預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)

1、 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)v在大規(guī)模的巖土工程建設(shè)過程中，對巖土體的變形在大規(guī)模的巖土工程建設(shè)過程中，對巖土體的變形與穩(wěn)定控制要求越來越高，從而在應(yīng)用巖土錨固技與穩(wěn)定控制要求越來越高，從而在應(yīng)用巖土錨固技術(shù)時，對其作用機(jī)制、控制效應(yīng)、適應(yīng)范圍、應(yīng)用術(shù)時，對其作用機(jī)制、控制效應(yīng)、適應(yīng)范圍、應(yīng)用結(jié)果上提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，從而促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力錨固結(jié)果上提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，從而促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的形成與完善。技術(shù)的形成與完善。v預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣范，如：大型壩預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣范，如：大型壩基、隧道、邊坡、基坑、礦山硐室、采場、大型基基、隧道、邊坡、基坑、礦山

2、硐室、采場、大型基礎(chǔ)等工程。礎(chǔ)等工程。5 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)v5.1 概述概述5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索的概念預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索的概念5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索的分類與錨索基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索的分類與錨索基本結(jié)構(gòu)v5.2 預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索結(jié)構(gòu)與材料預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索結(jié)構(gòu)與材料5.2.1 預(yù)應(yīng)力錨索與普通錨桿的區(qū)別預(yù)應(yīng)力錨索與普通錨桿的區(qū)別5.2.2 索體材料與結(jié)構(gòu)索體材料與結(jié)構(gòu)5.2.3 其它構(gòu)配件其它構(gòu)配件v5.3 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)5.3.1 錨索作用的基本原理及其破壞形式錨索作用的基本原理及其破壞形式5.3.2 錨索設(shè)計(jì)錨索設(shè)計(jì)v5.4 預(yù)

3、應(yīng)力錨桿和錨索施工及其施工機(jī)具預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索施工及其施工機(jī)具5.4.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工程序預(yù)應(yīng)力錨索施工程序5.4.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工中的一些技術(shù)問題預(yù)應(yīng)力錨索施工中的一些技術(shù)問題5.4.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工機(jī)具預(yù)應(yīng)力錨索施工機(jī)具5.1 概述概述v5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念v5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念v（1 1）基本概念）基本概念預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力錨桿：就是施加有預(yù)應(yīng)力的錨桿。：就是施加有預(yù)應(yīng)力的錨桿。v如采用鋼絞線、鋼絲等線材作桿體材料，并施加預(yù)應(yīng)力，如采用鋼絞線、鋼絲等線材作桿體材

4、料，并施加預(yù)應(yīng)力，則被稱為則被稱為預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)應(yīng)力錨索。預(yù)應(yīng)力錨固預(yù)應(yīng)力錨固是預(yù)應(yīng)力巖錨與混凝土預(yù)應(yīng)力拉錨的總稱，是是預(yù)應(yīng)力巖錨與混凝土預(yù)應(yīng)力拉錨的總稱，是在預(yù)應(yīng)力混凝土基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)錨固技術(shù)。在預(yù)應(yīng)力混凝土基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)錨固技術(shù)。v 它可以按照設(shè)計(jì)要求的方向、大小及錨固深度，預(yù)先它可以按照設(shè)計(jì)要求的方向、大小及錨固深度，預(yù)先對基巖或建筑物施加對基巖或建筑物施加主動的預(yù)壓應(yīng)力主動的預(yù)壓應(yīng)力，從而達(dá)到加固或，從而達(dá)到加固或改善其受力條件的目的。改善其受力條件的目的。v所謂所謂主動的預(yù)應(yīng)力主動的預(yù)應(yīng)力，就是在基巖或建筑物產(chǎn)生有害變形，就是在基巖或建筑物產(chǎn)生有害變形之前，就已在發(fā)揮作用的

5、錨固力。之前，就已在發(fā)揮作用的錨固力。5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念v（1）基本概念）基本概念預(yù)應(yīng)力錨固的預(yù)應(yīng)力錨固的結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式各異，但均由各異，但均由錨孔錨孔、錨束錨束兩部分兩部分組組成成。錨孔錨孔是設(shè)置錨束的鉆孔，是設(shè)置錨束的鉆孔，錨束錨束是施加預(yù)應(yīng)力的主體。是施加預(yù)應(yīng)力的主體。錨束錨束由錨頭（又稱外錨頭）、錨束體（即錨束的自由段）由錨頭（又稱外錨頭）、錨束體（即錨束的自由段）及錨固段（又稱錨根或內(nèi)錨頭及錨固段（又稱錨根或內(nèi)錨頭) )等三個部分組成。等三個部分組成。v錨固段錨固段是預(yù)應(yīng)力錨索的根基，是錨固在錨孔底部的非張是預(yù)應(yīng)力錨索的根基，是錨固在錨孔底部的非張

6、拉段；拉段；v錨頭錨頭位于錨孔孔口以外，是張拉與鎖定預(yù)應(yīng)力的支撐部位于錨孔孔口以外，是張拉與鎖定預(yù)應(yīng)力的支撐部分，屬非張拉段；分，屬非張拉段；v自由段自由段是聯(lián)接錨頭與錨固段的部分，承受預(yù)應(yīng)力張拉所是聯(lián)接錨頭與錨固段的部分，承受預(yù)應(yīng)力張拉所施加的全部荷載。施加的全部荷載。5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念v（2）錨索技術(shù)的發(fā)展歷史）錨索技術(shù)的發(fā)展歷史 最早是在最早是在20世紀(jì)世紀(jì)初期（初期（1918年）用于西里西安礦山。年）用于西里西安礦山。 20世紀(jì)世紀(jì)30年代年代（1934年）阿爾及利亞工程師將預(yù)應(yīng)力巖石年）阿爾及利亞工程師將預(yù)應(yīng)力巖石錨桿技術(shù)用于舍爾法水壩。錨桿技術(shù)用于

