黎建國(guó)

（湖南核工業(yè)巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院湖南長(zhǎng)沙410114）

土層可拆芯錨桿在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

黎建國(guó)

（湖南核工業(yè)巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院湖南長(zhǎng)沙410114）

土層可拆芯錨桿實(shí)際上是一種較為先進(jìn)的錨桿技術(shù)，沿拉筋全長(zhǎng)周邊涂油脂，然后套上膠管，使之相互分離；在拉桿受力時(shí)，外力經(jīng)無(wú)粘結(jié)拉桿傳到錨固體根部位置，基礎(chǔ)施工完成后，再以千斤頂回收之。從土層可拆芯錨桿在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用效果來(lái)看，具有可靠性高、安全穩(wěn)定以及造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)中機(jī)國(guó)際工程技術(shù)研發(fā)中心及其配套項(xiàng)目工程，就土層可拆芯錨桿在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用談一下自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，以供參考。

土層可拆芯錨桿深基坑支護(hù)應(yīng)用研究

本文所研究的工程項(xiàng)目擬建場(chǎng)地，原始地貌屬湘江河流域沖洪積IV級(jí)階地地貌。設(shè)計(jì)方案是根據(jù)建筑規(guī)劃平面圖，巖土工程詳細(xì)勘察資料，場(chǎng)地周邊環(huán)境條件及基坑開(kāi)挖深度等要求確定。紅線范圍內(nèi)基坑最大高度約20m。基坑安全等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)取值1.1，設(shè)計(jì)使用年限為一年。道路取均布荷載q=20kPa，建筑荷載取q=15kPa每層。本施工圖必須經(jīng)過(guò)施工圖專項(xiàng)審查后方可施工，并符合政府文件和各規(guī)程規(guī)范的要求。

1　土層可拆芯錨桿施工方案及其適用性

1.1可拆芯錨桿施工方案

一般而言，可拆芯錨桿施工過(guò)程中，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常為Φ800@ 1 400mm灌注樁加錨桿聯(lián)合支護(hù)。根據(jù)工程項(xiàng)目深基坑施工設(shè)計(jì)方案，要想確保深基坑施工過(guò)程中的安全可靠性，盾構(gòu)圈中的錨索作用時(shí)難以用其它支護(hù)方法來(lái)替代，因此需在施工過(guò)程中充分發(fā)揮支護(hù)的作

用，再將其索體抽出。在深基坑施工過(guò)程中，對(duì)于巖石錨固新工藝相對(duì)陌生，在通過(guò)對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行對(duì)比分析以后，最終決定該工程項(xiàng)目采用可拆芯式(又稱為分散壓縮型)錨索施工工藝來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。

1.2可拆芯錨桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

基于以上分析，可拆芯錨桿實(shí)際上就是將無(wú)粘結(jié)力鋼絞線彎曲成U形結(jié)構(gòu)，分裝入數(shù)個(gè)按間距設(shè)置的承載體之上，在鋼絞線張拉過(guò)程中，可在錨固體內(nèi)通過(guò)承壓形式作用在注漿材料，從而形成一個(gè)壓縮分散型錨固體，完成預(yù)設(shè)功能后，鋼絞線即可從無(wú)粘結(jié)包裹體中自由的抽出來(lái)，如圖1所示。

圖1　拉伸型和壓縮型錨索示意圖

1.3可拆芯錨桿傳力機(jī)制及其應(yīng)用特性

對(duì)于可拆芯錨桿而言，實(shí)際上是分散壓縮型錨索，較之于拉伸型錨索而言，其傳力機(jī)制非常的獨(dú)特，而且工作特性也非常的好，具體表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

