深 基 坑 支 护 中 预 应 力 锚 索 施 工 工 法
1、前 言
随着建筑技术的快速发展，地下空间技术越来越得到广泛的应用，基坑深度越来越深，基坑壁同周围既有建筑物（道路）的间距也越来越小，如何在施工过程中保证基坑稳定、既有建筑物（道路）以及拟建建筑物的结构和操作人员的安全，成为工程的关键。 xx商场工程，地下二层，基槽周长234米，基坑深度为8
.7米，属深基
坑，其基坑周围的土质和环境复杂，基坑周边离原有建筑（道路）太近，最小距离只有1.2米，基坑的稳定与否将直接影响居民的生活，因此，防止基坑周边既有建筑物（道路）发生过量变形与破坏具有相当的技术难题。如图一所示：
图一
针对此技术难题展开了技术攻关，采用预应力锚索与基坑护壁共同作用，取得了《预应力锚索在深基坑支护中的施工质量控制》的QC成果，并形成了预应力锚索施工工法。
2、工法的特点
2.1该工法针对离既有建筑物（道路）较近，且基坑深度较深的深基坑，采
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用预应力锚索与基坑护壁共同作用，保证周围既有建筑物（道路）的安全。
2.2 将深基坑支护工程检测与监控技术应用于施工，利用监控测量指导施工，动态修正挖槽进度和支护参数，确保施工安全快捷。
3、适用范围
本工法主要适用于临近建筑物（道路）且地质构造复杂的各种深基坑支护工程。
4、工艺原理
预应力锚索是将拉力传递到稳定岩层或土体的锚固体系。他的一端采用槽钢和锚具，另一端锚固在岩土体内，并对其施加预应力，以承受岩土压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的结构拉力，用以维护岩体或结构物的稳定。
同时，对富水地层进行井点降水，直至地下室工程施工完成后，周围土体回填完毕，并通过全过程的施工监控量测，监视土体及结构的稳定，随时调整支护参数，使地下工程安全顺利施工。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程图5.1
施工准备 护壁桩施工 挖土 钻孔及护壁
锚索制作及安装 注浆 锚索张拉及放张
图5.1
5.2操作要点 5.2.1挖土
挖土应根据周围土体情况和钢筋砼灌注桩及贯梁的强度及地下水位情况进行开挖，开挖的深度按照横排锚索的位置确定，一般比锚索位置低600mm为宜。
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挖土断面示意图参见5.2.1-1。
图5.2.1-1
挖土施工工艺流程参见图5.2.1-2，
第三步土方开挖部分基坑周边松动土清理 第一步土方开挖部分基坑周边松动土清理 施工准备 测量放线 第一步土方开挖 第二步土方开挖 第二步土方开挖部分基坑周边松动土清理 第三步土方开挖 图5.2.1-2
1、土方开挖前必须确定地下水位降至所挖土方底部50cm以下范围。 2、挖第二步时，本部位第一排锚索必须完成最后一道工序——张拉和放张
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工作，并且通过检查和计算保证本部位预应力锚索全部合格。
3、挖第三步时，本部位第二排锚索必须完成最后一道工序——张拉和放张工作，并且通过检查和计算保证本部位预应力锚索全部合格。
4、挖土方时不得损坏基坑周围的钢筋砼灌注桩和长螺旋止水帷幕。 5、严格控制每步挖土底部的标高。 5.2.2预应力锚索钻孔的施工
根据测量控制点及设计出的钻孔的位置，测设预应力锚索钻孔的位置，并根据此位置安放钻机和调节钻杆的倾角，然后进行施钻，因钻孔底部地下水丰富和钻孔壁为粉质粘土和粗沙，易产生塌孔现象，故钻孔时采用泥浆护壁，钻孔施工工艺流程见图：5.2.2
测量孔深、倾角、直径 成孔检查 泥浆净化 制备泥浆 钻机定位 孔位复测 钻杆倾角复测 施工准备 钻孔定位 钻杆倾角定位 钻进掏渣 清孔 安装清孔设备 成品保护 图5.2.2
5.2.3预应力锚索的制作和安装
因预应力锚索采用7￠5钢绞线，易发生因重力作用而发生弯曲的现象，从
