双层保护预应力

由于预应力锚索具有施工方便快捷、 占用场地少和加固效 果好等特点， 在 许 多 行 业 的 岩 体 加 固 工 程 中 得 到 广 泛 应 用! 按 灌浆次数划分，预应力锚索可分为两次灌浆全长粘结式和一次 一次灌浆双层保护自由式 灌 浆 双 层 保 护 自 由 式 两 种! 近 年 来 ， 预 应 力 锚 索 在 国 外 应 用 较 为 普 遍 ，但 由 于 其 造 价 较 高 ， 在我国 除二滩水电站等少数几个工程少量应用外，多数工程仍采用两 次灌浆全长粘结式锚索 ! 黄河小浪底水利枢纽工程是利用世界银行贷款、采用国际 招投标方式兴建的大型水利工程，该工程中采用了大量的预应 力锚索， 在泄水建筑 物 进 口 高 边 坡 和 出 口 高 边 坡 、 地下厂房， 以 共计使用 ’ $(( 多根锚索 ! 可以说， 小 及 /% 公路隧道等工程中， 浪底工程是近几年来我国预应力锚索加固技术普遍应用的一个 典型实例， 尤其是在我国首次大量采用双层保护预应力锚索， 为 该项技术在我国的推广应用积累了宝贵的经验 ! 以下将结合小 浪底工程介绍双层保护预应力锚索的设计和施工要点 !
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锚索的构造
预应力锚索体由外锚头、张 拉 段 和 内 锚 固 段 三 部 分 组 成 &
双层保护预应力 锚 索 体 的 主 要 部 件 如 下 ： （’ ） 锚具， 小浪底工程 （" ） 钢绞线， 张 拉 段 外 涂 油 脂 并 用 )3 管 包 裹 ， 采 用 67( 体 系 ； 并对钢绞线进行除油处理； （- ） 内外部 内 锚 固 段 )3 套 应 剥 除 ， （. ） 波 纹 管 内 )78 硬 质 塑 灌浆管 （或 排 气 管 ） ； （5 ） )78 波 纹 管 ； 料支架； （2 ） 内锚固段端部 )3 塑料端帽； （9） 波纹管外部定心器； 钢筋混凝土锚墩； （:） 钢垫板； （’%） 外锚头保护端帽等& （+）
（" ）
第三步， 继 续 保 持 荷 载 5. 1<= ， 并测量锚索的徐变位移量， 监理检查荷载与位移及位移与时间的关系， 如果在荷载峰值时， 锚索的弹性变形在上下限 （上限对应于锚索的伸长值等于自由长 下限对应于锚索的伸 度加 .%> 粘结长度时的理论弹性伸长值， 之内， 则认为锚索 长 值 等 于 +%> 自 由 长 度 的 理 论 弹 性 伸 长 值 ） 是合格的； 否则， 为不合格， 需另设置一根代替 $ 第四步， 将荷载降到要求值锁定 & 质量保证 在影响锚 索 加 固 边 坡 效 果 的 诸 多 因 素 中 ， 锚 索 的 施 工 质 量是主要因素， 因此在标书 “技 术 规 范 ” 中， 对锚索的施工作出 了严格的规定， 以 保证锚索达到预期效果 # 主要内容包括 以 下几 个方面& 第一， 提交文件 & 岩石开挖前不少于 2% , ， 承包商应 向 监 理 提交各种类型锚索及其安装方法等的详细资料；锚索加工开始 前不少于 "% , ，承包商应将加工锚索所用钢绞线的工厂试验证 明 提 交 给 监 理& 工 厂 试 验 证 明 包 括 钢 绞 线 的 极 限 强 度 、 屈服强 度、 屈服延伸率、 弹 性 模 量 & 试 验 开 始 ’% , 前 和 重 新 率 定 后 . , 内， 承包商应向监理 递 交 泵 、 千斤顶和张拉设备、 荷载仪率定证 明的复印件 $ 第二， 现 场 试 验 & 承 包 商 至 少 应 在 岩 石 开 挖 之 前 2% , 进 行 预应力锚索的现场原型试验，以确定在现场现有岩石条件下预 应力锚索是否与规定要求相符合 & 试验至破坏为止 $ 第三， 质量控制试验 & 所有预应力锚索均应 按 标 书 “技 术 规 范” 中的规定进行检验荷载试验 $ 第四， 记录 & 对每一开挖循环， 承包商应对所有预应力锚索 的施工进行记录， 最迟应在安装后的第 " 天 向 监 理 提 交 一 份 记 （’ ） 日期、 录 的 复 印 件& 对 预 应 力 锚 索 的 安 装 应 提 供 下 述 资 料 ： 时间、 位置、 预应力锚索的类型、 钻孔及安装程序， 以及钻孔所遇 钻孔详 细 资 料 ， 包括钻孔直径和长度、 钻孔方法、 岩层记录； （" ） 钻孔的特殊情况、 钻机和钻头类型， 以及钻机冲孔方法； （- ） 浆液 类型和成份、 灌浆日期、 注浆量及灌浆压力 $ 所有试验结果均应以监理同意的格式和可以接受的方式记 录 & 试验结果的复印件最迟应在试验完成的当班结束时提交给 荷载与锚索 监 理& 对 每 根 预 应 力 锚 索 的 试 验 应 提 供 下 述 资 料 ： 自由端变形的关系， 恒载作用下徐变与时间的对数坐标关系， 弹 性变形和永久变形的分配，各级荷载作用下承压板的沉降变形 与时间的对数坐标关系 $ 现场试验应在 监 理 选 定 的 、 即将支护的、 不同岩石类型的典型坡面上进行， 直到有一根锚索
- %%% /0 和 " %%% /0 双层保护预应力锚索的详细 构 造 见 参 考 文
献 ［’ ］ 和 ［" ］ $
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主要施工技术要求
