浅议基坑支护工程中预应力锚杆施工技术
关键词：预应力锚杆；支护；钻孔；质量控制
0引言
预应力锚杆技术是利用锚杆周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定。由于锚杆的使用，使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用以增强地层的强度，改善地层的力学性能；使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体．使其能有效地承受拉力和剪力．并能提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。
1工程简介
该中心大楼工程为框架剪力墙结构，总建筑面积55200㎡，地上28层，2层地下室，基坑开挖深度为8.6～10.5m。基坑四周有道路和民房，根据勘探资料及施工现场实际情况，基坑支护设计采用基坑喷锚支护型式，其中锚杆采用预应力锚杆．锚杆设计孔径￠l10m，采用￠32高强度精轧螺纹钢筋达到边坡稳定。
2工艺原理及施工特点
2．1工艺原理
预应力锚杆的一端与岩土体或结构物相连，另一端锚固在岩土体层内，并对其施加预应力，形成锚固体系，以承受岩土压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的结构拉力，用以维护岩土体的稳定。锚杆结构示意见图1.
2.2施工特点
通过对锚杆施加预应力．能够主动控制岩土体变形，调整岩土体应力状态．有利于岩土体的稳定性；施上所需钻孔径小，不用大型机械，结构轻巧，可靠度高；施工机具轻便简单、灵活，所需工作面小，工人劳动强度低：基本采用机械化作业．工艺简便、施工安全、便于相关工序穿插等特点。
3施工工艺流程及操作要点
3．1施工工艺流程(见图1）
3．2操作要点
3．2．1施工准备
施工前编制专项施工方案，进行技术交底。根据预应力锚杆设计要求、土层条件和环境条件。合理选择施工设备、器具和工艺方法。搭设施工工作平台。
3．2．2钻孔
(1)在钻机安放前，按照施工设计网采用全站仪进行测量放样确定孔位以及锚孔方位角，并做出标记。钻机就位后应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。
(2)根据上层条件按设计要求选择水作业钻进，或选择干作业钻进。
①采用干作业法钻孔时，要注意钻进速度，避免“钻”。要把土充分倒出后再拔钻杆，这样可减少孔内虚土，方便钻杆拔出。
②采用湿作业法成孔时，要注意钻进时要不断供水冲洗．始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以300～400mm／min为宜。每节钻杆钻进后在接钻杆前，一定要反复冲洗．直至溢出清水。在钻进过程中随时注意速度、压力及钻杆平直。待钻至规定深度(大于土层钻杆长度0.5～1.Om)后继续用水反复冲洗钻孔中泥砂，直至溢出清水力止，然后拔出钻杆。
③在钻进过程中，应精心操作，情神集中．合理掌握钻进参数和速度。钻孔达到设计深度后，继续超钻20～50cm，完毕后有高压风或清水把孔底沉渣冲洗干净。
3．2．3锚杆制作与安装
(1)锚杆制作。
①锚杆制作前对钻孔清理的孔位实际长度进行测量，并按孔号对锚杆进行下料。根据设计图纸尺寸，在锚杆上安置PVC塑料定位支架。用粘结或绑扎固定定位支架，绑扎时一定要捆扎牢靠。
②剪裁锚杆应使用砂轮机切割，不得采用氧割或电焊。锚杆接长使用联接器。自由段长度应考虑张拉端张拉时所需要的长度。锚杆制作完成后，进行外观检验，按锚杆长度，规格对应孔号进行编号。
③锚杆制作完成后尽早使用。避免长期存放。锚杆应存放在干燥、清洁的地方，锚杆体裸露部分应用浸渍油脂的纸张或塑料布进行防潮处理，不得受到机械损坏。
(2)锚杆安装。
①锚杆安装前对钻孔重新进行检查，对塌孔、掉块进行清理或处理。对锚杆体进行详细检查，对损坏的防护层、配件、螺纹进行修复。
②推送锚杆时用力要均匀一致，防止在推送过程中损伤锚杆配件和防护层．并注意在推送过程中不得使锚杆体转动．应确保将锚杆体推送至预定的深度。
③推送困难时将锚杆抽出，对抽出的锚杆仔细进行检查，并对配件安放固定的有效性、防护层的损坏程度、孔的清洁度进行观察．当发现锚杆体配件有移动、脱落或锚杆体上粘附的粉尘和泥土较多时。应加强配件的固定措施并对其它钻孔进行检查，必要时对钻孔重新进行清理
3．2．4注浆
(1)浆体配制。
按设计规定选择水泥浆体材料。注浆材料应根据设计要求确定。一般宜选用水泥：砂=l：l～1：2．水灰比0．38～0．45的水泥砂浆或水灰比0．40～O．45的纯水泥浆．必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。灰浆搅拌必须采用机械强制拌和，注浆浆液应搅拌均匀，随拌随用，浆液应在初凝前用完．并严防石块、杂物混入浆液。
(2)注浆。