7、舍爾法水壩。v 至至20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，有了專門的理論、設(shè)計(jì)方法和施工設(shè)備和機(jī)具。遍，有了專門的理論、設(shè)計(jì)方法和施工設(shè)備和機(jī)具。5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念v應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍：在工業(yè)與民用建筑、橋梁、礦山、高陡邊坡、：在工業(yè)與民用建筑、橋梁、礦山、高陡邊坡、地下洞室、壩基、水閘墩基工程以及建筑物的維護(hù)與補(bǔ)強(qiáng)地下洞室、壩基、水閘墩基工程以及建筑物的維護(hù)與補(bǔ)強(qiáng)等方面已成為一種常用的經(jīng)濟(jì)有效的手段，其理論與技術(shù)、等方面已成為一種常用的經(jīng)濟(jì)有效的手段，其理論與技術(shù)、工程規(guī)模都相對成熟。工程規(guī)模都相對成熟。v

8、我國我國起始于起始于20世紀(jì)世紀(jì)60年代，年代，70年代后被廣泛推廣應(yīng)用。當(dāng)年代后被廣泛推廣應(yīng)用。當(dāng)前，隨巖土工程規(guī)模的越來越大，國內(nèi)的預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)前，隨巖土工程規(guī)模的越來越大，國內(nèi)的預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)也達(dá)到了較高水平。也達(dá)到了較高水平。5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念v（3）預(yù)應(yīng)力錨索的特點(diǎn)）預(yù)應(yīng)力錨索的特點(diǎn) 在在高邊坡基礎(chǔ)開挖與隧洞洞臉開挖高邊坡基礎(chǔ)開挖與隧洞洞臉開挖中，可增加邊坡穩(wěn)定，中，可增加邊坡穩(wěn)定，減少開挖工程量，提前進(jìn)洞，大大縮短開挖工期。減少開挖工程量，提前進(jìn)洞，大大縮短開挖工期。 在在壩基、岸坡抗滑穩(wěn)定加固壩基、岸坡抗滑穩(wěn)定加固中，可在不擾動基巖，不影響中，

9、可在不擾動基巖，不影響水庫運(yùn)行的前提下，提供可靠的抗滑力。水庫運(yùn)行的前提下，提供可靠的抗滑力。 在在大壩加高、加固大壩加高、加固中，可在不放空水庫、不影響壩區(qū)已有中，可在不放空水庫、不影響壩區(qū)已有布置及水電站運(yùn)行的情況下，達(dá)到加高、加固壩體，改善布置及水電站運(yùn)行的情況下，達(dá)到加高、加固壩體，改善壩體應(yīng)力的目的。壩體應(yīng)力的目的。 可較好地可較好地修補(bǔ)混凝土修補(bǔ)混凝土的裂縫或缺陷，可將過大的集中荷載的裂縫或缺陷，可將過大的集中荷載分散到較大的范圍內(nèi)。分散到較大的范圍內(nèi)。5.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索概念 可不增加自重而可不增加自重而提高壩體或其他建筑物的抗震、抗沖擊性提高壩體或其

10、他建筑物的抗震、抗沖擊性能能。預(yù)應(yīng)力壩還可以用預(yù)應(yīng)力錨索代替部分混凝土壓重，。預(yù)應(yīng)力壩還可以用預(yù)應(yīng)力錨索代替部分混凝土壓重，減少混凝土數(shù)量，改善壩體結(jié)構(gòu)型式及施工條件，從而縮減少混凝土數(shù)量，改善壩體結(jié)構(gòu)型式及施工條件，從而縮短工期、降低造價，使設(shè)計(jì)斷面更加合理。短工期、降低造價，使設(shè)計(jì)斷面更加合理。 在在大型洞室的支護(hù)大型洞室的支護(hù)中，既可以改善洞室圍巖的受力條件，中，既可以改善洞室圍巖的受力條件，又能加固洞室、治理邊坡、處理坍方、優(yōu)化設(shè)計(jì)、方便施又能加固洞室、治理邊坡、處理坍方、優(yōu)化設(shè)計(jì)、方便施工，因此，在大型洞室噴錨支護(hù)中占有越來越重要的位置。工，因此，在大型洞室噴錨支護(hù)中占有越來越重要的

11、位置。v總之，總之，預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)應(yīng)力錨索具有：設(shè)計(jì)合理、施工簡便、效益顯著、具有：設(shè)計(jì)合理、施工簡便、效益顯著、經(jīng)濟(jì)可行等優(yōu)點(diǎn)，這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使其經(jīng)濟(jì)可行等優(yōu)點(diǎn)，這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使其在國內(nèi)外都得到廣在國內(nèi)外都得到廣泛的應(yīng)用泛的應(yīng)用。5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)v可根據(jù)錨索錨固部分的受力狀態(tài)，可將預(yù)應(yīng)力錨可根據(jù)錨索錨固部分的受力狀態(tài)，可將預(yù)應(yīng)力錨索分為三類，即：索分為三類，即： 張拉型（拉力型）張拉型（拉力型） 壓力型壓力型 載荷分散型載荷分散型5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)1 2 3 4 5 6 7 8 錨頭錨頭 張拉段張拉段 錨

12、固段錨固段圖圖5-1 張拉型錨索結(jié)構(gòu)張拉型錨索結(jié)構(gòu)1-1-錨具；錨具；2-2-墊墩；墊墩；3-3-面層結(jié)構(gòu)；面層結(jié)構(gòu)；4-4-油脂；油脂；5-5-套管；套管；6-6-錨索體；錨索體；7-7-注漿體；注漿體；8-8-對中架對中架（1）張拉型錨索）張拉型錨索張拉型錨索的錨固類似于普通張拉型錨索的錨固類似于普通端頭錨固錨桿。它有兩種錨固形端頭錨固錨桿。它有兩種錨固形式，即水泥漿液、水泥砂漿或樹式，即水泥漿液、水泥砂漿或樹脂的脂的粘結(jié)式錨固粘結(jié)式錨固與與機(jī)械式錨固機(jī)械式錨固。張拉型錨索張拉型錨索，就是錨索體所施，就是錨索體所施 加的預(yù)應(yīng)力對砂漿、水泥漿或樹加的預(yù)應(yīng)力對砂漿、水泥漿或樹脂固結(jié)體產(chǎn)生張拉力