张拉和锁定 锚索张拉和锁定是锚索施工中最重要的一个环节， 张拉按
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锚索的施工工艺
双层保护预应力锚索的施工工艺流程如图 ’ 所示 $
以下步骤进行 $ 第一步， 以压力计或荷载仪控制， 均匀加载至设计工作荷载 加载速率保持在 5% /0 ; 1<= 左右 & 的 ’$". 倍， 第二步， 保 持 荷 载 "% 1<= ， 并 测 量 "% 1<= 内 锚 索 的 徐 变 位 移量， 如果位移量不超过 " 11 ， 即认为此根锚索合格， 即进行第 四步工作， 否则， 进行第三步工作 &
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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测量定位、 钻孔和清孔 钻孔前， 根据施工图纸测定点位， 并 作 标 记& 钻 孔 时 记 录
钻进速度及岩石情况， 为 下 一 序 灌 浆 提 供 参 考 依 据& 钻 孔 完 成 后， 应 清 除 孔 内 岩 屑 和 粉 尘 以 提 高 固 结 灌 浆 质 量& 清 孔 可 采 用 水 洗 和 风 吹 方 式， 由于水洗方 式 对 断 层 和 裂 隙 发 育 部 位 会 产 生 不利影响， 因而小浪底工程锚索施工中均采用高压风清孔 &
应力锚索的特点、 锚索体设计、 锚索构造、 施工技术要求和施工工艺等 !
¡ „ … ·˚ ¡¿ 双层保护；锚索；设计；施工
中图分类号： "#$$% 文献标识码： & 文章编号： （,((’ ） ’((()(*+( (-)((.,)(.
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概
述
头上安装测力计监测应力变化情况， 由此获得边坡变形的信息 2 五是张拉段锚索体受力均匀 2
,+(2- 89! 材料保证强度利用系数和钢绞线根数为： ’ ((( 89 级
为 $%2*: ， - 根钢绞线； ’ $(( 89 级 为 $-2$: ， ’( 根 钢 绞 线 ； 出口边坡为 +.2;:， , ((( 89 级进口边坡为 $%2*: ， ’% 根钢绞线，
"
锚索的特点
相对于全长粘结式锚索而言， 双层保护预应力锚索具有如
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锚索的设计张拉力 单根钢绞线保证破断力 #材料保证强度利用系数
（’ ）
小 浪 底 工 程 锚 索 钢 绞 线 选 用 符 合 美 国 标 准 34"5 3%’+) 采用 ,-( 级 ! 每股钢绞线由 - 根 ! $ 的低松弛高 *-6 的钢绞线， 单根钢绞线保证破断力 强钢丝组成， 公 称 直 径 ’$2,% 77 ，
水利水电技术 第 !" 卷
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内锚头设计 预应力锚索的内锚头设计主要是确定内锚固段长度， 该长
度由以下 . 个条件确定： （’ ） 保证水泥凝固体不沿孔壁滑移； （, ） 保证钢绞线与周围水泥凝固体不脱开； （. ） 对双层保护自由式锚 索， 保证波纹管与其内外水泥凝固体间不产生剪切破坏 2 满 足 上 述 . 个 条 件 的 裸 露 的 钢 绞 线 长 度 依 次 为 $ ’， $ ,， $ .， 最 终 确 定 的 内 锚 固 段 长 度 必 须 大 于 或 等 于 76= （$ ’， $ , > $ .） ! （ 的计算公式为 $ ,， .） % % ?’ ，
收稿日期： ,((’)(+)’, 作者简介：翟才旺， 男， 高级工程师 ! .- 岁，
"##$ 年第 % 期
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翟才旺等 ! 双层保护预应力锚索的设计和施工要点
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式 中# # 为 滑 移 安 全 系 数 ， 取 # !"$% ；$" 为 锚 索 最 大 张 拉 荷 载 ；
%" 为计算滑移面所围体的直径； &" 为计算滑移面上的粘结强度 &
计算滑移面上粘结强度的确定方法如下： （’ ） 水泥凝固体与 （" ） 对 钻孔孔壁间的粘结强度， 对于粘土岩和砂岩， &’ !’$% ()* ； 于波纹管与水泥凝固体间的粘结强度，小浪底工程 " 标标书规 此时波纹管与 定， 水泥凝固体 "+ , 的抗压强 度 不 低 于 -% ()* ， 凝 固 体 间 的 粘 结 强 度 要 达 到 .$% ()* ， 试验表明采用的波纹管 （- ） 关于钢绞 能够满足这一要求， 计算取最小值， &"!.$% ()* ； 线与水泥凝固体之间的粘结强度的试验资料较少，根据国外 有 关 资 料 并 参 考 国 内 已 建 工 程 ， 确 定 凝 固 体 抗 压 强 度 为 -% 钢 绞 线 与 凝 固 体 间 的 粘 结 强 度 &-! "$% ()*$ ()* 时 ， 钻孔直径如下： ’ %%% /0 级为 ’.% 11， ’ .%% /0 级为 ’2. 11，