1、前言
預應力錨桿在土層中斜向成孔，依靠錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及錨桿強度的共同作用來承受部分作用于支護結(jié)構(gòu)上的荷載。預應力錨桿改變了基坑的受力狀態(tài)，減小了基坑坑壁位移，維護了結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。
預應力錨桿和鉆孔灌注樁組合基坑支護方法一方面通過鉆孔灌注樁來承擔支護結(jié)構(gòu)上的荷載，另一方面通過預應力錨桿將拉力傳遞到穩(wěn)定的土體，即錨桿穿過滑動面或不穩(wěn)定區(qū)深入土體深層，利用對錨桿施加張拉應力，使錨固體不發(fā)生位移趨勢。
2、工法特點
2.1進行錨桿施工作業(yè)的空間不大，適用于各種地形和場地。
2.2由錨桿代替內(nèi)支撐，可降低造價，改善施工條件。
2.3錨桿拉力可通過抗拔試驗確定，因此可保證足夠的安全度。
2.4通過對錨桿施加預拉力來控制支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。
3、適用范圍
本工法適用于深基坑支護工程，特別適用于鄰近有建筑物或地下管線而不允許有較大變形的基坑支護工程。
4、工藝原理
4.1鉆孔灌注樁和預應力錨桿通過圍梁形成二元擋土圍護結(jié)構(gòu)，該支護體系通過整體剛度來控制基坑變形。一方面通過鉆孔灌注樁進行擋土，另一方面，通過預應力錨桿將支護結(jié)構(gòu)承受的力傳遞給穩(wěn)定地層，對錨桿施加張拉應力，有利于錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及錨桿強度的共同作用，使錨固體系保持穩(wěn)定。
4.2預應力錨桿由錨頭、自由段和錨固段組成，是一種將拉力傳至穩(wěn)定土層的結(jié)構(gòu)體系，錨頭是用于鎖定錨桿拉力的部件，由錨具、托板、螺帽等組成；自由段是將錨頭拉力傳至錨固段的中間區(qū)段，由鋼絞束、注漿體和防腐構(gòu)造組成；錨固段將作用在錨頭的拉力傳遞給穩(wěn)定地層。
5、施工工藝
5.1工藝流程。鉆孔灌注樁施工→錨孔定位→鉆孔→插錨桿→第一次注漿→第二次注漿→圍梁施工→張拉封錨→施工監(jiān)測。
5.2鉆孔灌注樁施工。
5.2.1施工工藝流程采用如下：鉆孔灌注樁樁機就位→成孔→第一次清孔→鋼筋籠吊裝→安裝混凝土導管→第二次清孔→安裝漏斗、隔水栓→灌注水下混凝土→拆除導管、漏斗。
5.2.2導管埋入混凝土面的深度為2～4m，在灌注過程中，導管應勤提勤拆。每隔15min將導管上下活動幾次。在混凝土灌注過程中，要始終控制好導管內(nèi)混凝土表面至泥漿面的高度，以灌注時孔內(nèi)混凝土均勻緩慢上升、泥漿無劇烈翻滾為佳。
5.2.3在灌注混凝土的施工中，確�；炷翝仓倪B續(xù)性。每盤混凝土時間間隔應不大于0.5h，若有一定的時間間隔，每隔10min在小范圍內(nèi)上下活動導管2～3次，延長混凝土的初凝時間。
5.3錨孔定位。錨桿鉆機就位時應準確，底座應墊平，鉆桿的傾斜角度應用羅盤校核，角度偏差不大于2，高差不超過30mm。成孔施工前應在場地中挖好排水溝，以避免因泥漿隨意排放而影響施工。
5.4鉆孔。
5.4.1施鉆時鉆頭要對準錨桿孔孔位標識下鉆，最大孔位偏差不得大于100mm，初始時應用小功率緩慢鉆進，鉆進約500mm后，校正鉆孔方向，全功率鉆進。為了準確控制鉆孔的角度，在施鉆時要由當班技術員用地質(zhì)羅盤控制鉆桿方向，使鉆孔角度偏差控制在2以內(nèi)。鉆孔深度通過在鉆桿上所作標記控制，要求鉆孔深度不小于桿體有效長度，并不大于設計孔深200mm。
5.4.2錨桿鉆機鉆進過程中，泥漿性能根據(jù)地質(zhì)情況進行調(diào)整。當鉆到粘土層時，泥漿比重采用1.05×103Kg/m3～1.1×103Kg/m3；當鉆到砂層時，泥漿比重采用1.2×103Kg/m3～1.3×103Kg/m3。
5.4.3鉆機鉆進速度為0.3～0.5m/min，退出速度為0.5～0.6m/min。