13、作用，從而脂固結(jié)體產(chǎn)生張拉力作用，從而對圍巖實(shí)施主動支護(hù)作用。對圍巖實(shí)施主動支護(hù)作用。5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)v張拉型錨索根據(jù)張拉段是否粘結(jié)分為張拉型錨索根據(jù)張拉段是否粘結(jié)分為全長粘結(jié)式全長粘結(jié)式和和自由式自由式。但全長錨結(jié)是經(jīng)過端頭錨固、張拉和二次注漿的過程實(shí)現(xiàn)的。但全長錨結(jié)是經(jīng)過端頭錨固、張拉和二次注漿的過程實(shí)現(xiàn)的。v張拉型錨索靠錨索體對固結(jié)體的張拉作用實(shí)現(xiàn)錨固，因此容張拉型錨索靠錨索體對固結(jié)體的張拉作用實(shí)現(xiàn)錨固，因此容易在自由段與粘結(jié)段界面出現(xiàn)應(yīng)力集中使錨索與固結(jié)材料發(fā)易在自由段與粘結(jié)段界面出現(xiàn)應(yīng)力集中使錨索與固結(jié)材料發(fā)生開裂（生開裂（剪裂縫剪裂縫一般

14、在粘結(jié)段一般在粘結(jié)段1 m范圍內(nèi)出現(xiàn)，范圍內(nèi)出現(xiàn)，張拉裂縫張拉裂縫會在會在13 m的范圍出現(xiàn)），甚至?xí)纱硕鴮?dǎo)致整體錨索失效。的范圍出現(xiàn)），甚至?xí)纱硕鴮?dǎo)致整體錨索失效。v因張拉型錨索結(jié)構(gòu)簡單，造價低，所以應(yīng)用極其廣泛。因張拉型錨索結(jié)構(gòu)簡單，造價低，所以應(yīng)用極其廣泛。5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)v（2）壓力型錨索）壓力型錨索壓力型與拉力型錨索在結(jié)構(gòu)上存在明顯的壓力型與拉力型錨索在結(jié)構(gòu)上存在明顯的區(qū)別。區(qū)別。一方面壓力型錨索的拉力是通過錨索底部的端部壓板對漿一方面壓力型錨索的拉力是通過錨索底部的端部壓板對漿液固結(jié)體的壓力實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力，從而產(chǎn)生對圍巖的約束作用；液固結(jié)

15、體的壓力實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力，從而產(chǎn)生對圍巖的約束作用；另一方面，壓力型錨索的自由段套管一直沿伸到端部壓板另一方面，壓力型錨索的自由段套管一直沿伸到端部壓板附近。附近。 1 2 3 4 5圖圖5-2 5-2 壓力型錨索結(jié)構(gòu)壓力型錨索結(jié)構(gòu)1-對中架，對中架，2-注漿體，注漿體，3-套管，套管，4-端部壓板，端部壓板，5-錨索體錨索體由于漿液固結(jié)體的由于漿液固結(jié)體的抗壓性能抗壓性能要比要比抗拉和抗剪性能抗拉和抗剪性能好得多，好得多，且受力范圍也更大，因此，壓力型錨索的受力狀況比拉且受力范圍也更大，因此，壓力型錨索的受力狀況比拉力型更好，工作更可靠。力型更好，工作更可靠。同時，這種結(jié)構(gòu)可以一次完成全部長度的灌

16、漿工作。同時，這種結(jié)構(gòu)可以一次完成全部長度的灌漿工作。5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)v（3）載荷分散型錨索）載荷分散型錨索預(yù)應(yīng)力作用的過分集中對固結(jié)體以及巖土體受力不利，采預(yù)應(yīng)力作用的過分集中對固結(jié)體以及巖土體受力不利，采用在錨索孔長度上將錨索預(yù)應(yīng)力分散，這樣就形成了用在錨索孔長度上將錨索預(yù)應(yīng)力分散，這樣就形成了荷載荷載分散型分散型錨索結(jié)構(gòu)。錨索結(jié)構(gòu)。該法對裂隙發(fā)育或土質(zhì)松軟的地層非常有利，可避免固結(jié)該法對裂隙發(fā)育或土質(zhì)松軟的地層非常有利，可避免固結(jié)體及巖土體強(qiáng)度不足而造成的破裂，同時，可減小加固范體及巖土體強(qiáng)度不足而造成的破裂，同時，可減小加固范圍內(nèi)的巖土體因受

17、圍內(nèi)的巖土體因受高預(yù)應(yīng)力高預(yù)應(yīng)力作用而引起的不均勻變形。作用而引起的不均勻變形。荷載分散型錨索可分為荷載分散型錨索可分為壓力分散型壓力分散型和和拉力分散型拉力分散型與與拉壓分拉壓分散型散型等幾種。等幾種。5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)v（3）載荷分散型錨索）載荷分散型錨索拉力分散型拉力分散型錨索只是將幾根長短不等的錨索體，采用和拉力型錨索的錨索只是將幾根長短不等的錨索體，采用和拉力型錨索的結(jié)構(gòu)一樣，錨固在錨孔中的不同長度位置上，使預(yù)應(yīng)力分散作用于不結(jié)構(gòu)一樣，錨固在錨孔中的不同長度位置上，使預(yù)應(yīng)力分散作用于不同深度的巖土體上。同深度的巖土體上。壓力分散型壓力分散型錨

18、索有相同的概念，將錨索的端部壓板固定在長度不同的錨索有相同的概念，將錨索的端部壓板固定在長度不同的錨索體上，在實(shí)現(xiàn)壓力傳遞預(yù)應(yīng)力過程中起分散載荷的作用。錨索體上，在實(shí)現(xiàn)壓力傳遞預(yù)應(yīng)力過程中起分散載荷的作用。剪力分散型剪力分散型錨索結(jié)構(gòu)是在錨索結(jié)構(gòu)是在無粘結(jié)鋼絞線無粘結(jié)鋼絞線末端用環(huán)氧樹脂粘結(jié)，然后固末端用環(huán)氧樹脂粘結(jié)，然后固結(jié)在水泥砂漿或水泥漿中。結(jié)在水泥砂漿或水泥漿中。拉壓交叉分散型拉壓交叉分散型錨索是在一根鋼絞線的端部，做成拉力式錨固結(jié)構(gòu)，錨索是在一根鋼絞線的端部，做成拉力式錨固結(jié)構(gòu)，而在其余部分設(shè)置套管，并在套管端部位置安設(shè)承壓板。錨索孔中長而在其余部分設(shè)置套管，并在套管端部位置安設(shè)承壓