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而使钢绞线在钻孔中不居中或不顺直，甚至使其保护层厚度达不到要求而锈蚀，因此，施工中必须设置对中（顺直）支架，如图5.2.3-1。锚固段的长度控制是影响锚固质量的关键。锚索自由段过长，锚固段长度则会不足，锚固力不足；锚索自由段过短，锚固段则会过长，对自由段土体产生拉力，加快自由段土体运动，加大土体对基坑护壁的侧压力，影响边坡稳定。经过仔细研究，决定在自由段套设塑料波纹管来控制自由段的长度，并将波纹管伸入钻孔内的一端进行捆扎，并用防水胶带进行密封，保证无水泥浆进入（如图5.2.3-2所示）。
图5.2.3-1
图5.2.3-2
工艺流程图为：5.2.3-3
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施工准备 钢绞线的放捆 钢绞线的丈量、切割及编号 钢绞线端头安装固定 对中（顺直）支架的安装及固定 自由段塑料波纹管的安装及固定 钢绞线的运输及成品保护 检查钻孔情况 钢绞线及注浆管的安放 图5.2.3-3
施工要点：
因成捆的钢绞线有弹射力，放捆时要采用放捆机械并严格按照操作规程进行操作，以免伤人或将整盘钢绞线全部放捆。放捆后用钢尺量测锚索的下料长度并用切割机械进行切割，然后根据钻孔的编号将切割好的钢绞线进行编号，下料完成后安装端头。并根据对中支架的间距和自由端的长度来安装并固定对中支架和自由段塑料波纹管，要求对中支架间距均匀并不得发生沿钢绞线方向产生移动，且其三个方向的撑脚之间的角度必须成120度，套在自由段的塑料波纹管两端必须固定在钢绞线上且其两端必须严密，以免注浆时有浆体进入管内，缩小了自由段的长度，从而使锚索张拉时带动自由段土体，加大基坑周围土体护壁的侧压力。钢绞线和注浆管安装前，必须检查孔内是否有杂物或塌孔现象，无异样后方可进行安放。
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5.2.4预应力锚索孔注浆
注浆采用埋管式注浆,即由孔底向上一次性连续注浆,注浆时压力不小于0.6-0.8Mpa,并根据孔径、注浆机速度来确定拔管速度为0.3米/秒、以保证注浆的密实度。浆体中掺加早强剂,以提高早期强度,保证钢绞线的顺利张拉。注浆液要搅拌均匀，随搅随用，并要在初凝前使用。
施工工艺流程图:5.2.4-1。
配制水泥浆 施工准备 检查钻孔情况泵送水泥浆 注浆拔管 图5.2.4-1
5.2.5预应力锚索张拉
1、张拉前应对张拉设备进行标定。
2、锚头台座的承压面应平整，并与锚索轴线方向垂直。 3、锚索张拉应有序进行，张拉顺序应考虑锚索的相互影响。 4、张拉荷载分级及位移观测。 5、锚具的选择满足张拉的要求。 5.2.6检测技术与分析
确保工程建设安全的关键是监测基坑周边土体及原有建筑物（道路）的变化情况，及时测量各施工阶段引起的周围土体水平位移和沉降数值，并与分析计算值比较，及时反馈指导施工。主要监测内容如下表5.2.6：
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监测项目汇总表5.2.6
序号 1 2 3 检测项目 地表沉降 桩顶贯梁位移 地下水位 检测仪器 W1LD-N3精密水准仪 D2经纬仪 电测水位计 检测频率 2次/天 2次/天 1次/天 检测目的 掌握对地表及周围环境的影响程序和范围 了解施工过程中支护 结构变位情况及规律 掌握基坑需降水段地下水位情况 注：可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将监测信号报告给现场技术人员。 5.3劳动力组织 劳动力组织情况表 表5.3 序号 1 2 3 4 管理人员 钻孔人员 钢绞线制作安装及张拉人员 注浆人员 所需人数 4 6 9 4 6、材料与设备
本工程无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6.1
机具设备表 表6.1
序号 1 2 3 4 5 6 设备名称 钻孔机 空压机 千斤顶 钢绞线放捆机 钢绞线切割机 注浆泵 注浆机 拔管机 设备型号 YTH-87 VY-12T YCW-150 自制 GQ40 HP-013 UB3 M H-861 单位 台 台 台 台 台 台 台 台 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 用途 钻锚孔 空气压缩 张拉 放捆 钢绞线切割 注浆 注浆 拔管 备注