5.5清孔。采用往復式壓漿泵進行大泵量清孔3～5min，把孔內(nèi)沉渣和孔壁泥皮沖洗干凈，孔底沉渣小于等于300mm。
5.6錨桿加工制作。
5.6.1錨桿自由段采用涂防銹油并外包二層塑料薄膜的處理方法，保證鋼絞束與注入的水泥凈漿體隔離，在拉力的作用下，錨桿自由段進行充分的彈性拉伸，將預應力有效傳遞到錨固段。
5.6.2在錨桿制作中，錨桿錨固段設置定位架，定位架間距為2m，外徑小于鉆孔直徑10mm。
5.7插錨桿。
5.7.1插錨桿工人必須熟悉各個孔的孔向，以便桿體能夠一次性順利插入。插桿要緩慢、勻速，切忌擾動桿體，造成漿液下掉和注漿不密實，采用棉紗將孔口臨時封口。
5.7.2安插錨桿前先將托板、螺帽戴上，防止插桿過程中漿液污染桿體絲口，避免絲門損壞而使螺帽不能順利安裝，當絲口被污染要及時清理。
5.8注漿。
5.8.1注漿管是隨著鋼絞線一起埋在孔內(nèi)的，并每間隔0.5m鉆一對注漿孔，用膠布將小孔包扎好，以防止?jié){液堵塞該注漿管。
5.8.2第一次注漿分錨固段注漿、自由段注漿。錨固段注漿是順著鉆桿注漿，水泥漿液通過鉆桿送到錨孔底部。注漿壓力從開始的0.5MPa逐漸加大至2.0MPa；水泥漿液從鉆頭底部順著已擾動的地層充填和包裹錨固段的錨桿。當水泥漿灌注到錨桿自由段附近時，停止注漿，并開動鉆機卸掉上部的鉆桿。接著開始自由段注漿，注漿壓力約為0.5MPa，隨著灌注的水泥漿液的上升，慢慢拔出一次注漿管和起拔孔內(nèi)套管。
5.8.3第二次注漿與第一次注漿的間隔時間在8～12h為宜。第二次注漿的壓力從2.5MPa注漿升高，直到注不進漿液為止。注漿過程采用穩(wěn)定的低～中等灌漿速率，在灌漿全過程中逐漸提高壓力，使?jié){液向土體逐漸擴散。
5.9圍梁制作。圍梁緊貼豎向鉆孔灌注樁，圍梁基槽寬度應較圍梁寬大100mm左右，以留下足夠的立�？臻g，待模板拆除后再進行回填。基槽內(nèi)鋪設20mm厚砂漿作為找平層，若遇局部架空則采用M7.5漿砌片石嵌補，然后在其上進行圍梁鋼筋綁扎。
5.10張拉鎖定。
5.10.1錨桿養(yǎng)護8d～10d后，當錨固體強度大于15MPa，并不小于預定強度的75％，方可進行預張拉。
5.10.2張拉程序采取如下：先取10%預定軸向力進行預張拉，使各部位緊密接觸。張拉時按預定荷載的10%逐級加荷，每級荷載的觀測時間在5min以上，并待變形穩(wěn)定后方可進行下一級荷載的張拉，達到預定荷載并穩(wěn)定10min后，卸荷至80%預定值鎖定。
5.10.3張拉鎖定系統(tǒng)事先經(jīng)過標定，并將油壓表的讀數(shù)換算成張拉壓力進行控制。在鎖定過程中，采用錨桿預定承載力進行校核，即錨桿按預定承載力100％張拉持載5min后按預定承載力的70％鎖定。
5.11施工監(jiān)測。
5.11.1施工監(jiān)測包括：
（1）錨桿的軸力監(jiān)測，根據(jù)錨桿應力監(jiān)測情況，在錨桿應力損失過大時對錨桿進行二次張拉；
�。�2）支護位移的量測；
�。�3）地表開裂狀態(tài)的觀察；
�。�4）附近建筑物和重要管線等設施的變形測量和裂縫觀察；
（5）基坑滲水、漏水和基坑內(nèi)外的地下水位變化。
5.11.2在土方開挖期間對于基坑邊坡土體頂部水平位移和支護結(jié)構(gòu)側(cè)移必須每日觀測不少于一次。當基坑開挖深度增大或發(fā)現(xiàn)變形發(fā)展較大時，必須加大監(jiān)測頻率；當變形急劇發(fā)展或出現(xiàn)破壞預兆時，必須對變形情況加密監(jiān)測。
6、主要材料及施工機具
6.1主要材料。錨桿漿液水灰比采用0.4～0.45，水泥漿液的配比是水泥∶水∶早強劑∶膨脹劑=1∶（0.45～0.5）∶（0.007～0.01）∶0.07。
6.2主要施工機具。主要施工機具如表1所示。
6.3勞動力組織
7、質(zhì)量控制
7.1錨桿鉆機施工前必須用枕木墊穩(wěn)，前后設支撐，操作位置鋪設機臺板，準備就緒后才能開鉆。
7.2制作錨桿的鋼絞線、錨具、注漿管以及支架都應符合設計要求，具有出廠合格證和試驗報告，并按要求現(xiàn)場取樣進行復試。
7.3錨桿孔位水平偏差不大于20mm，垂直方向誤差小于10mm，鉆進過程中，每5m測量一次成孔角度，鉆孔底部的偏斜尺寸不應大于錨桿的3％。
