安徽建筑
中图分类号：TU745文献标识码：A
文章编号：1007-7359（2022）12-0151-02
DOI:10.16330/jki.1007-7359.2022.12.061
1引言
护形式，锚索作为深入地层的受拉构件，其一端与工程构筑物连接，另一端深入地层利用锚固体与土层的粘结摩擦作用，对基坑边坡起到支护加强的作用。传统的锚索一般是由钢材加工而成，但锚索因常年埋入地下，其金属部分与土壤、地下水等相互作用，易造成环境污染。玄武岩纤维具有强度高、电绝缘性好、耐腐蚀、易降解等多个优点，由玄武岩纤维为主要材料制成的锚索，可以被地铁盾构机的刀盘直 接破碎，所以玄武岩纤维锚索遗留在地下并不会影响盾构施工。然而玄武岩纤维筋材不能焊接，只能通过粘结剂实现连接，因此现有的金属材质锚索施工结构体系不适用于玄武岩纤维锚索，通过工程的实际应用来探索出一套适合玄武岩纤维筋材锚索施工的技术。
2工程概况
某功能膜新材料智慧物流园工程位
于安徽省合肥市，拟规划总用地面积约65382.95m 2，总建筑面积91796.45m 2，主要包含地下车库、综合楼及配套用房、仓库、厂房、室外辅助工程、变电所供配电及室外电等，计划工期693d ，工程投资约2.48亿元。本工程建场地水文地质条件一般，地下水类型主要为①层杂填土中的上层滞水、③层中风化片麻岩和④层强风化片麻岩中的裂隙水。①层杂填土中的上层滞水主要由大气降水、地表水渗入组成，勘探期间测得其静止水位埋深1.00m ～2.40m ，水位标高39.46m ～42.03m ；③层强风化片麻岩和④层中风化片麻岩中的裂隙水主要由地下径流渗透补给，其地下水位埋深大，对基础设计及施工影响相对较小。场地地下水位年变化幅度在1.5m 左右。本工程基坑深度最深处为11.6m ，周边临近位置后期拟规划地铁线路，因此锚索施工限制使用，本工程采用玄武岩纤维筋锚索结合排桩进行深基坑支护施工。
3关键施工技术
3.1玄武岩纤维锚索的设置
在基坑的南侧区域设置预应力玄武
岩纤维锚索，其中第一层锚索与最顶部内支撑竖向距离为7.5m ，每根玄武岩纤维锚索总长30m ，横向间距1.5m ，入射角30°，其中锚固段长18m 。第二层锚索与最顶部内支撑竖向距离为6m ，每根玄武岩纤维锚索总长30m ，横向间距1.5m ，入射角30°。第三层锚索与最顶部内支撑竖向距离4m ，每根玄武岩纤维锚索总长30m ，横向间距1.5m ，入射角30°。第四层锚索与最顶部内支撑竖向距离2m ，每根玄武岩纤维锚索总长为30m ，横向间距1.5m ，入射角30°。
3.2玄武岩纤维锚索的制作
锚索采用φ10mm 及以上玄武岩纤维筋材，筋材不得接长，使用前应检查有无油污、缺裂等情况。为使锚杆置于钻孔中心，应在锚杆上每隔1500mm 设置定位器一个，根据玄武岩纤维筋材直径和单索玄武岩纤维筋材数量选用市场用于钢胶线锚索的成品对中支架。锚杆端头预留1m 供安装锚具，杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎，锚头采用φ50cm 钢管，长15cm ～20cm ，一端压扁。将BFRP 筋材集合插入锚头，注入植筋胶固化24h 。使用锚索支架将玄武岩筋材固定住，同时在中间设置注浆管，以此完成锚索的制作。
3.3玄武岩纤维锚索专用锚具的设计
