论文部分内容阅读
【摘 要】 下文主要从基坑工程施工中的支護技术出发，探讨了深基坑施工过程中，预应力锚杆柔性支护在基坑中的应用，以及论述了其研究结果对基坑工程的防灾减灾及起到了一定的作用，仅供各同行学习和共同指正。
【关键词】 建筑；基坑工程；预应力锚杆；基坑支护
随着我国建筑技术的不断进步和创新，预应力锚杆支护技术也已成为当前建筑施工过程中的一项高效经济的工程施工技术，随着社会的不断发展得到当前岩土工程行业的高度重视，广泛的应用于当前各种岩土体加固工程。近年来，随着社会的不断进步和发展，人们对锚杆施工技术和施工工艺的总结和要求也在日益的提高，其在发展的过程中，逐步的形成一套系统化的施工手段和施工工艺。
1 基坑支护类型
基坑开挖是采用放坡开挖还是采用支护结构，以及采用何种支护结构应根据基坑开挖深度、地下结构的条件、基坑周边环境、工程地质和水文地质、施工作业设备等条件因地制宜地按照经济、环境、技术综合比较确定。目前，基坑支护的方式主要有：土钉墙支护、喷锚支护、水泥土墙支护、逆作拱墙支护、板桩支护、排桩支护、地下连续墙支护等措施，都已在工程实践中取得了众多研究成果 。从以上支护方式可以看出，锚固技术已在基坑工程中得到了普遍的应用。
2 预应力锚杆柔性支护
2.1 预应力锚杆柔性支护介绍
预应力锚杆柔性支护技术作为基坑支护结构的一种新型支护形式，与其它支护方法相比，该方法具有支护结构简单、支护结构轻便、施工速度快、受力性能好、可靠、变形小、支护深度大等优越性，在我国基坑、边坡、库坝、挡土等结构中得到了广泛的应用。预应力锚杆柔性支护体系是由预应力锚杆（索）、混凝土钢筋网面层和锚下承载结构组成与基坑土体形成整体工程结构。
2.2 预应力锚杆柔性支护在基坑中的应用
施工之前最重要的一点，就是根据岩土勘察报告判定地下水位，如果地下水位标高位于锚杆之上，必须先进行降水，待达到要求后方可施工。
（1）成孔。
①施钻前，必须根据岩土勘察报告，确定锚杆在土层的有效锚固长度，从而确定成孔长度。
②根据施工条件的不同，成孔分为人工成孔和机械成孔。人工成孔多使用洛阳铲，施工方便；机械成孔多使用进口设备，施工速度快。
③严格控制锚杆工作平台标高，不得超挖或欠挖，并保证工作面平整。
（2）灌浆。
①为确保锚杆注浆压力，在锚杆自由段和锚固段交接处设止浆装置。保证锚杆在孔洞中心，设置锚杆居中装置②注浆一般分为水泥浆和水泥砂浆，通常情况下掺入膨胀剂减水剂，控制浆体的强度。
③确保注入密实，锚杆位于浆体中心位置，让浆体充分将锚杆包裹。
④注浆完成后，应立即将注浆管、压浆泵、搅拌机等设备用清水洗净。
（3）锚杆腰梁制作、安装。
①腰梁多采用热轧型钢或混凝土筑块。
②严格按设计要求制作腰梁，确保质量。
（4）张拉。
①锚杆张拉前应对张拉设备进行标定。
②张拉螺栓应与钻杆焊接牢靠，连接位置不宜靠近钢梁锚垫板，避免张拉过程中因钻杆前端顶紧锚垫板而使张拉中断。
③注浆体强度达到 15MPa（根据同条件试块强度）时方可张拉。预应力张拉以张拉力值单控（《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120- 99），先施加预紧力 30～50kN，确保钢梁与支护桩紧密结合；然后正式张拉至设计超张拉值，并持荷不小于 3min。持荷结束后立即拧紧螺母，卸荷完成张拉。
④为避免预应力损失，必要时可以进行二次张拉。
预应力锚杆支护验收应遵守 《建筑基坑支护技术规程》。预应力锚杆支护的锚杆必须进行抗拔试验。
3 工程案例
3.1 工程概况
文中工程算例选取福建省境内某深基坑支护工程，其主要地层分布：
杂填土（ml）：厚层状分布于整个场地的地表，层厚4.00～6.20m，平均厚度 5.67m，厚度变化系数 0.229。土质灰黄色，由粉质粘土、建筑垃圾及少量碎石组成，松散，未经压实，未完成自重固结。
