可拆卸锚索施工材料选型及施工控制要点

作者：万里明

来源：《房地产导刊》2014年第12期

        【摘要】某地铁车站采用桩和锚索的支护体系，锚索进入到车站附属结构、盾构区间围护结构中，必然影响盾构推进及后续的围护桩施工。基坑围护局部采用可拆卸锚索，既保证基坑支护体系的稳定，又较好解决锚索施工对后续施工的影响。本文针对可拆卸锚索施工材料选型及施工控制要点进行了总结与分析，以便为类似工程提供可以借鉴的经验。

        【关键词】地铁车站；盾构施工；可拆卸锚索，借鉴

        1工程概况

        某地铁车站的基坑深约18.2～21.3m，宽约25.53m，地铁基坑支护采用锚索与围护桩联合的支护体系。根据设计东西端头锚索共有43根进入盾构区间范围内，车站东西端头为盾构始发井，标准段共有60根伸入到围护体系区域。锚索设计的位置对盾构结构施工和围护施工影响极大。经过设计研讨，其具体方案为：在锚固段设置承载体，保持可拆卸锚索长度不变，钢绞线绕过承载体的弯曲，待主体结构混凝土强度满足设计要求后，灌浆完成后进行张拉锁定到设计目标值，施工到每道锚索标高时候后，再逐道拆除先期设置的锚索。

        2锚索材料的选择和施工要求

        2.1 锚索基本参数

        选择的锚索基本参数参见如表1所示。

        表1 选择锚索的具体参数表

        锚索的长度 20m 16m

        造孔的直径 Φ160mm

        锚索锁定的控制荷载 100KN

        主筋的选择 钢铰线 Φ15.5mm， 1760MPa

        抗拔力标准 >180KN >150KN

        2.2 锚索施工具体要求

        造孔孔位误差：水平向小于100 mm、垂直向小于50m；锚索钻孔直径160mm，造孔深度大于锚索设计长度1.0m。钻孔轴线的夹角误差不应大于0.9%，水平夹角的误差不应大于150。应该立即安装锚索主筋，以便避免缩径塌或者孔事故发生。注浆材料为水泥砂浆或者纯水泥浆。采用孔底注浆法注浆，在注入水泥浆液溢出孔口后终止注浆；浆液水灰比为0.50，使用普通硅酸盐水泥，水泥浆的强度应大于M20。注浆的间隔时间应大于24小时，二次注浆在一次注浆完成24小时，浆液配比和第一次注浆配比相同，应在浆液溢出孔口后终止；水泥浆应随拌随用，一次拌料在初凝前灌注完成，保证搅拌均匀。预在锚固体强度达到百分之七十五以上才可以进行应力张拉，一般可控制在锚索注浆施工完成10天后进行张拉。

        3施工流程及施工控制要点

        锚索施工程序：施工准备→放样→钻机就位→钻孔→锚索的制作和安装→对锚索进行注浆→锚索的锁定→拆卸锚索，随车站主体结构施工陆续完成，可以对锚索进行逐步地拆除。

        3.1 钻孔

        利用YX-10钻机的钻孔，用160mm三翼钻头钻进至终孔标高，钻孔时候使用泥浆护壁；垂直方向孔口位置的误差不得大于100mm；钻孔水平夹角误差不大于15°锚索水平夹角误差不大于±1°；造孔完成随即应该即时准确布置锚索的主筋，之前要保证造孔的深度至少大于锚索长度1.0 m。

        3.2可拆卸锚索的制作安放

        在锚固段全长设置隔离架，并且保证间隔距离为2.1 m，并用火烧丝将其绑扎牢固，避免钢绞线相互缠绕。钢绞线切断后应保证钢绞线的塑料外皮无损伤，锚索标记应该清楚，并应把锚索调整为直长，拆除前标记不能被破坏。

        钢绞线应按承载体位置可和拆卸锚索结构参数严格按照设计的尺寸，利于弯线机和打包机将钢绞线固定在承载体上，做好固定于不同承载体上的钢绞线的标记。避免在施工中遭到破坏而导致后续施工中钢绞线拆除困难，外露长度部分及隔离架要采取保护措施。锚索放入钻孔之前，由于每断面锚索参数不完全相同，需认真核对锚索设计长度及其编号及，核对后再将锚索与二次注浆管人工绑在一起，同时连同一次注浆管同时放入钻孔中，计算孔内注浆管及锚索长度，用钢尺测量出外露钢绞线长度。一次注浆管底口距孔底35-55 cm，孔眼用胶带封死，二次注浆管底口封堵严实。钻孔角度与锚索放入角度保持一致，用力要保证均匀送方，避免左右摇摆，造成事故的发生。

