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【摘要】在基坑支护工程中土层锚杆属于一种重要的、运用最多的结构形式，它不單单大范围的应用于永久性建筑工程中，而常常在临时支护结构中也会用到。本文介绍了高层建筑施工中土层锚杆的技术问题及防治手段，探讨了其施工要点。
【关键词】高层 土层 锚杆 施工
中图分类号： TU97文献标识码： A
前言
国际土木工程界有一个共识, 即21 世纪是地下空间开发的世纪, 因此高层建筑特别是超高层建筑、地下空间的建设都不可避免地涉及深开挖, 而深基坑锚杆支护技术则是保证高层建筑和地下空间建设中的结构安全的技术之一。
一、锚杆与支撑构造要求
1、描杆的要求
长度: 锚杆自由段长度不宜小于5.0 m , 且应超过潜在滑裂面l.5 m 。土层锚杆锚固段长度不宜小于4. 0 m 。锚杆杆体下料长度应为锚杆自由段锚固段及外露长度之和, 外露长度必须满足台座、腰梁尺寸及张拉作业要求。
布置: 锚杆上、下排垂直间距不宜小于2. 0 m , 水平间距不宜小于1.5m 。锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4,0m 。锚杆倾角宜为15°一20° , 且不应大于45° 。沿锚杆轴线方向每隔1.5 一2. 0 m 宜设置一个定位支架。锚杆锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆, 其强度等级不宜低于M 10 。
2、支撑的要求
混凝土支撑: 钢筋混凝土支撑构件的混凝土强度等级不应低于C 20 。钢筋混凝土支撑体系在同一平面内应整体浇筑, 基坑平面转角处的腰梁连接点应按刚节点设计。
钢结构支撑: 钢结构支撑构件的连接可采用焊接或高强螺栓连接。腰梁连接节点宜设置在支撑点的附近且不应超过支撑间距的1/3 。钢腰梁与排桩、地下连续墙之间宜采用不低于C20 细石混凝土填充; 钢腰梁与钢支撑的连接节点应设加劲板。
3、地质要素
建筑地基的地质要素, 主要通过勘察确定, 见表1 。
二、在施工中土层锚杆技术问题与防治手段
1、锚杆头漏水问题及防治
在实施深基坑支护的过程中，锚杆头产生渗水情况是非常多的。渗水的原因主要有：
（1）基坑外存在较高地下水位；
（2）地层裂隙水及承压水。渗水通道形成的原因是：
a.锁定锚杆张拉中，因改变了孔壁地层与注浆体、杆体的形状而裂开了缝儿。
b.使用基坑时，因应力轻松或出现变形等导致裂隙。
c.灌浆的过程中没有将孔口密封严实。渗漏水问题紧要时会使基坑内正常工作受到影响，严重的时候会对地下管线、四周道路及建筑物造成危害，必须实施有效办法进行封堵；对渗漏水问题要彻底根治，只有在基坑变形全部稳定后才能够做到。通常是在地下室衬墙施工的过程中开展。堵漏方式是：从漏水通道开始，将其凿开，先把注浆管两条用砂浆预先埋设进去引水，等砂浆至一定强度时，再利用预先埋设的这两条管进行压力注浆将漏洞堵塞。
2、锚杆预应力松弛问题及防治
锚杆应力松驰原因。锚固体四周土体受力后出现土体流变，以及土体与锚固体的分界面在受力后出现相对的移动，这是引起锚杆应力松弛的主要原因。对于深基支护中的锚杆，导致其应力松弛的原因有：
（1）因设计不够合理，自由段太短，难以满足要求，导致锚固段的一部分停留在滑坡裂缝面内的主动区，土方挖出并运走后产生负摩阻效应致使应力松弛；
（2）全孔注浆方式施用的过程中，在土方被挖出并运走后自由段内砂浆体就会产生负摩阻力
（3）锚杆有过大倾角出现时，锚杆垂直分力对腰梁及锚头台座产生作用，使其向下出现滑移，致使应力松弛；
