80年代以来，随着我国经济的迅速发展，城市空间利用率的提高，许多高层及超高层建筑不断出现，与此同时，建筑物基础埋深也不断增加，有些地下室埋深已超过20米。深基坑的支护与施工技术已日趋成为我们面临的新课题。为了保证基坑内正常施工安全，必须确保坑壁稳定；同时为防止基底及坑外土体移动，确保基坑附近建筑物、地下管线、道路等的安全，还必须保证坑壁满足变形控制要求。许多深基坑的支护形式及方法已为工程实践证明是行之有效的。附表是省基础公司近年来施工的部分高层建筑物基坑支护情况。
目前，深基坑支护工程多采用排桩或地下连续墙加支撑的支挡型结构。而锚杆支护由于具有施工速度快、施工难度较小、造价较低以及具有开阔的基坑作业空间而有利于土方开控及地下室施工等特点，已成为深基坑支护中普遍采用的支护技术。
自从1958年德国Bauer公司在深基础施工中利用钻孔注浆技术施工土层锚杆获得成功以来，锚杆技术已引起各国工程技术界的广泛重视，大量应用于基坑护壁、地下厂房、隧洞、船坞、水坝加固和边坡加固等工程，使这项技术得到了迅速发展，许多国家已先后制定了有关锚杆规范。我国于80年代初在北京、天津、上海等地开始进行地铁、深基坑支护和其他市政工程的土层锚杆研究和应用。
1988年，广东省基础工程公司施工的广州华侨大厦工程，采用锚杆支护技术，这是该项技术在广州地区建筑基坑支护工程中的首次采用。近年来在珠江三角洲地区由于大量高层建筑物深基坑的出现，锚杆技术已获得广泛的应用，也积累了大量的设计与施工方面的经验。但是亦有一些问题被忽视，本文对此作简要的探讨。
   一、自由段长度与负摩阻问题 土层锚杆是一种埋入土层深处的受拉构件，它一端与工程构筑物相连、另一端锚固在土层中，整根锚杆长度分为自由段和锚固段。自由段是指将锚头处的拉力传至锚固体的区段，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区段，其功能是通过锚固体与土层的粘结摩阻作用或锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土层深部。一般来说，锚杆自由段Lf是根据基坑土体滑裂面计算出来的 即 Lf=(H+a-d)
（1） 而锚固段长度则一般根据设计轴力Nt来估算: K•Nt=πDLa•qs 式中 qs—锚固段与土体的粘结强度，与钻孔方法、土壤性质、内摩擦角φ、抗剪强度、固结强度、锚杆上覆土厚度、灌浆压力等有关。一般由试验确定，也可按规范取值。 考虑到基坑壁的总体稳定及深部滑裂面稳定，自由段实际长度应稍大于计算值，《土层锚杆设计与施工规范 ESEC 22:90》要求自由段不宜小于5米，且须超过滑裂面1.0米，《建筑基坑支护技术规程（征求意见稿）》建议自由段应超过滑裂面1.5米。 目前一些工程中存在自由段设计过短的情况，使得一部分锚固段处于滑裂面内主动区，如图2示。在基坑开挖过程中，当坑壁在主动土压力作用下出现变形时，主动区内的锚固段将产生向基坑内方向的摩阻力，即负摩阻力，削弱了锚固效果，从而使预应力受到损失，引起松驰。
  二、锚杆设计角度问题： 在设计锚杆角度时，到底取多大合适呢？笔者认为可从下面几个方面来考虑。
1. 深基坑锚杆支护中，锚固力产生于滑裂面外深部稳定地层。为了降低工程造价，锚杆长度一般在满足受力要求的情况下尽量缩短长度，所以，锚杆往往设计成与水平面成一定的角度，角度越大，越早进入稳定地层。
