宋恩潤(rùn)　秦春暉　張磊

摘要：研究錨索在基坑開挖過(guò)程中的應(yīng)力變化對(duì)于了解錨索應(yīng)用機(jī)制以及增強(qiáng)工程穩(wěn)定性具有重要的意義，本文結(jié)合深圳市某基坑支護(hù)項(xiàng)目，對(duì)錨索在支護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題展開進(jìn)一步研究，通過(guò)建立一套科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案，最后得出了應(yīng)力變化的相關(guān)結(jié)論，希望能為改善錨索設(shè)置工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：錨索;基坑開挖;應(yīng)力變化分析

近來(lái)隨著建筑的高度不斷增加，基坑開挖深度也隨之加深，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力錨索具有形變小，施工靈活，性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各種類型的地基工作中，錨索支護(hù)已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前基坑支護(hù)中較為常用的支護(hù)方式，所以研究檢測(cè)錨索預(yù)應(yīng)力的變化將增加基坑支護(hù)體系的安全性，對(duì)于更好地了解錨索建設(shè)具有的重要參考意義。

一、工程簡(jiǎn)介

本工程位于珠江三角洲，深圳市以西，北和東南方向三面環(huán)山的地方;地貌的東面和南面為廣闊平原靠海地帶，地貌分布特征由西到東是山丘到平原，由平原地區(qū)到?jīng)_積扇平原地區(qū)，其地層分布是由碎土石到粘土層再到粉土交互地層。本工程覆蓋的土地厚度在150m左右，地下的土層由粉土，碎石和軟土層混合而成。

基坑開挖深度上選擇15m～20m，其類型屬于超深基坑，支護(hù)采用樁錨連接的剛性保護(hù)結(jié)構(gòu)，樁心距不超過(guò)2m，錨索在對(duì)于基坑工程的安全質(zhì)量都有不可忽視的作用，本次實(shí)驗(yàn)的目的旨在探索錨索應(yīng)力在整個(gè)基坑開挖過(guò)程中的變化情況，幫助工程師對(duì)錨索參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性做出更深一步的理解[1]。

二、實(shí)驗(yàn)方案介紹

（一）參數(shù)介紹

錨索在實(shí)驗(yàn)階段中采用螺旋鉆桿的錨桿鉆機(jī)成孔，水灰比在0.5～0.55之間。水泥采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)P.O43.5，成孔直徑為160mm，鉆孔傾角為20度，支護(hù)的模式采用一個(gè)樁一錨的形式，當(dāng)漿液達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之后隨后進(jìn)行拉張工作，具體數(shù)據(jù)如表1：

（二）具體方案介紹

首先保證錨索在被張拉到一定的數(shù)值后與預(yù)先的設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，得出的數(shù)據(jù)差額作為瞬間應(yīng)力損失的參考數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)師根據(jù)應(yīng)力的損失情況改變鎖定值大小，制定一個(gè)合適的數(shù)值更好地服務(wù)于設(shè)計(jì)，以便為后期的基坑工程提供安全保證。

實(shí)驗(yàn)的另外一個(gè)目標(biāo)在于探索錨索在短時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力變化情況，并且隨著整個(gè)工程的進(jìn)行，深度的增加，基坑回筑等因素的影響，其應(yīng)力的變化情況，根據(jù)這些變化可以更好地驗(yàn)證原本設(shè)計(jì)方案的合理性和數(shù)據(jù)參數(shù)的精準(zhǔn)度。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示報(bào)告

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，錨索的預(yù)應(yīng)力會(huì)隨著時(shí)間的變化而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失，最快的階段為張拉后60分鐘之內(nèi)，隨著時(shí)間的增加其下降的幅度也隨之變少，這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因在于鋼絞線在完成張拉工作后不會(huì)立刻停止進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，這個(gè)時(shí)間內(nèi)鋼絞線會(huì)和自由端在空間內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)的位移，數(shù)據(jù)顯示B1型號(hào)的錨索在基坑開挖的整個(gè)過(guò)程中其預(yù)應(yīng)力的變化顯示較小然后逐漸變大，預(yù)應(yīng)力由于發(fā)生相對(duì)損失因而變小，隨著后期開挖工程的推進(jìn)逐漸變大。開挖的過(guò)程分為兩個(gè)步驟：第一個(gè)階段開挖的幅度較大，預(yù)應(yīng)力的變化一般在80kN左右的幅度變動(dòng)，第二階段趨于平穩(wěn)變化時(shí)，變化幅度在40kN左右浮動(dòng)。錨索完成開挖工作后不會(huì)在下一個(gè)階段繼續(xù)開展開挖工作，在施工作業(yè)中錨索則會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生持續(xù)預(yù)應(yīng)力的損失，持續(xù)挖方時(shí)上面的土方由于土層上方壓力的持續(xù)增長(zhǎng)，錨索的預(yù)應(yīng)力也逐漸增長(zhǎng)，當(dāng)?shù)孛婀ぷ魍Ｖ购蠡蛘咚泄ぷ魍戤叄鲃?dòng)土壓力和排樁的應(yīng)力達(dá)到一定的平衡之后，此時(shí)錨索的壓力也就逐漸穩(wěn)定于一個(gè)數(shù)值[2]。

