扩孔式预应力锚杆工程应用实例

1工程实例
　　本工程位于厦门市海沧新城CBD中心东北侧，总建筑面积500000 m2，由办公楼、SOHO、五星级酒店和商业设施组成。设两层地下室，基坑底标高为－5.00m，场地自然标高为6.8 m，实际开挖深度约11.5～12.3m。场地原始地貌为滨海滩涂，后经人工回填整平为建设用地。地表水稳定埋深在黄海高程1.91～5.00m，受海水涨落潮影响，地表水水位变幅在0.5～1.0m。表面素填土层全场分布，厚度约0.6～9.3m，富水性较差，水量不大；淤泥～淤泥质土层和粘土层为相对隔水层。基坑开挖分两级进行，第一级采用放坡+喷锚+土钉墙的支护方式，第二级采用灌注桩+扩孔式预应力锚杆（如图1所示），局部采用钢筋混凝土角撑的支护方式。
　　2扩孔锚杆设计参数
　　根据基坑围护设计图，本工程扩孔锚杆长度27米（其中锚固段17米，自由段10米），抗拔力设计值为200KN，锚固段有效孔径不少于350mm，扩孔深度应比设计长度长500mm。锚杆体采用1根直径28mmHRB400钢筋。注浆材料为纯水泥浆，水泥采用P.c32.5R硅酸盐水泥，水灰比为了1：1。高压注浆压力不少于20MPa,扩孔注浆钻进速度为200～250mm/min,水泥用量不少于200kg/m。
　　3锚杆施工技术控制要点
　　3.1扩孔锚杆的施工流程
　　锚杆制作、放样定位、自由段钻孔、锚固段扩孔注浆、安放锚杆、二次注浆、养护、张拉锁定。
　　3.2杆体制作
　　3.2.1钢筋连接采用直螺纹套筒连接，连接套筒出厂时应附有产品合格证及相关单位提供的型式检验报告。钢筋连接施工前，对接头进行施工检验，其基本参数要求符合《福建省工程建设地方标准钢筋滚扎直螺纹连接技术规程》（DBJ13-63-2005）的相关规定要求。
　　3.2.2锚杆防腐处理
　　自由段钢筋处理：外套φ50 PVC管，并用水泥浆灌注密实。
　　锚固段钢筋处理：下锚杆前进行除锈处理，并沿杆体方向每隔2m设置隔离架，以保证杆体的水泥浆保护层厚度不少于20mm。
　　3.2.3二次注浆管采用φ15塑料管，在锚固段长度范围内的管体每间距750mm周围各钻3φ5孔，并用工程胶布封牢。
　　3.3钻孔前，根据设计要求定出孔位，并做好标记。孔位的水平及垂直方向允许偏差为±50mm,角度允许偏差为3度。
　　3.4锚杆注浆
　　3.4.1锚杆注浆采用两次注浆工艺。第一次注浆采用HBT100/400型高压泵进行高压旋喷注浆。通过高压旋喷注浆锚杆锚固段形成较大直径锚固体，扩孔后应保证其锚固体直径不少于350mm。完成第一次注浆后即可下放杆体，二次注浆管随杆体一同放入钻孔，杆体放入孔内应与钻孔角度保持一致。
　　3.4.2第二次注浆应在第一次注浆体出凝之后进行，一般为第一次注浆后24小时，第二次注浆采用水泥用量控制（锚固段�50kg/m）。
　　3.5张拉锁定
　　锚杆施工完成后20天进行张拉锁定，张拉值为200KN,锁定值为设计值的60%。张拉程序如下：使用ZB4-500型电动油泵和YCW60B型千斤顶采用“隔一拉一法”进行锚杆张拉；采用分级加载，每级加载40KN，加载后恒载5min，初应力为设计值的10%；当锚杆预应力没有明显衰减时，采用OVM系列锚具锁定。为减少锚杆的徐变和松弛的影响，可进行二次锁定的方法，以保证锚杆的张拉锁定值不受损失。
　　4扩孔锚杆试验
　　4.1 为了验证设计参数、确定施工工艺，在锚杆施工前，工程进行了基本试验。根据《海西中心一期工程地质勘查报告》，将锚杆试验施工部位选在基坑的西面，该区域的典型土层淤泥质土层厚度达到了15.3米。且基坑边线外2米为施工主道路，因此对基坑支护中扩孔锚杆的施工质量及实际承载力提出了更高的要求。
　　试验采用3根锚杆，编号分别为试1、试2、试3，锚杆材料尺寸及施工工艺同设计参数。试验位置深度比支护结构中的冠梁略低，钻孔孔口位于地表以下约3米处。
　　4.2锚杆试验
　　试验锚杆施工完成后20天进行抗拔力试验，试验按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)的有关规定进行。基本方式如下：利用一道素砼连梁作为穿心千斤顶施加反力荷载的坑壁，荷载大小由通过标定的油压表测定。锚头位移量由电子千分表直接测出。加荷等级与锚头位移测读间隔时间如表1所示。
　　在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移三次。在每级加荷等级观测时间内，锚头位移小于0.1mm时，方可施加下一级荷载。 (Nu为要求最大试验荷载，取值460kN)。
　　锚杆破坏标准：锚头位移不稳定；锚杆杆体拉断；后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过上一级荷载位移增量的2倍。
　　极限承载力取值：取破坏荷载前一级的荷载值，在最大试验荷载作用下未达到破坏标准时，取最大荷载值为极限承载力。
　　4.3试验结果分析
　　从表1中可以看出，3根试验锚杆的抗拔力都达到了基本值400KN，而锚杆采用的杆体材料直径28mmHRB400钢筋的屈服强度约为435KN，因此，锚杆都是在杆体几乎达到屈服状态后破坏的，且锚杆的弹性变形量都符合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中的相关规定。Q-S曲线图反映出锚杆在试验开始阶段处于弹性变形阶段，当拉力值达到400KN时，锚杆变形显著增大，继而发生塑性变形，锚杆破坏。得出结论，扩孔锚杆的破坏形式是杆体本身的强度破坏，相比于普通锚杆一般发生的从土体中拔出的破坏形式，抗拔力得到显著提高。
　　5结论
　　扩孔锚杆由专业检测单位检测，由设计单位和监理单位随机抽取5%做验收试验，实验报告表明扩孔锚杆为全部合格。目前基坑已顺利开挖到底，监测基坑位移小，且安全性好。所以在材料选用上，以及扩孔锚杆施工工艺的选择上都能应用于本工程的基坑支护方案中，也为今后深基坑支护方案的选择上提供了很好的工程实践证明。