可回收锚索在明挖深基坑支护施工中的应用

可回收锚索在明挖深基坑支护施工中的应用

秦锋

中铁二十局集团第五工程有限公司云南省昆明市650200

摘要：深基坑支护结构采用预应力锚索时，无法进行回收，在土壤中留下大量建筑垃圾，对后续土地的利用留下很大困扰，并造成环境污染和资源浪费，可回收预应力锚索的施工技术，将钢绞线回收再利用，减少资源浪费，减少施工成本，回收所需的施工环境限制小，施工操作简便，是一项值得推广应用的技术措施。

关键词：塑料锚固件；可回收锚索

1.前言

为了提高土地资源的利用率，建筑物在向高空发展的同时，也在不断地向地下延伸，地下建筑物的深度愈来愈深，深基坑支护结构技术难度愈来愈大，深基坑支护结构采用的预应力锚杆技术，其锚杆伸入周边环境范围也愈来愈广，遗留在土中的预应力锚杆对后续的土地利用造成很大的困扰，同时也造成资源浪费，影响环境造成土壤污染，有些地方性文件规定，深基坑支护技术措施不得超越用地红线。如何保证土地的利用效率、保证基坑安全、保证施工进度，不影响周边环境？这就给建设单位、设计单位、施工单位提出新的思考，为此我们在佛莞城际项目进口明挖段针对23.5m深基坑应用了围护桩+可回收预应力锚索+止水帷幕复合支护结构，在保证基坑安全稳定前题下，有效地进行了的锚索的回收，回收的锚索可再重复利用，减少了施工成本，同时也减少建筑垃圾对土壤环境的影响，是一项具有社会效益和经济效益的技术措施。

2.工程概况

长隆隧道进口明挖段位于广州市番禺区石壁街道办石壁一村，该段落属于佛莞城际广州南站至望洪站起点，从广州南站出与广佛线属于四线并建段落，前接十九局广佛环线后接入盾构隧道。长隆隧道进口明挖段左线里程范围DK0+000～+225，长225m（含盾构工作井）；右线里程范围DK0+000～+165，长165m（含盾构工作井），基坑最大宽度51.7m。主体为地下一到二层钢筋混凝土箱形结构，主体结构基坑开挖深度约23.0m。采用明挖顺做法施工。本基坑主体围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑或钻孔灌注桩+锚索的方案。

3.可回收预应力锚索施工技术参数

3.1DK0+000--+045（左线）

第一道锚索为4束钢绞线，共17根，锚索长度为22.5m，水平夹角为15°。设计轴向力632.01KN，施加预应力474KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第二道锚索为5束钢绞线，共17根，锚索长度为19m，水平夹角为15°。设计轴向力877.18KN，施加预应力657.9KN。，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第三道锚为3束钢绞线，共17根，锚索长度为16m，水平夹角为15°。设计轴向力436.82KN，施加预应力327.6KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

3.2DK0+000--+045（右线）

第一道锚索为6束钢绞线，共17根，锚索长度为26m，水平夹角为15°。设计轴向力1016.58KN，施加预应力762.4KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第二道锚索为7束钢绞线，共17根，锚索长度为26.5m，水平夹角为15°。设计轴向力1238.77KN，施加预应力929KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第三道锚为5束钢绞线，共17根，锚索长度为19m，水平夹角为15°。设计轴向力850.81KN，施加预应力638.1KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

3.3DK0+045--+090（左线）

第一道锚索为3束钢绞线，共17根，锚索长度为19.5m，水平夹角为15°。设计轴向力466.06KN，施加预应力349.5KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第二道锚索为4束钢绞线，共17根，锚索长度为17.5m，水平夹角为15°。设计轴向力669.19KN，施加预应力501.9KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第三道锚为2束钢绞线，共17根，锚索长度为15.5m，水平夹角为15°。设计轴向力322.13KN，施加预应力241.6KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

3.4DK0+000--+045（右线）

第一道锚索为5束钢绞线，共17根，锚索长度为24m，水平夹角为15°。设计轴向力912.89KN，施加预应力684.7KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第二道锚索为7束钢绞线，共17根，锚索长度为26.5m，水平夹角为15°。设计轴向力1256.63KN，施加预应力942.5KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第三道锚为4束钢绞线，共17根，锚索长度为16.5m，水平夹角为15°。设计轴向力675.87KN，施加预应力506.9KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