四、工程錨索檢測(cè)細(xì)節(jié)參考

（一）錨索檢測(cè)點(diǎn)分布設(shè)置

本工程的錨索檢測(cè)數(shù)量設(shè)計(jì)要求不能低于整體數(shù)量的15%，并且抽樣位置的遵循隨機(jī)原則，安裝的日期根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況而定，現(xiàn)場(chǎng)的施工在2015到2017年期間總共針對(duì)18個(gè)檢測(cè)的地點(diǎn)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的測(cè)試，其測(cè)試的結(jié)果符合預(yù)期的期望。

（二）檢測(cè)頻率和報(bào)警預(yù)設(shè)值

從錨索的拉張開始之初開始進(jìn)行檢測(cè)且每天檢測(cè)一次，如果在檢查過(guò)程中遇到特殊的突發(fā)狀況并且不是因?yàn)槿斯ぜ夹g(shù)失誤造成的，應(yīng)該針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的狀況進(jìn)行加密處理，如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)如下的情況就應(yīng)該及時(shí)做出警報(bào)處理。第一，每周的預(yù)應(yīng)力荷載超過(guò)了限度的6%，第二，錨索預(yù)應(yīng)力的變化已經(jīng)累積或者遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)先設(shè)定張拉力的30%。

（三）短期預(yù)應(yīng)力變化分析

結(jié)合過(guò)往的施工經(jīng)驗(yàn)和研究成果，發(fā)現(xiàn)在錨索初步鎖定階段，尤其是前1到10個(gè)小時(shí)之內(nèi)，預(yù)應(yīng)力的損失速度極快，為了能夠理解預(yù)應(yīng)力變化的原理，對(duì)于17個(gè)檢測(cè)點(diǎn)中的四個(gè)進(jìn)行測(cè)試，在初步鎖定的3個(gè)小時(shí)之內(nèi)，每隔5分鐘檢查一次，得到了如下的發(fā)現(xiàn)：在開始的2個(gè)小時(shí)之內(nèi)，應(yīng)力值的變法基本趨勢(shì)穩(wěn)定，都屬于標(biāo)準(zhǔn)的線性變化過(guò)程，前一個(gè)小時(shí)的預(yù)應(yīng)力損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后一個(gè)小時(shí)的損失，經(jīng)過(guò)計(jì)算是6倍以上，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的很多鋼絞線都是屬于高強(qiáng)度不易松弛型號(hào)，所以鋼絞線的松弛程度僅會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力的變化造成極小的影響，但是在實(shí)際的工作中因?yàn)楦鱾€(gè)巖土層的縫隙發(fā)育程度不一樣，所以巖體的性質(zhì)也是不盡相同，這就使得實(shí)際工程中的錨索預(yù)應(yīng)力損失偏差較大，直接導(dǎo)致后期檢測(cè)工作發(fā)生不可避免的誤差。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（一）錨索應(yīng)力損失變化

錨索在鎖定的一瞬間會(huì)發(fā)生極大的應(yīng)力損失，且二者的關(guān)系如同基礎(chǔ)數(shù)學(xué)中的函數(shù)關(guān)系，鎖定數(shù)值越大應(yīng)力損失的值也越大，鎖定數(shù)值越小則損失值越小，當(dāng)鎖定數(shù)值和應(yīng)力值相同時(shí)，基本不會(huì)發(fā)生數(shù)值的變化。

（二）應(yīng)力變化幅度

錨索的應(yīng)力值在剛剛鎖定的初始階段雖然會(huì)發(fā)生應(yīng)力損失的變化，但是幅度較小，比較穩(wěn)定，隨著時(shí)間和外界的因素會(huì)逐步發(fā)生數(shù)值變化。

（三）影響因素

周圍不同的環(huán)境因素都會(huì)對(duì)應(yīng)力變化造成一定的影響，尤其是在土方開挖過(guò)程中會(huì)有錨索預(yù)應(yīng)力的上升，同時(shí)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后，當(dāng)錨索的預(yù)應(yīng)力增加到和土方壓力一樣大的時(shí)候，其數(shù)值一般不會(huì)發(fā)生變化。

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，錨索的應(yīng)力損失變化在基坑施工中前期階段變化最大，可以占據(jù)總損失的80%以上，所以控制好錨索前期的施工工作對(duì)于整個(gè)工程都具有重要的意義。具體的控制方法還應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況而定，可以從預(yù)應(yīng)力錨索造孔，桿體的制作和安裝以及注漿工藝改進(jìn)等幾個(gè)方面入手。

六、結(jié)語(yǔ)：

預(yù)應(yīng)力錨索在樁板結(jié)構(gòu)中具有很好的效果，然而當(dāng)前我國(guó)很多的技術(shù)部門沒有重視這個(gè)環(huán)節(jié)的施工，這也就導(dǎo)致這一技術(shù)理論在當(dāng)前沒有很好地應(yīng)用，筆者希望能夠通過(guò)本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)論給國(guó)內(nèi)不成熟的理論提供一個(gè)合適的參考建議，為今后基坑支護(hù)工作提供一定支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀晨.基坑支護(hù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工過(guò)程受力變形特性研究[D].中南大學(xué)，2011.