2. 从结构受力分析，锚杆轴力Nt可分解为： 水平分力：Nt水平 = Ntcosθ (3-a) 垂直分力：Nt垂直 = Ntsinθ (3-b) 只有水平分力对支护结构是有益的。从上式可以看出，θ越小，水平分力越大，对支护越有利；反之θ越大，水平分力越小，相应的垂直分力会越大。当锚杆角度θ设计过大时，为了得到所需的水平分力，只有通过增加锚固段长度来实现，这样造成了工程造价的提高；同时垂直分力过大，一方面会加大对支护桩（墙）的压力，在软弱地层中，会使它产生下沉等不良影响；另一方面还会产生一个下滑力，使锚杆台座或支承腰梁产生向下滑移，引起预应力松弛，并可能造成坑壁变形也随之增大。特别是在连续墙锚杆支护工程中，一般是在连续墙内预埋一块钢板，以支承锚杆台座。笔者在广州粤财大厦锚杆施工时发现，按30°角施工的锚杆，在张拉及施加预应力时，有少数台座出现向下滑动；按45°角施工的锚杆，台座根本立不住。施工时，为保证工程质量，所有台座全部经过与预埋钢板焊接后才张拉。但仍发现部分45°角施工的锚杆因承受过大的垂直分力，预埋钢板上端与连续墙砼面拉裂的情况。www.tmgc8.com
3. 从施工方面分析，锚杆具有一定的角度，有利于钻孔孔壁保持稳定、下锚操作及灌浆施工。尤其在采用常压方式注浆时，浆液在凝固过程中，由于液柱自身压力作用，会使锚固体变得较为密实，有利于提高灌浆质量。但是，角度太大时，钻孔时机器须贴近孔口，同时须垫高机座，会给工人起卸钻具带来操作困难。锚杆角度超过40°时，施工难度大增。笔者在广州兴隆广场锚杆工程中，在施工东面40°锚杆时，曾因钻机垫得太高（三层方木）且摇摆太大而引起钻机倾翻事故，幸无造成人员伤害。 因此，锚杆倾角是综合考虑以上各因素后进行取值的。土层锚杆有关规范规定：锚杆角度不应小于13°，并不大于45°，以15°～35°为宜。笔者建议锚杆角度一般取20°～30°较为合适。
  三、关于锚杆基本试验 锚杆基本试验是为确定锚杆极限承载力和获得有关设计参数而进行的试验。由于土层锚杆技术正处于发展阶段，设计理论尚有待完善。锚杆设计一般是根据设计者本身经验及场地地质条件进行取值，而地质条件又是变化多端的，因此，任何一种新型锚杆或已有锚杆用于未曾应用的土层时，必须进行基本试验，为设计、施工提供依据。 但笔者认为，目前通常所进行基本试验所得的极限荷载并非锚固段极限摩阻力，是需经过修正的。因为锚杆施工时一般采用“全孔注浆法”，整个锚孔全段充满砂浆。因此试验所得的极限荷载是由如下三个部分组成的。 Ru = Ra + Rf + R0 式中 Ra—锚固段极限摩阻力； Rf—自由段极限摩阻力； R0—孔口扩孔区段砂浆抗剪阻力。 孔口扩孔区段砂浆产生的抵抗力，可以通过一定方法进行消除，钻孔时下一节孔口管可以有效防止扩孔，张拉时应尽量保持台座中心孔径与孔口砂浆直径一样。锚杆张拉试验时，自由段砂浆体实际上是产生摩阻力的，但这部分摩阻力在基坑开挖后，将转变为负摩阻力。消除负摩阻力的方法是保证自由段不注浆。施工时可以用止浆塞将自由段与锚固段隔开，亦可采用定量注浆法。
  四、关于锚杆成孔工艺
1.护壁问题 广州及珠江三角洲其它地区，地质条件复杂多变，但总的来说可分为：人工填土、冲积层、残积层及基岩层，主要包括淤泥或淤泥质土、粉细砂或中粗砂、粘性土或粉土等土层及各种风化程度不同的泥质、砂砾质等基岩层。在这种地层成孔，采用普通斜孔钻孔工艺一般都能满足要求，只是在遇到饱和松散的粉细砂层时，应注意护壁。通常通过调节泥浆性能、合理掌握钻进参数即可成孔。极少数情况如饱和流砂流泥层需采用套管护壁。一般认为，泥浆护壁会因形成泥皮而影响锚固力，但笔者通过多个工程实例表明，泥浆护壁的钻孔，在锚杆（索）下入孔内后，注浆前往孔内大泵量泵入清水洗孔10～20分钟，完全可以将泥皮消除，而对于软弱地层及细砂层，通过高压灌浆，亦可取得较理想的锚固力（本文下面专门讨论）。至于套管护壁成孔，须在注浆完毕后将套管从孔中拔出。因此，如果套管下得过深，如超过10～15m，普通钻机功率小，难于起拔，还需要配备专门的拔管设备；如果最终有套管遗留孔内拔不出来，这样不仅会提高工程成本，而且可能因套管将锚固段砂浆与土层隔离开来而影响了锚固效果。
2.钻头选用问题 合理选用钻头，对锚杆成孔亦很重要。总的来说，锚杆孔均采用不取芯的“全面钻进法”施工，钻头多为三翼或四翼钻头，前者因水口大、不易堵水而用于较软土层，后者因合金多、施工速度快而用于稍硬的风化层，两者并没有明显的使用界限。在遇到坚硬岩层时，全面钻进效率降低，可采用合金或金刚石钻头，用“取芯钻进法”进行施工。