3.5DK0+090--+146.562（左线）

第一道锚索为3束钢绞线，共21根，锚索长度为30m，水平夹角为15°。设计轴向力450.69KN，施加预应力338KN，所处地层为淤泥质粉质粘土。第二道锚索为5束钢绞线，共21根，锚索长度为29m，水平夹角为15°。设计轴向力836.74KN，施加预应力627.6KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第三道锚为6束钢绞线，共21根，锚索长度为26.5m，水平夹角为15°。设计轴向力1087.76KN，施加预应力815.8KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第四道锚索为6束钢绞线，共21根，锚索长度为23.5m，水平夹角为15°。设计轴向力1019.02KN，施加预应力764.3KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第五道锚为3束钢绞线，共21根，锚索长度为13.5m，水平夹角为15°。设计轴向力451.27KN，施加预应力338.5KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

3.6DK0+090--+141.592（右线）

第一道锚索为2束钢绞线，共19根，锚索长度为27m，水平夹角为15°。设计轴向力305.88KN，施加预应力229.4KN，所处地层为淤泥质粉质粘土。第二道锚索为4束钢绞线，共19根，锚索长度为26m，水平夹角为15°。设计轴向力735.4KN，施加预应力552KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第三道锚为6束钢绞线，共19根，锚索长度为26m，水平夹角为15°。设计轴向力1082.11KN，施加预应力812KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第四道锚索为6束钢绞线，共19根，锚索长度为19.5m，水平夹角为15°。设计轴向力985.3KN，施加预应力739KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第五道锚为3束钢绞线，共19根，锚索长度为19.5m，水平夹角为15°。设计轴向力392.26KN，施加预应力294KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

3.7DK0+146.562--+167.118（左线）

第一道锚索为3束钢绞线，共8根，锚索长度为32.5m，水平夹角为15°。设计轴向力515.78KN，施加预应力389KN，所处地层为淤泥质粉质黏土。第二道锚索为5束钢绞线，共8根，锚索长度为35m，水平夹角为15°。设计轴向力858.77KN，施加预应力644KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第三道锚为7束钢绞线，共8根，锚索长度为31m，水平夹角为15°。设计轴向力1196.33KN，施加预应力897KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第四道锚索为7束钢绞线，共8根，锚索长度为31m，水平夹角为15°。设计轴向力1226.28KN，施加预应力920KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第五道锚为5束钢绞线，共8根，锚索长度为19.5m，水平夹角为15°。设计轴向力842.69KN，施加预应力632KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

3.8DK0+165右线端墙

第一道锚索为5束钢绞线，共2根，锚索长度为36.5m，水平夹角为15°。设计轴向力821.39KN，施加预应力616KN，所处地层为淤泥质粉质黏土。第二道锚索为6束钢绞线，共2根，锚索长度为28m，水平夹角为15°。设计轴向力1088.16KN，施加预应力816KN，所处地层为W4全风化泥质砂岩。第三道锚为7束钢绞线，共2根，锚索长度为28m，水平夹角为15°。设计轴向力1358.38KN，施加预应力1019KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第四道锚索为7束钢绞线，共2根，锚索长度为24.5m，水平夹角为15°。设计轴向力1383.12KN，施加预应力1037KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。第五道锚为5束钢绞线，共2根，锚索长度为15.5m，水平夹角为15°。设计轴向力877.28KN，施加预应力658KN，所处地层为W3强风化泥质砂岩。

5.2可回收预应力锚索施工方法

5.2.1钻机就位

根据设计图纸及相关规范的要求，基坑土方挖至锚索标高以下500mm时，应立即停止继续开挖，平整作业面范围场地，吊入钻机就位，钻机下面应垫枕木，保证其平整度。采用罗盘测量钻秆角度，控制误差在±3度以内。钻机安装要求牢固，施工中不得产生移位现象。

5.2.2钻孔

锚索钻孔设备采用YG-60专业风动潜孔钻，钻孔位置、孔深、孔径及钻孔倾角均应满足设计要求，成孔直径不小于150mm，在局部含砂地段用钢套管跟进至穿过砂层1～2m处，以防塌孔。在无砂层地段套管跟进至l～3m，起定位、导向作用，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。