（4）当支护体系由多排锚杆共同构成的条件下，锁定下层锚杆张拉的过程中，会使上层锚杆的受力情况发生变化，挨着的同一排锚杆在施工的过程中也会互相作用，致使预应力损失；
（5）锚具夹片长时间锈蚀外露。在正式施工前必须对锚杆进行试验，利用试验对初步设计进行调整，针对土层地质条件和不同工艺明确制定适合的锚杆直径和长度；出现钢筋无法下放到孔底时，要将钻孔超深0．3 ～ 0．5 米；选用的注浆泵应具有较大的压力和流量；对于在受力上有比较高要求的工程，可以研究实施多次分层注浆的方法( 要增加注浆管的埋设数量)；补打锚杆要选择在适当的地方；在原锚杆附近的地基要采用灌浆实施处理。永久性锚杆在预应力施加或受力时，钢筋要从锚杆中拔出。为此，在将油脂涂在自由段钢筋以前，包裹好锚固段钢筋，并在安设钢筋以前对锚固筋表面的清洁予以保证，用蒸汽清洗沾有油脂的锚固筋；焊接质量要求非常高，假如应用钢索，就可以杜绝接头和焊接；导正器安设在钢筋的头部，方便往下放置钢筋，特别是斜孔；对钢筋的焊接垂直度要予以充分保证，要顺直堆放现场钢筋。
三、锚杆施工过程及工艺要点
常见土层锚杆的施工包括以下几个工序：钻孔、安放拉杆、灌注、养护、肋柱及挡板钢筋绑扎、锚头固定、支模、混凝土浇筑、养护、拆模。对于后期需施加预应力的锚杆，还要根据具体的设计要求安排张拉的准确时间。
1、施工前的准备
施工组织设计，也就是开工前，详细制定施工组织设计，确定施工方法、施工程序、使用机械设备、工程进度、质量控制和安全管理等事项、内容包括：工程概况：工程名称、地点、工期要求、工程量、目的；岩土勘察报告中地层、地下水位简介；锚杆设计简介；施工机械设备，临时设施，施工材料；作业程序，各工种人员配备；施工管理，质量、进度控制，施工适用的规范、标准；安全、文明施工措施；应支付的工程验收技术资料。
2、钻孔
钻孔的施工方法有两种，一是清水循环钻进成孔法。这种方法在实际工程中运用最广 ，软硬土层都能适用， 但需要有配套的排水循环系统。有些施工单位为了方便 ， 在现场只设置排水系统， 没有设置重复利用水系统装置。在软黏土成孔时， 如果不用跟管钻进， 应在钻孔孔口处放入1m～2 m的护壁套管，以保证孔口处土层不坍塌。二是螺旋钻孔干作业法。该法适用于无地下水条件的黏土、粉质黏土、密实性和稳定性都较好的砂土等地层。
3、安放拉体
土层锚杆用的拉杆，常用的有粗钢筋、钢丝束和钢绞线，也有采用无缝钢管作为拉杆的。承载能力要求较小时，多用粗钢筋；承载能力要求较大时， 多用钢绞线。
如果是使用Ⅱ、Ⅲ级钢筋作杆体时，组装要求如下：钢筋应平直，除油、除锈；接头采用焊接，长度为30 d，但不小于500 mm，并排钢筋也要采用焊接；杆体轴向间隔1．0—2．0 m设置一个对中支架，注浆管、排气管与杆体绑扎牢固；杆体自由段用塑料管或塑料布包裹，并在与锚固段连接处用铅丝绑牢固；杆体应按防腐要求进行防腐处理。防腐保护层取决于使用年限及周围介质对杆体腐蚀的影响程度，一般来说，临时锚杆可简单的采用涂抹黄油作为防腐保护层或不做，永久性锚杆必须有严格的防腐保护。
如果使用钢绞线作杆体时，组装的要求如下：杆体除油、除锈，按设计尺寸下料，每股长度误差不超过500 mm；杆体平直排列，轴向间隔1．0—1．5m设置一个隔离架，杆体保护层不应小于20mm。预应力筋、排气管绑扎牢固、并不得用镀锌材料；自由段用塑料管包裹，与描固段相交处的管口应密封，并用铅丝绑紧；按防腐要求作防腐处理。
4、灌浆
灌浆是土层锚杆施工过程中重要的工序。灌浆的浆液为水泥砂浆或水泥净浆。首先是材料准备，优先选用425号普通硅酸盐水泥，标号不得低于325号；采用坚硬耐久的中粗砂，细度模数宜大于2．5， 含水率控制在5％～7 ％，含泥量不得大于2 ％；采用强度较高的碎石或卵石，抗压强度大于50MPa，粒径不宜大于15mm；选用符合要求的外加剂；灰砂比为1：1～1：0.5，砂率宜为4 5 ％-5 5 ％，水灰比宜为0．4～0．5。
