，锚具滑移。
⑤、钢材本身松弛。
⑥、锚具夹片长期外露锈蚀。
2、锚杆张拉问题
①、底板的承压面应平整。
②、装千斤顶时，应使千斤顶与锚杆同一水平线上，这样使锚具的夹片均匀夹住锚索，使锚索均匀受力。
③、一定要预张拉，使其各部位的接触紧密，杆体完全平直。
④、锚杆张拉锁定时，根椐施工经验锁定值应比设计锁定高出10%~20%左右，来抵消锚杆张拉产生的应力损失。
六、结语
锚杆施工质量的好坏是基坑支护工程安全的关键保证，锚杆施工前，应对施工人员进行安全技术交底，如在施工过程中遇到与地质资料不符时，应及时反映，锚杆施工的每一道工序都应认真地进行跟踪记录，特别是清孔、注浆工序都应全程旁站记录，对锚杆的张拉数据，有达不到设计值时，应及时如实地反映给设计人员，由设计者复核后，采取补强措施，确保深基坑支护工程的安全。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。