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7、质量控制
7.1工程质量控制标准
7.1.1锚索施工质量执行《锚索及土钉墙支护工程质量检验标准》，允许偏差按表7.1.1.1执行。
表7.1.1.1
序号 1 2 3 4 5 6 项目 锚索长度 锚索锁定力 锚索位置 钻孔倾斜度 浆体强度 注浆量 允许偏差 单位 数值 mm ±30 设计要求 mm 100 o ±1 设计要求 大于理论计算浆量 检查频率 每根 每根 每根 每根 每批 每根 检查方法 用钢尺量 现场量测 用钢尺量 测钻机倾角 试样送检 检查计量数据 7.2质量保证措施 7.2.1钻孔
1．钻孔前，根据设计要求和地层条件，定出标记。 2.锚索钻孔中不得随意扰动周围地层。
3．锚索水平、垂直方向孔距误差不应大于100mm。钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm。
4.钻孔轴线的偏斜率不应大于锚索长度的2%。
5．钻杆钻孔深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm。 6．钻孔时，做好记录，以便更加详细的揭示地层内部情况，掌握每根锚索的具体成孔情况、控制锚索质量。
7.2.2锚索的制作
1．钢绞线按照设计要求长度截取，并不得有油污和锈蚀。
2．为确保杆体保护层厚度和顺直，沿杆体轴线方向每隔1.5米设置一个对中（顺直）支架，支架的3个撑脚之间的角度必须为120度。
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3．钢绞线抽线时应采用放捆机，以免线盘扭曲、抽线困难或抽伤操作工人。 4．钢绞线切割必须采用切割机，不得采用电气焊进行切割。 7.2.3锚索的安放
1．锚索放入钻孔之前要对钻孔情况重新进行检查，并要锚索的加工质量，看其是否满足设计要求、防腐体系是否完备。
2．锚索安装时，要与钻孔角度保持一致并保持平直，防止锚索扭曲。锚索安放后就不要随意扰动了。
7.2.4注浆
1．注浆液要搅拌均匀、随搅随用，并要在初凝前使用，储浆池要有适当遮盖以防杂物混入浆液。
2．注浆时注浆管出浆口应插入距孔底300-500处，浆液自下而上连续灌注，确保从孔内顺利排水与排气。
3．注浆后不得随意扰动锚索，也不得在锚索上悬挂重物。 7.2.5锚索的张拉和锁定
1．锚索张拉前要对张拉设备进行标定。
2．锚索张拉式注浆体的强度必须达到设计要求，锚头台座的承压面应平整，并与锚索轴线方向垂直。
3．锚索张拉应有序进行，张拉顺序应考虑临近锚索的相互影响。 4．锚索进行张拉前，应取0.1-0.2设计轴向拉力值Nt，对锚索张拉1-2次，使其各部位的接触紧密，锚索完全平直。
7.2.6做好锚索隐蔽工程验收纪录。
8、安全措施
8.1认真贯彻执行国家有关规定、条例和二标、五规范以及“安全第一、预
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防为主”的方针，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兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全管理体系，制定安全生产责任制，明确各级人员的职责，奖罚分明，保障工程的安全生产。
8.2对施工现场可能发生的重大危险源，制定各种紧急应急预案，并对防坍塌、防机械伤害、防触电等安全规定和安全要求进行详细分解、分工和合理布置，制定各种施工方案措施，加强安全施工过程控制，并完善各种安全标识。
8.3各类房屋、库房、料场等的消防措施做到符合消防制度的规定。 8.4施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定进行设置、布置和检查。各种配线、箱体、照明工具及电动机械均按要求进行配置。 8.5各种安全防护措施到位，保证了施工人员的安全。
8.6对基坑及基坑周边既有建筑（道路）的安全成立专门的安全管理领导小组，实行24小时轮流值班，不间断监控，保证其万无一失。
8.7建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。