新型非金属锚具包括钢制套管、锚垫板和锁定螺母，粘结式钢管套管采用无缝钢管，钢管长度为300mm ～400mm ，内径18mm ～20mm ，壁厚4mm ～6mm ，一端外壁为螺纹段，长度100mm ～150mm ，另一端为光圆段。锚垫板是200mm×200mm 的方形钢板，厚度为20mm ～30mm ，根据每组锚索的根数在锚垫板上预留相对应的预留孔，预留孔直径为30mm 。每根与玄武岩纤维锚索粘结完成后的粘结式钢管套管穿过锚垫板上的预留孔后，利用千斤顶对锚索施加预应力，施加完成后通过锁定螺母在粘结式钢管套管的螺纹段的旋转进行预应力锁定。3.4玄武岩纤维专用锚具的试验
按设计使用钢制套管并安装锁定螺母，然后进行测试，在满足玄武岩纤维筋材抗拉强度的前提下，在螺帽受力达到160kN 时结束试验。螺帽和锚具完好且未发生断裂则证明满足锚具设计要求。
玄武岩纤维专用锚具测试合格后，在施工现场进行锚索的拉拔试验以检测玄武岩纤维锚具的力学性能，同时可获
玄武岩纤维筋锚索施工技术在工程中的应用分析浸涂
吕善勇，庄小杰，刘江，陈烈，周刚
(中国建筑一局（集团）有限公司，北京100161)
摘
要：玄武岩纤维材料作为一种新型环保材料在各行各业中的应用越来越广泛，由玄
武岩纤维为主要材料制成的锚索已被证明可以应用于实际工程，玄武岩纤维锚索有绿环保、对地下环境污染小，同时不影响地铁盾构施工等优点。文章通过介绍玄武岩纤维锚索在工程中的应用，从施工技术到质量控制要点等几个方面剖析了玄武岩纤维锚索各关键施工工艺，为后续的同类工程应用提供参考。
关键词：深基坑；锚索；玄武岩纤维；新型锚具；预应力
作者简介：
吕善勇（1986-），男，黑龙江嫩江人，毕业于黑龙江大学土木工程专业，本科，学士，工程师，注册一级建造师。专业方向：
土木工程。
图1
玄武岩纤维筋材
图2项目效果图
岩土工程与地基基础
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安徽建筑
取玄武岩纤维锚索的抗拔极限承载力，
验证或修正筋材力学指标。同时进行锚
筋锚索的拉拔对比试验，对比玄武岩纤
维筋材锚索与普通钢筋锚索的力学性
能。以地基土、反力梁、锚具为锚索抗拔
反力系统，以经标定过的油压千斤顶、手
动油泵、0.4级精密压力表为加载控制系
统，以50mm大量程精密百分表配合基
准梁为锚索位移观测系统。
图4实验设备安装示意图
偶极子天线试验以《高层建筑岩土勘察规程》
（JGJ72-2004）为依据，以750kN为预
估荷载最大加载量进行加载，以测得抗
拔极限承载力，当后一级荷载产生的锚
头位移增量达到或超过前一级荷载产生
的位移增量的2倍或锚头位移持续增
长、锚索体破坏时可终止试验。
现场分别用1根、3根、5根、6根玄
武岩纤维筋材锚索进行拉拔试验，拉拔
试验结果表明，单根直径为14mm的玄
武岩纤维筋材锚索的极限抗拔力约
155kN；3根直径为14mm的玄武岩纤
维筋材锚索极限抗拔力为530kN；5根
直径为14mm的玄武岩纤维筋材锚索
极限抗拔力为772.6kN；6根直径为
14mm的玄武岩纤维筋材锚索极限抗拔
力为849.2kN。若采用玄武岩纤维筋材
锚索替代传统钢筋锚索，根据设计极限
抗拔力按等强度替代，即可计算采用玄
武岩纤维筋材锚索筋材的数量，现场拉
拔试验证明设计的玄武岩纤维锚索专用
锚具性能可以满足实际工程应用。
3.5玄武岩纤维锚索施工
高压旋喷清水钻进至设计孔深，钻
进时采用清水辅助，钻进至设计孔深后
停钻，钻进过程中保持好钻进角度和速
度，随时观察玄武岩纤维锚索跟进情况。
