可回收式预应力锚索技术在深基坑支护中的应用

可回收式预应力锚索技术在深基坑支护中的应用

0回收式预应扩孔锚索的必要性和可行性目前，深基坑的防护结构形式通常用于城市建筑中的地下基础设施建设。在选择施工前的防护结构时，不仅要考虑施工的可靠性和可行性，还要考虑经济和合理。从长期看，可回收式预应扩孔锚索施工将会较大节约施工成本，而且产品回收对周边建筑的影响较小，还能节约社会资源，并取得可观的社会效益。回收后未破坏的钢绞线又可以利用在其他项目工程中，具有材料充分利用、环保、节省费用等优点。1闽侯县马排村基本概况福州高新区马排安置房一期工程，位于闽侯县福州高新区马排村，地上27层，地下1层，分为南、北区2个独立地下室，总建筑面积为37115m2工程地质土层该项目临近闽江沿岸地区，水系发达，经勘探报告显示，工程场地岩土层主要为粉质粘土、淤泥、细中砂、淤泥质土和碎卵石层，下部为花岗岩及其风化产物3工作索回收机理该工程采用的可拆卸锚索为强度等级≥1860MPa的预应力无粘结钢绞线，承载体应采用钢质承载体，顶推式快速解锁回收锚索。可拆卸锚索由导向头、承载板、连接头、隔离塑料管、钢绞线张拉承压板和锚具组成(图2)。其回收工作原理：使用千斤顶将中间1根回收索卸荷后，拔出回收索，使锚环往中心孔方向缩回，部分夹套脱开松弛，从而解除对2个工作索的前端夹持，方便快速拔出工作索，达到回收目的回收机理是：基于锚索装置，可回收锚索钢绞线分为一根回收索和若干根(1～5)工作索；回收索不张拉，在基坑支护中不施加预应力，仅作为解锁手段用千斤顶在回收时拔出，使锚环缩回夹套脱开，从而工作索前端夹持解除，其数量为1根；工作索必须张拉锁定，按设计要求施加预应力，数量按设计要求。锚索的拉力作用先传递给锚具，再由锚具传力给凝固达到设计强度的喷浆混凝土，然后传递给周边土层中，形成由端部受力的承压式锚索体系与传统的锚索(锚索或钢筋与注浆体形成整体，无法拔出永久埋置于土层中)不同的是，可回收锚索端部处于承压状态，隔离塑料管内部填充防漏剂与注浆体隔离，锚索处于自由伸长状态。锚索承载力作用，一部分为锚索锚固段与孔壁之间产生的摩阻力，另一部分为锚索的端阻力；依靠锚索周边土体的抗剪强度提供抵抗力，并起到挡土作用，锚索锚固段剪应力分布如图3所示。4预应力锚索的制作可回收式预应力锚索的施工工序为：钻孔喷浆→拔出钻杆→顶入锚索杆体→拔出钻杆复喷→注入水泥浆(二次注浆)→锚固体凝固→张拉→锁定→回收。锚索在地下室施工完毕，基坑周边回填土前进行锚索回收，是本基坑支护工程的关键工序。根据地质报告，由于此地段距闽江较近，地下含水量丰富，水位较高，其施工难度大，降水和基坑监测在施工中应同时进行。可回收锚索(预应力锚具各构配件详见图4)的具体实施步骤为：①将2根工作索3和1根回收索4分别穿入有对应孔位的锚垫板20、张拉锚环21,其中，回收索4穿在中心孔内，回收索4无需安装夹片，同时在张拉锚固时无需张拉回收索4。将工作索3与锚环对应锥孔内安装工作第二夹片22;②当混凝土达到要求时，用专用张拉机具(千斤顶)按施工规范，对锚索进行荷载张拉至设计值最后锚定；③待完成基坑基础施工，土方回填前，按设计要求，需对锚索进行回收，先用张拉机具千斤顶将回收索4加荷拉拔，再将工作索上咬合的工作第二夹片22卸载并推卸，待千斤顶升长20cm时退出；用人工抽拔回收索4和工作索3,至此完成锚索整体工作内容。具体采用人力回收锚索的流程：拆除锚固装置(解除锚具夹片)→采用千斤顶夹紧回收索，对其施加2～3T的拉拔力，千斤顶拔出回收索，端部解锁装置完成解锁→直接人力拉出剩余锚索。