首先，錨固體上粘結(jié)摩阻均勻分布，可充分調(diào)用土體抗剪強(qiáng)度。對(duì)于拉伸型錨索而言，在張拉過(guò)程中，臨近張拉段錨固段界面上，具有最大粘結(jié)摩阻應(yīng)力，并且隨張拉力的不斷增大，其粘結(jié)摩阻應(yīng)力峰值也逐步向深部位置移動(dòng)，恒定張拉力的保持會(huì)造成錨固體周邊界面破壞，如圖2所示。

圖2　拉伸型、壓縮型錨索固體周邊粘結(jié)摩阻應(yīng)力分布圖

在分散壓縮型錨索張拉過(guò)程中，可借助承載體，使較大總拉力有效地轉(zhuǎn)化為若干作用在承載體上的小壓縮力。通過(guò)該種方式，有效地避免了粘結(jié)摩阻應(yīng)力過(guò)度集中問(wèn)題，而且在錨固體長(zhǎng)度上粘結(jié)摩阻應(yīng)力均勻分布，所以峰值也隨之大幅降低。

其次，壓縮分段型錨桿的錨固體承載體，在承受一定的壓縮力時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致灌漿體發(fā)生徑向擴(kuò)張現(xiàn)象，所以可以提高摩阻強(qiáng)度。

最后，錨固體中灌漿材料一直處于受壓狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，而且灌漿材料、外裹塑料層，共同構(gòu)成了鋼絞線雙重防腐系統(tǒng)，因此錨桿的安全耐久性大幅度提高。當(dāng)錨桿應(yīng)用功能完成以后，作為預(yù)應(yīng)力筋的鋼絞線被抽出來(lái)，所以不會(huì)干擾盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)到站效果。

1.4可拆芯錨桿施工工藝

可拆芯試驗(yàn)錨桿布設(shè)在基坑接收盾構(gòu)處，離地表距離大約18.95米，根據(jù)地質(zhì)勘查情況和相關(guān)鉆孔資料，錨桿所在的地層如果是粉質(zhì)黏土、細(xì)砂或者黏質(zhì)粉土、砂卵石層，則錨桿錨固段分布于細(xì)砂層、黏土之中，此時(shí)建議用雙套管鉆機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，同時(shí)變更二次高壓注漿技術(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)錨固體施工目的。

基于以上工藝流程，需要強(qiáng)調(diào)的是錨桿編索過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照可拆式芯錨桿結(jié)構(gòu)參數(shù)、承載體位置進(jìn)行嚴(yán)格下料，做好固定在不同承載體上的標(biāo)記，這樣方便彎線機(jī)、打包機(jī)將鋼絞線有效地固定在承載體之上。同時(shí)，還要在錨固段上每隔大約20米的距離，就設(shè)一隔離架，以免絞線出現(xiàn)相互纏繞現(xiàn)象。完成孔深以后，將鉆機(jī)移位，并且在套管中放置編好索體，此時(shí)將套管拔出即可實(shí)施錨固體注漿作業(yè)。

2　土層可拆芯錨桿在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1工程概況

中機(jī)國(guó)際工程技術(shù)研發(fā)中心及其配套項(xiàng)目工程位于長(zhǎng)沙市東塘立交橋西南側(cè)，交通便利。該項(xiàng)目由中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司第一建筑所設(shè)計(jì)。擬建建(構(gòu))筑物層數(shù)為26層,地下室4層，基坑深度為20米左右。按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)（2009年版）和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）劃分，基坑各側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)。場(chǎng)地為長(zhǎng)沙市較為繁華的東塘商區(qū)，地形較為平坦，鉆孔孔口標(biāo)高介于65.41～66.26m之間。