19、板。錨索孔中長短不同的錨索體采用相同結(jié)構(gòu)，形成拉壓分散型結(jié)構(gòu)。短不同的錨索體采用相同結(jié)構(gòu)，形成拉壓分散型結(jié)構(gòu)。5.1.2 預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力錨索分類與基本結(jié)構(gòu)（b）（a）（a） 不同結(jié)構(gòu)錨索長度上的應(yīng)力分布是不不同結(jié)構(gòu)錨索長度上的應(yīng)力分布是不同的。其中同的。其中拉力式錨索拉力式錨索在受到預(yù)應(yīng)力時在受到預(yù)應(yīng)力時的應(yīng)力集中最為不利；的應(yīng)力集中最為不利；壓力式錨索壓力式錨索的最的最大載荷與其比值約為大載荷與其比值約為2/3，分散式錨索的，分散式錨索的內(nèi)部載荷分布較之更有所改善。內(nèi)部載荷分布較之更有所改善。 5.2 預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索結(jié)構(gòu)與材料預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索結(jié)構(gòu)與材料v5.2.1 預(yù)應(yīng)力錨

20、索與普通錨桿區(qū)別預(yù)應(yīng)力錨索與普通錨桿區(qū)別v5.2.2 錨索索體材料與結(jié)構(gòu)錨索索體材料與結(jié)構(gòu)v5.2.3 錨索錨索其它構(gòu)配件其它構(gòu)配件5.2.1 預(yù)應(yīng)力錨索與普通錨桿區(qū)別預(yù)應(yīng)力錨索與普通錨桿區(qū)別v1）錨索要施加）錨索要施加高預(yù)應(yīng)力高預(yù)應(yīng)力，在全長范圍內(nèi)要區(qū)分錨固段和自由段。錨固段，在全長范圍內(nèi)要區(qū)分錨固段和自由段。錨固段是錨索受力的根基，同時也是能承受預(yù)應(yīng)力的基本條件；自由段是預(yù)應(yīng)是錨索受力的根基，同時也是能承受預(yù)應(yīng)力的基本條件；自由段是預(yù)應(yīng)力作用的工作段。力作用的工作段。v2）錨索承受更大的）錨索承受更大的載荷載荷，錨索體通常采用高強(qiáng)高性能材料；對錨固力的，錨索體通常采用高強(qiáng)高性能材料；對錨固

21、力的要求也高，一般錨固段較長，且通常是全長灌漿。要求也高，一般錨固段較長，且通常是全長灌漿。v3）錨索加固工程一般規(guī)模相對較大，服務(wù)壽命也相對較長，因此，要求）錨索加固工程一般規(guī)模相對較大，服務(wù)壽命也相對較長，因此，要求考慮錨索的考慮錨索的防腐蝕防腐蝕問題。問題。v4）為了向巖土體內(nèi)傳遞比較高的載荷作用，在錨頭部位一般設(shè)有專門的）為了向巖土體內(nèi)傳遞比較高的載荷作用，在錨頭部位一般設(shè)有專門的墩座墩座。v5）為保證錨索或預(yù)應(yīng)力錨桿在錨孔中受力合理，要使其在長度范圍內(nèi)能）為保證錨索或預(yù)應(yīng)力錨桿在錨孔中受力合理，要使其在長度范圍內(nèi)能對中就位，因此在錨索上設(shè)有對中就位，因此在錨索上設(shè)有對中支架對中支架。

22、v6）由于錨索的施工規(guī)模相對較大，預(yù)應(yīng)力和承載能力高，預(yù)應(yīng)力施加要）由于錨索的施工規(guī)模相對較大，預(yù)應(yīng)力和承載能力高，預(yù)應(yīng)力施加要求嚴(yán)格，因此求嚴(yán)格，因此施工機(jī)具和施工質(zhì)量施工機(jī)具和施工質(zhì)量都要求有比較可靠的保證。都要求有比較可靠的保證。5.2.2 錨索錨索索體材料與結(jié)構(gòu)索體材料與結(jié)構(gòu)v（1）對索體材料一般要求）對索體材料一般要求 應(yīng)根據(jù)材料自身特點(diǎn)、載荷大小和特性、加固規(guī)模、施工場地等因素選應(yīng)根據(jù)材料自身特點(diǎn)、載荷大小和特性、加固規(guī)模、施工場地等因素選擇。常用的索體材料有擇。常用的索體材料有高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲、精軋螺紋鋼精軋螺紋鋼筋筋和和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力

23、筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋等，要求具有強(qiáng)度高、柔性好、延伸率低等特性。等，要求具有強(qiáng)度高、柔性好、延伸率低等特性。精軋螺紋鋼筋精軋螺紋鋼筋屬剛性預(yù)應(yīng)力錨桿，由屬剛性預(yù)應(yīng)力錨桿，由40Si2MnV或或45SiMnV高強(qiáng)度鋼材高強(qiáng)度鋼材制作，鋼筋全長軋有完整的外螺紋，可用聯(lián)接套管接長，端部用墊板制作，鋼筋全長軋有完整的外螺紋，可用聯(lián)接套管接長，端部用墊板和螺母鎖定，施工方便。一般在設(shè)計(jì)錨固力和螺母鎖定，施工方便。一般在設(shè)計(jì)錨固力600kN以下，桿長小于以下，桿長小于20m的工程中使用。的工程中使用。預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)應(yīng)力錨索常用鋼鉸線的規(guī)格是常用鋼鉸線的規(guī)格是12.70 mm和和15.24 mm?，F(xiàn)開發(fā)有：?，F(xiàn)開

24、發(fā)有： 17.78 mm； 21.8 mm； 28.6 mm等。等。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲一般在混凝土工程中應(yīng)用較多，它是以優(yōu)質(zhì)高碳鋼園一般在混凝土工程中應(yīng)用較多，它是以優(yōu)質(zhì)高碳鋼園盤條經(jīng)等溫淬火并拔制而成。盤條經(jīng)等溫淬火并拔制而成。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋由預(yù)應(yīng)力鋼絞線、防腐油脂涂料層和聚乙烯或聚丙烯由預(yù)應(yīng)力鋼絞線、防腐油脂涂料層和聚乙烯或聚丙烯外包層組成，具有優(yōu)異的防腐、抗震和錨固性能，適用于各種先張和外包層組成，具有優(yōu)異的防腐、抗震和錨固性能，適用于各種先張和后張錨固。后張錨固。5.2.2 錨索錨索索體材料與結(jié)構(gòu)索體材料與結(jié)構(gòu) 錨索材料及其施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到錨索加固工程的