灌浆的方法分为一次灌浆和二次灌浆。一次灌浆只用一根注浆管，一般采用Φ30mm的胶皮管，一端与压浆泵相连，另一端与拉杆同时送入钻孔内，距孔底50cm 即可。在确定钻孔内的浆液是否灌满时，可根据从孔口流出来的浆液浓度与搅拌的浆液浓度是否相同来判断。对于压力灌浆锚杆，待浆液流出孔口时，将孔口用黏土封堵 ，严密捣实，再用 2MPa ～4MPa的压力进行补灌，稳压数分钟后再停止。二次灌浆法适用于压力灌浆锚杆， 要用两根注浆管， 其管端距离锚杆末端 5 0cm左右， 管端出口需用胶布塞住，以防止土进入管中。
5、张拉与锁定
灌注完成后，须养护7d ～8d，当砂浆的强度能达到70％～ 80 ％时，才可以进行张拉。另外只能对有预应力要求的锚杆才能进行张拉。张拉应力一般为设计锚固力的 7 5 ％-8 0 ％。
（1）张拉宜采用“跳张法，即隔二拉一 ；
（2）錨杆正式张拉前，应取设计拉力的10％～20％， 对锚杆预张拉1次～2次，使各部位接触紧密；
（3）正式张拉应分级加载，每级加载后维持3mm，并记录伸长值，直到设计锚固力的 8 0 ％；最后一级荷载应维持 5 mi n ，并记录伸长值；
（4）锚杆预应力没有明显损失时，可锁住锚杆；如果锁定后发现有明显应力损失， 应重新进行张拉。
结论
锚杆支护技术不仅保证深基坑工程自身的技术合理与安全, 还减少了对施工周边环境的影响, 随着我国城市人口密度的不断增大和城市建设步伐的不断加快, 合理地开发与利用地下空间是城市可持续发展的必然要求。因此, 加强深基坑工程理论的研究, 改进施工工艺与施工方法, 发展施工监测技术,将是提高基坑工程施工水平的核心与关键。
【参考文献】
[1] 容燕萍. 高层建筑土层锚杆施工技术的探讨[J]. 现代装饰( 理论)，2011，(08).
[2] 陈良宝. 土层锚杆的施工技术[J]. 现代商贸工业，2010，(21).
【关键词】高层 土层 锚杆 施工
中图分类号： TU97文献标识码： A
前言
国际土木工程界有一个共识, 即21 世纪是地下空间开发的世纪, 因此高层建筑特别是超高层建筑、地下空间的建设都不可避免地涉及深开挖, 而深基坑锚杆支护技术则是保证高层建筑和地下空间建设中的结构安全的技术之一。
一、锚杆与支撑构造要求
1、描杆的要求
长度: 锚杆自由段长度不宜小于5.0 m , 且应超过潜在滑裂面l.5 m 。土层锚杆锚固段长度不宜小于4. 0 m 。锚杆杆体下料长度应为锚杆自由段锚固段及外露长度之和, 外露长度必须满足台座、腰梁尺寸及张拉作业要求。
布置: 锚杆上、下排垂直间距不宜小于2. 0 m , 水平间距不宜小于1.5m 。锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4,0m 。锚杆倾角宜为15°一20° , 且不应大于45° 。沿锚杆轴线方向每隔1.5 一2. 0 m 宜设置一个定位支架。锚杆锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆, 其强度等级不宜低于M 10 。
2、支撑的要求
混凝土支撑: 钢筋混凝土支撑构件的混凝土强度等级不应低于C 20 。钢筋混凝土支撑体系在同一平面内应整体浇筑, 基坑平面转角处的腰梁连接点应按刚节点设计。
钢结构支撑: 钢结构支撑构件的连接可采用焊接或高强螺栓连接。腰梁连接节点宜设置在支撑点的附近且不应超过支撑间距的1/3 。钢腰梁与排桩、地下连续墙之间宜采用不低于C20 细石混凝土填充; 钢腰梁与钢支撑的连接节点应设加劲板。
