阅读说明：本技术 一种预应力锚索结构及预应力锚索施工方法 (Prestressed anchor cable structure and prestressed anchor cable construction method ) 是由 严毅 郝非 李宗鹏 杜士亮 毋铭 彭建民 何冠儒 黄镜儒 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种预应力锚索结构及预应力锚索施工方法。该结构包括：锚索成孔套管、锚索、注浆管、锚索定位托架、锚具；其中,锚索成孔套管设置于土层中锚索孔内且外壁抵接在土层上,用以临时支撑土层以保证锚索孔的直线性；锚索、注浆管和锚索定位支架设置在锚索成孔套管内,并且,锚索的尾部伸出冠梁并连接在锚具上锁定；若干个锚索定位托架在锚索成孔套管内沿锚索的长度方向并排设置,用以固定锚索以防止锚索在土层中下沉或者下挠；注浆管进行锚索的注浆,用以固定锚索在土层中的位置,锚具进行锚索的张拉锁定和复拉达到设计要求。本发明可控制锚索的变形并减少预应力损失,且施工速度快且操作方便,锚索变形小,基坑边坡变形及安全有保证。(The invention provides a prestressed anchor cable structure and a prestressed anchor cable construction method. The structure includes: the anchor cable positioning device comprises an anchor cable hole-forming sleeve, an anchor cable, a grouting pipe, an anchor cable positioning bracket and an anchor; the anchor cable pore-forming sleeve is arranged in an anchor cable hole in a soil layer, and the outer wall of the anchor cable pore-forming sleeve is abutted against the soil layer and used for temporarily supporting the soil layer so as to ensure the linearity of the anchor cable hole; the anchor cable, the grouting pipe and the anchor cable positioning bracket are arranged in the anchor cable hole forming sleeve, and the tail part of the anchor cable extends out of the crown beam and is connected to the anchor device for locking; the anchor cable positioning brackets are arranged in the anchor cable hole forming sleeve side by side along the length direction of the anchor cable and used for fixing the anchor cable so as to prevent the anchor cable from sinking or warping in a soil layer; the grouting pipe is used for grouting the anchor cable to fix the position of the anchor cable in the soil layer, and the anchor device is used for tensioning, locking and redrawing the anchor cable to meet the design requirement. The invention can control the deformation of the anchor cable and reduce the prestress loss, and has the advantages of high construction speed, convenient operation, small deformation of the anchor cable and guarantee of the deformation and the safety of the foundation pit slope.)

一种预应力锚索结构及预应力锚索施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及一种预应力锚索结构及预应力锚索施工方法。

背景技术

在城市建筑工程的深基坑施工过程中，支护桩+搅拌桩止水帷幕+预应力锚索的基坑支护型式是比较经济合理的基坑支护方案。由于河流及沿海冲积区有深厚的软土层，锚索总长度较长，锚固段及自由段位于软弱土层，在锚索施工成孔、下锚索、注浆、预应力张拉过程中，锚索的变形值及伸长值都会偏大，同时由于土层软弱、土体变形及应力情况复杂，容易出现锚索预应力损失的情况。因此，沿海软土地区桩锚支护型式的深基坑容易出现基坑变形偏大，从而造成重大基坑安全隐患，影响基坑的正常使用。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种预应力锚索结构及预应力锚索施工方法，旨在解决现有河流及沿海冲积区有深厚的软土层导致锚索的变形值及伸长值偏大且锚索预应力损失的问题。

一方面，本发明提出了一种预应力锚索结构，该结构包括：锚索成孔套管、锚索、注浆管、锚索定位托架、锚具；其中，所述锚索成孔套管设置于土层中锚索孔内且外壁抵接在所述土层上，用以临时支撑所述土层以保证锚索孔的直线性；所述锚索、所述注浆管和所述锚索定位托架设置在所述锚索成孔套管内，并且，所述锚索的尾部伸出冠梁并锁定在锚具上，所述锚具用以进行锚索的张拉锁定和复拉以达到预设要求；若干个所述锚索定位托架在在所述锚索成孔套管内沿所述锚索的长度方向设置有并排设置，并且，所述锚索定位托架的轴向设置有若干缺口，用以固定所述锚索以防止锚索在土层中下沉或者下挠；所述锚索定位托架的中间位置还设有定位孔，用以固定所述注浆管，所述注浆管用以进行所述锚索的注浆以固定所述锚索在土层中的位置。

