预应力锚杆（锚索）设计施工中的问题

第 18卷第 2期 2004年 4月 Vlo1．18 NO．2 Apr．2004 预应力锚杆(锚索)设计施工中的问题 骆银辉 ，张翔杰 ，何建华 ，胡 斌 (1．云南地矿建设工程总公 司，云南 楚雄 675000；2．云南地矿勘查工程总公司(集团)，云南 昆明 650011) 摘 要：通过对预应力锚杆(锚索)的工作原理及破坏失效机理的分析，结合工程实例． 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 目前预应力锚杆(锚索) 设计容易出现的问题 ．指出文献[13中存在的缺陷和不足 ．并提出解决办法与对策措施。 关键词 ：预应力锚杆 (锚索)．锚索失效 ．设计施工问题 中图分类号 ：U416．1 文献标识码：B 文章编号 ：1004—3152(2004)02—0054—03 1 前 言 随着预应力锚固技术的研究和开发，锚固技术 在边坡 、滑坡治理中得到广泛应用。云南在 目前几 条高等级公路的高边坡及滑坡的加 固治理中，预应 力锚索工程量大约在 1O亿元以上。 预应力锚固技术是在最近 1O年内才研究开发 出来并大量应用于工程实践，正处于边研究总结边 应用的过程。在应用过程中出现了不少问题，并存 在不少工程隐患。这里就通过预应力锚杆(索)的工 作原理及其机理的分析，结合文献[1]和工程实践中 出现的问题 ，重点探讨三方面的问题及对策措施 ：一 是由于预应力锚 固技术适用条件 的原 因产生的问 题 ；二是抗拔力设计容易出现的问题 ；三是施工工艺 设计容易出现的问题 。 2 预应力锚杆(锚索)的工作原理 2．1 预应力锚杆(锚索)对边坡的加固机理 预应力锚杆(锚索)对边坡和滑坡的加固，主要 通过预应力产生的两个分力的作用来实现，如图 1。 一 是产生滑面法向压应力 W ，从而增加滑面摩擦 力，达到抗滑作用 ；二是在滑体中锚杆(锚索)产生与 下滑方向相反的力(拉力)W。，达到抗滑作用 。 2．2 预应力锚杆(锚索)的工作原理 预应力锚杆(锚索)的结构分为三大部分(图 2)： (1)锚 固段 ：指提供抗拔力的部分，即锚索与 稳定围岩锚固连接的部分(L。)； (2)自由段 ：指锚 固构件与锚固段之间的锚杆 锚 图 1 锚索应力分解图 | l | 图 2 锚 索结构 示薏 图 (锚索)连接部分(L )，即锚索能 自由伸张部分 。 (3)锚 固构件：指用于施加预应力的刚性支座 构件 ，如锚索抗滑桩的桩体、锚锭板或锚固框格梁、 锚墩等。 通过预应力张拉，由锚索提供 回弹拉力 (预应 力)，使锚固构件产生拉压作用 ，实现对边坡和滑坡 的加固。 收稿 日期：Z003-11—18 作者简介：骆银辉，男 ，1 964年生，1 985年毕业于武汉地质学院水文工程地质专业 ，获学士学位。现任云南地矿建设工程总公司总经理 ，总工 程师、教授级高级工程师。主要从事企业和技术管理方面的工作 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 骆银辉等 ：预应力锚杆(锚索)设计施工中的问题 3 预应力锚杆(锚索)的失效机理 预应力锚索破坏的表现形式是预应力失效 ，直 到锚索拔出，失去对边坡的加固功能。导致预应力 锚索失效的原因很多 ，但主要有施工质量和设计缺 陷或失误等原因。这里仅讨论在施工质量合格条件 下设计考虑不周导致的失效问题。 (1)对围岩的锚固能力研究不够，锚索的抗拔 力设计过高，施加预应力后被拔出来。拉力型锚索 破坏方式如图 3。锚固段的外端是应力集中部位 ， 最先破坏，然后逐步向内部发展。最终锚固段从 围 岩内全部被拔出。 推 移 图 3 锚索失效示意图 (2)被加固的岩土体强度不够支撑锚固构件底 面的压应力 ，导致变形产生，或锚 固构件周围土体流 失，致使锚索松弛，使预应力失效 。 4 预应力锚索在应用及设计过程中容 易出现的问题 4．1 由预应力锚固手段适用条件和范围产生的问题 预应力锚索主要应用于对岩体边坡和滑坡的锚 固。由于大量的滑坡和不稳定边坡属于松散土体或 破碎岩体 ，目前对这些滑坡也广泛推广采用预应力 锚索加固。锚固构件采用框格梁、锚锭板等。出现 的问题主要是对土体的变形不容易把握，产生预应 力损失。 土体的变形，一是被压土体强度不够 ，产生破坏 变形 ，二是在应力作用下产生慢性的蠕变(有的称徐 变)。对土体的蠕变，目前研究程度较浅，认识不足， 斜坡土体在预应力作用的蠕变量尚无有效的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 计 算。对具有遇水软化性的土体及红层软岩体 ，尚需 考虑雨季浸水后的稳定性 ，其蠕变特点更难把握 。 另外由于土体表面不稳定 、流失和掉块等原因， 使预应力损失。 表土被雨水冲刷流失和破碎岩体掉落均导致产 生预应力失效现象(图 4)。 图 4 破 碎岩 体 掉落 导致 预 应 力 失效 4．2 锚固力设计容易出现的问题 工程设计中经常采用拉力型锚索(应力集 中型 锚索)。锚固力 (抗拔力)一般采用 以下方法(文献 [1]第 4．2．5条)确定 ： P ===L *f／k， P 为抗拔力、预应力；L 为锚固段长度；f为锚 固系数(单位锚固段长提供的粘结力)；k为安全系 数。 