论关于预应力锚管在复合土钉墙中应用的工程技术总结

　　复合土钉支护就是把土钉与其他支护形式或施工措施联合应用， 在保证支护体系安全稳定的同时满足某种特殊的工程需要的支护方式。如限制基坑上部的变形、阻止边坡士体内水的渗出、解决开挖面的自立性或阻止基坑地面隆起等。现在基坑支护采用复合土钉墙的支护方式的越来越多。本人设计的《雍景湾基坑支护工程》中采用了预应力锚管+搅拌桩+微型桩的复合土钉墙的支护方式取得成功。该基坑采用预应力锚管替代预应力锚索来控制基坑变形， 该方案对整个基坑支护工程的造价的节省起到了显著的作用。
　　1 工程概况
　　雍景湾工程位于深圳市南山区蛇口，爱榕路、工业七路与荔园路之间。设有一 二层地下室。基坑深约3.03 9.03m，基坑底开挖长度约871m，基坑底开挖面积约33659m2。基坑北侧离荔园路较远，周边较空旷;东侧临近近海路，局部离路较近;南侧距离工业七路较远，周边较空旷;西侧距离爱榕路较远，周边较空旷，局部靠近中集大厦，基坑底距其主楼约18m。
　　2 地下水处理
　　基坑主要开挖地层有素填土、淤泥、砾砂、粘土及砾质粘性土等，淤泥质细砂及砾砂层为强透水层，砂层埋深及厚度较大，因此对基坑的地下水采取双排搅拌桩隔水帷幕止水，隔水帷幕沿基坑边全场设置，在基坑内采用明沟排水等措施。土方开挖时需先进行坑内地下室的抽排， 将地下水水位降低至开挖面以下。
　　3 基坑支护方案比选
　　本场地原始地貌为滨海滩涂带，工程地质条件复杂，基坑支护范围内主要土层有人工填土、淤泥、淤泥质土、两层砾砂、粘土及砾质粘性土等，局部填土及淤泥层较厚。基坑底主要位于第二层砂层内。前期方案设计时，考虑局部开挖深度约7.5~9.0m 段的基坑，由于基坑放坡空间不够，且需止水，采用上部放坡、中间放一平台、下部预应力锚索+搅拌桩+微型桩的复合土钉墙的支护方式， 预应力锚索用控制基坑变形。形成方案后，经过造价预算，基坑支护费用较高。考虑降低基坑支护费用，另考虑到基坑中有较厚的砂土层，如采用一般的预应力锚索作为锚拉物件，则在施工中会遇到塌孔、涌砂等问题并引起基坑周边地面下沉甚至开裂，造成工程危险。经过讨论，考虑采用预应力锚管替代预应力锚索以降低工程造价。最后确定采用土钉墙、上部放坡下部搅拌桩+微型桩+土钉的复合土钉墙以及上部放坡下部预应力锚管+搅拌桩+微型桩的复合土钉墙的支护方式。典型的支护剖面如图1
　　4 预应力锚管技术参数
　　(1)预应力锚管采用机械击入式成管。对于局部难以打入的采用机械成孔的方式。
　　(2)锚管孔距水平方向允许偏差10cm，垂直方向允许偏差5cm，倾角偏差3%。
　　(3)锚管杆体采用准57 壁厚5.0mm 的钢管，每隔1.50m设置一个倒刺，以增加摩阻力。钢管接长采用3准16 螺纹钢帮焊，单面焊连接，每侧焊缝长度为10d;或者直接采用等长准57 壁厚5.0mm 的钢管对开剖开后帮焊连接。
　　(4)注浆锚固体采用水灰比0.45 0.50 的纯水泥浆，水泥为42.5R 普通硅酸盐水泥， 外加0.03%水泥用量的三乙醇胺作早强剂，浆体抗压设计强度M25，注浆压力0.6 1.0MPa，孔口溢浆即停止注浆。
　　(5)锚管张拉应在达到锚固体设计强度70%，且大于15MPa后方可进行。
　　5 施工中预应力锚管所遇到的问题及解决方法
　　为确保预应力锚管的施工质量， 考虑到场地地质条件复杂， 要求预应力锚管作抗拔力基本试验后方可进行工程锚管的施工，试验条数为3 根。
　　施工过程中， 施工方在进行预应力锚管施工前，5 根长度15m、锚固段10m 及设计拉力120kN 的预应力锚管进行了抗拔力基本试验， 试验结果抗拔力分别为213kN、165kN、172kN、185kN 及158kN。根据《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》(SJG05-96)对于锚杆抗拔力基本试验的规定，其试验结果为极限抗拔力， 且根据其规定锚杆极限抗拔力为设计拉力值的1.6 倍，为192kN。因此仅一根预应力锚管极限抗拔力满足要求。
　　通过计算，从以下几方面进行调整，以保证预应力锚管抗拔力满足要求：
　　(1)预应力锚管总长度及锚固段长度调整
　　对原长度为15m、锚固段为10m 及设计拉力为120kN 的预应力锚管，现增加其锚固段长度2m，即长度改为17m、锚固段为12m; 对原长度为15m、锚固段为10m 及设计拉力为140kN 的预应力锚管，现增加其锚固段长度3m，即长度改为18m、锚固段为13m。
　　(2)预应力锚管注浆参数及张拉时间的调整
　　预应力锚管注浆， 注浆压力为1.0MPa。预应力锚管张拉应在达到锚固体设计强度70%， 且大于15MPa 后方可进行。预应力锚管张拉时应张拉至设计拉力的1.1 倍时，保持10(砂土)~15min(粘性土)，观察其变位趋于稳定时，然后卸荷至锚锁荷载进行锚锁。
　　(3)锚管倒刺设置及注浆孔设置的调整
　　锚管杆体采用准57 壁厚5.0mm 的钢管，每隔0.50m 设置一个倒刺，以增加摩阻力。钢管接长采用3准16 螺纹钢帮焊，单面焊连接，每侧焊缝长度为10d;或者直接采用等长准57 壁厚5.0mm 的钢管对开剖开后帮焊连接。锚管仅在锚管底部1/3锚管长度段开设注浆孔。
　　通过对预应力锚管相关参数的调整， 施工完毕后进行预应力锚管抗拔力检测，预应力锚管抗拔力均满足设计要求。且在施工过程中及基坑使用过程中基坑的变形沉降以及周边建筑物的沉降等均满足设计及规范要求。
　　6 结束语
　　复合土钉墙能合理利用土体承载力， 将土体作为支护结构不可分割的部分，具有结构轻，柔性大，适用范围广、造价低、工期短、施工简便、安全可靠等特点，支护能力强，可根据不同工程需要作超前支护，并兼备支护、截水、控制变形等效果。在实际工程中，组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合，形式多样，复合土钉墙是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。在复合土钉墙中采用预应力锚管替代预应力锚索具有造价低、施工方便、对于砂层较厚基坑采用预应力锚管对基坑的安全性有利等特点。相对于预应力锚索，预应力锚管承载力较低，遇土质较硬地层难以打入增加施工难度。对于基坑支护要求预应力锚管承载力稍高时， 可考虑采用袖阀管注浆来提高预应力锚管的承载力，以满足支护计算的需求。
　　综上所述，对于预应力锚管的使用应结合基坑开挖地层、深度以及基坑周边环境等因素综合考虑。基坑开挖深度较浅，土质条件不太差的、砂层较厚的、周边环境较简单的复合土钉墙支护方式的基坑考虑采用预应力锚管替代预应力锚索，可以取得显著的经济效益。