修深基坑支护工程工法

深基坑桩锚支护工程预应力锚索施工工法

山西四建集团有限公司

1、前言

随着高层建筑的发展，深基坑支护工程的日益增多，伴随着工程所在地的复杂的地质环境，以及狭小的建筑场地环境，拟建工程与已有建筑物相临很近等等情况，要求其深基坑在采取支护时要有效安全；同时兼顾考虑各建筑主体的利益，亦要其在采取支护时要考虑到工程支护的时间合理性、工程造价的经济性，以及对当地环境的影响性等等，以上这些都是是深基坑支护、加固时重点考虑的问题。

从理论上讲，在岩土工程及地下结构工程中，预应力锚索由于能够主动对土体提供较大的支护能力，从而能够有效地提高土体的抗剪强度，使其锚固区内的土体形成压力区，抑制土体位移，从而达到围护基坑稳定，有效的保证了深基坑的安全性，是一种很好的把结构工程、环境工程等相关工程结合起来的成熟的先进的经验和技术。

为此，在我公司施工的山西软件大厦工程中（该工程的基坑深度为13m,0～16m为粉土粉质粘土，16.0～26.0m为中细砂夹粉土。最高地下水位-2.6m。），经多方论证，确定深基坑支护设计采用桩--锚支护体系，预应力锚索对排桩（钢筋混凝土灌注桩）进行张拉，锚索注浆使用分二次注浆的支护工艺。

该工艺在通过对山西软件大厦工程深基坑的实际应用，不仅能够有效保证深基坑的施工安全性，而且还能够降低该项工程造价，有效加快工程进度，更为重要的是对当地环境影响很小。对此，我们开展攻关活动，并改进作法，总结出一套即保证质量，对提高工效的施工方法，现编制如下：

2、工法特点

本工法具有以下优点：

2.1能够有效提高锚索注浆质量，增加基坑的安全性。

2.2与一般的支护方法比较，可以降低桩径及桩深。

2.3可以有效改善支护结构受力性能，特别是刚性支护兼做止水帷幕的结构效果显著。

2.4对于地质条件差且不均匀的深基坑支护，能够有效节省工期，降低工程建设成本，效果显著。

2.5较之与其他整治方案相比，工程量较小，劳动强度小，施工简单，投资少。

3、适用范围

适用于所有建筑工程的深基坑桩--锚支护体系支护工程及其它工程。 4、工程原理

预应力锚索加固基坑时，一端锚固于稳定的岩层内，以提高锚固力，另一端通过锚头部分固定于基坑坑壁，通过对锚索施加预应力，对基坑坑壁产生一个主动应力，从而提高基坑的整体稳定性，而预应力锚索则通过二次注浆可以有效加强索体的强度。

5、施工工艺

5.1深基坑桩锚支护体系预应力锚索施工工艺流程为

封锚

锚索锚固↓

预应力锚索施工工艺流程图

←→→↓

←预应力抽检

制作试件

制作试件

锚索制作→锚索制作→

锚具准备、安放锚索制作→锚索抽检→建筑施工工作平台锚索张拉

制作腰梁↓

↓二次高压注浆一次常压注浆↓

↓

安装锚索组

清孔

造孔↓

↓土方开挖至一定标高

↓↓钻机对位孔位放线

↓

↓

施工准备

5.2锚索的结构形式

预应力锚索由索内锚固段、张拉段和索头三部分组成。（如图所示）

5.3主要工序施工方法及技术要求：

5.3.1钻孔和清孔：用锚杆钻机长螺旋钻或环状钻头的钻具钻进成孔，钻进前钻机安装应做到“正、平、稳、固”。钻孔采用清水钻孔，套管跟进成孔工艺，倾角15。，采用“隔一打一”跳打法施工。锚杆钻机在钻进过程中应用清水循环清孔，不得使用循环泥浆清孔。当土层易塌附时，应加快成孔速度，必要时下入套管护壁。

钻孔深度直径达到设计要求和有关技术要求：

○1深度应超过锚索设计长度0.5m,宜控制在0.5m～1.0m为宜。

○2钻孔直径不得小于设计直径；

○3钻孔与锚杆设计方位偏差应控制在±1。，倾角偏差≤1。。

钻孔完毕后，应做好成孔施工记录，当孔内有外流水时应疏导外排，当有掉落松土情况时应立即采取加固措施处理。

5.3.2锚索制作：首先进行锚索的下料，锚索下料长度L按下式计算：

L=l＋a＋b＋0.3

式中：L——锚索下料长度，m；

l——锚索设计长度，m；

a——外锚头厚度，m；

b——锚具总长（包括钢垫板、螺母、张力机），m；

下料时，刚铰线的切割宜用砂轮切割机，勿用电焊或气割，以免钢丝受热损伤而降低其抗拉强度。单根锚索钢铰线不宜用接头，如确实需用接头则必须用挤压式或套管式接头并且应错开2.0m以上；多根钢铰线间隔架按间距1.5～2.0m分开，并用绑丝绑牢；钢铰线表面不应有污物、铁锈或其他有害物质；钢铰线端部宜套入正锥形导线管内。