粉质粘土（al）：厚层至巨厚层状分布于整个场地内，层厚 4.80～6.00m，平均厚度 5.32m；层面埋深 2.00～3.20m，相应标高 29.45～30.75m。土质呈土黄色，主要成分以粉粒和粘粒为主，局部含少量砾石，切面较光滑，韧性和粘塑性较好，粘滑有粉感，遇水浸泡易崩解，干强度较高。含水量很湿，呈可塑状。
粉质粘土（el）：透镜体，只见于场地 1# 钻孔地层的下部。层厚 4.65m，；层面埋深 8.00m，相应标高 24.75m。土质呈灰紫色，由泥质灰岩风化而成的残积土，切面稍光滑，韧性和粘塑性较好，粘滑有粉感，干强度较高，遇水易软化崩解。含水量很湿，呈可塑状。
3.2 基坑柔性支护
设计业主需要，此基坑安全等级为一级，拟采用全长粘结式预应力锚杆柔性支护，为了验证预应力锚杆柔性支护的效果，笔者对该基坑的预应力锚杆受力进行了监测。
在预应力锚杆柔性支护施工过程中，可以对锚杆采用不同的预应力进行基坑工程支护，其效果更佳。图中可以看出该锚固系统中预应力损失率和锚头位移值有很大的离散性。监测结果显示：荷载为 170kN级的预应力锚杆，锚头位移为 12mm，其值最大，但是预应力损失率只有 9%，损失值为最小；荷载为 200kN 级的预应力锚杆，锚头位移为 10mm，预应力损失率为 25%，损失率比较大，依据规范要求该设计荷载还是满足工程要求；荷载为 260kN 级的预应力锚杆，锚头位移仅 6mm，在该柔性支护设计剖面锚杆中位移值为最小，但预应力损失率为43%，损失值为最大。因此，在预应力锚杆柔性支护工程中，片面地提高锚杆的预应力，锚固作用效果并非最佳，合理的锚杆锁定荷载、控制预应力损失率和减小锚头位移是预应力锚杆柔性支护设计和施工中应该重点考虑的。
4 结语
预应力锚杆柔性支护是一种有效的支护措施。它具有结构简单、施工快捷方便、安全性好、可控性好特点，已在岩土工程领域得到了广泛的应用。同时，在该类工程的施工和设计过程中应重点考虑锚杆的锁定荷载、预应力损失率和锚头位移等关键量，只一味地追求锚杆的预应力来增加锚固系统的加固效果是不对的。
参考文献：
[1] 周景星，李广信等.基础工程[M]：北京：清华大学出版社，2010
[2] 康红普，姜铁明，高富强.预应力在锚杆支护中的应用[J].煤炭学报，2012
【关键词】 建筑；基坑工程；预应力锚杆；基坑支护
随着我国建筑技术的不断进步和创新，预应力锚杆支护技术也已成为当前建筑施工过程中的一项高效经济的工程施工技术，随着社会的不断发展得到当前岩土工程行业的高度重视，广泛的应用于当前各种岩土体加固工程。近年来，随着社会的不断进步和发展，人们对锚杆施工技术和施工工艺的总结和要求也在日益的提高，其在发展的过程中，逐步的形成一套系统化的施工手段和施工工艺。
1 基坑支护类型
基坑开挖是采用放坡开挖还是采用支护结构，以及采用何种支护结构应根据基坑开挖深度、地下结构的条件、基坑周边环境、工程地质和水文地质、施工作业设备等条件因地制宜地按照经济、环境、技术综合比较确定。目前，基坑支护的方式主要有：土钉墙支护、喷锚支护、水泥土墙支护、逆作拱墙支护、板桩支护、排桩支护、地下连续墙支护等措施，都已在工程实践中取得了众多研究成果 。从以上支护方式可以看出，锚固技术已在基坑工程中得到了普遍的应用。
2 预应力锚杆柔性支护
2.1 预应力锚杆柔性支护介绍
预应力锚杆柔性支护技术作为基坑支护结构的一种新型支护形式，与其它支护方法相比，该方法具有支护结构简单、支护结构轻便、施工速度快、受力性能好、可靠、变形小、支护深度大等优越性，在我国基坑、边坡、库坝、挡土等结构中得到了广泛的应用。预应力锚杆柔性支护体系是由预应力锚杆（索）、混凝土钢筋网面层和锚下承载结构组成与基坑土体形成整体工程结构。
2.2 预应力锚杆柔性支护在基坑中的应用
施工之前最重要的一点，就是根据岩土勘察报告判定地下水位，如果地下水位标高位于锚杆之上，必须先进行降水，待达到要求后方可施工。
（1）成孔。
①施钻前，必须根据岩土勘察报告，确定锚杆在土层的有效锚固长度，从而确定成孔长度。
②根据施工条件的不同，成孔分为人工成孔和机械成孔。人工成孔多使用洛阳铲，施工方便；机械成孔多使用进口设备，施工速度快。
