程玉果

(核工业江西工程勘察研究总院有限公司厦门分公司 福建厦门 361000)

0 引言

预应力锚索作为一种成熟的施工工艺，长期应用于基坑支护项目中，具有较好的经济性。但随着城市地下空间开发趋于精细化，锚索侵占红线范围外的用地，成为预应力锚索应用过程中遇到的最大的问题[1]。

传统锚索的应用受到地层和环境的限制。尤其在软土地区，由于土层性质差，锚固体与土层间的锚固体较少，造成锚索设计长度长，锚固力小，从而导致锚索在软土地区的使用受到限制[2-3]。

为了解决这些技术问题，在大量实践的基础上，研发了大直径可回收锚索的技术[4-5]。该技术利用高压旋喷技术实现了大直径的锚固体，从而大幅度提高了单锚的承载力，并大大缩短了锚索长度。在基坑工程结束后，可对内置的锚索进行有效回收，有效解决锚索侵占红线范围外的的用地问题。其中程继宝团队研发的JM大直径可回收锚索技术，已经在多个软土基坑中进行了实践。本文结合厦门某项目基坑工程的设计与施工，对该技术进行分析和探讨。

1 JM系列锚索构造

JM可回收锚索属于压力型可回收锚索，由专用承载体、无粘结钢绞线、JM68解锁扳手、JM66高效低可缩锚具锁紧器、JM58机械式预应力自减压阀等构件组成，可实现钢绞线以及锚具的可回收重复利用。JM系列可回收锚索由于其适应地层广、回收方便、回收率高、锚具可回收等特点，在实际工程中得到了广泛的应用。

1.1 锚索承载体

目前共开发出JM15-1、JM15-2、JM16-2、JM15-4可回收锚索以及JMK-4型扩大头可回收锚索。根据锚索设计荷载的不同，选用不同的钢绞线及承载体组合，可实现1束 6束钢绞线的自由组合，满足不同的工程需求,如图1～图2所示。

图1 JM16-2可回收锚索

图2 JM15+JM16压力分散型可回收锚索

1.2 锚具

当JM66锚具锁紧器与JM58机械式预应力自减压阀配合使用，如图3所示，可达到减少预应力损失并提高锚索回收效率。

图3 JM58(外)+JM66(内)锚具

JM66的使用，可明显减少应力张拉过程中应力释放时，钢绞线以及垫片对锚具相对位移，提供更高效的预应力张拉施工效率。可将锚索张拉过程中预应力的损失减少到5%以下，在降低工人的劳动强度的同时，提高锚索的预应力。

JM58机械式预应力自减压阀(发明专利号：ZL 2015 1 0093613.9)，是为了卸载预应力和回收锚索时，减轻工作强度并提高安全系数而专门设计的锚具。该锚具采用普通螺栓安装及拆除，不需要使用千斤顶进行卸载。同时，该锚具可回收重复使用，提高了锚具的使用效率。

2 锚索施工及回收

2.1 施工工艺

JM大直径可回收锚索相对于传统锚索，其主要区别是，大直径锚固体的施工以及可回收的内置锚索的施工。根据采用的可回收锚头的不同，JM大直径可回收锚索的施工工艺分为两种。

施工工艺一：当采用JMK-4型扩大头可回收锚头，其施工流程为：锚索组装→JMK-4锚头带着无粘结钢绞线自钻进→锚固段旋喷注浆形成扩大头→锚索养护→端头锁定→基坑开挖→基坑肥槽回填→锚索回收。采用高压旋喷桩的成桩工艺，通过高压力的水泥浆喷射切割土体至设计深度的同时，利用钻头将钢绞线置入大直径水泥土桩体中，从而形成大直径锚索。

施工工艺二：当使用JM15、JM16可回收锚头组合时，可组成压力型或压力分散型可回收锚索。其施工流程为：锚索组装→钻进→锚固段多喷多搅→锚固段水泥土短暂养护→套管二次钻进→插入锚索→一次注浆→拔出套管→锚索二次高压注浆→锚索养护→端头锁定→基坑开挖→基坑肥槽回填→锚索回收。本工艺采用二次钻孔，将钢绞线置入大直径水泥土桩体中，从而形成大直径锚索。

无论采用哪种施工工艺，其受力特点均为受荷后，锚索钢绞线总是处于受拉状态，钢绞线借助承载力与无粘结钢绞线将荷载传递至承载力，承载力则将荷载传递与旋喷的注浆体，最终通过注浆体周边的摩阻力传递至周边土层中。

2.2 JM锚索回收原理

JM锚索回收方式为旋转可回收式，如图4所示。无粘结钢绞线通过夹具锚固在端部的锚索承载力上。基坑过程结束后，肥槽回填到回收标高后，解开锚具，在锚头处利用JM68解锁器，旋转钢绞线，使钢绞线与承载体内的夹具脱开，从而可在对周围土体不产生较大扰动的条件下，人工将钢绞线逐根回收。

图4 JM68解锁扳手回收钢绞线

根据工程经验，采用JM68解锁扳手进行锚索回收，可实现单人手工操作，免用千斤顶高效工作。三人小组一个工作日可回收约30组锚索。同时，锚索端头可不用伸出墙体亦可工作，大大节约了空间。