一二次注浆管、自由端等一并在地上绑扎好，自由端用塑料管包裹，与锚固接触处的塑料管应密封好以防注浆时浆液渗入自由段，注浆管亦应外露0.5～0.8m,二次注浆管锚固段按间距1.0～2.0 m钻φ15～φ18㎜孔眼，并用防水胶布（包括底部）封住。

5.3. 3锚索的安装：锚索的安装在清孔后进行，注浆管与锚索同时放入孔内，注浆管头部距孔底100㎜，锚杆体放入孔内深度不应小于设计长度的95%，，如有排气管则锚索放入孔中后应检查该管是否通畅。锚索应达到底预定位置，否则重新清孔和安装。锚索安装后不得作为它物地锚，不得随意敲击和悬挂重物等。

由于在锚索自由段涂黄油，并用塑料薄膜包裹，可以保证注浆材料不致对其产生约束，确保钢铰线安放时顺利进入孔内的设计深度。

5.3.4锚索注浆：杆体注浆水泥用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.45～0.50，适当加入早强剂。水泥应有出厂材质证明书，不可受潮、结块、过期；水泥浆应严格按规定计量拌和均匀，随用随搅，防止石块、杂物混入浆液中，水泥浆搅拌时间应≥3min，确保搅拌均匀，浆液搅拌后须

过8mm×8mm筛网方可入孔内。

自由段用套管隔离后，锚固段和自由段内同步灌浆。一次注浆采用0.5～0.6MPa端部常压注浆，边注浆边缓慢匀速向外抽出注浆管，抽管不可过快，应确保注浆管端口始终埋在注浆面内1.0m以上。由于一次注浆充满后，因套管拔除，浆液会下降，要及时补充注满。

在一次注浆锚固体强度达到5MPa后，按设计要求进行二次高压注浆工艺。在实际操作中因水泥品种生产厂家不同，龄期长短会有所差别，初次进行二次注浆可按间隔8小时控制，经现场试注后，确定一个合理的间隔时间后进行。

二次注浆必须用钢管，丝扣连接，二次注浆管上的注浆孔必须用防水胶带缠封牢，以确保达到封水作用，制作好的纲铰线和注浆管在置入孔中前要做闭水试验，确认不漏水方可置入孔中。

二次注浆管注浆压力3.0～5.0MPa，如果二次压浆孔口冒浆或坑体周围土壁冒浆时应停止，必要时采用间歇压浆。

二次注浆成功的标准是：（1）孔口不冒浆。（2）二次注浆初始瞬间压力为5 MPa左右，正常注浆压力为3～5 MPa，且能打开浆孔，注浆量达到70Kg/m。

每个锚索孔第一次注浆后应认真做好记录，确定何时进行二次注浆，同时每班交接时要向下一班组交底。

5.3.5腰梁制安：腰梁采用两根25厚b＃型槽钢，腰梁安装前要把两桩间用C20混凝土补平，使腰梁均匀受力。

5.3.6预应力锚索的张力锁定：预应力锚索张拉应在腰梁砼浇捣7d 后进行，且锚体强度应达到15MPa以上。

锚索张拉前，应对张拉设备、压力表、张力机进行标定；锚索承压垫应平整，并与锚索轴线垂直，千斤顶就位时需注意工具锚、锚环与锚垫板在同一中心线上。张拉前，应取0.1～0.2倍设计轴向拉力值对锚索预拉

1～2次，使钢绞线拉紧，各接触部位接触紧密、杆体平直。

张拉锚索应按一定的程序进行，张拉顺序应考虑邻近锚索的相互影响，锚索间距＜1.5m时，须考虑群锚效应，采取“隔一拉一”的张拉方式锁定。锚索张拉到1.1倍锚索设计轴向拉力值时，保持5～15min，然后卸载至锁定荷载按设计要求进行锁定。

张拉荷载采用双重控制，以压力表读数为主，伸长值为辅进行复核。锚索锁定后，若发现有明显的预应力损失时，应进行补偿张拉。

正式张拉前，要做三根非破坏性抗拉拨试验，按照试验值的75%张拉索定，如果锚杆试验抗拉拨力大于设计值，索定值相应提高，但最大索定值不超过抗拉拨力设计值的125%。附表

锚索张拉加菏等级、观测时间与弹性伸长范围表

5.3.7封锚：张拉完成后，从锚具量起预留50～100mm纲绞线，多余的用切割机截去。纲绞线不宜留得太短，以防其滑入孔中而失效。之后用防锈涂料仔细粉刷外露钢构件，最后浇筑C20砼封闭锚头。