①注浆采用高压力活塞式注浆泵．灌浆压力一般不得低于0.4MPa，亦不宜大于2MPa。将水泥浆经胶管(或用l根￠30mm左右的钢管作灌浆管)推入孔内，在孔端注人锚浆。灌注压力一般为0.4MPa左右．随着水泥浆的灌入，应逐步将灌浆管向外拔出自至孔口．在拔管过程中应保证管口始终埋在砂浆内。灌浆时压力不宜过大．以免吹散浆液和砂浆，待浆液或砂浆回流到孔口时，用水泥袋纸等捣入孔内，在用湿粘土封堵孔口，并严密捣实，再以0.4～0.6MPa的压力进行补灌，稳压数分钟后即可完成。
注浆作业开始和中逾停止较长时间再作业时，宜用水或稀水泥注润滑注浆泵及注浆管路。注浆采用一次性全段注浆，从上孔至下空，注浆时，注浆管随同锚杆体送入孔底，在注浆时边注边拨，使注浆管始终有一段埋于注浆液中，直至注满为止。
③当孔中存有积水时，一定要使积水全部排出，待溢出浆液的稠度与注人的浆液的稠度一样后再抽出注浆管。
④每次注浆结束都应稳压15～20nfin，以使注浆充分。注浆结束注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净。施工过程中做好注浆记录。
⑤浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量．其充盈系数为1．1～1．3。注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净．并保护好。
3．2．5台座施工
(1)按照设计要求尺寸开礴，将预制好的钢筋放人台座内，固定好模板浇筑混凝土，振捣街实。
(2)台座施工宜在锚杆注浆完成7d后开始施工，同时采用加设套管措施对锚杆进行保护。
3．2．6预应力张拉与锁定
(1)张拉。
张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择．待台座砼强度和锚固段浆体强度达到设计强度方能进行张拉：
②张拉采用“双控法”及利用拉力与伸长值来控制锚杆应力，以控制油表读数为主，用伸长量来较核。当实际伸长量与理论伸长值差别大于6％时．应暂停张拉，待查明原因后方可继续进行。
③安装锚具前，要对锚具进行逐个严格检查。预应力锚杆张拉前，依次安装垫板和工作锚螺母，千斤顶就位，套上工具锚并拧紧工具锚螺母。
④将锚垫板表面清除干净，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密切对中，并与锚杆轴线方向垂直，千斤顶轴线与锚杆轴线应在同一条直线上。
⑤正式张拉前进行二次预张拉，张拉力为设计拉力的10％～20％。正式张拉荷载要分级逐步施加，每次张拉宜分为5～6级进行，除第一次张拉需要稳定30min外其余每级持荷稳定时间为5min．不能一次加至锁定荷载。
(2)锁定。
锚筋张拉至设定最大张拉荷载值后，应持荷稳定l0～l5min．通过观察油泵压力值以及伸长量变化．来判断是否有预应力损失，若有及时进行补偿张拉，然后拧紧工作锚螺母，卸荷千斤顶油路即完成锁定作业。
3．2．7封锚
张拉、灌浆后．用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋，预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1．5倍，且不宜小于30mm，用环氧树脂涂封锚具及外露预应力筋，封闭前应将锚具周围的混凝土凿毛、冲洗干净，凸出式的锚头宜配置钢筋网片．用微膨胀细石混凝土进行封闭。
4质量控制
(1)预应力锚杆中封锚砼须符合《混凝土结构设计规范》及《混凝土结构工程施工及验收规范》等有关规定及设计文件要求外。
(2)预应力锚具与连接器应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》和《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》的规定。
(3)预应力锚杆施工技术指标应符合标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》、《建筑基坑支护技术规程》、《岩土锚杆设计与施工规范》的规定。
(4)模板、水泥、钢筋、粗细骨料、预应力筋、张拉千斤顶、油泵、压力表、锚具等原材料和机具设备的验收、试验与检验均按现行规范及有关规定进行。
(5)锚孔钻造的允许偏差应符合表1。
(6)根据设计文件要求编制详细的施工方案，严格按技术要求进行施工，每道工序合格后，方可进行下道工序作业。
(7)用仪器测定钻机导向架的倾角，在钻进过程中随时检查倾斜度．根据实际地层变化情况，随时调整钻进参数，以防止造成孔斜偏差。
(8)加强张拉过程质量控制，严格遵守张拉设备的配套校验制度和灌浆质量保证措施。
结束语
边坡喷锚施工采用预应力锚杆技术，有效地稳定了边坡，在工程施工过程中，经过对坡顶标志裂缝的量测，没有发现位移现象．通过监测表明，预应力锚杆在边坡支护工程中的应用具有良好的效果。