9、环保措施
9.1成立施工环境卫生管里机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府的各种有关环境保护的法律、法规和规定，加强对施工燃油、工程材料、机械设备、废水、生产生活垃圾、废渣的控制和治理，按要求做好各种废弃物的处理工作，认真接受环保、城管和交通等各主管部门的指导、检查工作，并将其落实到实处。
9.2因为工程在闹市区且离居民楼较近，施工过程中严格按照噪声污染控制措施进行设备机械的购买和租赁，并严禁在规定的不允许施工的时间内进行影
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响人们生活、学习和休息的工作活动。
9.3对工程中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和位移的实施措施，加强施工过程中的监测、应对和验证，同时将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。
9.4将施工现场合理布置，规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明，对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工场地、通行道路进行洒水防止尘土飞扬，污染周围环境。
10、效益分析
通过本次工法研究，成功地解决了锚索施工中存在的质量缺陷取得了明显的社会和经济效益。
取得的社会效益为: 预应力锚索是一项新型施工技术，这次工法的组织和运用，不仅解决了我公司在xx购物广场的基坑护壁的施工质量问题。更重要的是：施工过程中未对周围建筑物（道路）造成任何影响，未对周围的居民生活造成任何影响，是一种无形的经济效益。同时为这项新技术在公司的推广和应用起到了示范作用。同时锻炼了施工队伍，总结了施工经验，提高了公司的社会信誉。
本次工法在取得明显社会效益的同时，也取得了一定的经济效益，共计节约费用：10927.80元。
1.节约钻孔返工费用：
实施前合格率为65%，实施后合格率为100%，钻孔每支单价为30元，234支锚索的返工支数为：234×（100-65）%=82（支）
费用为：82×50=4100（元） 2.预应力锚索达不到锚固力返工：
实施前合格率为60%，实施后合格率为95.4%，扣除钻孔后的费用为70元/支，234支锚索的返工支数为：234×（95.4-60）%=83（支）
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费用为：83×100=8300（元）
3.钻孔水泥浆护壁增加费用：234×1.8元/支=421.2元 4.锚索顺直对中支架增加费用：234×9×0.5=1053元 总计：1+2－3－4=4100＋8300－421.2－1051＝10927.80元
11、应用实例
诸城市xx购物商场深基坑支护 11.1工程概况
该工程地下水类型位第四系孔隙潜水及微承压水，潜水埋深为2.5米，基坑周边环境较复杂：基坑北侧近邻五层原xx超市，东侧距住宅楼只有3米，且该住宅楼的基础为毛石条基，基坑开挖后坑边离原有建筑物只有1.2米，南侧距离现有道路只有3米，西侧距离现有道路为11米，基坑的稳定与否将直接影响居民的生活。如图11.1.1。
图11.1.1
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11.2施工情况
工程施工时先施工防护结构，后进行工程的施工。基坑支护充分利用了地下土体的受力与平衡作用，有效的控制住了地层变形。
11.3工程检测与结果评价
采用预应力锚索基坑支护技术后，为保证施工过程周围楼体的安全稳定，并及时监测各主要工序施工阶段引起的沉降动态数值，建设单位、监理单位和施工单位共同对周边原有建筑（道路）进行了全过程监测测量。
地表沉降监测结果显示，地表的最大沉降量为0.8mm，发生在贯梁与土体交汇处。周围建筑物（道路）监测结果显示，未发生沉降现象。
通过采用此项工法技术，化解了居民因担忧而干扰施工的矛盾，排除了建设单位的后顾之忧，得到了各方的好评。
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