3 工程应用

3.1 工程概况

某项目基坑北侧为相邻的待开发地块(共用红线)；南侧为规划道路，近期会施工且有一下穿通道穿越规划道路；西侧为规划道路，近期会施工；东侧为规划道路，现状为临时施工道路。基坑占地面积约为3万m2，设置一层地下室，基坑开挖深度约为4.6 m～7.2 m，基坑平面图如图5所示。

图5 基坑平面图

3.2 地质条件

拟建场地原始地质为海陆交互沉积地貌，原为鱼塘，经人工回填填平为建设用地。场地内开挖影响范围内主要的土层为：素填土、淤泥、中砂、粉质粘土、砾砂、残积土、全风化花岗岩、强风化花岗岩。其中淤泥位于人工填土层下，厚度为0.9 m～11.30 m，流塑状、饱和，固结度为0.43～0.55，灵敏度为3.0～6.1，含有机质、腐殖质以及少量的贝壳。地下水主要为位于人工填土层的孔隙潜水，以及位于砂层的微孔承压水。

3.3 设计方案

该项目基坑的北侧紧邻本项目待开发地块，采用上部放坡+悬臂H型钢桩；基坑西北角和西南角设置混凝土角撑；基坑南侧采用H型钢+钢管斜抛撑支护；基坑东侧没有淤泥，采用土钉墙支护；连接通道采用H型钢+钢管支撑支护；基坑西侧采用H型钢桩+JM大直径可回收锚索支护，锚索杆体采用一组JM15-2+JM16-2型可回收锚头+无粘结钢绞线组成的压力分散型锚索。基坑西侧支护结构剖面图如图6所示。

图6 JM锚索支护剖面图

3.4 JM大直径可回收锚索施工

3.4.1 钻孔、旋喷扩孔

开挖至冠梁中心下0.5 m时停止开挖，使用地质钻机成孔，如图7所示。成孔至设计深度后，将钻杆前段与钻头拆开，通过钻杆的中空通道，向孔壁高压喷射注浆，形成从底向上的水泥土旋喷体。淤泥段的喷射压力为15～20 MPa,锚固段进行复喷。

图7 JM锚索施工

3.4.2 下锚

当旋喷体达到初凝时，采用地质钻机在旋喷体内重新成孔，采用全套管成孔工艺，并采用泥浆循环清孔。清完毕后，将一、二次注浆管与加工好的JM16压力分散型锚索绑扎一起，放入钻孔。为保证锚索的抗拔效果，每隔2 m设置一个定位架，使锚索体位于钻孔的中心位置，并在锚索的自由端与锚固段之间设置止浆环。注浆管放置于管体中心，注浆管段部距杆体端部50 mm～100 mm，二次注浆管的出浆孔只在底部3 m范围内设置，一次注浆管采用直径20 mm塑料管，二次注浆管采用直径15 mm铁管。

3.4.3 注浆

锚索注浆采用二次高压注浆。一次注浆采用P.O.42.5R普通硅酸盐水泥，一次注浆水灰比0.40～0.45,二次高压水泥浆水灰比0.45～0.55，并掺入补偿收缩微膨胀剂。一次注浆为常压注浆，边拔套管边注浆并在孔口设止浆塞，待浆液从孔口溢出后方可停止注浆。第二次注浆在一次注浆锚固体强度达到5 MPa后进行，压力控制在2.0～3.0 MPa，并直到孔口返浆为止。为保证回收效果，锚索注浆时，应注意水泥浆不要进入无粘结钢绞线内。

3.4.4 锚索张拉锁定

锚索张拉应在锚固体以及冠梁达到80%强度后才能进行张拉。压力分散性锚索的张拉，因各单位锚索长度不同，张拉时严格按设计次序采用差异分步张拉。

锚头采用JM58型机械式预应力自减压阀保证预应力，采用JM66型锚具锁紧器进行锁定。

3.4.5 锚索回收

待地下室底板施工完后，在地下室底板位置设置支承层。地下室外墙施工完防水层后，分层回填至锚索回收面，如图8所示。用扳手解开JM66型锚具锁紧器，将锚索钢绞线插入JM68解锁扳手中，转动解锁扳手，将钢绞线从承载体中的夹具脱开，手动将钢绞线拉出，实现钢绞线回收。重复以上步骤，直到将所有钢绞线拔出。对于拔出的锚索，妥善保管供下次施工使用。

图8 JM锚索回收

3.4.6 施工效果评价

基坑工程全过程的监测结果表明，基坑开挖至坑底时，基坑开挖段的深层土体位移为20 mm～35 mm，平均变形在25 mm左右，有效控制了基坑开挖的安全以及对周边环境的影响。基坑回填前，本项目施工的106根锚索全部采用JM68解锁扳手进行回收，回收率达到100%，未对邻近的规划路的地基处理施工带来任何影响。达到了预期的工程效果。

4 结语

JM大直径可回收锚索与传统的锚索区别，在于锚固体直径大，承载力高且锚索可在基坑回填前可靠高效的回收。既解决了软土基坑锚索承载力的问题，也解决了锚索出红线的问题。本文结合软土地区JM大直径可回收锚索的应用实践，总结了该型锚索的技术特点以及施工回收工艺，可为类似的工程项目提供参考。