全回收锚索现场施工技术及其抗拔性能分析

全回收锚索现场施工技术及其抗拔性能分析

叶翔

（1杭州（九乔）国际商贸城江干区块建设指挥部办公室浙江杭州310000）

（2中国杭州四季青服装发展有限公司浙江杭州310000）

【摘要】在基坑及边坡支护过程中的施工技术中，锚索支护技术在承载能力方面及大跨度断面支护上均具有很大的优越性因而被广泛应用，但是可回收锚索的施工技术还未完善，尤其是本文所研究的100%全回收锚索。为此，根据杭州市某基坑与道路的施工环境，对锚索的钻孔、跟进钢套管、安放、注浆、张拉与锁定及锚索的回收进行探究。此外，为探究锚索的抗拉力学性能，根据基坑围护的典型断面分布图设计了两组锚索抗拉试验，通过对其分析并结合锚索回收情况综合确定了本工程基坑锚索抗拔极限承载力合理安全值（600kN），并在该基坑支护中进行应用。

【关键词】锚索；张拉；回收；抗拔；极限承载力

【中图分类号】TU74【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）18-0066-03

1.前言

1.1工程概况

杭州某商贸城单元02地块安置房工程位于杭州市江干区，02地块的平面尺寸大约为225m×257m，场地西侧为在建道路，靠近在建道路，基坑的围护结构采用了角撑和锚索作为水平向支撑体系，角撑中间区域采用两道预应力锚索支护体系。基坑挖深为10.6m，采用C25混凝土钻孔灌注桩。02地块安置房工程基坑西侧距在建道路施工2~3m，且同时施工，属于近接交叉工程。为了避免锚索施工对周边地基的影响并符合用地红线的要求[1-3]，本工程采用全回收新型锚索进行支护施工。其中，第一道预应力锚索锚固段长度为15m，自由段长5m；第二道预应力锚索锚固段长度为16m，自由段长4m。两道预应力锚索受拉承载力倾角为30°，端头锚固处分别采用压顶梁和围檩，标高分别为-2.20m和-4.45m。

1.2工程地质情况

拟建场地地貌类型属冲海相沉积平原区，地貌形态较单一，场地原为农居房以及耕地，农居房现已拆除，拆除后存在大量建筑垃圾，地势较平坦。

根据外业勘探、室内土工试验成果，结合场地土成因类型，施工场地深度范围内岩土层可划分为3个工程地质层（砂质粉土、砂质粉土夹粉砂、淤泥质粉质粘土）。

2.锚索现场施工工艺及关键技术

可回收锚索主要由承压板，行星锚环，太阳锚环，回收索，隔离套管，锚固座等组成。其施工流程主要包含钻孔、跟进钢套管、锚索安放、注浆、张拉与锁定及锚索的回收等步骤。

2.1钻孔及跟进钢套管

锚索钻孔位置、孔深、孔径及钻孔倾角均应满足设计要求，成孔直径为180mm，自由段（5m）钻孔采用钢套管全程跟进，锚固段（15m）钻孔采用钻杆喷浆扩孔（扩孔直径500mm，钻杆钻进速度为10cm~20cm/min），锚索实际钻孔深度应比设计深度长0.5m以保证锚索推送到位，钻孔完毕成孔后应立即进行注浆。

2.2锚索的安放

锚索在向孔内安装就位前，要重新检查钻孔是否符合设计要求，检查锚索各部的位置是否正确，捆扎是否牢固，经检查合格的锚索即可向孔内安装，安装过程还要观察锚索送入孔内是否畅通，如果发现锚索送入钻孔内困难，必须将锚索取出重新钻孔安装。安放锚索时，应防止扭曲压弯，注浆管随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50~100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，且插入孔内深度不应小于锚索长度的95％，安放好后杆体始终处于钻孔中心。下锚时在注浆管与锚头齐平处作一标记，下锚时抓住锚索和注浆管一齐下，以防止注浆管脱落，下锚完毕，再次检查注浆管与锚头是否齐平，如发现注浆管拉出，应拨出锚索，重新下锚。

2.3注浆

锚索注浆是锚索施工的关键技术之一[4、5]，注浆质量决定了锚索的拉拨力。清孔完毕后，连接好注浆泵和预埋的注浆管，同时按设计要求制备好水泥浆，进行注浆。采用底部注浆工艺，压力灌入水灰比为1.0的42.5R普通硅酸盐水泥净浆，第一次注浆压力为0.5~1.0MPa，水泥浆过筛，整个灌浆过程必须连续。一边灌浆一边拨出灌浆管，拨管过程中必须保证灌浆管始终埋在水泥浆内，一直到孔口流出水泥浆，方可终止注浆。在第一次注浆完成后，先取出套管，在取出套管的过程中，保持管内浆面不能过低；第一次注浆后2小时再进行第二次注浆，压力不少于2.5MPa。灌浆完毕后，拨出注浆管。灌浆完毕，应立即清洗灌浆设备。

2.4张拉与锁定

预应力锚索在注浆l5天后可进行张拉，分5级张拉至设计值并锁定。张拉压顶梁的承压面应平整，并与锚索的轴线方向垂直。锚索张拉之前，须对千斤顶、油压表和高压油泵进行系统标定，采用整体张拉方式，锚索张拉锁定完成。

3.锚索的回收

一般土方回填至围檩梁下部，换撑工作完成后，拆除并回收第二道锚索，回收锚索采用千斤顶按顺序进行回收拉拔；土方回填至压顶梁的下方或地下室顶板浇注完成后，回收第一道锚索，回收后对钢绞线、锚具进行整理以备下一工程使用。

