深大基坑工程群锚效应控制措施研究

陈静娴

中建铁路投资建设集团有限公司 江苏南京 21000

摘要：预应力锚索是中小型基坑中常用的基坑支护形式，随着基坑工程的发展预应力锚索越来越多的被应用到深大基坑中，为了达到较广的加固范围，预应力锚杆布置间距越来越小，群锚效应的问题越来越突出，本文通过对某工程深大基坑中锚索的应用进行研究，针对群锚效应进行分析并采取相应控制措施。

关键词：预应力锚索、深大基坑、群锚效应

0引言

随着我国经济的迅速发展，城市化进程的不断深入，沿海软土地区基坑工程的数量与规模不断增加，基坑工程面临着“大、紧、深、复杂”等一系列工程问题。如何在建筑密集的城市环境及复杂的地质条件下选用安全、合理、经济、环保的基坑支护形式，是目前研究的重点和难点[1]。

长期以来采用的支护结构以地下连续墙、排桩+内支撑为主，此类支护体系抗变形好、安全度高，但仍存在施工周期长、造价高等局限性。目前，软土地区的一些中小型基坑也逐步应用了一些其他的支护方法，如土层锚杆、SMW+内支撑等多种支护形式，但随着基坑规模与等级的提高，这些较经济的支护方式能否进一步适用还有待深入研究。

本文以盐城某工程深大基坑为例，研究在群锚作用下基坑支护结构变形控制措施。

1 工程概况

依托工程位于盐城市，占地面积11万㎡，工程周边临近市政道路、地下管线及建筑物，周边环境复杂，因此深基坑施工除了要求满足自身施工安全外，还需确保周边建构筑物及环境安全。

本工程基坑周长1300m，东西向约400m、南北向约250m，基坑大面积开挖深度11.55m。基坑围护结构采用SMW工法桩+一道混凝土支撑+两道预应力锚索。

表1 预应力锚索设计参数表

序号	锚索分类	锚索长度/m 自由端+锚固段	锁定值/kN	孔径/mm	扩大头孔径/mm	扩大头长度/mm	水平间距/mm	钻孔角度
1	第一道	（4s15.2），L=32 9+23	300	150	1000	3000	1800	30°
2	第二道	（4s15.2），L=28 6+22	250	150	1000	3000	1800	35°

2群锚效应

锚杆的群锚效应，根据文献[2]的研究，工程尚无技术标准对其有准确的定义，文章进而给出的定义是：“群锚效应”指锚杆间距较密时，在地层中的应力场相互重重，导致锚杆群中的锚杆与单独工作时相比,抗拔承载力降低、形加大及应力损失加大等现象。

在工程中大面积基坑边缘的群锚效应将会使软土层中的应力相互叠加，周围土层扰动范围进一步扩大，但在设计过程中，目前还无法考虑这种群锚效应对支护体系的影响；另一方面，群锚效应将会导致锚杆预加力损失，削弱单根锚杆的锚固效果，但如何定量评价群锚效应对预加力的损失还需要深入研究。

3群锚效应控制措施

3.1设计控制措施

锚杆的水平间距不宜小于1.5m，当锚杆的间距小于1.5m时，应根据群锚效应对锚杆抗拔承载力进行折减或相邻锚杆应取不同的倾角；多层锚杆，其竖向间距不宜小于2.0m；锚索一般设置在桩间，一般设置为一桩一锚或两桩一锚（水平间距）。

本工程锚索共设置2道锚索，锚索水平间距均为1.8m，第一道和第二道锚索竖向间距为3.5m。锚索张拉后主要通过自身的锚固段和端部扩大端来提供反作用力已达到达到对支护结构的支护效果，通过增大两道锚索锚固短的段的间距和为进一步减小群锚效应，第一道锚索打设角度为30°，第二道锚索打设角度为35°。

3.2锚索施工控制措施

（1）施工机械选择。现场地质条件负责、受承压水影响，常规的锚索施工机械施工过程中容易造成孔壁坍塌、缩径，现场采用旋喷锚索钻机同时选用硬质合金高压旋转钻头（喷头），钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋转回转钻进[3]。

（2）锚索试验。在锚索施工前对选取不同地层条件、不同长度锚索进行锚索基本试验，根据张拉后参数确定锚索钻机速度、注浆速度、注浆压力等参数。同时在基坑内开挖位置进行锚索施工试验，施工完成后对将试验位置进行开挖，对锚固体直径进行测量、锚固体强度进行试验，进一步修正锚索施工参数。

（3）锚孔测放。旋喷桩钻孔前按施工图放线确定位置，做上标记；钻孔定位误差小于50mm，孔斜误差小于3°，径偏差不超过2cm，并严格按照设计桩长施工。

（4）钻机就位。根据测放孔位，准确安装固定钻机，并严格进行机位调整。

（5）锚索钻孔角度。严格按照设计要求对锚索施工角度进行控制，锚索钻机上侧角度控制设备进行钻孔角度控制，同时在钻机下部下垫钢板保证钻机设备水平。

（6）钻孔施工。

旋喷锚索水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺入量25%，水灰比0.7，并应加入适当早凝剂；旋喷搅拌的压力应为15-20MPa。水泥用量采用称重方式进行控制，用水量通过水表控制，施工过程中按照设计水灰比进行水泥浆液拌制。

根据设计参数在锚索预应力钢绞线上标记锚固段长度，在钢绞线自由段设置套管并固定已保证自由段长度。

（7）预应力锚索张拉与锁定

1）锚索张拉前应对张拉设备进行标定；

2）锚索张拉时，注浆体抗压强度值应符合规定要求；

3）锚杆张拉应有序进行

3.3锚索复张

由于本工程锚索设置的数量多，前一根锚索张拉后，再进行后一根锚索张拉时，会造成邻近已张拉锚索的预应力损失，导致已张拉锚索并未达到设计锚索锁定值，容易造成基坑锚索整体锚固力不足，导致基坑失稳。

锚索张拉后，通过设置在锚索上的轴力计对锚索锚固力进行监测，当锚索锚固力出现衰减时，及时召开专家论证会，根据本工程经验，采用复张法对锚索重新进行复张，复张前锚索锚固端受力后位移已趋于稳定、再次复张后使锚索的锚固力达到设计要求。通过监测数据发现，锚索复张时对邻近锚索的轴力影响较小，可见锚索的复张能有效的控制群锚效应

4结束语

在施工过程中要根据工程试验和工程实际情况对锚索的群锚效应进行研究，预应力锚索施工完成后，通过锚索轴力监测、基坑监测及现场基坑情况，最终结果显示在软土、砂土地层深大基坑中通过严格控制锚索设计参数、锚索施工质量及锚索复张，有效控制了群锚效应对支护结构的不良影响，同时确保基坑施工安全，推动预应力锚索在深大基坑中的应用。

参考文献：

[1]周天鹏.在深基坑支护中预应力锚索的应用及施工质量控制[J].现代物业(中旬刊),2019(07):211

[2]付文光，柳建国,杨志银.抗浮锚杆及锚杆抗浮体系稳定性验算公式研究[].岩土工程学报，2014(11):12.

[3]杨仲洪,罗荣进,杨幸.高富水淤泥质砂层深基坑锚索施工的研究[J].陕西水利,2021(08):189-191+195