预应力土层锚杆在深基坑支护施工中的应用张永辉

张永辉1尹德胜2张鹏3

北京城建亚泰建设集团有限公司北京市朝阳区100013

摘要：随着科学技术的不断进步和创新，建筑工程中深基坑的支护施工技术也逐渐的增多。其中由于预应力土层锚杆技术在地基加固工程中具有一定的高效性，而且运用成本不高，因此在工程深基坑建设的时候，运用得十分的广泛。它是通过施工过程中对灌注桩进行结构上的分析和提高，在施工中利用锚杆技术深入土层，确保施工质量的稳定。特别是在某博物院地库工程中，由于地下室较深，采取了灌注桩结合锚杆的支护体系，通过实际应用，确实具备比较好的效果。

关键词：预应力土层锚杆；深基坑支护

引言

目前，由于社会的不断发展，人们的生活水平也在逐步的提高。对城市空间也在进行不断的建设，而且为了增大人们的活动范围。人们也开始对地下空间进行一定的改造，当前，在进行高层建筑施工的时候，我们通常都会对地下空间进行一定程度的设定，因此这就需要人们对建筑基础进行深度的挖掘，以保障建工程的地下空间可以进行正常的使用。但是，在进行地基工程施工的时候，由于是进行的深基坑挖掘，这就需要稳定性比较强的支护结构。而且我们除了对支护结构的稳定性进行严格的要求以外，我们还要对施工周围环境的影响和地下的污染以及工程的成本进行考虑，因此预应力锚杆不断是周围的环境影响较小，而且还有着较强的稳定性，并且对成本的要求不高，因此受到广大人民群众的青睐。

1预应力土层锚杆技术的工作机理

预应力混凝土施工技术能充分的发挥当前混凝土施工的性能，提高基坑的施工质量，是利用专用土层锚杆旖工机械，将其一端与挡土桩、墙联结，在另外一段的地基土层之中采用灌注水泥方式来使得其固化，凝结成为一个具有稳定性能的整体，以承受桩、墙的土压力、水压力等水平荷载，利用地层的锚固力维持桩、墙的稳定，为不使桩、墙的位移太大，锚杆在安装后即在锚杆顶部施加张拉应力，使得锚锭板带动锚固体发生位移趋势，锚固体与周围土体产生抗拔摩阻力，通过锚具与钢台座反作用于混凝土连续墙，对深基坑起支护作用。

2技术特点

预应力土层锚杆技术特点显著，将预设应力通过钢绞线施加给支护结构，提高支护结构的稳定性，可以将其概述为两点：首先有效平衡荷载。技术施工中将预应力筋与锚具看成单独的结构，将预应力看成一个相关荷载，通过反向计算准确得出施加预应力的大小、形状及其他相关条件；其次，有效融合土体与锚固体。具体施工中通过施加的应力有效改变土压力的方向与大小，避免土体产生滑移面，有效控制变形问题，最终实现提高基坑稳定性的目的。

3预应力锚杆的作用

在深基坑支护中，预应力锚杆一般选用钢铰线作为预应力筋，利用对其自由段预拉的弹性回缩力对支护结构施以预设的应力，使支护结构得以稳定，则其作用有以下几点：

3.1施加预应力实现荷载平衡

其是指将结构中的预应力筋和锚具看作施载体将其从结构中脱离，把预应力的作用视为一相应荷载（称为反荷载或是平衡荷载），由其于外荷载相平衡的条件，去反求预应力的大小、预应力筋的布筋及其弯曲形状等。这样，即可把结构当成是受到平衡荷载和外荷载作用的非预应力结构来计算，为支护的设计和分析提供了依据，是支护结构稳定的保证。

3.2预应力使土体和锚固体一体化

通过预加应力，使自由段处的土体预压，使得原来土压力方向发生了改变，阻碍了滑移面的产生，从而抵消了基坑开挖时释放的土压力，有效地控制了土体的变形。可使锚固体与土体进行协调结合，形成一体化的加固作用，提高基坑的整体稳定性。

4基坑支护结构的设计要求

4.1支护结构的设计

（1）基坑支护结构应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平和竖向变形的影响。

（2）基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容包括：根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算；基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算；当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。

