岩土工程中预应力锚索设计

岩土工程中预应力锚索设计

摘要：经济的发展和科技的进步，促进岩土工程中预应力锚索设计的广泛应用。在社会经济的高速发展下，我国投入了大全的资金和技术进行桥梁、公路、建筑

等工程的建设，但在修建期间这些工程对当地的生态环境造成了极大的不良影响，威胁到当地居民的生命及财产安全，因此，需要借助于预应力锚索技术做好岩土

边坡治理工作，以便在边坡良好的支护防护下降低塌方、滑坡等灾害的发生风险，从而为人们构建一个安全的生活环境。本文就岩土工程中预应力锚索设计展开探讨。

关键词：岩土工程；预应力锚索；治理

引言

随着当前我国社会工程行业的不断发展，岩土工程施工建设越来越普遍，这

也就必然对施工技术提出了更高的要求，尤其是为了避免可能存在的滑坡问题，

更应该选择较为合理的施工技术手段进行操作，有效维系岩土工程的治理控制。

在岩土工程治理中，运用预应力锚索技术是比较重要的一个手段，其在实际操作

中确实也表现出了多个方面价值和优势，应该结合具体岩土工程现场环境进行合

理布置应用。

1预应力锚索概述

预应力锚索就是一种锚固技术，应用期间使用预应力方法先在地层中钻孔，

之后使用钢丝等材料从孔中穿人并在地层中做固定处理，形成1个索状支架，以

此稳定滑体，提升不稳定的岩土边坡强度，避免出现松动、脱落等问题。该技术

经过多年的研究应用，在主体结构(锚固头、锚固段以及自由段)设置方面非常科学、合理，要求设计人员从具体的组成部分进行应用方案的优化设计。该技术应

用过程中设置的受力筋能够有效锁固不稳定岩土、锚素，在锚固之后的预加压力

作用之下对部分荷载拉力进行抵消。目前该技术多在桥基加固、深基坑支护、边

坡支护、滑坡灾害的防治中应用，将其与常规的支护加固技术做对比，可以了解

到此项技术的应用灵活性较强，若在使用中出现锚索变形问题，可以调整应力，

以此有效提高岩土边坡结构的承载力。同时，该技术应用的结构自重非常轻，施

工后会在作业岩土层区域形成坡度，能够对岩土体起到理想的保护作用。此外，

用预应力锚索技术来保护边坡可以做到深层加工，一般情况下深度在10m，可以

发挥主动加固的作用，岩土体稳定性较好。

2预应力锚索技术的优势

预应力锚索技术的优势具体表现在以下几大方面。其一，给锚索施加预应力

能够较好地起到对岩土体形变进行控制目的，进而能使岩土本身的承受能力得以

充分发挥。同时采用这一技术开展施工还能起到有效减轻预应力锚索支护结构重

量这一目的，并利于更好地对工程造价和工程材料进行控制。其二，借助于预应

力锚索支护结构还能较好减少在边坡支护时的削坡量，如此能有效减少土方开挖，并能减少对植被的破坏，同时还能达到有效保护环境这一目的。其三，使用预应

力锚索进行施工所使用的设备非常便捷且操作简单，能起到较好地对技术风险进

行控制。同时借助于这一技术进行施工时还可进行分段施工，进而减少由于施工

失误而引发出现的各类灾害。

3设计应用于岩土工程施工的预应力锚索

3.1做好锚索锚固设计信息的调查

设计人员需要对岩土工程的立项书、锚固作业地区的地质以及水文条件等信

息进行充分调查，并综合所有信息确定锚索具体类型，形成工程作业方案。施工单位需要联合预应力锚索设计领域内的专家学者共同对锚索选型、方案可行性以及安全性进行探讨。

3.2明确预应力锚索结构

首先明确预应力锚索结构是比较重要的一个基本要求，一般预应力锚索结构主要涉及了锚固段、自由段和锚固、头3个方面，其应用材料涉及了锚具、注浆管、钢绞线、挤压套、注浆材料以及承载板等，需要结合具体高边坡岩土工程项目进行适应性分析，促使相应预应力锚索结构的应用较为适宜合理，降低因为自身结构的应用不当带来的支护效果受损威胁。结合这种预应力锚索结构的实际应用，需要切实把握好各类材料的有效应用和布置，比如对于钢绞线的应用，就需要结合现场状况合理选择有黏结的钢绞线或者是无黏结的钢绞线，对于锚固段的注浆处理也需要结合注浆管的恰当选择应用进行严格把关，锚头作为整个结构的重要锁定部位，同样也应该体现出较强的匹配性，能够进行恰当选择和有效张拉处理，降低可能出现的故障。

3.3具体设计内容

（1）锚索锚固设计。在锚索段长度参数设计方面，设计人员计算该值时需要对剪应力在内锚固段的实际分布状态进行研究，如果为不均匀的分布则会对长度计算工作造成干扰。同时，锚固段长度较长时，剪应力会相应减少，所以，设计期间需要把握好剪应力与长度值之间的负相关关系。还需要对胶结材料的质盘性能进行把握，保证锚固段应用此种材料后具有理想的胶结质量。不会出现锚固松动的表现。在设计锚索锚固角时，需要结合岩土工程的实际情况，基于逆滑动方向的布置要求确定锚索加固施工的最佳方向，之后便可以开始锚固施工;通常情况下要求锚固角在11度以上，如果施工区域选取的锚固角达不到11度的要求，则要制备水泥砂浆进行灌浆作业，以此来提升预应力锚索锚固的价值。（2）设计支承结构物。主要有垫墩、地梁、台座、连墩等结构物的设计工作，其中结构物单独设计设置过程中，重点要对结构物的外观大小进行设计，如果施工的操作难度大、设计的结构物超过建筑物界限、岩土体承载力较低时会使支承结构物出现破裂，所以在设计时需要从以上因素入手，做好截面设计，以保证设计出的中心受压构件可以和被加固体进行有效的紧固、粘合，结构物在张拉力干预下不会引发岩土体扭曲、变形情况出现。另一方面，在连续设计期间，需要在土钉墙上设置支承结构物，在这一过程中结构物的变形作用不太明显，所以可设计为连续梁结构物。（3）张拉力控制设计。在应用锚索期间，会受到来自多方面的张拉力影响，包括工作锚具、胶结材料等，该种张拉力会导致岩土体变形，进而使预应力锚索难以抵御张拉力的干扰，无法发挥岩土体稳定性提高的作用;并且，预应力会受到处于自由段锚索材料施工后的摩擦力作用影响，从而出现损失情况，导致预应力锚索锚固稳定性较差岩土体的质量不理想，因此，要控制张拉力，保证设计张拉力要在预应力之下。具体控制时需要以锚索材料抗拉荷载的极限值作为标准控制张拉力，岩土工程施加张拉力要处于0.7极限值之下，才可以减少设计张拉力对预应力的影响。还可以采用超张拉方法来控制该种作用力，就是对张拉控制力进行调节，使其高于抗拉荷载极限值0.7以上，当该值处于0.8时，便可以将被加固体变形情况借助于锚索作增强控制，该过程中损失的较多预应力也可以在较高抗拉荷载极限值干预下获得应有的补偿，使最终获得的预应力可以进行边坡防护。但设计期间要注意锚索抗拉屈服荷载值要高于设计张拉力，不可有低于张拉力的情况发生，以免影响控制效果。