3、地质要素
建筑地基的地质要素, 主要通过勘察确定, 见表1 。
二、在施工中土层锚杆技术问题与防治手段
1、锚杆头漏水问题及防治
在实施深基坑支护的过程中，锚杆头产生渗水情况是非常多的。渗水的原因主要有：
（1）基坑外存在较高地下水位；
（2）地层裂隙水及承压水。渗水通道形成的原因是：
a.锁定锚杆张拉中，因改变了孔壁地层与注浆体、杆体的形状而裂开了缝儿。
b.使用基坑时，因应力轻松或出现变形等导致裂隙。
c.灌浆的过程中没有将孔口密封严实。渗漏水问题紧要时会使基坑内正常工作受到影响，严重的时候会对地下管线、四周道路及建筑物造成危害，必须实施有效办法进行封堵；对渗漏水问题要彻底根治，只有在基坑变形全部稳定后才能够做到。通常是在地下室衬墙施工的过程中开展。堵漏方式是：从漏水通道开始，将其凿开，先把注浆管两条用砂浆预先埋设进去引水，等砂浆至一定强度时，再利用预先埋设的这两条管进行压力注浆将漏洞堵塞。
2、锚杆预应力松弛问题及防治
锚杆应力松驰原因。锚固体四周土体受力后出现土体流变，以及土体与锚固体的分界面在受力后出现相对的移动，这是引起锚杆应力松弛的主要原因。对于深基支护中的锚杆，导致其应力松弛的原因有：
（1）因设计不够合理，自由段太短，难以满足要求，导致锚固段的一部分停留在滑坡裂缝面内的主动区，土方挖出并运走后产生负摩阻效应致使应力松弛；
（2）全孔注浆方式施用的过程中，在土方被挖出并运走后自由段内砂浆体就会产生负摩阻力
（3）锚杆有过大倾角出现时，锚杆垂直分力对腰梁及锚头台座产生作用，使其向下出现滑移，致使应力松弛；
（4）当支护体系由多排锚杆共同构成的条件下，锁定下层锚杆张拉的过程中，会使上层锚杆的受力情况发生变化，挨着的同一排锚杆在施工的过程中也会互相作用，致使预应力损失；
（5）锚具夹片长时间锈蚀外露。在正式施工前必须对锚杆进行试验，利用试验对初步设计进行调整，针对土层地质条件和不同工艺明确制定适合的锚杆直径和长度；出现钢筋无法下放到孔底时，要将钻孔超深0．3 ～ 0．5 米；选用的注浆泵应具有较大的压力和流量；对于在受力上有比较高要求的工程，可以研究实施多次分层注浆的方法( 要增加注浆管的埋设数量)；补打锚杆要选择在适当的地方；在原锚杆附近的地基要采用灌浆实施处理。永久性锚杆在预应力施加或受力时，钢筋要从锚杆中拔出。为此，在将油脂涂在自由段钢筋以前，包裹好锚固段钢筋，并在安设钢筋以前对锚固筋表面的清洁予以保证，用蒸汽清洗沾有油脂的锚固筋；焊接质量要求非常高，假如应用钢索，就可以杜绝接头和焊接；导正器安设在钢筋的头部，方便往下放置钢筋，特别是斜孔；对钢筋的焊接垂直度要予以充分保证，要顺直堆放现场钢筋。
三、锚杆施工过程及工艺要点
常见土层锚杆的施工包括以下几个工序：钻孔、安放拉杆、灌注、养护、肋柱及挡板钢筋绑扎、锚头固定、支模、混凝土浇筑、养护、拆模。对于后期需施加预应力的锚杆，还要根据具体的设计要求安排张拉的准确时间。
1、施工前的准备
施工组织设计，也就是开工前，详细制定施工组织设计，确定施工方法、施工程序、使用机械设备、工程进度、质量控制和安全管理等事项、内容包括：工程概况：工程名称、地点、工期要求、工程量、目的；岩土勘察报告中地层、地下水位简介；锚杆设计简介；施工机械设备，临时设施，施工材料；作业程序，各工种人员配备；施工管理，质量、进度控制，施工适用的规范、标准；安全、文明施工措施；应支付的工程验收技术资料。
2、钻孔
钻孔的施工方法有两种，一是清水循环钻进成孔法。这种方法在实际工程中运用最广 ，软硬土层都能适用， 但需要有配套的排水循环系统。有些施工单位为了方便 ， 在现场只设置排水系统， 没有设置重复利用水系统装置。在软黏土成孔时， 如果不用跟管钻进， 应在钻孔孔口处放入1m～2 m的护壁套管，以保证孔口处土层不坍塌。二是螺旋钻孔干作业法。该法适用于无地下水条件的黏土、粉质黏土、密实性和稳定性都较好的砂土等地层。
