例析预应力锚板墙支护技术与应用

预应力锚板墙支护技术具有经济、快捷、安全性高的优点，它可提供开阔的施工空间，提高挖土和结构施工的效率和质量，在基坑支护工程中得到了广泛应用。

1 、预应力锚板墙作用机理与设计原理 1.1作用机理

预应力锚板墙支护结构的机理是充分利用岩土层自身（或预处理）的稳定性，随基坑开挖分层喷射钢筋网砼，以避免土层帮片及岩石边坡小的节理破碎，并把土压力传至锚板，由锚杆集中受力，通过锚杆的锚固力平衡土压力。锚杆的锚固力在基坑出现位移前通过预应力的施加即得以发挥作用。

1.2设计原理

预应力锚索的设计原理：是根据朗金理论和库仑理论计算主被动土压力，三十年来世界各国在设计桩锚护坡时形成自己的设计体系，如日本采用1/2分割法，美国采用主被动土压力法等。国内根据不同地区的土质，采用不同的材料和不同的施工方法等因素计算主、被动土压力和弯矩时也有不同的学派。

2 、预应力锚板墙支护设计与施工 2.1预应力锚杆的设计

锚杆的设计主要应包括锚杆布置、锚杆承载能力、锚杆整体稳定性、锚杆尺寸确定等。

（1）锚杆布置

锚杆布置包括锚杆层数、锚杆水平间距、锚杆倾角等。 ① 锚杆层数：取决于支护结构的截面和所受荷载；

②锚杆水平间距：取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能够承受的拉力值。锚杆间距过小，锚杆相互之间会有影响，因此，我国铁道科学研究院建议其距离不应小于2m；

③锚杆倾角：对锚杆的锚固能力，水平分力是有效的，而垂直分力则是无效的，且还会增加支护结构底部的压力。因此，基于结构安全考虑，锚杆倾角越小越好，但倾角不宜小于12.5°

④锚杆的长度：由于锚杆设计过长，会使摩阻力不能沿锚固段长度范围内同时发挥作用，因此，经济性的锚固长度不应超过10～15m。

（2）锚杆的承载力计算

以土力学为基础进行土的剪切滑移面极限状态分析的经典土力学理论的计算，公式为：

Pug=F+Q=ЛD1 +ЛD2 上式中：

Pug--层锚杆的极限抗拔力（KN） F—锚固体周围表面的总侧阻力（KN） Q—锚固体受压面的总端阻力（KN） D1—锚固体直径（cm）

D2—锚固体扩孔部分的直径（cm） q—锚固体扩孔部分土体的坑压强度（MPa） A—锚固体扩孔部分的承压面积（cm2） L1、L2、Z1、Z2—长度（cm） （3）锚杆的整体稳定性验算

进行锚杆设计时，不仅要研究锚杆的承载能力，而且要研究支护结构与锚杆所支护土体的稳定性，以保证在使用期间土体不产生滑动失稳。锚杆的稳定性，分为整体稳定性和深部破裂面稳定性两种。整体稳定性的计算可按边坡稳定的方法计算，主要采用深部破裂面破坏的Kranz简易计算的方法。

2.2施工工艺

预应力锚板墙施工流程如图所示 图：预应力锚板墙施工流程

2.3施工要点 （1）制锚

拉杆用钢材需有合格证，并经检验合格后使用。锚杆作抗拔试验随机抽取，常见的抽查方法是将锚杆的弯头割掉，按照焊接规范要求将锚杆径向接长，满足液压机卡头长度要求即可。检测完成后再补焊钢筋弯头。拉杆支架用环行钢撑。锚杆自由段用塑料布或塑料套管裹制，錨杆长度由锚具端头起算，成型长度按设计长度制作，误差±100mm。

（2）开挖

喷锚网支护的特点是边开挖边支护，挖土必须分层分段开挖。必须做好：土方开挖前用污水泵将钢板桩围蔽内积水抽干，土方开挖用挖掘机进行，人工配合；开挖时，土方底标高要达到设计要求；在快挖至设计标高上20-30cm时，用人工开挖、操平；标高达到设计要求土方开挖完成后进行检查验收；回填土的宽度以规划设计道路外边线1.0为填土边线；在回填的范围内需进行压实处理。

（3）钻孔

钻孔前应先清除松土覆盖层，而后再精确测定锚杆的位置，并设立牢固的角度支架。钻孔设备应适应地质情况，钻杆的直径要符合设计孔径要求。钻孔过程中，应注意观察孔渣的变化，如发现地质变化应立即上报处理。要经常检查角度支架的变化，并及时调整因钻机振动而引起的角度偏差。钻孔完成后，用高压水在钻孔内充分冲洗，以便将岩粉全部清除孔外，然后再压缩空气将孔内积水吹干。