进一步地，上述预应力锚索结构，所述土层的侧壁上设置有支护止水结构，用以对所述土层进行支护和止水。

进一步地，上述预应力锚索结构，所述冠梁设置在所述支护止水结构的上方，并且，所述冠梁的侧壁抵压在所述土层上，用以固定所述锚具。

进一步地，上述预应力锚索结构，所述冠梁和所述锚具之间的连接位置设置有垫板。

进一步地，上述预应力锚索结构，所述锚索的尾部自所述锚索成孔套管内伸出并依次穿设于所述冠梁和所述垫板。

进一步地，上述预应力锚索结构，所述锚索为多根钢绞线组成的线束。

另一方面，本发明还提出了一种预应力锚索施工方法，该方法包括如下步骤：锚索成孔步骤，采用锚索成孔套管在土层内的预设位置进行钻孔，以得到锚索孔且锚索成孔套管设置在所述锚索孔内；锚索下放步骤，将锚索和注浆管绕设绑扎在锚索定位托架上，以使锚索固定在所述锚索定位托架的缺口处，注浆管固定在锚索定位托架中间位置开设的定位孔处，以形成锚索束，并将绑扎完成的锚索束通过锚索成孔套管送入锚索孔内；注浆步骤，通过注浆管将水泥浆液注入锚索孔内，以使水泥浆液将锚索的锚固段和自由段注满，并在所述注浆过程中逐步抽出锚索成孔套管；套管抽离步骤，抽出锚索成孔套管后并在水泥浆液初凝前，固定锚索束，防止因锚索孔塌孔和锚索束下陷造成的锚索束下挠；锚索张拉步骤，在水泥浆体达到预设龄期后，通过设置在锚索孔外的锚具对锚索进行预张拉；锚索锁定步骤，在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定；基坑开挖步骤，锚索张拉锁定后，进行基坑土方开挖，并在此期间进行锚索复拉以控制基坑变形。

进一步地，上述预应力锚索施工方法，在所述注浆步骤中，逐步抽出锚索成孔套管的同时进行孔口补浆和二次注浆，以确保锚索注浆质量。

进一步地，上述预应力锚索施工方法，在所述锚索锁定步骤中，对所述锚索进行间隔跳锁锁定，以保证各根锚索的各股钢绞线受力均匀，锁定荷载值均衡。

进一步地，上述预应力锚索施工方法，在所述锚索张拉步骤中，锚索的预张拉在预设锁定值荷载持荷不小于15min，以保证锚索的自由段的充分伸展和减少锚索的徐变变形。

本发明提供的预应力锚索结构及预应力锚索施工方法，通过在锚索孔内设置锚索成孔套管，以对锚索孔的内壁上的土层进行临时支撑以保证锚索孔的直线性，保障成孔质量，减少对软土层的扰动破坏，避免塌孔；同时锚索成孔套管刚度大，可以减少成孔过程的因钻头钻杆自重造成的锚索孔线性弧度，避免对软土层的扰动破坏，进而避免在成孔、下锚索、注浆、预应力张拉过程中锚索的变形值及伸长值的变大，且可避免锚索的预应力的损失；采用锚具进行锚索的张拉锁定和复拉以达到设计要求；同时，在锚索上设置有锚索定位托架，以固定支撑锚索和注浆管，以防止锚索在土层中下沉或者下挠；采用注浆管进行所述锚索的注浆，用以固定锚索在土层中的位置。与现有技术相比，可控制锚索的变形并减少预应力损失，且施工速度快且操作方便，标准化构件快速安装；同时，锚索变形小，基坑边坡变形及安全有保证。

进一步地，通过注浆管将水泥浆液注入锚索孔内，水泥浆液应将锚索的锚固段和自由段全部充分注满，并在注浆过程中结合注浆情况缓慢抽出锚索成孔套管，并且，在注浆过程中，为避免因锚索孔塌孔和锚索束下陷造成的锚索束下挠，临时固定锚索束，以减小锚索的变形和基坑边坡变形，确保施工的安全性；在水泥浆体达到预设龄期后，对锚索进行预张拉，减少锚索的预应力松弛，保证锚索的自由段的充分伸展和减少锚索的徐变变形；并在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定，和锁定后对锚索进行复拉，以有效减少锚索变形及伸长值，减少锚索预应力损失。