3、安放拉体
土层锚杆用的拉杆，常用的有粗钢筋、钢丝束和钢绞线，也有采用无缝钢管作为拉杆的。承载能力要求较小时，多用粗钢筋；承载能力要求较大时， 多用钢绞线。
如果是使用Ⅱ、Ⅲ级钢筋作杆体时，组装要求如下：钢筋应平直，除油、除锈；接头采用焊接，长度为30 d，但不小于500 mm，并排钢筋也要采用焊接；杆体轴向间隔1．0—2．0 m设置一个对中支架，注浆管、排气管与杆体绑扎牢固；杆体自由段用塑料管或塑料布包裹，并在与锚固段连接处用铅丝绑牢固；杆体应按防腐要求进行防腐处理。防腐保护层取决于使用年限及周围介质对杆体腐蚀的影响程度，一般来说，临时锚杆可简单的采用涂抹黄油作为防腐保护层或不做，永久性锚杆必须有严格的防腐保护。
如果使用钢绞线作杆体时，组装的要求如下：杆体除油、除锈，按设计尺寸下料，每股长度误差不超过500 mm；杆体平直排列，轴向间隔1．0—1．5m设置一个隔离架，杆体保护层不应小于20mm。预应力筋、排气管绑扎牢固、并不得用镀锌材料；自由段用塑料管包裹，与描固段相交处的管口应密封，并用铅丝绑紧；按防腐要求作防腐处理。
4、灌浆
灌浆是土层锚杆施工过程中重要的工序。灌浆的浆液为水泥砂浆或水泥净浆。首先是材料准备，优先选用425号普通硅酸盐水泥，标号不得低于325号；采用坚硬耐久的中粗砂，细度模数宜大于2．5， 含水率控制在5％～7 ％，含泥量不得大于2 ％；采用强度较高的碎石或卵石，抗压强度大于50MPa，粒径不宜大于15mm；选用符合要求的外加剂；灰砂比为1：1～1：0.5，砂率宜为4 5 ％-5 5 ％，水灰比宜为0．4～0．5。
灌浆的方法分为一次灌浆和二次灌浆。一次灌浆只用一根注浆管，一般采用Φ30mm的胶皮管，一端与压浆泵相连，另一端与拉杆同时送入钻孔内，距孔底50cm 即可。在确定钻孔内的浆液是否灌满时，可根据从孔口流出来的浆液浓度与搅拌的浆液浓度是否相同来判断。对于压力灌浆锚杆，待浆液流出孔口时，将孔口用黏土封堵 ，严密捣实，再用 2MPa ～4MPa的压力进行补灌，稳压数分钟后再停止。二次灌浆法适用于压力灌浆锚杆， 要用两根注浆管， 其管端距离锚杆末端 5 0cm左右， 管端出口需用胶布塞住，以防止土进入管中。
5、张拉与锁定
灌注完成后，须养护7d ～8d，当砂浆的强度能达到70％～ 80 ％时，才可以进行张拉。另外只能对有预应力要求的锚杆才能进行张拉。张拉应力一般为设计锚固力的 7 5 ％-8 0 ％。
（1）张拉宜采用“跳张法，即隔二拉一 ；
（2）錨杆正式张拉前，应取设计拉力的10％～20％， 对锚杆预张拉1次～2次，使各部位接触紧密；
（3）正式张拉应分级加载，每级加载后维持3mm，并记录伸长值，直到设计锚固力的 8 0 ％；最后一级荷载应维持 5 mi n ，并记录伸长值；
（4）锚杆预应力没有明显损失时，可锁住锚杆；如果锁定后发现有明显应力损失， 应重新进行张拉。
结论
锚杆支护技术不仅保证深基坑工程自身的技术合理与安全, 还减少了对施工周边环境的影响, 随着我国城市人口密度的不断增大和城市建设步伐的不断加快, 合理地开发与利用地下空间是城市可持续发展的必然要求。因此, 加强深基坑工程理论的研究, 改进施工工艺与施工方法, 发展施工监测技术,将是提高基坑工程施工水平的核心与关键。
【参考文献】
[1] 容燕萍. 高层建筑土层锚杆施工技术的探讨[J]. 现代装饰( 理论)，2011，(08).
[2] 陈良宝. 土层锚杆的施工技术[J]. 现代商贸工业，2010，(21).