预应力锚索技术与设计(蒋忠信)PPT课件

20 φ60 20
C
φ8钢筋
φ60钢管 δ＝2.8 C 100
扩张环大样图 1:5
100
60
B
60°
B φ60钢管 δ＝2.8
导向帽大样图 1:5
φs 15.24钢绞线
ຫໍສະໝຸດ Baidu
φ8钢筋
φ60钢管 δ＝2.8
C—C 1:5
4φs 15.24钢绞线
φ60钢管 δ＝2.8
B—B 1:5
200 400
C25砼 封闭锚头
2. 预应力锚索与抗滑桩的比较 （1）原理上，预应力锚索是主动加固，可改善岩 土体及结构面的强度，而抗滑桩是被动支挡。同时，锚孔 压浆亦可进一步提高岩土体及结构面的强度。 （2）变形上，预应力锚索适合于保护允许变形较 小的工程结构（如隧道），而抗滑桩允许变形较大。同时， 预应力锚索加固面积大，滞后变形的未加固区较小，而抗 滑桩为线状支挡，滑体滞后变形较预应力锚索加固明显。 （3）地质上，预应力锚索用于岩质滑坡加固比用 于土质滑坡更好，因为预应力衰减较小；而抗滑桩用于土 质滑坡加固比用于岩质滑坡更好，因为下滑力作用点较低。
220
钢板 300×300×20
D—D 锚墩封锚头
一、预应力锚索技术
（一）预应力锚固技术
预应力锚固技术的优点是： ①能充分发挥高强钢材、钢丝、钢绞线等材料的良 好性能； ②最大限度地利用岩土介质的内在强度和潜力，加 强自承和自稳能力； ③主动加载用以改善工程结构的应力状态，提高受 加固体的强度； ④确保工程施工的安全及岩土体的长期持续稳定， 约束其变形。
自由段为传递预应力的段落。为了达到预应力锚索 对滑带的加固效果，锚索自由段一般要穿过滑带。必须保 证自由段钢绞线的有效防腐，避免因钢绞线锈蚀导致锚索 强度降低。自由段钢绞线通过外套塑料管与砂浆隔离以达 到自由变形之目的，加固滑坡时自由段往往置于滑体部位。
外锚固段是通过锚具将锚索固定于结构物或抑制件 上，在承力的条件下锁定的部分，也是施加预应力张拉后 的锁定部件。滑体地表岩土体承载力较高时往往采用钢筋 混凝土垫墩，地表岩土体承载力较低或坡面过陡时，往往 采用地梁或格构梁。预应力锚索所用锚具应符合国家现行 《预应力筋用夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85)的规定。
（3）锚固段设计问题。如后所述，锚索设计中以 剪应力沿锚固段全长均匀分布，采用平均粘结强度来计算 锚固段的长度。但事实上，剪应力在锚固段并非均匀分布， 而是呈单峰曲线状分布，按剪应力均布计算锚固段长度趋 于不安全。目前，这一曲线的机理和模型尚在探讨中，锚 固段设计只能变通地解决。
（4）锚索施工问题。包括松散体中跟管钻进问题， 深长锚孔钻进的纠偏问题，扩孔与二次压浆问题，张拉与 锁定工艺问题。正改进中。
3. 预应力锚索的主要问题 （1）预应力衰减问题。如前所述，加固松散体的 锚索的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的，在规范 施工的条件下，对预应力锚索的长期有效性的耽心是不必 的。 （2）钢绞线腐蚀问题。对化学腐蚀，由于采用了 钢绞线防腐除锈、塑料套裹护、水泥砂浆裹护三道措施, 问题基本解决。现最关注的是应力腐蚀，即钢绞线长期处 于高拉应力状态下产生缺损进而组成钢绞线的钢丝产生破 断的问题。由于预应力锚索面世仅数十年，作为百年大计 的抗滑工程, 尚未全程经受捡验，因此目前应以加大锚索 钢绞线的安全储备、规范张拉工艺来应对。
近年国内外预应力锚固技术主要成就： ① 应用领域日趋广泛，工程规模愈益扩大，社会 和经济效益明显； ② 新结构、新工艺不断涌现，适用于各种复杂受 力条件； ③ 新型锚固机具不断改进和完善，提高了施工效 率和工程质量； ④ 开发了新的锚固材料，极大地改善了锚固工作 性能； ⑤ 理论研究取得新成果，锚固工程设计和施工纳 入了规范化标准。
预应力锚索技术与设计
中铁二院 蒋忠信
C25砼 封闭锚头
岩面
4φs 15.24钢绞线
φ110钻孔
自由段
φs 15.24钢绞线 3000
28°
A A
A—A
水泥砂浆 φ25灌浆管 1000 1000 1000
扩张环
1∶1水泥砂浆 φ25塑料灌浆管 1:5
导向帽
φ110
锚固段
预应力锚索结构示意图
紧箍环
岩石坡面
（三）预应力锚索的适用条件及主要问题
1.预应力锚索的适用条件 技术上，预应力锚索可用于加固一般岩土质的边 坡、滑坡和危岩，包括土质滑坡。由于加固松散体的锚索 的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的，因此对预应 力锚索加固土质滑坡的长期有效性的耽心是可消除的。
但在以下条件时, 其应用和功效受到限制： （1）当滑动面较陡时, 尤其对陡倾的危岩。 （2）当滑体很厚、锚索自由段过长时。 （3）当下滑力过大、滑体十分松软时。 （4）当滑床为松软土体时。
（四）预应力锚索结构
拉力式非全粘结型预应力锚索由锚固段、自由段 和外锚固段构成，外锚固段又由结构物或抑制件（垫墩、 格构等）、钢垫板和锚具等组成。
锚索体采用高强度低松驰的钢绞线制作，钢绞线 应符合国标标准(GB/T5224-95) 或参照美国标准 (ASTMA416-90a) 执行。
锚固段是为锚索提供抗拔力的地段，加固滑坡时 一般置于滑动面（潜在滑动面）以下的稳定岩体中，通过 灌浆将钢绞线与岩体连为整体以提供抗拔力。锚固段提供 的抗拔力大小与锚索钢绞线强度、钢绞线与砂浆的握裹力 以及砂浆与孔壁岩体的结合力有关。
（二）预应力锚索的类型
按受力方式分为主动加力锚索和被动加力锚索； 按外锚特征分为可调预应力锚索和不可调预应力锚索；按 锚索自由段结构分为粘结型锚索和无粘结型锚索；按锚体 材料分为高强钢丝束锚、钢丝绳锚和钢绞线锚等；按锚固 段荷载分布分为荷载集中型锚索和荷载分散型锚索等。
对治理滑坡等地质灾害，一般选用主动加力的由 高强度低松驰钢绞线构成的拉力式非全粘结型锚索。
（4）经济上，滑体较厚时宜用预应力锚索，滑体较 薄时宜用抗滑桩。因为锚索长度与滑体厚度呈线性关系， 而抗滑桩不但长度与滑体厚度呈线性关系，而且因滑体愈 厚则下滑力作用点愈高因而弯矩愈大，桩的截面积和配筋 与滑体厚度亦呈线性关系，因而桩的工程量大，不经济。
（5）施工上，预应力锚索工艺较复杂，松散滑体中 造孔难度较大，施工机械多且可受地形限制，而抗滑桩工 艺较简单，施工机械少，不受地形限制。同时，预应力锚 索的表观有效性不如抗滑桩，而抗滑桩人工开挖桩井的表 观安会性又不如预应力锚索。