施工质量控制：①钻孔施工前，根据设计图纸要求定出并标记好锚索的孔位，允许偏差：钻孔水平及垂直方向孔距为士100mm,角度为2°;钻孔长度应超过设计长度0.5m;②预应力锚索扩孔注浆施工时，钻进速度控制为120mm/min,水泥使用量不低于250kg/m,二次注浆不少于50kg/m水泥用量；锚索注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，纯水泥注浆。③预应力锚索采用钻机在土体中进行钻孔，通过钻杆的中空通道，向孔壁周边高压旋喷注浆并连续施工作业，形成直径400mm的密实水泥砼锚固体；④中砂层喷锚混凝土施工时，压力应为20～25MPa范围內，钻杆退至距离孔口3m左右，应将喷射压力减至5MPa以下⑤预应力锚索锁定值为0.8倍锚索轴向拉力标准值(200～250kN),预应力锚索轴向拉力标准值按设计剖面图锚索标注，值冠粱砼强度及锚固体强度达到设计强度80%以上后，方可进行张拉及锁定。锚索锁定时，先分五级进行张拉，先达到1.1倍锁定荷载，再松弛至锁定荷载持荷进行锁定，预应力锚索张拉、锁定如图4所示。⑥锚索在施工中，必须留出不少于70cm张拉工作长度(冠梁外侧)。⑦拆卸锚索施工的最小工作面至少100cm以上，否则无法进行拆卸锚索的施工。放松卸荷锚索时应注意钢绞线回弹力，千斤顶施工附近不得站人。工作锚索拆除与回收的前提条件是，必须严格控制无粘结钢绞线与锚索底部可拆卸式锚固段的“无黏结性”,确保锚索最深处的承载体是光滑和带半圆弧型的；同时二次注浆的关键管控点在于注浆时严格封口，确保水泥浆体不进入隔离塑料管内。5该字段在施工过程中的问题和处理措施(1)钢绞线的支撑连接塑料管损坏，水泥砂浆进入，钢绞线的返回困难处理措施：用千斤顶直接对锁定的工作钢绞线施加拉力，缓慢拉出钢绞线。(2)工人将保留的绞死线从工人身上取下，剩余的悬索长度不足，无法解锁处理措施：挖除冠梁后方土体，使锚索有足够长度回收索进行解锁。(3)锚索在混凝土支架上死亡，无法张拉处理措施：在冠梁施工时，需增加PVC套管进行隔离，以便顺利张拉。(4)在孔内，根据施工要求，插入锚索，用分离器连接塑料软管，二次注入介质中的水泥砂浆进入管道处理措施：顶入锚索时不能硬顶，隔离塑料套管松动时应将锚索拉出，更换锚索，重新包扎隔离套管后顶入。(5)张开段时，拉动收取费用，使工作投诉无法关闭处理措施：需在专业人员指导下，进行锚索张拉锁定的施工，张拉前应对工作索和回收索进行标明记号，严禁张拉回收索，否则会造成锚索孔报废。6深层土体水平位移该工程北、南地块均进行监测，布置围护顶部沉降与水平位移监测点，土体深层变形(测斜)监测点、地下水位监测点，道路、地下管线变形(沉降与水平位移)监测点，临近建筑沉降观测点、锚索内力监测点。2018年11月进行锚索支护工程，2019年3月开始回收锚索施工，2019年5月全部回收完成。现场经26次监测，深层土体水平位移累计最大值5.02～11.63(C26#)mm;坡顶位移量0.01～0.47(P2#)mm,位移速率0.01～0.24(P2#)mm/d,累计位移量0.00～10.10(P54#)mm;坡顶沉降量0.01～0.29(P3#)mm,沉降速率0.01～0.15(P3#)mm/d,累计沉降量3.48～6.63(P51#)mm;周边道路及地下管线水平位移沉降量0.01～0.29(D19#)mm,沉降速率0.01～0.15(D19#)mm/d,累计沉降量2.90～4.83(D2#)mm;临近建筑沉降量-0.27～0.28(J26#)mm,沉降速率-0.14～0.14(J26#)mm/d,累计沉降量0.92～4.01(J14#)mm;锚索内应力150.06～205.93kN,变化量为-0.28～0.83kN,累计变化量1.88～6.88kN。基坑支护结构未见明显异常现象，周边环境裂缝