③严格控制锚杆工作平台标高，不得超挖或欠挖，并保证工作面平整。
（2）灌浆。
①为确保锚杆注浆压力，在锚杆自由段和锚固段交接处设止浆装置。保证锚杆在孔洞中心，设置锚杆居中装置②注浆一般分为水泥浆和水泥砂浆，通常情况下掺入膨胀剂减水剂，控制浆体的强度。
③确保注入密实，锚杆位于浆体中心位置，让浆体充分将锚杆包裹。
④注浆完成后，应立即将注浆管、压浆泵、搅拌机等设备用清水洗净。
（3）锚杆腰梁制作、安装。
①腰梁多采用热轧型钢或混凝土筑块。
②严格按设计要求制作腰梁，确保质量。
（4）张拉。
①锚杆张拉前应对张拉设备进行标定。
②张拉螺栓应与钻杆焊接牢靠，连接位置不宜靠近钢梁锚垫板，避免张拉过程中因钻杆前端顶紧锚垫板而使张拉中断。
③注浆体强度达到 15MPa（根据同条件试块强度）时方可张拉。预应力张拉以张拉力值单控（《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120- 99），先施加预紧力 30～50kN，确保钢梁与支护桩紧密结合；然后正式张拉至设计超张拉值，并持荷不小于 3min。持荷结束后立即拧紧螺母，卸荷完成张拉。
④为避免预应力损失，必要时可以进行二次张拉。
预应力锚杆支护验收应遵守 《建筑基坑支护技术规程》。预应力锚杆支护的锚杆必须进行抗拔试验。
3 工程案例
3.1 工程概况
文中工程算例选取福建省境内某深基坑支护工程，其主要地层分布：
杂填土（ml）：厚层状分布于整个场地的地表，层厚4.00～6.20m，平均厚度 5.67m，厚度变化系数 0.229。土质灰黄色，由粉质粘土、建筑垃圾及少量碎石组成，松散，未经压实，未完成自重固结。
粉质粘土（al）：厚层至巨厚层状分布于整个场地内，层厚 4.80～6.00m，平均厚度 5.32m；层面埋深 2.00～3.20m，相应标高 29.45～30.75m。土质呈土黄色，主要成分以粉粒和粘粒为主，局部含少量砾石，切面较光滑，韧性和粘塑性较好，粘滑有粉感，遇水浸泡易崩解，干强度较高。含水量很湿，呈可塑状。
粉质粘土（el）：透镜体，只见于场地 1# 钻孔地层的下部。层厚 4.65m，；层面埋深 8.00m，相应标高 24.75m。土质呈灰紫色，由泥质灰岩风化而成的残积土，切面稍光滑，韧性和粘塑性较好，粘滑有粉感，干强度较高，遇水易软化崩解。含水量很湿，呈可塑状。
3.2 基坑柔性支护
设计业主需要，此基坑安全等级为一级，拟采用全长粘结式预应力锚杆柔性支护，为了验证预应力锚杆柔性支护的效果，笔者对该基坑的预应力锚杆受力进行了监测。
在预应力锚杆柔性支护施工过程中，可以对锚杆采用不同的预应力进行基坑工程支护，其效果更佳。图中可以看出该锚固系统中预应力损失率和锚头位移值有很大的离散性。监测结果显示：荷载为 170kN级的预应力锚杆，锚头位移为 12mm，其值最大，但是预应力损失率只有 9%，损失值为最小；荷载为 200kN 级的预应力锚杆，锚头位移为 10mm，预应力损失率为 25%，损失率比较大，依据规范要求该设计荷载还是满足工程要求；荷载为 260kN 级的预应力锚杆，锚头位移仅 6mm，在该柔性支护设计剖面锚杆中位移值为最小，但预应力损失率为43%，损失值为最大。因此，在预应力锚杆柔性支护工程中，片面地提高锚杆的预应力，锚固作用效果并非最佳，合理的锚杆锁定荷载、控制预应力损失率和减小锚头位移是预应力锚杆柔性支护设计和施工中应该重点考虑的。
4 结语
预应力锚杆柔性支护是一种有效的支护措施。它具有结构简单、施工快捷方便、安全性好、可控性好特点，已在岩土工程领域得到了广泛的应用。同时，在该类工程的施工和设计过程中应重点考虑锚杆的锁定荷载、预应力损失率和锚头位移等关键量，只一味地追求锚杆的预应力来增加锚固系统的加固效果是不对的。
参考文献：
[1] 周景星，李广信等.基础工程[M]：北京：清华大学出版社，2010
[2] 康红普，姜铁明，高富强.预应力在锚杆支护中的应用[J].煤炭学报，2012