锚索回收施工工艺的具体流程如下：

（1）安装支架、穿心式油压千斤顶、回收夹具及夹片等，中心处回收关键锚索不安装夹片。

（2）完成安装后开启千斤顶加载，使锚头有松动及约有2~3mm的浮起，然后卸载。

（3）在支架上安装锚头夹片的回收垫片，重复步骤（1）后开启千斤顶加载，使锚头处的夹片脱落，千斤顶卸载，取走锚头，中心处回收关键锚索须安装夹片，同时须进行锚头夹片防止飞出的防护工作。

（4）将支架取走，安装千斤顶及对中心关键回收锚索安装夹具及夹片，启动千斤顶加载，将中心关键回收锚索拔出。

（5）中心关键回收锚索拔出后，安装千斤顶及对周边对称的2根锚索安装夹具及夹片，千斤顶加载，将其拔出。

（6）重复步骤（5），直至将所有锚索拔出，如图所示。

（7）对拔出的锚索进行详细检查，如再利用的则须妥善保管，便于下次施工中使用。回收方法：用千斤顶先把压顶梁及围檩上锚具及垫板卸下，敲击钢绞线头部，然后将钢绞线呈顺时针360°转动几周，即可用人力将绞线抽出来。

锚索的回收

4.全回收措施

为保证锚索的回收做到100%，要采取以下措施：

（1）在锚索原材料采购时要保质保量，精益求精，不合格产品坚决不使用。

（2）对锚索的加工过程，工人需严格按工艺要求制作，在检验合格后方能进入下一道工序。

（3）在施工工艺中为防止水泥浆进入锚索回收装置，造成漏浆，必须用黄油灌满工件，对水泥浆完成严密封堵。

（4）锚索在运输时，小心轻放，对成品锚索注意保护。

（5）钻孔施工时必须认真负责，对隔离塑料管进行保护，如发现塑料管破损，应及时进行修补，如发生塑料管严重破损，应对该锚索进行调换。

（6）这种锚索是可回收产品，在张拉或检测时不能拉动回收索，需在专业人员指导下进行锚索的施工或检测，以防钢绞线弹出，发生意外。

（7）张拉后挖机在挖土时不能碰撞钢绞线，以免造成钢绞线弯曲损坏，导致拆卸时千斤顶不能夹紧钢绞线。

（8）拆卸锚索的最小空间至少为80cm以上，否则将无法拆卸锚索。

（9）锚索拆卸需提前一周以上时间准备和进场，一般情况在填土至锚索下方，换撑完成后，进行拆卸锚索，之后进行填土工作。

5.室内抗拔试验

5.1第一组试验

可回收锚索形成锚固体直径为50cm，锚固段置于砂质粉土夹粉砂中。锚索抗拔试验成果见下表，荷载-位移曲线、荷载-弹性位移-塑性位移曲线分别下图所示。

S1试验锚索按照720kN抗拔承载力标准值分级，六个循环加载。在加载第六循环的第二级载荷（648kN）时，单根锚索断裂，终止试验。为了更好的了解在施工后锚索回收情况，重新确定了S2、S3和S4三根锚索的最大加载值，分别为720kN、600kN和840kN。

S2锚索在720kN分级循环加载条件下未达到破坏。S3#锚索在600kN分级循环加载条件下未达到破坏。S4锚索在加载至第六循环的第二级荷载（756kN）时，无法持压，终止试验。

第二组锚索循环拉力与位移关系曲线第二组锚索极限加卸载力与弹性位移关系曲线

根据二组试验结果，在分级荷载作用下，随着荷载的增加，锚索位移基本按照等比例增加，而且在每次循环作用的回弹阶段各锚索均发生一定的塑形变形，且随着最大试验荷载的增加位移关系并出现明显的规律性，可见锚索抗拉拔性能具有一定的离散性。随着拉拔力的增加弹性曲线和塑形曲线均呈现增加趋势，而且在600kN范围内塑形曲线基本线性增加，但超过600kN后，S1弹性变形明显增加。

经对杭州国际商贸城单元02地块农转非居民拆迁安置房2标工程的3根试验锚索的抗拔试验及锚索回收情况综合分析表明：本工程基坑锚索抗拔极限承载力取值600kN安全合理。

6.结论及建议

本文以杭州某商贸城02地块安置房基坑工程为背景，对可回收锚索的现场施工技术及其抗拔力学性能进行了分析。

（1）在总结可回收施工工艺的同时又给出了锚索的100%回收的措施，这将大大推动该技术在实际工程中的广泛运用，具有较高的实际工程价值。

（2）此外，为探究锚索的抗拉力学性能，根据基坑围护的典型断面分布图设计了两组锚索抗拉试验，通过对其分析并结合锚索回收情况综合确定了本工程基坑锚索抗拔极限承载力合理安全值（600kN），并在该基坑支护中进行应用。

参考文献

[1]杨光华.广东深基坑支护工程的发展及新挑战[J].岩石力学与工程学报,2012,(11):2276-2284.

[2]戴磊.软土深基坑复合支护结构体系稳定性分析[D].长安大学,2015.

[3]马文旭,袁庆生,孙瞻,尹锡杰.广东某基坑T型墙+预应力锚索支护体系数值模拟分析[J].中国煤炭地质,2013，(01):35-39+68.

[4]石清华.城区岩质高边坡治理技术研究[D].重庆大学,2005.

[5]程贤忠.拉压分散型锚索内锚固段受力机理研究[D].重庆大学,2015.