预应力锚索在膨胀土地区的应用对比试验研究

周长友　潘燕　邱洪亮

摘 要：本文以成都某项目基坑工程为例，通过4种不同类型锚固材料的预应力锚索在膨胀土地区的抗拔试验结果对比，来探讨不同类型锚固材料的預应力锚索在膨胀土地区基坑支护中的效果，从而确定适用于膨胀土地区的预应力锚索类型。

关键词：膨胀土；预应力锚索；抗拔试验

中图分类号：U412 文献标志码：A

0 前言

成都膨胀土，广泛分布在成都市东北、东、东南郊及岷江、沱江二、三级阶地上，成都地区膨胀土具有中等偏低的膨胀性能，其裂隙发育，土的收缩率较膨胀率大，成都地区膨胀土基本以收缩为主。随着城市建设速度的加快，膨胀土地区出现众多基坑工程。由于膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩、反复涨缩等工程特性，容易引起基坑垮塌、边坡失稳等不良后果。膨胀土的以上特性，是影响的锚固体与孔壁地层间的黏结摩阻力的主要因素。

在成都地区锚索+排桩支护形式是相对比较成熟的支护技术方案。本文主要探讨在成都东部地区某工程项目中采用水泥砂浆注浆锚索、添加膨胀剂到纯水泥浆中注浆锚索、添加膨胀剂到水泥砂浆中注浆锚索及高压旋喷注浆锚索4种不同方案的预应力锚索，通过对试验结果的对比分析，探讨不同类型锚固材料及不同注浆方式预应力锚索在膨胀土地区的抗拔效果。

1 对比试验预应力锚索相关参数

本次用于对比试验的预应力锚索锚固长度为10.0m，自由端长度5.0m，材料采用6s15.2钢绞线。现将4种预应力锚索具体注浆方式分诉见表1。

2 场地工程地质条件

试验场地地貌单元属岷江水系Ⅲ级阶地，为膨胀土地区，地层构成从上到下依次为：人工填土层、黏土层、粉质黏土层（该层为锚索打入层，自由膨胀率δef（%）范围值为41%～58%，平均值为47.5%）、黏土层、全风化泥岩层和强风化泥岩层。

根据所选场地地层剖面图，拟打入预应力锚索的位置为自然标高±0.000以下约6m～8m，此处地层主要为黏土和粉质黏土，具有一定的代表性，满足其试验要求。

3 试验方法

单根锚索轴向拉力设计值为660kN，根据《岩土锚杆（索）技术规程》CECS 22：2005要求，最大试验荷载为单根锚索轴向拉力设计值的1.2倍。

锚索抗拔试验施加荷载与测读锚头位移应遵循以下规定：

（1）初始荷载宜取单根锚索轴向拉力设计值的0.1倍；

（2）锚索抗拔试验加荷等级与各等级荷载观测时间按表2确定。

（3）最大试验荷载观测10min后，卸荷至0.1Nt量测位移。

锚索抗拔试验的破坏标准：（1）后一级试验荷载产生的锚头位移量达到或超过前一级试验荷载产生的位移增量的两倍；（2）锚头位移量持续增长；（3）锚杆杆体破坏。

4 实验结果

（1）根据锚索抗拔试验现场记录及《岩土锚杆（索）技术规程》CECS 22：2005，现将本次所检测12根锚索结果分诉见表3。

结语

综上可知，在4种不同材料类型预应力锚索中，采用高压旋喷施工的预应力锚索在膨胀土地区效果比其他3种材料类型预应力锚索抗拔承载力高，分析其原因为高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，从而形成连续搭接的水泥加固体，使锚固体与孔壁之间的黏结摩阻力要比其他3种类型锚固材料增大，从而使抗拔力增大。

采用外加水泥膨胀剂的预应力锚索，因水泥膨胀剂加在水泥中后，当水泥在凝结硬化时，水泥体积膨胀，从而起到补偿收缩、张拉钢筋产生预应力以及充分填充水泥间隙的作用，水泥膨胀剂是用于提高混凝土工程质量，增加混凝土的强度，注浆体中添加水泥膨胀剂的做法，未解决膨胀土强度变化的主因，但由于混凝土体积膨胀，使锚索锚固体与孔壁之间的摩擦力有所增大，其抗拔力比纯水泥浆大。

综上所述，在膨胀土地区常规的锚索锚固材料及工艺不能满足基坑支护要求。锚索抗拔力的大小与锚索锚固段与孔壁间的摩擦力相关，在膨胀土地区采用锚索支护时，应采用能增加锚索锚固段与孔壁之间摩擦力的施工工艺与材料。

参考文献

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