锚固段退钻高压旋喷同步注水泥浆，待
锚固段浆体强度达到设计强度的75%
后进行预应力张拉锁定工作，达到设计
值后通过锁定螺母在粘结式钢管套管的
螺纹段的旋转进行预应力锁定。
图5现场钻孔图
3.6玄武岩纤维锚索施工的现场监测
现场对第一层和第三层玄武岩纤维
结构光三维扫描仪锚索分别进行监测，从而获得监测数据
以了解其支护状况。第一层锚索监测时
间为2019年2月20日至2020年11月
16日。第三层锚索监测时间为2019年
2月27日至2020年11月20日。对玄
武岩筋材锚索及其对比传统钢绞线锚索
进行分析。用origin软件画出玄筋锚索
和传统锚索的应力对比图，通过受力情
况对比得出，初期受力阶段玄武岩筋材
锚索与钢绞线锚索应力情况相似，然后
玄武岩筋材锚索突然有下降的应力突
变，中期受力阶段玄武岩筋材锚索情况
就与钢绞线锚索应力情况相似，受力基
本不变，中后期受力阶段不同的是玄筋
锚索突然又有下降的应力突变后，受力
基本不变。最终通过监测说明，在锚索
支护边坡工程中，随着基坑开挖深度变
大，锚索受力也越来越大，这一点在传统
钢绞线锚索中主要体现在受力前期，中
后期受力基本不变，而对于玄武岩筋材
锚索，忽略其应力突降现象，中后期受力
也基本不变，这与传统钢绞线锚索的受
力情况基本一致。
4质量控制措施
①玄武岩纤维钢绞线按设计长度下
料时，需预留足够的张拉长度。钢绞线
原材截断时，使用切割机进行，不得使用绿减肥产品
电焊机烧断，妥善存放未使用的玄武岩
纤维锚索成品，并做好保护、遮盖、防锈
等措施，防止损坏、玷污和锈蚀。
②在锚索自由段套装PVC管隔离
前对自由段钢绞线进行防腐处理，刷防
锈漆或涂抹黄油，PVC管两端做好密封
并绑扎牢固，防止泥土粘裹钢绞线污染
自由段锚索及水泥浆体流入自由段。
③钢制套管的内壁需制成粗糙面以
增强钢管锚具与胶结剂间的摩擦力，然
后将钢制套管锚具的一端设置为锥形。
通过两种处理方式可避免锚具与粘结剂
的脱胶现象。
④锚索孔位开孔前用相关测量工具
对孔位、倾角等进行检查校核，发现偏差
及时进行调整，跟锚钻进时，严格控制钻
进速度和喷水压力，以保证成孔质量。
⑤退钻旋喷注浆时，严格控制退钻
速度和旋喷压力，以保证注浆质量。注
浆结束钻杆全部退出前，孔口返出的泥
浆水全部变为水泥浆液后，方可停止注
水泥浆，并将钻杆全部退出。锚索施工
结束后，及时对孔口进行封堵，防止水泥
浆液从孔口流失。
5实施效果
玄武岩纤维锚索具有强度高、密度
小、耐酸碱腐蚀等优点，因盾构机刀盘可
直接破碎玄武岩筋材，锚索长期留在土
体内也基本不影响盾构施工，同时玄武
捕虾机电路图
岩纤维复合筋材耐腐蚀性强，生产过程
中环境污染小，属新型绿环保材料。
通过钢管套管与玄武岩纤维锚索的结
合，解决了玄武岩纤维锚索预应力不易
锁定的问题，锚固结构稳定，操作方便，
解决了玄武岩纤维筋材锚索的施工。
利用本文施工技术中的新型锚具，
可以顺利实现玄武岩纤维锚索预应力的
加载和卸除，根据同等级替换的原则，可
以利用玄武岩纤维锚索替代传统的钢绞
线锚索，并利用本文的各技术要点进行
施工，起到为后续工程提供参考借鉴的
作用。
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图3玄武岩纤维锚索专用锚具示意图
及实物图
岩土工程与地基基础
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