尤其是，在预应力张拉锁定时采用间隔跳锁，保证各根锚索受力均匀，锁定荷载值均衡，以确保锚索锁定荷载应达到设计锁定荷载值的1.2-1.3倍，即进行超力值锁定。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的预应力锚索结构的结构示意图；

图2为图1中A-A位置的剖面图；

图3为本发明实施例提供的预应力锚索施工方法的流程框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

预应力锚索结构实施例：

参见图1至图2，其示出了本发明实施例提供的预应力锚索结构的结构示意图。如图所示，该结构包括：锚索成孔套管1、锚索2、注浆管3、锚索定位托架4、垫板5、锚具6、支护止水结构7和冠梁8；其中，

锚索成孔套管1设置于土层中锚索孔内且外壁抵接在土层上，用以支撑土层。具体地，锚索成孔套管1设置在锚索孔内，以对锚索孔的内壁上的土层进行支撑以保证锚索孔的直线性，进而保障成孔质量，减少对软土层的扰动破坏，避免塌孔；同时锚索成孔套管1刚度大，可以减少成孔过程的因钻头钻杆自重造成的锚索孔线性弧度。其中，锚索成孔套管1可以为钢套管，以保证其刚度，尤其是对于河流及沿海冲积区有深厚的软土层而言，可进一步确保成孔质量，避免对软土层的扰动破坏，进而避免在成孔、下锚索、注浆、预应力张拉过程中锚索2的变形值及伸长值的变大，且可避免锚索2的预应力的损失。

锚索2、注浆管3和锚索定位托架4均设置在锚索成孔套管1内，并且，锚索2的尾部伸出冠梁8并锁定锚具6上，锚具6用以进行锚索2的张拉锁定和复拉以达到预设要求。具体地，锚索20从尾部至前端依次分为张拉段、自由段以及锚固段。自由段以及锚固段埋设于锚索成孔套管1即锚索孔的内部。锚索2为多根钢绞线组成的线束。在自由段的区间内每根钢绞线的侧面可以包裹有管软。软管的设置使得自由段22区间的钢绞线不会被锚索成孔套管1固定，这样在对锚索2进行预应力张拉的过程中自由段区间的钢绞线可以在软管内进行拉伸。自由段区间的钢绞线之间可以相互平行且间隔一定距离设置，优选地，钢绞线可呈圆形均匀排布。锚索2的尾部自锚索成孔套管1内伸出并依次穿过冠梁8和垫板5后连接在锚索成孔套管1外的锚具6上，以通过锚具6对锚索2进行张拉锁定和复拉，进而确保锚索2可达到预设要求，预设要求可根据实际情况确定，本实施例中对其不做任何限定。注浆管3设置在锚索成孔套管1内且设置在多根钢绞线围设的圆形结构的内部，且与钢绞线之间平行间隔设置。

若干个锚索定位托架4在锚索成孔套管1内沿锚索2的长度方向并排设置，锚索定位托架4的轴向设置有若干缺口41，用以固定锚索2以防止锚索2在土层中下沉或者下挠；锚索定位托架4的中间位置还设有定位孔42，用以固定注浆管3，注浆管3用以进行锚索2的注浆以固定锚索2在土层中的位置。具体地，锚索定位托架4可以设置在锚固段，以在锚索2的锚固段将多根钢绞线和注浆管3支撑开。锚索定位托架4可以采用较为宽厚的圆形片状的塑料托架，同时结合入土层的情况加密锚索定位托架4之间的间距，确保锚索2不沉陷入软土层，优选地，锚索定位托架4之间的间距可以为1m-1.5m。锚索2的钢绞线可通过绑扎固定在缺口41位置，注浆管3可通过绑扎固定在定位孔42处，以便以便于将三种整体通过锚索成孔套管1送入锚索孔内。锚索定位托架4的设置可以使得组成锚索2的钢绞线不会缠在一起，使得锚索2在安装过程中可以保持形状，且以便避免注浆管3和锚索2之间的接触连接，即注浆管3和锚索2之间相互独立存在，进而便于后续注浆时锚索2埋设在浆液内以防止锚索2在土层中下沉或下挠，而注浆管3随注浆的同时提升并旋转，即边注浆边抽出注浆管3，进而避免注浆管3的损坏和注浆管3埋设在浆液内导致浆液收缩致使需要补充注浆的问题，提高了锚索体的强度，且注浆使锚索2固定在土层中的设定位置。其中，缺口41与钢绞线一一对应设置，其沿锚索定位托架4的周向均匀分布。