（3）当场地内有地下水时，应对地下水控制进行计算，如对其抗渗透稳定性验算、基坑底突涌稳定性验算、以支护结构设计要求进行地下水控制计算等。

4.2预应力锚杆的设计

（1）设计计算。锚杆预应力值的确定对于锚杆的应用起决定性作用，它不仅要考虑安全与经济性，而且对变形的控制尤为重要。因此，预应力锚杆在设计计算时，锚杆预应力值应满足基坑支挡结构的稳定力；在支护体系中，锚杆预应力值应由支挡结构各部位所承受的土压力（采用土钉支护时，土压力用抗拔力代替）乘以安全系数计算而来；预应力锚杆参数（锚杆长度、自由段长度、预应力筋个数、倾斜角等）应由预应力值和所勘察的土性参数结合而确定；当基坑稳定性满足各锚杆参数计算后，再对整体进行稳定计算，如满足要求，则进行下一步工作。

（2）试验资料。由于深基坑支护时，开挖后与勘察资料不尽相同。为此，在施工前应先进行现场试验，以获得完整的试验资料，如通过分级加载下锚头的位移值，了解预应力锚杆的受力变化特性：通过抗拔实验，得出锚杆的极限承载力，使其荷载比Bs0．55，以最大限度发挥预应力锚杆的锚固作用；通过试验了解预应力设计值与极限承载力的关系，从而了解支护结构的安全可靠性。

5施工工艺

5.1钻孔

钻孔工序主要是为了防止施工过程中可能出现的水土流失，钻孔过程中要把钻进、除渣、固定坑壁、清理钻孔等一次性完成。这样一方面避免增加钻孔工序，另一方面还可以防止塌孔、不留渣土。在钻孔过程中，要防止钻进的过程中不塌孔，要在基坑的砂层范围内安装护壁套管；其次为了彻底清除渣土，在钻进过程中要持续供水冲洗；钻孔的深度要比锚杆设计的长度多0.5～1m；对于深基坑外围的水位，要控制在锚杆空口以下，以此防止流沙出现在深基坑内。

5.2预应力筋的制作与安装

预应力筋应平直、顺直、除油除锈，并做防腐处理；对钢筋拉杆，先涂一层环氧防腐漆冷底子油，待干燥后，在涂一层环氧玻璃钢，待其固化后，再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜；对自由段的钢绞线，要套聚丙烯防护套。r21钢绞线如涂有油脂，在固定段要仔细加以清理，以免影响与锚固体的黏结；除锈后要尽快放入钻孔并灌浆，以免再生锈。

5.3灌浆

（1）一次灌浆法

一次灌浆宜选用灰砂比1∶1～1∶2，水灰比0.38～0.45的水泥砂浆；灌浆时，将灌浆管推入拉杆孔内，在拉杆孔端注入锚浆，并以0.4MPa左右的灌注压力开始灌浆；在灌浆的过程中，应逐步将灌浆管向外拔出，但灌浆口应始终处于浆面以下；待孔口溢出浆液时，可停止注浆，拔出灌浆管。

（2）二次灌浆法

二次灌浆时，应先灌注锚固段，待所灌注的水泥浆具备一定强度后，对其进行张拉，然后再灌注非锚固段；灌浆时，对靠近地表面的土层锚杆，避免引起地表面膨胀隆起，其灌浆压力控制在0.22MPa左右；对垂直孔或倾斜度大的孔，可采用人工填塞捣实法进行灌浆。

5.4预应力锚杆的张拉和固定

固定预应力锚杆，要先在锚杆上安装张拉工具。为保证钢绞线的受力稳定度，张拉力在锚固体与台座的硂强度超过一定高度时，保证孔口对齐、承压牢固、倾斜角保证垂直，张拉应力的方向与钢绞线保持一致。锁定张拉力时，必须保证张拉力承荷至少15分钟之后才能卸载负荷。

结束语

预应力土层锚杆技术在基坑支护中是利用钢筋混凝土施工过程的施工工艺，充分的结合混凝土自身特性进行综合施工，提高基坑承载力，节约施工工期和施工材料，降低施工成本。更是结合社会生产技术和发展中的相关环节综合控制，使得其在施工中施工工艺能够完善，确保建筑工程质量的良好。

参考文献

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[2]陈思辉.预应力土层锚杆在深基坑支护施工中的应用[J].住宅与房地产.2016（36）

[3]晏媛萍.预应力土层锚杆在深基坑支护施工中的应用[J].建材与装饰.2016（50）