常用锚索在基坑支护中的应用和比较

常用锚索在基坑支护中的应用和比较

摘要：随着工程的大量建设，锚索形式的选择成为基本建设工程中突出问题。目前在基坑支护中比较常用的锚索支护形式有拉力型锚索和压力分散型锚索，本文从的结构、受力特点、施工工艺、选取考虑因素等方面进行了详细的对比，为工程设计和工程施工提供参考。

关键词：压力分散型锚索拉力集中型锚索岩土锚固基坑支护

1.概述

目前我国岩土锚固技术正处于蓬勃发展的时期，其中拉力型锚索研制出多种新型结构，如何选择经济、适用、安全的锚索类型是一个值得研究的问题。本文结合昆明地区，探讨锚索的选择。

2.拉力集中型锚索和压力分散型锚索的构造

按照锚杆内部拉筋和水泥浆体传力方式的不同，可将锚杆（锚索）分为：拉力集中型锚索、压力集中型锚索、荷载分散型锚索。其中荷载分散型锚索又可分为拉力分散型锚索、压力分散型锚索、拉压分散型锚索。昆明地处滇池周边，软弱土层如泥炭、泥炭质土分布较广、地下水丰富、地形地貌复杂、土质差异较大，在深基坑支护工程中，锚索通常选用拉力集中型或压力分散型。

2.1拉力集中型锚索

拉力集中型锚索分为锚固段、自由段和外锚段三部分。其结构如图1所示。其拉力主要由钢绞线传递给注浆体，再通过注浆体传递给周边土体。在锚固段和外锚段之间留有一定长度的自由段，对于永久性预应力锚索一般需在自由张拉段设置防腐蚀保护套以保护锚索不被腐蚀。锚固段和自由段的长度需根据工程地质条件和工程安全等级确定。

图1 普通拉力型锚索结构示意图

2.2压力分散型锚索

压力分散型锚索的研究和应用起步较晚，目前工程中比较常用的主要有两种：承压板式压力分散型锚索、可回收式压力分散型锚索。承压板式压力分散型锚索的结构如图2所示，锚索采用无粘结钢绞线，钢绞线和锚固体之间用PE管隔离。钢绞线底部通过挤压套固定在承压板上，顶部通过锚具固定在墩座处。

图2 承压板式压力分散型锚索

可回收式锚索与承压板式锚索构造基本相同，构造如图3。其区别在于可回收式锚索的钢绞线从张拉端绕过承压板再回到张拉端，而压力分散型锚索则是将钢绞线直接固定在挤压套上。可回收式锚索对无粘结钢绞线的防护要求更加严格，预应力筋外通常有油脂、PVC涂层以便于钢绞线的抽离。

图3可拆芯式压力分散型锚索

3. 拉力集中型锚索和压力分散型锚索结构对比：

1.锚固系统应力传递对比。拉力集中型锚索和压力分散型锚索沿锚固段长度方向的粘结应力传递规律如图4所示：

（a）拉力集中型锚索；（b）压力分散型锚索

图4 两种锚索粘结应力分布图

从图中看出：（1）拉力集中型锚索最大粘结应力在孔口以下1m左右，且应力分布范围较短，粘结应力沿杆长从零急剧地变到最大值，然后逐步减少并趋于零。（2）压力分散型锚索有多个锚固单元，每个单元承担一部分荷载，使最大粘结应力相对小、应力分布范围广、相对均匀，理论计算结果与实际数据更加吻合。但是由于各个自由段长度不同，施工时各锚索单元易产生受力差异，当差异较大时，易造成个别单元应力超限或破坏，影响锚固效率。

2.工作原理对比。（1）拉力集中型锚索是将钢绞线的拉力传递给注浆体，注浆体受拉力作用。实践表明注浆体在受拉情况下端部首先开裂，锚固力不断下移，锚索出现渐进式破坏，且随着注浆体开裂钢绞线直接与地下水和土体接触容易受到腐蚀，锚索的耐久性较差。（2）压力分散型锚索则是通过钢绞线将拉力传递给承压板，承压板对注浆体产生压力，以此产生锚固作用。且考虑了注浆体抗压不抗拉的特性，提高了锚索耐久性。

3.优缺点对比。压力分散型锚索相对于拉力集中型锚索的优点主要在于能够充分利用锚固长度内的地层强度，耐久性好。其缺点有：施工工艺比较复杂，由于锚索有多个单元体，锚索的编制比较复杂，需要特别标注以区分不同长度的钢绞线，便于后续的张拉。锚索的张拉工艺比较复杂，当支护结构出现较大偏移量时，由于各锚固单元自由段长度不同，自由段最短的锚固单元首先破坏，进而影响整个锚索的承载能力。根据实际调查发现压力分散型锚索承压板处的注浆效果

较差，浆液中往往混有少量泥土，当达到一定强度后施加预应力会导致承压板附近的注浆体被压碎，影响锚索的支护能力。

4．锚索的优化选择

拉力型锚索和压力分散型锚索在结构改造、施工工艺等方面存在很大的差异，但各种锚索都有一定的使用范围，在优化选择锚索类型时应当参考以下几方面因素：

4.1锚索锚固的极限承载能力

由于土体性质的复杂和不确定性，目前锚固承载力理论计算结构与实际数据相差过大是导致锚索破坏的主要原因。

根据上述两种锚索工作原理看出，普通拉力型锚索设计时其理论计算承载力必然会大于实际锚索承载力，锚固长度越长，计算偏差越大，会给工程埋下安全隐患。而压力分散型锚索理论计算更符合实际。

从经济合理、施工简便的角度在选择预应力锚索形式时一般优先选用拉力型锚索。当不能满足承载力要求时，可以选用改进型的拉力型锚索如底端扩体型锚索、多段扩体型锚索。

4.2锚索的预应力损失影响

锚固工程中预应力损失是关系到锚固效果好坏的重要因素，通过对影响锚索预应力损失因素、损失机理分析可以有效减少预应力损失量，降低由预应力损失造成锚固工程安全隐患的风险。

4.3 外部环境条件

外部环境条件主要包括锚固工程周边的建筑物分布情况，地下水和交通情况。

4.4工程造价、施工设备等因素。

工程锚固的类型受到工程造价、施工设备等客观条件的限制，在设计中应该加以考虑。

5.结语

综上所述，各种锚索都有一定的使用范围，在选用锚索时，要根据实际的工程地质条件和周边环境等因素考虑支护形式，全面分析锚索的受力特点，正确选

择锚索类型，节约工程造价，确保工程安全。

参考文献：

1程良奎范景伦韩军等《岩土锚固》中国建筑工业出版社[M].2003

2刘玉堂袁培中《压力分散型锚索不宜作为永久性锚索》[J].岩土锚固工程，2008

作者简介：张明亮（1980－），男，本科，中国建筑第八工程局广西分公司，项目执行经理，工程师