盾构区间预应力锚索处理技术

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1、盾构区间预应力锚索处理技术:随着盾构技术的日益成熟，盾构区间施工时遇到所需处理的障碍物也越来越多样，本文重点探讨了在盾构区间施工时，预应力锚索的处理。通过对预应力锚索结构的调查，客观科学的制定了一整套处理技术。　　关键词:盾构法地铁隧道预应力锚索处理技术　　1概述　　锚索结构：3φ15.2的预应力钢绞线，强度等级为1860Mpa，成孔直径为150mm，打设角度为向下15度。上排锚索设计总长度26.5m，其中锚固段长度为21.5m，自由段长度为5m，张拉力为290kN，达钢绞线极限破断拉力的37.4%；

2、下排锚索设计总长度27.5m，其中锚固段长度为22.5m，自由段长度为5m，张拉力为310kN，达钢绞线极限破断拉力的40%。　　根据勘测资料本场地地下水类型主要为潜水，主要赋存于杂填土、粉土等弱透水土层中，地下水位埋深约为9.5m，水位年变幅度1.0～2.0米，潜水层渗透系数k综合取值0.5m/d。经前期降水井观测地下水位为16.9～17.1m，观测时间2011年10月23日～27日。　　地质情况见表1。　　2盾构机难以破坏本区域的预应力锚索的分析　　通过对锚索的详细调查，充分分析盾构机自身掘进破断

3、锚索的可行性。　　2.1预应力锚索属于柔性结构，无法通过盾构刀具的切割将其破坏。　　2.2预应力钢绞线强度高达1860Mpa，是普通钢筋强度的6~9倍，即便通过加固处理成刚性结构，也很难通过盾构刀具的切割将其破坏。　　2.3盾构破坏预应力钢绞线的主要机理：①推力破坏（考虑锚索经过张拉有一部分内应力，根据力的合成，初步计算，对破坏垂直盾构隧道的单束锚索的最小推力为158kN，可能一个截面出现两束锚索，则最小消耗推力为316kN，而本台盾构最大推力为3165kN，正常掘进推力为1200kN）；②扭矩破坏（

4、本盾构一档扭矩2620kN·m，二档扭矩4377kN·m，脱困扭矩5225kN·m，正常掘进扭矩1600~2300kN·m，当两束锚索作用在距离刀盘中心的半径小于2.5m时，将可能导致扭矩增大到极限而无法破坏锚索）。　　2.4本区预应力锚索与盾构隧道位置关系有三种情况：①预应力锚索与盾构隧道轴线成37度，并指向盾构始发方向；②预应力锚索与盾构隧道轴线成83度，并指向盾构到达方向；③预应力锚索与盾构隧道轴线成54度，并指向盾构到达方向。当预应力锚索与盾构隧道轴线角度越小则越不利于破断，当锚索与隧道轴线平

5、行时，为破断最不利角度。　　3预应力锚索拔除技术　　根据对盾构机破断锚索的机理及锚索结构的基本情况，在盾构通过前，将锚索提前取出，具体取出方法有三种。方案一：明挖大型深基坑，取出锚索；方案二：采用人工挖孔先截断后取出锚索；方案三：在蓝码帝王大厦地下室试拔锚索（根据设计计算，整束锚索拔出的拉拔力约400kN，而钢绞线可以提供的拉力约770kN，理论上可以直接拔出）。　　3.1采用人工挖孔先截断后取出锚索。盾构开挖直径为6.25m，在盾构隧道中心线两侧分别开外内径1.2m，中对中间距5.3m的人工挖孔，将

6、预应力锚索截断后取出。人工挖孔平面布置图如下：　　■　　图3-1挖孔布置示意图　　3.2锚固体粘结强度复核：当截断后锚固长度为4.5米时，粘结强度计算如下：　　Pt=（Lsa×π×ds×tu）/Fs2。　　Lsa——锚固段长度，取4.5m。　　ds——钢绞线外表直径，取0.0152。　　tu——钢绞线与水泥砂浆的极限粘结力，按砂浆标准抗压强度的10%取，则有20×0.1=2.0MPa。　　Fs2——锚固体拉拔安全系数。临时性锚固取Fs2≥1.3　　则有:Pt=（Lsa×π×ds×tu）÷Fs2　　=4

7、.5×3.14×0.0152×2.0×106÷（1.3×10-3）　　=330.4KN＞258.5kN　　结论：锚固体粘结强度很大，无法把单根钢绞线从锚固体中拔出。　　3.3锚固体与孔壁的抗剪强度复核　　P=（La×π×dh×t）/Fs2　　La——锚固段长度，取4.5m。　　dh——钻孔直径，取0.15m。　　t——锚体与孔壁极限摩阻力标准值，取60kPa(按郑州地区的地质选取)。　　P=（La×π×dh×t）/Fs2　　=(4.5×3.14×0.15×60)÷1.3×103×10-3　　=97.8

8、KN＜锚索最大承载拉力F′=775.5kN　　结论：将锚索截断后，很容易将锚索整根拽出。　　3.4工作孔开挖。工作孔施工时用人工挖孔，一吨卷扬机提升土碴，并用手推车将土碴弃在远离孔口处，每挖深1m即作混凝土护壁（护壁混凝土为C25，混凝土护壁厚度15cm），护壁钢模板作成上小下大，以便混凝土灌注时振捣密实。第一节混凝土护壁顶应高出地面不少于30cm，护壁混凝土内加Φ12的构造筋，且每节护壁均应用Φ12钢筋连成整体，以防护壁下坠。孔内渗水用潜水泵抽出，孔口