表1主要施工機具序號機具名稱單位數(shù)量1鉆孔灌注樁鉆機臺12錨桿鉆機臺23注漿泵臺34排污泵臺15攪拌機臺26錨桿張拉機臺27往復式壓漿泵臺18反鏟挖土機臺19自卸式運土車臺110交流電焊機套1表2主要勞動力計劃表序號工種名稱人數(shù)工作內(nèi)容1項目經(jīng)理1對施工整個過程進行全面管理2技術負責人1施工技術指導3質(zhì)量員1質(zhì)量管理工作4安全員1安全管理工作5鉆工4操作鉆機、鉆孔、移位、維修6泵工2操作壓漿泵7測量工2基坑監(jiān)測8機修工1設備維修保養(yǎng)9電工1設備和照明用電10挖機操作工1挖土11普工6搬運材料、運輸?shù)?/p>
7.4錨桿入孔前應保證平直，并消除其表面的油漬、鐵銹或其他污物，以保證錨桿與漿液的粘結(jié)力。
7.5錨桿注漿施工時注漿管要距孔底保持50～100mm距離。在注漿過程中，邊灌邊提注漿管，保證注漿管管頭插入漿液液面下500～800mm，嚴禁將導管拔出漿液面，以免出現(xiàn)斷桿事故。
7.6注漿漿液攪拌均勻，隨攪隨用，漿液保證在初凝前用完，并嚴防石塊和雜物等混入。若注漿出現(xiàn)間歇，必須采取措施。實際注漿量不得少于錨桿的理論計算量，即注漿充盈系數(shù)不得小于1.0.注漿體終凝前嚴禁擾動錨桿。
8.安全措施
認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針。在施工過程中施工人員要嚴格執(zhí)行崗位責任制條例和安全操作規(guī)程，明確各級人員安全職責，抓好安全生產(chǎn)。
8.1基坑周邊不得堆放生產(chǎn)物資和施工材料加工場以及通行重型車輛，因場地原因必須設置堆場、加工場或通行車輛時必須對該部位的圍護結(jié)構(gòu)采取可靠的加固措施。
8.2基坑周邊及支撐上設置的安全通道必須設高1m的圍欄，圍欄用48的鋼管雙道橫管，用醒目的顏色油漆，圍欄側(cè)邊用
竹笆遮擋。
8.3要在指定電箱上接現(xiàn)場用電，振搗設備有專用開關箱，并接漏電保護器，接線不得任意接長。電纜線必須架空，嚴禁落地。
8.4當基坑周圍建筑物發(fā)生嚴重開裂、傾斜時，應立即組織人員緊急疏散，并立即進行支撐加固或拆除。
8.5采取措施防止碰撞支護結(jié)構(gòu)或擾動基底原狀土，發(fā)生異常情況時，應馬上停止挖土，并立即查清原因和采取措施。
8.6壓漿泵使用過程中，如出現(xiàn)壓力驟然上升或下降時，應立即停機檢查，排除故障后方可使用；停機檢查時，應安全降壓后，方可打開管路。輸送軟管必須連接牢固和密封，不得發(fā)生斷裂或泄漏現(xiàn)象。
8.7電纜線路應采用“三相五線”接線方式，各種電氣設備應處于完好狀態(tài)，機械設備的運轉(zhuǎn)部位應有安全防護裝置，電氣設備應可靠接地、接零，并由執(zhí)證人員安全操作。電纜電線應架空設置。
9、環(huán)保措施
9.1現(xiàn)場設置的泥漿池、排水溝、集水坑架設圍護欄桿，同時防止泥漿外溢亂流污染環(huán)境。
9.2鉆孔灌注樁施工廢泥漿及時外運，排水溝保持暢通，集水坑積水隨時外排，生活垃圾廢水、廢渣專人及時清理。
9.3對施工場地道路進行硬化，土方運輸中散落在場地的渣土專人清掃干凈，晴天有專人對施工通行道路進行清掃灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環(huán)境。
10、效益分析
某大廈高度為34m，總建筑面積35880m2，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，該工程基坑開挖深度6.40m，基坑開挖面積約為3900m2，基坑支護采取預應力錨桿和鉆孔灌注樁組合方法。采用本工法施工，施工過程中對基坑進行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明基坑變形量在規(guī)定范圍內(nèi)，周圍道路及地面未出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，實施效果理想。