土层的侧壁（如图1所示的右侧壁）上设置有支护止水结构7，用以对土层进行支护和止水。具体地，支护止水结构7可以支护桩即止水帷幕组合的结构，以便避免土层的侧边倒塌且对其进行止水。

支护止水结构7的上方设置有冠梁8，其侧壁抵压在土层上，用以固定锚具6。具体地，冠梁8可以为设置在支护止水结构7的顶部的钢筋混凝土连续梁，其作用其一是把所有的桩基连到一起，防止基坑即土层顶部边缘产生坍塌，其二是通过承担钻孔注浆等施工时的水平挤靠力和竖向剪力，同时可实现锚具6的固定。其中，冠梁8和锚具6之间的连接位置设置有垫板5，用以进行锚具6的支撑。

综上，本实施例提供的预应力锚索结构，通过在锚索孔内设置锚索成孔套管1，以对锚索孔的内壁上的土层进行临时支撑以保证锚索孔的直线性，保障了成孔质量，减少对软土层的扰动破坏，避免塌孔；同时锚索成孔套管1刚度大，可以减少成孔过程的因钻头钻杆自重造成的锚索孔线性弧度，尤其是对于河流及沿海冲积区有深厚的软土层而言，避免在成孔、下锚索、注浆、预应力张拉过程中锚索2的变形值及伸长值的变大，且可避免锚索2的预应力的损失；采用锚具6进行锚索2的张拉锁定和复拉以达到设计要求；同时，在锚索2上设置有锚索定位托架4，以固定支撑锚索2和注浆管3，以防止锚索2在土层中下沉或者下挠；采用注浆管3进行锚索的注浆，用以固定锚索在土层中的位置。与现有技术相比，该结构可控制锚索2的变形并减少预应力损失，且施工速度快且操作方便，标准化构件快速安装；同时，锚索2变形小，基坑边坡变形及安全有保证。

进一步地，通过土层侧壁设置的支护止水结构7和冠梁8，以承受水平挤靠力和竖向剪力避免土层产生坍塌。与现有技术相比，可控制锚索2的变形并减少预应力损失，且通过该结构施工速度快且操作方便，标准化构件快速安装；同时，锚索2变形小，基坑边坡变形及安全有保证。

方法实施例：

参见图3，其为本发明实施例提供的预应力锚索施工方法的流程框图。如图所示，该方法包括如下步骤：

锚索成孔步骤S1，采用锚索成孔套管在土层内的预设位置进行钻孔，以得到锚索孔且锚索成孔套管设置在锚索孔内。

具体地，锚索成孔可以采用锚索成孔套管1进行成孔，以得到锚索孔且锚索成孔套管1设置在锚索孔内以临时支撑土层，并保证锚索孔的直线性，可保障成孔质量，减少对软土层的扰动破坏，避免塌孔。同时锚索成孔套管1刚度大，可以减少成孔过程的因钻头钻杆自重造成的锚索孔线性弧度。

锚索下放步骤S2，将锚索和注浆管绕设绑扎在锚索定位托架上，以使锚索固定在锚索定位托架的缺口处，注浆管固定在锚索定位托架中间位置开设的定位孔处，以形成锚索束，并将绑扎完成的锚索束通过锚索成孔套管送入锚索孔内。

具体地，将锚索2的各根钢绞线和注浆管3分别绑扎固定在锚索定位托架4的缺口41和定位孔42处，以通过锚索定位托架4实现锚索2的固定进而防止锚索2在土层中下沉或者下挠；并可采用注浆管3进行锚索2的注浆，以固定锚索2在土层中的位置。锚索定位托架4可以采用较为宽厚的圆形片状的塑料托架，同时结合入土层的情况加密锚索定位托架4之间的间距，锚索定位托架4之间的间距可以为1m-1.5m，以确保锚索2不沉陷入软土层。然后将绑扎完成的锚索束通过锚索成孔套管1送入锚索孔内。

注浆步骤S3，通过注浆管将水泥浆液注入锚索孔内，以使水泥浆液将锚索的锚固段和自由段注满，并在注浆过程中逐步抽出锚索成孔套管。

具体地，通过注浆管3将水泥浆液注入锚索孔内，水泥浆液应将锚索2的锚固段和自由段全部充分注满。其中，自由段通过锚索成孔套管1保护确保钢绞线与水泥浆体脱离。在注浆过程中结合注浆情况缓慢抽出锚索成孔套管1，同时及时进行孔口补浆和二次注浆，确保锚索注浆质量。