3.施工机械 目前专业的锚杆机市面上并不多，且多是国产新型机种，技术性能尚待完善。锚杆施工的主要机械仍是地质勘探钻机，这种钻机虽然性能不很突出，但暂时还能满足工程建设需要。不过，发展高性能的专业锚杆机是形势发展的需要。
  五、关于锚杆制作 锚杆加工时，一般沿轴向每隔1.5～2.0m设置一中位架(隔离架),中位架作用有两个:
①保证杆体在孔内有一定的砼保护层,防止杆体材料在孔内直接托底；
②防止杆材在运输安装时散乱。对钢绞线锚杆，中位架市面上有专用产品买，如图（5.a）。但这种园盘式中位架常常因阻力大，使下锚很困难，特别是当孔内存在轻微坍砂或遗留残渣，致使下锚失败，需要拔出杆体重新扫孔时，又常因孔底出现“负压”锚杆被吸住而拔不出来。 笔者通过多个工程实践，认为采用中位架能解决上述问题。适合于地层相对较软场合。c型加工时不需穿过钢铰线而直接进行绑扎，操作非常方便，但与孔壁接触面积稍小，适合于地层相对较硬场合。www.tmgc8.com
  六、关于锚杆注浆工艺
1.配比问题 锚杆注浆一般采用水泥砂浆或纯水泥浆,笔者在广州文德广场、粤财大厦、合银广场三个工程中, 以14%的UEA低碱U型混凝土膨胀剂代替中砂，收到满意效果，同时亦大大改善了浆液的可灌性。 锚杆施工一般与土方开挖交替进行，在张拉锁定之前，一般需要等一段时间的龄期，以使锚杆注浆体达到一定强度。土层锚杆规范要求大于15MPa，也有建议达到设计强度80% [2]。笔者通过加入4‰N型高效减水剂，14天龄期即可进行张拉施工，使工期大为缩短。在广州粤财大厦施工期间，由于工期较紧，曾作过10天龄期砂浆抗压强度试验，其强度值超过20MPa。
2.特殊地层中提高锚固力方法 这里是指含淤泥或砂的软土层及裂隙发育的涌漏水风化层。目前通常的注浆方式有两种，一次常压注浆及二次高压注浆。一次常压注浆是指将注浆管连同杆体一起下入孔底，在常压（一般0.4～0.6MPa）下,浆液由孔底注入，边注浆边拔出注浆管，待孔口溢出浆液后即停止灌浆。二次高压注浆是指在下锚的同时下入两条注浆管，一条为带有许多小孔的预埋花管，并用黑胶布将小孔封闭，另一条在进行完一次常压灌浆后被拔出。待浆体达到5.0 MPa强度后,再从预埋的注浆管用大于2.5 MPa的高压进行劈裂注浆，使浆液自土体扩散、挤压，使锚固体扩大。 二次高压注浆对提高松软土层的锚固效果非常明显，笔者在湛江邮电大厦锚杆施工时，即采用此法。该场地地层为松软粘土及粉质粘土层。钻孔直径为φ150mm，深度30米，水灰比为0.45。
一次常压注浆时水泥用量约为：20～25包/孔，在二次高压注浆时，一般水泥用量可达2～5包。 但二次高压注浆操作起来较为繁琐。预埋花管的密封问题，要尤为慎重，如密封不严，在下锚时容易脱开，一次注浆时水泥浆将会进入此管，二次注浆就无法进行了；如果密封太牢固，二次注浆又存在浆液无法冲开密封的问题。另外，两次注浆时间间隔问题，要根据工程实际情况由试验确定，间距太短或太长，二次注浆都将因浆液无法灌入而失败。笔者在此提出一种“一次高压注浆”工艺，是综合上述两种注浆方式而成。虽说效果比二次高压注浆稍差，但却操作简单易于掌握，失败率低，这种方式只需一条注浆管，即在一次常压方式注浆完后，马上用废水泥纸袋、麻袋及水玻璃等物将孔口快速密封，用1.8～2.5MPa压力进行注浆。此法在对裂隙发育、涌漏水的地层时收到了良好的效果。广州粤财大厦属于裂隙发育的页岩风化地层，涌水漏水现象普遍，采用一次高压注浆，不仅可以封堵孔口防止浆液因漏水而流失，而且，高压力可以抵抗岩层裂隙水压，使浆液注入裂隙中，以提高灌浆及锚固效果。施工时发现，注浆量可相应增加2～4包水泥用量。施工383条锚杆，全部达到了设计要求的锚固力。

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