25、錨索材料及其施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到錨索加固工程的質(zhì)量、效果和壽命質(zhì)量、效果和壽命。 錨索材料不僅要合理選擇，而且從開始進(jìn)場就應(yīng)該有嚴(yán)格錨索材料不僅要合理選擇，而且從開始進(jìn)場就應(yīng)該有嚴(yán)格的管理和驗(yàn)收制度，并確保合理維護(hù)和正確施工。的管理和驗(yàn)收制度，并確保合理維護(hù)和正確施工。5.2.2 錨索錨索索體材料與結(jié)構(gòu)索體材料與結(jié)構(gòu)v（2）常用索體材料性能參數(shù)）常用索體材料性能參數(shù)國標(biāo)國標(biāo)GB/T 5224-2003高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋的力學(xué)指標(biāo)見表高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋的力學(xué)指標(biāo)見表5-1；普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線規(guī)格和力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線規(guī)格和力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表5-2；低松弛預(yù)應(yīng)力鋼鉸線規(guī)格和力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表

26、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼鉸線規(guī)格和力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表5-3；預(yù)應(yīng)力鋼絲規(guī)格和力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表預(yù)應(yīng)力鋼絲規(guī)格和力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表5-4和表和表5-5。預(yù)應(yīng)力鋼絞線相關(guān)知識v定義定義v分類分類v規(guī)格含義規(guī)格含義v制造方法制造方法v性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)v應(yīng)用應(yīng)用v各國標(biāo)準(zhǔn)各國標(biāo)準(zhǔn)v預(yù)應(yīng)力鋼絞線定義：預(yù)應(yīng)力鋼絞線定義：是由2、3、7或19根高強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成的絞合鋼纜，并經(jīng)消除應(yīng)力處理（穩(wěn)定化處理），適合預(yù)應(yīng)力混凝土或類似用途。v預(yù)應(yīng)力鋼絞線分類：預(yù)應(yīng)力鋼絞線分類：按照一根鋼絞線中的鋼絲數(shù)量鋼絲數(shù)量可以分為2絲鋼絞線、3絲鋼絞線、7絲鋼絞線及19絲鋼絞線。按照表面形態(tài)表面形態(tài)可以分為光面鋼絞線、刻痕鋼絞線、模拔鋼絞線、鍍鋅

27、鋼絞線、涂環(huán)氧樹脂鋼絞線等。還可以按照直徑、強(qiáng)度級別、標(biāo)準(zhǔn)分類。v預(yù)應(yīng)力鋼絞線規(guī)格含義：預(yù)應(yīng)力鋼絞線規(guī)格含義：在說明和清單表中我們經(jīng)看到，有15-75、12-75、9-75等型號規(guī)格的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。以15-75為例說明：v “5”表示公稱直徑5.0 mm的鋼絲；v 75表示7條這種鋼絲組成一根鋼絞線；v 而15表示15根這種鋼絞線組成一束鋼筋；v 總的含義就是“一束由15根7絲（每絲直徑5 mm）鋼絞線組成的鋼筋”。v預(yù)應(yīng)力鋼絞線制造方法：預(yù)應(yīng)力鋼絞線制造方法：采用高碳鋼盤條，經(jīng)過表面處理后冷拔成鋼絲，然后按鋼絞線結(jié)構(gòu)將一定數(shù)量的鋼絲絞合成股，再經(jīng)過消除應(yīng)力的穩(wěn)定化處理過程而成。為延長耐久性，

28、鋼絲上可以有金屬或非金屬的鍍層或涂層，如鍍鋅、涂環(huán)氧樹脂等。為增加與混凝土的握裹力，表面可以有刻痕等。模拔的預(yù)應(yīng)力鋼絞線在絞合后經(jīng)過一次模具壓縮過程，結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，表層更加適合錨具抓握。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線（Unbonded steel strand）：采用普通的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，涂防腐油脂或石蠟后包高密度聚乙烯（HDPE）就成。v預(yù)應(yīng)力鋼絞線的主要性能特點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力鋼絞線的主要性能特點(diǎn)：強(qiáng)度高和松弛性能好，另外展開時較挺直。常見抗拉強(qiáng)度等級為1860 MPa.。還有1720 Mpa，1770 MPa ，1960 MPa ，2000 MPa ，2100 MPa等強(qiáng)度等級。這種鋼材的屈服強(qiáng)度也較高。v預(yù)

29、應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)用：預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)用：應(yīng)用在多數(shù)后張預(yù)應(yīng)力及先張預(yù)應(yīng)力工程中。光面鋼絞線是最廣泛采用的預(yù)應(yīng)力鋼材。模拔鋼絞線主要用于提升工程，也用于核電之類工程。鍍鋅鋼絞線常用于橋梁系桿、拉索及體外預(yù)應(yīng)力工程。涂環(huán)氧樹脂的鋼絞線用途和鍍鋅預(yù)應(yīng)力鋼絞線類似。v預(yù)應(yīng)力鋼絞線各國標(biāo)準(zhǔn)：預(yù)應(yīng)力鋼絞線各國標(biāo)準(zhǔn)：各國都有針對預(yù)應(yīng)力鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)。如：中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5224-2003美標(biāo)ASTM A416英標(biāo)BS 5896日標(biāo)JIS G3536澳新標(biāo)AS/NZS 4672巴西標(biāo)準(zhǔn)NBR-74835.2.2 錨索錨索索體材料與結(jié)構(gòu)索體材料與結(jié)構(gòu)v（3）索體的制作）索體的制作鋼絞線或鋼筋鋼絞線或鋼筋的的制作內(nèi)

30、容：制作內(nèi)容：主要是根據(jù)長度要求截?cái)?，然后在自由段主要是根?jù)長度要求截?cái)?，然后在自由段套上套管，并在其?nèi)注入油脂。套上套管，并在其內(nèi)注入油脂。v采用廠家提供的帶套管鋼絞線（無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋）時，則要求在采用廠家提供的帶套管鋼絞線（無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋）時，則要求在錨固段和錨頭長度范圍內(nèi)剝除套管，以便于注漿固結(jié)。錨固段和錨頭長度范圍內(nèi)剝除套管，以便于注漿固結(jié)。v對錨固段需根據(jù)設(shè)計(jì)安裝和固定好對錨固段需根據(jù)設(shè)計(jì)安裝和固定好隔離支架隔離支架，以形成串狀糖葫蘆，以形成串狀糖葫蘆結(jié)構(gòu)，可有助于提高錨固強(qiáng)度和錨固力。結(jié)構(gòu)，可有助于提高錨固強(qiáng)度和錨固力。v在張拉段可設(shè)置在張拉段可設(shè)置對中支架對中支架，保證鋼絞線沿全