套管抽离步骤S4，抽出锚索成孔套管后并在水泥浆液初凝前，固定锚索束，防止因锚索孔塌孔和锚索束下陷造成的锚索束下挠。

具体地，在抽出锚索成孔套管1后，水泥浆液初凝前，应临时固定锚索束，防止因锚索孔塌孔和锚索束下陷造成的锚索束下挠。

锚索张拉步骤S5，在水泥浆体达到预设龄期后，通过设置在锚索孔外的锚具对锚索进行预张拉。

具体地，锚索水泥浆体达到预设龄期后，锚索2张拉应进行充分的预张拉。锚索2的预张拉应在设计锁定值荷载持荷不小于15min，保证锚索2的自由段的充分伸展和减少锚索2的徐变变形；其中，预设龄期可以根据实际情况确定，本实施例中对其不做任何限定。

锚索锁定步骤S6，在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定。

具体地，锚索1的预应力张拉锁定在预张拉完成后进行。张拉锁定应间隔跳锁，保证各根锚索2的钢绞线受力均匀，锁定荷载值均衡；锚索2的锁定荷载应达到设计锁定荷载值的1.2-1.3倍。其中，设计锁定荷载值可以根据实际情况确定。

基坑开挖步骤S7，锚索张拉锁定后，进行基坑土方开挖，并在此期间进行锚索复拉以控制基坑变形。

具体地，锚索2锁定完成后，在基坑土方开挖期间，由于土体应力变化、地下水位变化、土方开挖先后次序及深度等影响，会造成锚索2应力的变化，有增大也有减少。针对锚索2应力减少损失较大达到30%的，应及时进行锚索2复拉，有效控制基坑变形。

综上，本实施例提供的预应力锚索施工方法，通过在锚索孔内设置锚索成孔套管1，以对锚索孔的内壁上的土层进行临时支撑以保证锚索孔的直线性，保障成孔质量，减少对软土层的扰动破坏，避免塌孔；同时锚索成孔套管1刚度大，可以减少成孔过程的因钻头钻杆自重造成的锚索孔线性弧度，避免对软土层的扰动破坏，进而避免在成孔、下锚索、注浆、预应力张拉过程中锚索2的变形值及伸长值的变大，且可避免锚索2的预应力的损失；采用锚具6进行锚索2的张拉锁定和复拉以达到设计要求；同时，在锚索2上设置有锚索定位托架4，以固定支撑锚索2和注浆管3，以防止锚索2在土层中下沉或者下挠；采用注浆管3进行锚索的注浆，用以固定锚索在土层中的位置。与现有技术相比，可控制锚索2的变形并减少预应力损失，且施工速度快且操作方便，标准化构件快速安装；同时，锚索2变形小，基坑边坡变形及安全有保证。

进一步地，通过注浆管3将水泥浆液注入锚索孔内，水泥浆液应将锚索2的锚固段和自由段全部充分注满，并在注浆过程中结合注浆情况缓慢抽出锚索成孔套管1，并且，在注浆过程中，为避免因锚索孔塌孔和锚索束下陷造成的锚索束下挠，临时固定锚索束，以减小锚索的变形和基坑边坡变形，确保施工的安全性；在水泥浆体达到预设龄期后，对锚索进行预张拉，减少锚索的预应力松弛，保证锚索的自由段的充分伸展和减少锚索的徐变变形；并在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定，和锁定后对锚索进行复拉，以有效减少锚索变形及伸长值，减少锚索预应力损失；也就是说，本申请中通过锚索成孔套管1的设置并在注浆时缓慢抽出锚索成孔套管1且临时固定锚索束，结合对锚索进行预张拉减少锚索的预应力松弛，再跳拉、超力值锁定，以在各个步骤中控制锚索的变形，以在注浆过程中整体控制锚索变形，进而达到减少预应力损失的目的。

尤其是，在预应力张拉锁定时采用间隔跳锁，保证各根锚索受力均匀，锁定荷载值均衡，以确保锚索锁定荷载应达到设计锁定荷载值的1.2-1.3倍，即进行超力值锁定。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。