摘要：深基坑支护结构中若采用普通预应力锚索，则无法进行回收，且将在土壤中留下大量障碍物，为后续施工留下很大的难度，影响相邻区域的地下开发，特别是对未来城市地下空间施工造成极大隐患。结合江西省南昌正盛太古港商业城深基坑支护的可回收式锚索应用技术研究，将钢绞线回收再利用，减少资源浪费，降低施工成本，同时为这种绿色环保型新材料、新工艺的进一步推广提供经验。
关键词：基坑支护； 可回收式高压旋喷预应力锚索； 施工工艺； 新技术；
1 锚索的发展历程
锚索加固技术最早在1933年由阿尔及利亚的工程师成功应用在水电工程的坝体加固中，此后得到了迅速发展，现已广泛应用于岩土工程的各个领域。我国锚索加固技术始于1964年在梅山水库右岸坝基加固中的应用，从70年代开始该技术在国防、水电、矿山等领域内逐步开始使用。80年代以来，锚索加固技术大量用于工程，并在试验设备和施工工艺等研究方面取得了较大的进展。
锚索加固支护是建筑基坑的一种重要支护方式，多用于安全等级要求较高或工程规模较大的基坑工程，常常不回收，造成严重的地下污染，并且留下的钢绞线成为后续工程施工的地下障碍物。因此，我国众多的科研院所和施工单位对此做了不少研究开发有关回收锚杆（索）的工作，并取得良好的经济和社会效益。如原冶金部建筑研究总院主持研制的U形回收式锚杆；陕西华煤岩土工程技术有限公司研制生产的金属可回收锚杆；四川华蓥山广能集团绿水洞煤矿的“双锚头”可回收锚杆；北京市第三城市建设工程公司的握线式可回收锚杆等。这些锚杆可直接节省支护材料及费用，推动了回收式锚杆（索）在我国的研发和应用，创造了较好的经济、社会、安全效益。锚索技术的出现是岩土工程技术发展史上的一个里程碑，可回收锚索技术是在原锚索技术基础上的一大进步。本文介绍的可回收式锚索技术，具有安全快速、工人劳动强度低、易回收、回收率高，被回收的钢绞线能重复使用，能充分利用资源，高效环保等优点，弥补了早期可回收锚杆（索）的不足。
2 工程概况
河南某项目地下4层，地上裙房4层，塔楼22层，建筑高度96.1m，基坑面积约11000㎡，周边延长共约410m。基坑普遍区域底板面标高为-18.900，基础底板厚度普遍区域为800mm，基坑开挖深度12.5m、14.5m，基坑最深约19.5m。
根据勘探报告显示，勘探深度85.0m范围内共揭露三套地层：全新统（Q4）：依地质年代差异分为上、下两段：上段（Q4-3），为黄河冲积形成的黄褐～灰褐色的粉质粘土、细砂层，该段埋深约4.47米；下段（Q4-1），由浅黄～褐黄色的粉质粘土、粉土、砂土组成，其成因为冲洪积沉积物，埋深约36.02m。第四系上更新统（Q3）地层：其成因为冲积相，岩性由褐黄～黄褐色的粉质粘土、粉土组成。埋深约67.0m。第四系中更新统（Q2）地层：其成因为冲洪积相，岩性由褐黄～色粉质粘土、细砂土组成，85.0m深度内未穿透。根据土质情况，本项目锚索设计参数如下：
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3 锚固原理
本工程在普通预应力锚索施工的基础上，设计制作一套U型承载体锚具，并将预应力无粘结钢绞线绕过端部承载体并与锚具绑扎固定，无粘结预应力钢绞线外胶皮与内钢绞线间黄油润滑，同时钢绞线外胶皮使得钢绞线与灌浆料有效隔离，处于无粘结状态，然后根据设计要求进行注浆、张拉、锚固，使基坑在整个施工过程中处于安全状态，待基坑内建筑结构施工至锚索所在标高时，使用穿心式液压千斤顶对锚索单根钢绞线进行张拉，使钢绞线与胶皮剥离抽出，达到锚索回收的目的。可回收锚索结构图如图1所示。
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图1 可回收预应力锚索结构图
4 施工工艺流程及操作要点
4.1 施工工艺流程
可回收式预应力锚索的施工工艺流程如下：测量放线→钻机就位→校正孔位、调整角度→高压旋喷钻进（锚索随钻头到位）→养护→腰梁施工→张拉锁定→释放锚索张拉力→回收钢绞线→施工完成。
4.2 操作要点
4.2.1 可回收式锚索施工前准备工作
1）机具准备：钻机采用HD-90型高压旋喷锚索钻机，注浆泵采用HB80-D型注浆泵，张拉采用100 t液压千斤顶配备精密压力表。
2）锚索进场后检查锚索类型、规格、质量及其性能是否与设计相符。
3）根据勘察报告，摸清工程区域地质、水文情况，同时查明锚索长度范围内地下管线等障碍物，评估锚索施工对相邻建筑的影响。对操作人员进行安全技术培训，使其掌握操作要领。