31、長在一條線上。，保證鋼絞線沿全長在一條線上。5.2.2 錨索錨索索體材料與結(jié)構(gòu)索體材料與結(jié)構(gòu)v（3）索體的制作）索體的制作高強(qiáng)鋼絲高強(qiáng)鋼絲的制作：需多一道編制的工序。的制作：需多一道編制的工序。v即在下料后需要將設(shè)計(jì)的若干鋼絲分別穿過帶孔（槽）的金屬板即在下料后需要將設(shè)計(jì)的若干鋼絲分別穿過帶孔（槽）的金屬板（隔離架）使其（隔離架）使其定位定位。v然后每隔然后每隔1.0 m左右用鐵絲或束線環(huán)將鋼絲綁扎固定在一起；左右用鐵絲或束線環(huán)將鋼絲綁扎固定在一起；v在張拉段要設(shè)置在張拉段要設(shè)置對中支架對中支架，且要求綁扎在一起的鋼絲長度應(yīng)彼此，且要求綁扎在一起的鋼絲長度應(yīng)彼此一致，否則會造成受力不均勻，從而

32、降低整個錨索的支護(hù)效果。一致，否則會造成受力不均勻，從而降低整個錨索的支護(hù)效果。5.2.2 錨索錨索索體材料與結(jié)構(gòu)索體材料與結(jié)構(gòu)v（4）張拉與鎖定）張拉與鎖定準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作：為張拉需要，在墊墩和外錨頭底面間留置千斤頂空間，并：為張拉需要，在墊墩和外錨頭底面間留置千斤頂空間，并用臨時支座支撐。支撐外安置墊平鋼板和注漿套管以及外錨頭。用臨時支座支撐。支撐外安置墊平鋼板和注漿套管以及外錨頭。張拉與鎖定工作張拉與鎖定工作：應(yīng)在孔內(nèi)膠結(jié)材料和墊墩混凝土有足夠強(qiáng)度以后再：應(yīng)在孔內(nèi)膠結(jié)材料和墊墩混凝土有足夠強(qiáng)度以后再進(jìn)行。因?yàn)閺埨σ话銥闃O限錨固力的進(jìn)行。因?yàn)閺埨σ话銥闃O限錨固力的4070%，而混凝土中

33、加入早強(qiáng)，而混凝土中加入早強(qiáng)劑以后可以在劑以后可以在10天左右達(dá)到天左右達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此，通常在注漿后設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此，通常在注漿后810天可以進(jìn)行張拉。天可以進(jìn)行張拉。正式張拉正式張拉前應(yīng)先用前應(yīng)先用1020%的張拉力進(jìn)行兩次預(yù)張拉。使錨索各部件緊的張拉力進(jìn)行兩次預(yù)張拉。使錨索各部件緊密接觸、桿體平直，消除隱蔽的變形量。密接觸、桿體平直，消除隱蔽的變形量。張拉應(yīng)按規(guī)定張拉應(yīng)按規(guī)定分級分級進(jìn)行。荷載加到最終值時（進(jìn)行。荷載加到最終值時（1.11.2倍的設(shè)計(jì)值），倍的設(shè)計(jì)值），保持規(guī)定時間間隔，壓力無變化、位移不超量，方可鎖定。保持規(guī)定時間間隔，壓力無變化、位移不超量，方可鎖定。5.2.3

34、 錨索錨索其它構(gòu)配件其它構(gòu)配件v（1）導(dǎo)向帽、隔離支架、束線環(huán)、對中架）導(dǎo)向帽、隔離支架、束線環(huán)、對中架導(dǎo)向帽導(dǎo)向帽用于鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲錨索錨固端的頂部，將鋼絞線或鋼絲與用于鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲錨索錨固端的頂部，將鋼絞線或鋼絲與導(dǎo)向帽組合在一起并有一定剛度，可便于將錨索送入錨孔底部。一般導(dǎo)向帽組合在一起并有一定剛度，可便于將錨索送入錨孔底部。一般采用鋼板或鋼管制作。采用鋼板或鋼管制作。隔離支架隔離支架用于鋼絞線的相互分離，使鋼絞線分布均勻，并有混凝土包用于鋼絞線的相互分離，使鋼絞線分布均勻，并有混凝土包裹。注意隔離支架不能影響注漿時漿液流通。裹。注意隔離支架不能影響注漿時漿液流通。束線環(huán)束線環(huán)配合

35、隔離支架使用，用束線環(huán)將鋼絞線束成環(huán)，可避免隔離架配合隔離支架使用，用束線環(huán)將鋼絞線束成環(huán)，可避免隔離架和鋼絞線的脫落。和鋼絞線的脫落。對中架對中架用于錨索的張拉段，套在錨索上支撐在孔壁上使索體對中，并用于錨索的張拉段，套在錨索上支撐在孔壁上使索體對中，并保證有一定漿液包裹。對中架應(yīng)根據(jù)錨索自身的剛度來設(shè)置，一般間保證有一定漿液包裹。對中架應(yīng)根據(jù)錨索自身的剛度來設(shè)置，一般間隔為隔為13m。5.2.3 錨索錨索其它構(gòu)配件其它構(gòu)配件v（2）錨具）錨具 包括夾具、錨鎖等。包括夾具、錨鎖等。v預(yù)應(yīng)力錨索采用的錨夾具以夾片式為主，常用的錨具為預(yù)應(yīng)力錨索采用的錨夾具以夾片式為主，常用的錨具為OVM型、型、