5.3.8锚索应力监测：锚索张拉索定全部完成后，由于张拉先后顺序，以及开挖过程支护结构不均匀等原因，常常会使个别锚索应力发生变化，甚至锁具松动。若不通过监测及时发现并调整张拉力，就会使受力状况进一步恶化而带来严重后果。规范要求：监测锚杆数量不应少于工程锚杆的

5%，且不应少于3根，根据本工程状况，施工结束后，每边抽一根，监测一次，预应力变化。

5.3.9工程成品图

6、设备和材料要求

6.1本工程采用主要设备：

6.2本工程采用主要材料及材料要求：

6.2.1钻头、钻具、电气焊、钢绞线、锚板与夹片、OVM锚具、架线环等特殊配套工具。

6.2.2材料要求：本工程锚索预应力较大，属常拉状态，其关系到人的生命安全和基坑、周边等的安全，锚索材料的质量必须符合技术要求，钢绞线其质量符合国标要求。

6.3劳动力组织情况表

7、质量控制

7.1质量保证措施

7.1.1严把材料关，钢材、水泥必须有出厂合格证，并经试验室化验、测试，砂石料送实验室检测，不合格材料决不使用。

7.1.2钢筋砼灌注桩施工依据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94、锚索施工依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99进行，以确保施工质量。

7.1.3加强各工序间的质量检查，验收。凡验收不合格者决不能进入下一道工序，检查项目、标准，严格按照规范和设计要求进行。

7.1.4各工种人员持证上岗，无证人员不准操作机械设备。

7.1.5强化质量管理网络控制，增强全员质量意识，自始至终贯穿“优质服务，确保优良”的宗旨，保证每项技术指标满足规范和设计要求。

7.2工程质量控制标准

7.2.1锚孔直径满足设计要求。

7.2.2锚孔倾角误差不超过1。

7.2.3锚杆施工采用二次注浆工艺，二次注浆必须在水泥初凝后进行，（时间间隔6～8小时），二次注浆压力控制在3～5MPa之间，注浆量满足70 Kg/m。

7.2.4单根锚杆轴线设计抗拔力达到设计值400KN。

8、安全措施

8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组安全员参加的安全生产网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好安全生产各项工作。

8.2配备专职安全员，负责检查、监督安全生产执行情况，发现事故隐患或有威胁职工生命安全的情况，有权责令停止施工，并及时向工地领导汇报。

8.3各机组每周组织一次安全活动，检查总结一周来安全生产规定和措施的执行情况，安全生产机构每周组织一次安全检查，及时发现问题，迅速排除隐患。

8.4统一印制清晰醒目的安全牌，标语牌悬挂现场。

8.5施工现场除认真执行施工日常安全生产规定外，尚应采取以下安全措施：

○1应用事故易发点控制法，加强安全工作，重在预防，杜绝安全隐患。

○2锚索张拉前应有专门的安全措施，防止锚索在张拉过程中出现脱落伤人事件的发生。

○3张拉前，必须对张拉设备、锚索进行正确标定与检验。

9、环保措施

9.1在施工过程中严格遵守国家和政府下发的有关环境保护的法律法规和规章，加强对工程材料生产生活垃圾的控制和治理，遵守废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督审查。

9.2将施工现场和作业限制在工程建设允许的范围之内，合理布置，规范围挡，作到标牌清楚，齐全施工现场整洁文明。

9.3做好工程材料施工运输过程中的防洒落与沿途污染措施。

9.4优先选用先进的环保机械。

10、效益分析

10.1、本工法与传统方案比经济效益有如下明显的特点：

○1本工法施工使用机械较少，工艺简单，施工质量易于控制。

○2预应力锚索方案，不仅比常规方案节约投资25%～30%，而且大大降低了施工难度，也确保了基坑的稳定。

○3由于预应力锚索受力明确，结构合理，能够充分利用材料的性质，且施工不受地形的限制。

10.2社会效益

我公司在山西软件大厦工程基坑支护工程施工中采用深基坑桩--锚支护体系支护，预应力锚索采用二次注浆技术，取得了较好的、较快的施工施工速度，有效节省了工期，赢得了业主、监理的一致好评，为我公司创造了良好的社会效益。

11、应用实例

我公司在山西软件大厦工程中采用了深基坑桩锚支护工程予应力锚索施工技术对基坑进行加固。此技术能够使整个加固结构轻便，占用外部

空间较小，不致影响坑中房屋建筑的施工，与其他结构相比，具有明显的经济效益。本支护加固工程完成后，现上部结构正施工，施工技术人员进行了长时间的变形观测，未发现任何异样，效果良好，实践证明，深基坑桩--锚支护工程予应力锚索施工工艺确实为基坑支护的形之有效的支护方式，值得广泛应用与推广。