存在的问题 ：上述方法计算的锚固力是按锚固 段内平均分担考虑的，而锚索在工作时，应力又主要 集中在锚固段顶端 ，这样会 出现剪应力超过极限粘 结力，产生由外端 向深部逐步破坏的可能(如图 3)。 这种破坏如果不严重，在锚索张拉过程并不会立 即 反映出来，但在长期受力条件下，锚索最终将失效。 4．3 施工工艺设计中容易出现的问题 这里重点讨 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 献[1]中第 7．5．4条关于锚杆 灌浆施工工艺问题。文献[1]指出：当使用 自由段带 套管的预应力筋时，宜在锚 固段长度和 自由段 内采 取同步灌浆。当采用 自由段无套管的预应力筋时， 应进行两次灌浆。第一次灌浆时，必须保证锚 固段 长度内灌满 ，但浆液不得流 出 自由段，预应力张拉 后，应对 自由段进行第二次灌浆。 根据上述规定 ，由于二次灌浆在施工中麻烦，目 前施工中大多数采用一次灌浆的施工工艺 ，从而引 出许多问题来。 问题 1：图 5为采用 自由段带套管一次灌浆施 工的拉力型锚索。自由段和锚固段内的高强度水泥 浆体，是一次灌注连接在一起的，即形成了从锚索顶 端到孔口连续的刚性水泥浆体。这样在施加预应力 时，张拉表上反映所施加的预应力是三部分力的总 和 ： P — P1+ P2+ 式中：P为张拉力；P 为 自由段水泥浆体与周 岩土体的摩擦力(粘结力)；P 为锚固段浆体与周岩 土体粘结力，这是作者真正关心的锚索的抗拔力，即 维普资讯 http://www.cqvip.com 56 土 工 基 础 2004 锚固力。一般认为通过锚索张拉试验检验锚固力 ； 为 自由段 L水泥浆体的有一定侧限条件的极 限抗 压强度范围内的支撑力。 l 图 5 锚索抗拔力分布示意图 | 二次灌浆施工的预应力锚索所张拉的应力仅是 P ，真正反映出锚索工作的抗拔力。而一次灌浆时 所施加的预应力反映的不仅是锚固段所提供的抗拔 力，还包括另外两部分即自由段的粘结力 P。和水 泥浆体的支撑力 ，滑坡活动时，锚 固段所提供的容 许抗拔力并不清楚 ，即不能检验施工的锚索能否达 到设计 目的。 问题 2：自由段水泥浆的轴向抗压强度是有 限 的，一般松散土体中基本上接近无侧向抗压强度值 。 预应力设计时由于土体的变形 (含蠕动)不易把握， 在施加预应力时，常出现锚件被拉陷的情况。在锚 件下陷过程中，势必将刚性的水泥浆柱体压碎 ，使锚 筋暴露于土体中，被腐蚀 ，减短寿命 。 5 在设计施工中对所存在的问题采用 的对策与措施 (1)对松散土体或破碎岩体边坡滑坡采用预应 力锚索加固时，首先对边坡清理彻底，尽量控制岩土 体变形。其次将保土护土工程联合运用 ，在保持岩 土体稳定的基础上进行预应力加固，使 之最大限度 地避免锚索失效。对土质较松散的边坡宜采用较为 密集的框格梁 ，配合预应力较小的锚索加固。 (2)除了高强度围岩内采用拉力型锚索外，软 岩石及破碎岩石内宜采用拉力分散型锚索或拉压分 散型锚索，避免出现上述 3．2论述的问题。 (3)对一次灌浆施工工艺进行改进。先在锚段 和 自由段之间以及锚固件与 自由段之间加设柔性保 护段。如图 6所示 ，在这两个部位采用沥青柔性材 料作为隔力段 ，一是解决在预应力施加过程 中，所测 定的张拉力能真正代表锚固段提供的抗拔力，二是 防止刚性水泥浆体 由于锚件下陷被压碎 ，使锚筋暴 露，加速腐蚀，减短寿命。 图 6 一次灌浆施工锚索结构示意图 参 考 文 献 [1] 程良奎．锚杆喷射混凝土支护技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 (GB50086—2001)[s]． 北京 ：国家 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 出版社，2001 [2] 骆银辉，王兴安．松散层滑坡及土体滑坡勘察设计应注意的几 个问题[J]．工程勘察，2002，(5)；41～43 Problems of Prestressed Anchor Cable LUO Yin-hui ，ZHANG Xiang—jie。，HE Jian-hua ，HU Bin 9(1．Yunnan Dikuang Company of Construction Engineering。Chuxiong 675000。China, 2．Hdqrs．of Land& Mine Exploration(Group)，Kunming 65001 1．China) Abstract Through analyzing on the working principle of prestressed anchor cable and its failure with engineering examples，the problems usually meet in prestressed anchor cable are summarized ． The shortcoming on the specification are pointed out，and the ways to deal with are presented． Key words prestressed anchor cable，failure of cable，problems to be solved 维普资讯 http://www.cqvip.com