36、QM型、型、XM型等。型等。v因錨具規(guī)格要按鋼絞線來選取，因此，在使用中應(yīng)按所因錨具規(guī)格要按鋼絞線來選取，因此，在使用中應(yīng)按所用鋼絞線規(guī)格選取相應(yīng)的錨具，以保證錨具夾片與鋼絞用鋼絞線規(guī)格選取相應(yīng)的錨具，以保證錨具夾片與鋼絞線之間有良好的匹配關(guān)系。線之間有良好的匹配關(guān)系。5.2.3 錨索錨索其它構(gòu)配件其它構(gòu)配件v（3）混凝土墊墩）混凝土墊墩錨索頭部一般有錨索頭部一般有臺座臺座、承壓板承壓板、緊固器緊固器組成。組成。墊墩墊墩臺座臺座通常由鋼筋混凝土或加鋼板構(gòu)成，臺座放置承壓板的表面應(yīng)通常由鋼筋混凝土或加鋼板構(gòu)成，臺座放置承壓板的表面應(yīng)平整并與錨索（桿）垂直。平整并與錨索（桿）垂直。承壓板承壓板要求

37、有足夠的剛度。要求有足夠的剛度。因此，墊墩混凝土強(qiáng)度等級一般在因此，墊墩混凝土強(qiáng)度等級一般在C30以上，混凝土墊墩的最小厚度以上，混凝土墊墩的最小厚度不少于不少于10cm，墊墩表層鋼墊板厚度不少于，墊墩表層鋼墊板厚度不少于25mm。錨索張拉和鎖定前后應(yīng)用油脂充填錨孔墊板上下部位（錨孔與防護(hù)帽錨索張拉和鎖定前后應(yīng)用油脂充填錨孔墊板上下部位（錨孔與防護(hù)帽的空隙），以起防止鋼絞線等金屬材料的銹蝕作用。的空隙），以起防止鋼絞線等金屬材料的銹蝕作用。5.3 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)5.3.1 錨索作用基本原理及其破壞形式錨索作用基本原理及其破壞形式5.3.2 錨索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)錨索支護(hù)

38、參數(shù)設(shè)計(jì)5.3.1 錨索作用基本原理及其破壞形式錨索作用基本原理及其破壞形式v（1）預(yù)應(yīng)力錨索作用的基本原理）預(yù)應(yīng)力錨索作用的基本原理通過對錨索體的張拉，形成對周圍巖土體材料的通過對錨索體的張拉，形成對周圍巖土體材料的壓力作用壓力作用，以以提高巖土體抗破壞能力；提高巖土體抗破壞能力；同時，當(dāng)巖土體有可能出現(xiàn)拉應(yīng)力時，可被這部分壓力作用所同時，當(dāng)巖土體有可能出現(xiàn)拉應(yīng)力時，可被這部分壓力作用所抵消，可以減少巖土體內(nèi)的抵消，可以減少巖土體內(nèi)的拉應(yīng)力拉應(yīng)力。因此，巖土體可及時處于預(yù)應(yīng)力作用狀態(tài)，因此，巖土體可及時處于預(yù)應(yīng)力作用狀態(tài)，將顯著改善巖土體將顯著改善巖土體應(yīng)力狀態(tài)，提高巖土體的強(qiáng)度值，發(fā)揮巖土

39、體的自承載能力應(yīng)力狀態(tài)，提高巖土體的強(qiáng)度值，發(fā)揮巖土體的自承載能力。5.3.1 錨索作用基本原理及其破壞形式錨索作用基本原理及其破壞形式v（1）預(yù)應(yīng)力錨索作用的基本原理）預(yù)應(yīng)力錨索作用的基本原理預(yù)應(yīng)力錨索和普通錨桿支護(hù)的主要預(yù)應(yīng)力錨索和普通錨桿支護(hù)的主要區(qū)別區(qū)別：v預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)與加固，是一種真正意義上的預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)與加固，是一種真正意義上的主動作用主動作用，它，它靠預(yù)應(yīng)力提供的高抗滑動阻力以實(shí)現(xiàn)巖土體的穩(wěn)定；靠預(yù)應(yīng)力提供的高抗滑動阻力以實(shí)現(xiàn)巖土體的穩(wěn)定；v而普通錨桿支護(hù)主要是由巖土體變形而被動地引起錨桿的約而普通錨桿支護(hù)主要是由巖土體變形而被動地引起錨桿的約束作用實(shí)現(xiàn)巖土體穩(wěn)定。束作用實(shí)現(xiàn)

40、巖土體穩(wěn)定。因此，預(yù)應(yīng)力錨索（桿）支護(hù)性能明顯優(yōu)于普通錨桿支護(hù)。因此，預(yù)應(yīng)力錨索（桿）支護(hù)性能明顯優(yōu)于普通錨桿支護(hù)。5.3.1 錨索作用基本原理及其破壞形式錨索作用基本原理及其破壞形式v（1）預(yù)應(yīng)力錨索作用的基本原理）預(yù)應(yīng)力錨索作用的基本原理預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)的基本原理還是通過錨索預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)的基本原理還是通過錨索使巖土體發(fā)揮使巖土體發(fā)揮出更高的承載能力出更高的承載能力，因此，錨索也是一種通過巖土，因此，錨索也是一種通過巖土內(nèi)部內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)加固巖土體的手段。來實(shí)現(xiàn)加固巖土體的手段。巖土體自身的強(qiáng)度和性態(tài)是決定于錨索支護(hù)與加固功能巖土體自身的強(qiáng)度和性態(tài)是決定于錨索支護(hù)與加固功能的根本因素，而性質(zhì)惡劣

41、的地層難以實(shí)現(xiàn)錨索支護(hù)或不的根本因素，而性質(zhì)惡劣的地層難以實(shí)現(xiàn)錨索支護(hù)或不能取得較好的效果。能取得較好的效果。5.3.1 錨索作用基本原理及其破壞形式錨索作用基本原理及其破壞形式v（2）預(yù)應(yīng)力錨索的破壞形式）預(yù)應(yīng)力錨索的破壞形式 錨索體與注漿固結(jié)體之間的錨索體與注漿固結(jié)體之間的剪切或拉伸破壞剪切或拉伸破壞。 注漿固結(jié)體與巖土界面之間的注漿固結(jié)體與巖土界面之間的剪切破壞剪切破壞。 地層在預(yù)應(yīng)力或地層載荷作用下的地層在預(yù)應(yīng)力或地層載荷作用下的剪切破壞剪切破壞。 索體的索體的斷裂破壞斷裂破壞。大致可能分為兩種情況：一種是錨索材。大致可能分為兩種情況：一種是錨索材料強(qiáng)度不足造成的；另一種可能是預(yù)應(yīng)力過