（4）注浆

注浆的主要作用是形成锚固段，具有锚固作用；防止钢拉杆锈蚀；充填土层中的孔隙和裂缝。一般为底部注浆，采用边注浆边拔管的注浆方法。用R42.5普通硅酸盐水泥配制水泥浆，水灰比控制0.4-0.45，注浆压力控制在0.4-0.6MPa，直到孔口溢出浆。此时就把钻管全部拨出，注浆管不拔。接着用水泥袋湿粘土加钢板封口，并严密堵实，以0.4-0.6MPa稳压注浆5分钟，才拔出注浆交。灌浆方法可采用一次灌浆法和二次灌浆法。

（5）预应力施加

预应力施加应严格按土锚规范分级进行，并尽量保证每级的稳定时间，加荷载时观测锚头位移和锚板的反向位移，锚头位移或面层及锚板有异常时应立即卸

荷查找原因。岩石锚杆可以不分级连续缓慢加至锁定荷载，并同时观测锚头及锚板位移，若出现异常情况则应立即卸荷分析原因。

3 、应用 3.1工程概况

某工程基坑南侧距主干道人行道仅2.6m，西侧距路4.1m，这2条道路车辆多，动荷载较大，东、北两侧距路约3.2m，路边均有自来水管道和煤气管道。因此，开挖后基坑位移值越小越好。

基坑土层为：素填土平均厚1.8m，含砖石、垃圾；粉质粘土，可塑，局部夹粉细砂，厚3.6-6.1m；含碎石砾砂，饱和、中密，平均厚度1.24m，该层为主要含水层，承压水标高3.6m，水量较大，花岗岩强风化带，平均厚度1.25m；以下为中风化花岗岩。

3.2方案确定

预应力锚板支护。具体如下：基坑无支护开挖2.0m，挖除第1层填土至粉质粘土层，砂浆砌筑1000mm高毛石挡土墙至地坪，再继续往上砌1800mm高的24砖墙作临时围墙。自粉质粘土层开始沿基坑边线施工1圈粉喷水泥搅拌桩，搅拌桩相互交接100mm形成隔水围幕。粉喷围幕形成后分层垂直开挖，并在粉喷桩表面挂Φ6@200的單层双向钢筋网喷射80mm厚C20细石混凝土。分层施工预应力锚杆。纵横锚杆间在喷射混凝土面层中加配4Φ12单层加劲传力筋。C25锚板为预制混凝土成品件，楔角25°。

3.3施工技术措施

预应力锚板支护要充分利用土层的分层自立性，实现基坑无支护开挖。本基坑中的第2、3层无法很好的发挥支护作用，施工过程中采取如下技术措施：

（1）自第2层粉质粘土层开始超前施工1圈粉喷水泥搅拌桩围幕，粉喷桩间交接100mm。由于工期紧，为尽快提高粉喷围幕桩体强度，粉喷桩施工时掺加了适量早强剂。本基坑粉喷桩在粉质粘土层段桩身强度及交接质量良好，在成桩10d后开挖，单排粉喷桩围幕即起到挡土挡水作用，分层开挖很安全。

（2）粉喷桩进入第3层含碎石砾砂层，由于局部碎石直径大，桩下部偏位，出现许多吊脚桩、断桩及因偏斜不能交接的桩，从而有漏水、流砂等现象。采取

分段开挖，迅速喷射1层掺加速凝剂的混凝土，然后挂钢筋网喷射第2次混凝土，待混凝土具有一定强度后才进行锚杆施工，解决了流砂、片帮等现象。

（3）排水泄水相结合。采用局部插泄水管引水，水管深入粉喷围幕后，泄水管加工成筛管状外包丝网或管内填碎石，以防流砂外泄。通过排泄水相结合的措施大大降低地下水位和水压力，增加支护安全度，并使分层开挖得以顺利进行。

3.4检测结果

在受力较大的第1、2层锚杆安装了钢弦式锚杆测力计，随基坑开挖每天2次观测锚杆预应力值的变化，并绘成曲线。通过检测发现，第1、2层锚杆在锁定后48h内预应力分别损失为20%和15%，但随着基坑的分层开挖，预应力值又有所回升。在基坑挖至强风化岩时，基坑位移稳定后锚杆预应力值也趋于稳定。预应力锚板支护技术在该项目中成功应用。

4、 结束语

预应力锚板墙深基坑支护技术在深基开挖中得到了广泛应用，成为适用于各种复杂地质条件下的基坑工程边坡支护的一种快捷、经济的应用技术，它可提供开阔的施工空间，提高挖土和结构施工的效率和质量，值得我们深入研究。

参考文献

[1]，深基坑支护工程的设计、施工与监测，焦作工学院学报（自科版），2013

[2]韩文浩，预应力锚板墙支护技术在深基坑开挖中的应用，西安建筑科技大学学报，2012

[3]周红丽，高层建筑深基坑支护施工技术，岩土力学，2011