4.2.2 测量放线及引孔
用仪器测量出需要压入多功能钻机的位置，并在管桩上做标记，确保压入钢锚管在一条水平直线上。在每个钻孔灌注桩之间用取芯机取出直径φ200mm的孔洞，深度约800mm，作为锚杆桩的导向定位孔。
4.2.3 钻机就位
本工程采用的钻机为履带式多功能钻机。将钻机行驶至施工区域，并按设计要求的角度调整钻机。
4.2.4 钻孔
因本工程施工区域内地质较为复杂，故采用2种钻头应急。钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。采用高压旋喷钻进，扩孔的高压喷射压力应20-30Mpa，喷嘴移动速度20-30cm/min 左右。扩头段的旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次，扩孔压力30-35Mpa 左右，喷嘴移动速度10-20cm/min 左右，钻孔深度要超出锚索设计长度0.5 m左右。若遇到障碍物无法继续钻进，需换合金钻头冲孔清障。
4.2.5 锚索安装
1）锚索制作准备。本工程可回收式预应力锚索由厂家在工厂加工。承载板与无粘结钢绞线一定要绑扎固定牢靠。
2）锚索随钻头就位入孔。人工将已制作好的锚索抬至孔位，通过钻头顶进，钻进过程中需注意钻进速率及压力，避免弯曲或阻滞导致锚索无法按设计要求就位。
4.2.6 注浆
注浆材料选用水灰比0.7的纯水泥浆，水泥采用强度等级为PO42.5，并加入适量的水玻璃，其掺入量按室内试验确定，宜取1%。
4.2.7 养护
锚索施工完成后，需进行适当养护，在锚固体强度达到15MPa并在压顶梁和锚固体达到设计强度的80%后方可进行张拉锁定。
4.2.8 腰梁施工
本工程腰梁设计为钢筋混凝土腰梁。锚索腰梁施工工艺为测量放线→开挖底模面→绑扎腰梁钢筋→立模板→混凝土浇筑→拆模养护。
5 锚索保护
工程结构及构件使用寿命取决于腐蚀、疲劳、磨损这3个因素，对于锚索而言关键为腐蚀，主要为电化学反应引起。由于本工程从盾构隧道施工至轨道施工在同一竖井实施，需约3年时间，且金属构件所处的环境，如细菌、氧气、湿度等的变化，将加速其腐蚀。可回收锚索在设计上充分考虑了这一因素，即在套管内注入特定的防护液体，但露出部分如锚头及锚索在一段时间后也会出现锈蚀或现象，一旦形成则不但影响锚索的回收，还会影响锚索的重复使用，不利于项目成本控制，而且在基坑开挖中如缺乏对锚索的保护，则会造成锚索损伤，同时由于施工中质量控制不足，造成部分套管外露，雨水易从锚头与套管间的空隙渗透入套管内。为确保锚索的防腐蚀性能，锚索外露部分应涂刷油漆加以保护。
6 可回收锚索的回收施工要点
可回收锚索能否按预期目标顺利完成，在整改施工过程中，其主要技术要点有以下方面：
⑴在锚索施工中，钻孔后的孔洞清洗须注意，确保孔内不能存在泥浆，特别在泥土中的施工。
⑵回填注浆施工是关键工序，主要是水泥浆液绝不能漏入锚索保护套内，否则会造成锚索固结，影响锚索的顺利回收。
⑶锚索施工后必须采取严格的保护措施，否则会影响锚索的回收及其重复利用。
⑷根据锚索设计使用的束数，其锚头垫块、锚头、回收夹具与穿心式油压千斤顶必须相互配套。
⑸锚索夹片在设计上须考虑回收时的拔出施工要求，即在端部须留有凹槽及回收使用的锁件。
7 结语
传统预应力锚索施工完成后，钢绞线无法回收，会在地下留下大量建筑垃圾，造成环境的污染及资源的浪费，并给后续项目施工造成很大障碍，严重影响城市规划建设的可持续发展。本文设计的可回收预应力锚索，制作、回收工艺简单，适用性和可操作性强，并且回收率高，在本工程中取得了显著的应用效果，对回收后的材料进行估算，本工程共节约材料费6万余元。通过对回收过程中及回收后的基坑变形观测，数据表明基坑围护桩体水平位移在设计允许的范围内。
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[3]李兆平，黄明利，王建，等.地铁深基坑采用可回收锚索支护方案优化设计[J].地下空间与工程学报，2012，8（1）：154-160.
论文作者:杨磊1,何磊2,郭福利3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
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