2.2支護(hù)方案

在基坑一側(cè)出入段線盾構(gòu)井位置，盾構(gòu)影響范圍內(nèi)的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)4道錨桿，實(shí)踐中為有效避免后期盾構(gòu)區(qū)間隧道施工作業(yè)，在盾構(gòu)影響區(qū)域第3道錨桿位置，按可拆除思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)結(jié)構(gòu)豎井施工操作完成后，錨索支護(hù)功能結(jié)束，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工前，需將影響掘進(jìn)的相關(guān)錨桿拆除掉，以此來(lái)確保以支護(hù)方案的順利完成。拆除回收過(guò)程中，建議先放松錨桿工作錨片，然后用千斤頂將鋼絞線逐根慢慢抽出來(lái)。在此過(guò)程中，為有效提高錨桿施工質(zhì)量、保證錨桿承載力符合設(shè)計(jì)要求，在錨桿設(shè)計(jì)以及制作、施工和張拉過(guò)程中，需從以下幾個(gè)方面考慮。

第一，桿體制作與安放，錨桿桿體、鋼絞線之間的凈距管控。實(shí)踐中，因壓力分散型錨桿構(gòu)造比較獨(dú)特，由很多根單元錨桿組成，所以在制作高承載力錨桿過(guò)程中，需多個(gè)單元錨桿構(gòu)成。實(shí)踐中，當(dāng)錨桿孔中的鋼絞線相對(duì)較多時(shí)，因錨桿孔直徑有限，所以要求錨桿制作過(guò)程中一定要進(jìn)行嚴(yán)格管控，尤其是桿體鋼絞線之間的間隙，一定要嚴(yán)格控制。如果間隙過(guò)小，則可能會(huì)導(dǎo)致鋼絞線四周的灌漿體缺失，在張拉過(guò)程中影響錨桿桿體、灌漿體之間的黏結(jié)力。所以，在錨桿制作過(guò)程中，需注意錨桿桿體隔離環(huán)安裝間距，不能太大；而且桿體安

放過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意錨桿孔中的清潔性、光滑度，必須保持桿體的平順性，不能有扭曲現(xiàn)象。

第二，錨桿注漿施工質(zhì)量管控?？刹鹦惧^桿施工時(shí)，錨桿孔注漿施工質(zhì)量是保證錨桿承載力的關(guān)鍵所在。實(shí)踐中，因錨桿錨固段長(zhǎng)度利用率提高了，每一個(gè)單元錨桿的錨固段長(zhǎng)度均相對(duì)較小，為有效發(fā)揮錨桿自身的承載潛力，錨桿要求全部單元錨固段長(zhǎng)度內(nèi)注漿施工質(zhì)量，尤其是飽滿密實(shí)度。

第三，張拉試驗(yàn)法。張拉試驗(yàn)過(guò)程中所用到的設(shè)備、儀表，在試驗(yàn)過(guò)程中與普通拉伸型錨索存在著較大的區(qū)別，主要是因?yàn)榭刹鹦惧^桿每對(duì)錨索長(zhǎng)度的要求存在著差異性。如果按照延伸量不變這一目標(biāo)進(jìn)行張拉，則每一個(gè)承載體錨索拉力各不相同。所以，應(yīng)當(dāng)采用等荷載張拉方式，基本要求是從最大自由長(zhǎng)度錨索起，按次序進(jìn)行張拉；在到達(dá)最小自由度時(shí)，再同時(shí)對(duì)全部錨索進(jìn)行張拉。該種施工方法，是將每一對(duì)錨索張拉夾具連至千斤頂上的時(shí)間錯(cuò)開(kāi)張拉方式，通過(guò)對(duì)錨索最大、最小延伸量的調(diào)整，可以有效實(shí)現(xiàn)所有錨索拉力均衡。

3　結(jié)語(yǔ)

總而言之，土層可拆芯錨桿在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用，不僅可以有效避免對(duì)臨近地下設(shè)施后續(xù)施工產(chǎn)生影響，而且還能合理地利用空間、節(jié)約費(fèi)用，所以是一種值得應(yīng)用和推廣的技術(shù)。

[1]《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》（GB50007-2011）.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）.

[3]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）.

[4]《巖土錨固與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086-2011）.

[5]閆莫明,徐禎祥,蘇自約.巖土錨固技術(shù)手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2004.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-466-2