5.2.3锚索制作

可回收锚索是采购成品组装锚索，组装锚索中钢绞线的下料长度=1.5m张拉余长+自由长度+锚固段长度。锚索进场之后，应仔细检查钢绞线是否平直、完整，剔去带锈和含有齿痕的钢绞线。锚索组装结构应采用枣核形，依次为导向帽，架线环(对中支架)、束线环(内锚固段)；隔离波纹管，对中支架(自由段)，注浆管沿全长设置，因设计要求采用二次注浆法，二次高压注浆管应设置在锚索中间(一次性使用，不回收)，保证锚索在钻孔内居中，保证一定厚度的砂浆保护层(不小于2.0cm)。

5.2.4安放锚索

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。

5.2.5锚索注浆

锚索注浆是锚索施工的关键技术之一，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。开始注浆采取低压低流，待浆液距孔口3-5m时，立即进行封孔，加大注浆压力与注浆流量。

5.2.6张拉与锁定

预应力锚索固结体强度达到设计强度的75%且不小于15MPa后可进行张拉，张拉前必须对张拉机具进行标定，避免出现应力误差，分2级张拉，第一次张拉值为总张拉力的70%，两次张拉间隔时间不小于3-5d，第二次张拉到设计值并锁定。张拉腰梁的承压面应平整，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。

5.2.7锚索回收

后期锚索回收十分简单，采用力学回收方法。待结构施工完成或土方回填至可回收锚索下端是，可采用油压分离式千斤顶先回收中心部位的回收钢绞线，在千斤顶施加压力过程中，中心位置回收钢绞线松动并脱离压紧装置，机械配合人工将其抽出。待抽出回收钢绞线后，会在固定台座中产生空隙，锚固段锚头散开，其他的张拉钢绞线便可逐根拔出。

6.应用体会

6.1缺点

可回收预应力锚索在钻孔施工时，要求采用风动钻进，特别是在遇水失效的地层中，在风动钻进过程中，锚索孔较易塌孔。在粉质黏土及淤泥质黏土大部分需跟管钻进，增加了一定得工作量。在成孔之后，将锚索送入孔内后，进行注浆，注浆的质量决定了锚索的拉拔力。而注浆过程的监控尤为重要，若在施工过程中，施工人员质量意识不强，技术人员旁站不到位，极易导致锚索的拉拔力不满足要求。锚索注浆完成后，注浆体的固结时间较长，一般能达到设计强度需10-15天，影响施工进度。

6.2优点

可回收预应力锚索与传统预应力锚索对比，受力原理相同，施工方法简单，能回收大量的钢绞线，节约资源、减少成本，环境污染变小。利用60T、30T的穿心千斤顶和较小的操作空间就能完成钢绞线的回收，机械成本低，且操作方便。可回收预应力锚索，没有超越红线问题，没有工程隐患。系统稳定，防腐效果好，可适应于边坡等永久性支护，抗震性能好。由于其受力合理，也可减少锚索的施工长度，从而降低工作成本。可回收预应力锚索与拉力型锚杆不同，可回收锚杆杆体采用全长自由无粘结预应力钢绞线，再加上锚索底端与钢绞线可靠连接，使得杆体受力时拉力直接由无粘结钢绞线传至底锚具，通过锚具对注浆施加应力，以此提供锚杆所需的承载力。由于承受压力，注浆体无裂缝，抗腐蚀性能好，这一点对于永久性锚杆尤为重要。由于钢绞线全长自由，在相同锁定荷载下，压力型锚杆预应力损失比拉力型锚杆小得多。锚固体与周围土体间的剪应力由孔底向上传递，剪应力分布较拉力型锚杆均匀、且相同荷载下剪切应力小。可回收预应力锚索杆体外套波纹管，内采用环氧全喷无粘结钢绞线或者套管涂刷黄油，形成多层保护，具有更高的防护性能，锚索入孔后一次性全孔注浆，注浆工艺简单。因此可回收预应力锚索是一项值得推广应用的技术措施。

总结：普通锚索由于在支护功能失效后无法回收而对城市地下空间造成了严重的环境污染,使之成为亟需解决的问题。在基坑工程支护中,采用可回收锚索,不仅可以降低造价,更重要的是可以解决临时支护造成的地下建筑垃圾的问题。

参考文献：

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