        3.3 可拆卸锚索张拉

        张拉机具采用高压油泵、游标卡尺和12 吨的千斤顶等，使用前高压油泵和千斤顶所用的工具均需要送往相关计量检测单位检测或者重新标定。先张拉自由段长度最长的可拆卸锚索，后张拉最短自由段长度可拆卸的锚索，以避免张拉锚索每对锚索长度差异造成应力集中或者事故发生。使用前张拉机具应进行质量的检测和标定，通过标定后进而控制分级加载的张拉应力。在腰梁、台座安装完成，并且应保证在腰梁的加工安装完成后进行，在腰梁与围护桩间用喷射混凝土充填，充填混凝土养护7天后方可进行张拉。确保台座承压面的平整，并保证锚固体强度达到设计强度后，预应力锚索的张拉锁定在锚固段浆体强度大于18 MPa，并和锚索轴线方向垂直，才能进行锚索张拉锁定，按设计预应力值锁定锚头。张拉过程中，锚具各组件按次序依次安装，将钢绞线逐根穿入，先安装夹片，用套管适当用力将夹片敲入锚索孔，安装限位板，限位板凹槽要与锚索孔对中；注意钢绞线不得交叉和穿乱，夹片间缝隙保证均匀，保证其端头并且在同一水平面上，否则要进行重新安装；最后安装锚索和千斤顶，一定保证孔道中线和千斤顶保持一致。按照设计值分别对每根进行分级加载张拉，锚索张拉位移观测时间与荷载的分级应遵守表2规定，再同时张拉整束锚索，并应做好原始记录。张拉前先用设计预应力值0.2倍进行预拉1-2次；以设计锁定荷载的0.2 倍为初始读数，记录每次加载后预应力筋的伸长值。之后再进行锚索张拉0.25、0.65、1.0 倍设计锁定荷载分级加载，

        在每个可拆卸锚索断面加设了轴力计，对该处轴力进行持续监测，以便可以检验可拆卸锚索的施工质量，监测实际施工过程中可拆卸锚索受力状态。大量监测实时数据显示：车站基坑始终处于稳定的安全状态，车站基坑监测各项数据指标均正常，在基坑围护结构施工中用可拆卸锚索起到了正常支护的作用，有效地解决岩土工程问题。

        表2 锚杆张拉荷载分级和位移观测时间

        荷载分级 位移观测时间（min） 加载速率（KN/min）

        岩层、砂土层 粘土层

        0.10-0.20 Nt 2 3 不大于100

        0.60 Nt 6 6

        0.85 Nt 6 6

        1.00 Nt 6 12 不大于50

        1.05-1.10 Nt 12 18

        3.4 可拆卸锚索拆除

        拆除可拆卸锚索时应该使用千斤顶配合卸锚器进行张拉，等到夹片突出锚索的时候，利用小锤轻轻敲掉其上的夹片，并保证缓慢地进行卸载。先对锚索主筋的使用千斤顶对其进行张拉，使锚具和锚索主筋经张拉后被拉出12mm左右，而后对单根锚索进行张拉，同时测定千斤顶油缸长度，保证拉出一个油缸长度之后，保证缓慢地卸掉千斤顶的拉力，然后进行安装新的夹片继续进行张拉，直至表读数不大于2.5 Mpa，之后按照同样的方式继续张拉下根可拆卸的锚索。随后把锚具上夹片卸除，拆除主筋上的锚具；向右转动锚索主筋，让锚索内承载头和主筋分离；拔出可拆卸锚索的主筋，完成锚索的拆除。所有可拆卸锚索都可根据可拆卸锚索的具体高度用吊车将钢绞线拉出。采用定滑轮固定在腰梁上，将单根锚索穿过定滑轮使用锚具将其固定在吊钩上，一周拉出所有的钢绞线，同时要保证拉出钢绞线集中堆放。锚索拆除过程中，对邻近锚索的桩顶位移进行监测、锚索轴力计，监测数据稳定正常、基坑处于稳定的安全状态。

        4 结语

        本工程采用可拆卸式预应力锚索技术在围护形式中，可拆卸锚索不仅保证了地铁车站的基坑支护体系稳定，把对后续施工造成干扰降低到最小，在地铁车站施工中成功地应用。在深基坑中效果尤为明显，可拆卸式锚索技术不仅可以节省工期并且能够保证深基坑施工的顺利进行。

        【参考文献】

        [1] 中冶集团建筑研究总院岩土锚杆（索）技术规程[M].北京：中国计划出版社，2005.

        [2]胡文晗，王飞，蓝橙. 可拆卸式预应力锚索在深基坑围护结构中的应用[J].建筑施工.33（03），171-172.

        [3] 预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程（JGJ 85-2010）[S].