42、高造成的。料強(qiáng)度不足造成的；另一種可能是預(yù)應(yīng)力過高造成的。 固結(jié)漿體固結(jié)漿體在錨索的拉力或壓力作用下破壞。在錨索的拉力或壓力作用下破壞。 巖土體巖土體的整體破壞。的整體破壞。5.3.1 錨索作用基本原理及其破壞形式錨索作用基本原理及其破壞形式由此可見，在錨索支護(hù)設(shè)計(jì)中要由此可見，在錨索支護(hù)設(shè)計(jì)中要考慮的因素考慮的因素比較多，同時，比較多，同時，錨索支護(hù)設(shè)計(jì)過程還是一個比較復(fù)雜的問題。錨索支護(hù)設(shè)計(jì)過程還是一個比較復(fù)雜的問題。但由于目前但由于目前地層壓力問題地層壓力問題等還沒有很好解決，因此，進(jìn)行等還沒有很好解決，因此，進(jìn)行錨索支護(hù)的設(shè)計(jì)還不能像地面預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)那樣，有一個比錨索支護(hù)的設(shè)計(jì)還不能像地

43、面預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)那樣，有一個比較可靠的理論依據(jù)和明確的設(shè)計(jì)方法。較可靠的理論依據(jù)和明確的設(shè)計(jì)方法。 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v（1）錨索設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容）錨索設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容錨固力錨固力大小大小 預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力值值 固結(jié)長度固結(jié)長度 錨索整體長度錨索整體長度錨固深度與錨索自由段長度錨固深度與錨索自由段長度 索體材料索體材料材料確定及其構(gòu)成和相應(yīng)的截面積材料確定及其構(gòu)成和相應(yīng)的截面積 錨頭錨頭設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v（2）錨固力大小設(shè)計(jì)）錨固力大小設(shè)計(jì)錨固力可以由錨固力可以由兩種方法兩種方法來確定：來確定：v一種是類似土釘?shù)脑O(shè)計(jì)方法，根據(jù)地層滑動的最小穩(wěn)

44、定性系數(shù)，一種是類似土釘?shù)脑O(shè)計(jì)方法，根據(jù)地層滑動的最小穩(wěn)定性系數(shù)，比較所需要的穩(wěn)定性系數(shù)，通過錨固力來實(shí)現(xiàn)地層穩(wěn)定并滿足設(shè)比較所需要的穩(wěn)定性系數(shù)，通過錨固力來實(shí)現(xiàn)地層穩(wěn)定并滿足設(shè)計(jì)要求所需要的穩(wěn)定性系數(shù)。計(jì)要求所需要的穩(wěn)定性系數(shù)。v另外一種是采用工程類比法確定。另外一種是采用工程類比法確定。根據(jù)穩(wěn)定需要的錨固力，可稱根據(jù)穩(wěn)定需要的錨固力，可稱工作錨固力工作錨固力（ Tw）。）。實(shí)際設(shè)計(jì)錨索其他尺寸時，都需要考慮實(shí)際設(shè)計(jì)錨索其他尺寸時，都需要考慮安全系數(shù)安全系數(shù)（Sf）。）。所以通常用（所以通常用（ Tw . Sf ）來計(jì)算錨索的各部分尺寸參數(shù)。）來計(jì)算錨索的各部分尺寸參數(shù)。表表5-6 安全系數(shù)

45、表安全系數(shù)表分分 類類安全系數(shù)安全系數(shù)錨索體錨索體注漿體與注漿體與地層界面地層界面注漿體與錨索注漿體與錨索體或套管體或套管錐體破壞錐體破壞 服務(wù)年限小于服務(wù)年限小于6個月，破壞后個月，破壞后不會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，且不會增不會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，且不會增加公共安全危害加公共安全危害1.42.02.02.0 服務(wù)年限小于服務(wù)年限小于2年，破壞后盡年，破壞后盡管不會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，但沒有管不會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，但沒有事先預(yù)報也產(chǎn)生公共安全危害事先預(yù)報也產(chǎn)生公共安全危害1.62.5*2.53.0 永久錨索、高腐蝕地層的錨永久錨索、高腐蝕地層的錨索、破壞后果相當(dāng)嚴(yán)重的錨索索、破壞后果相當(dāng)嚴(yán)重的錨索2.03.0*3.04

46、.0*：有現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果可以取有現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果可以取2.0；*：在粘性土中應(yīng)取在粘性土中應(yīng)取4.0 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v（3）錨固段長度設(shè)計(jì)）錨固段長度設(shè)計(jì) 錨固結(jié)構(gòu)不同，其錨固段長度設(shè)計(jì)也不同?？梢苑譃椋哄^固結(jié)構(gòu)不同，其錨固段長度設(shè)計(jì)也不同?？梢苑譃椋簐 完整巖體或硬質(zhì)粘土層低壓（完整巖體或硬質(zhì)粘土層低壓（2 MPa）劈裂注漿）劈裂注漿v 啞鈴狀擴(kuò)孔注漿啞鈴狀擴(kuò)孔注漿v 錨索體與注漿固結(jié)體界面強(qiáng)度計(jì)算錨索體與注漿固結(jié)體界面強(qiáng)度計(jì)算v 錨固段長度設(shè)計(jì)的一般要求錨固段長度設(shè)計(jì)的一般要求 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v1）完整巖體或硬質(zhì)粘土層低壓（）完整巖體或

47、硬質(zhì)粘土層低壓（2MPa）劈裂注漿形成樹根狀固結(jié)）劈裂注漿形成樹根狀固結(jié)目前這類計(jì)算公式更不成熟，主要通過試驗(yàn)確定。目前這類計(jì)算公式更不成熟，主要通過試驗(yàn)確定。資料表明：資料表明：v當(dāng)當(dāng)注漿壓力注漿壓力小于小于3 MPa前，固結(jié)段強(qiáng)度隨注漿壓力線性上升；前，固結(jié)段強(qiáng)度隨注漿壓力線性上升；v注漿壓力注漿壓力大于大于3 MPa以后，注漿壓力就幾乎沒有影響。以后，注漿壓力就幾乎沒有影響。v對中到高塑性粘土，其對中到高塑性粘土，其注漿壓力注漿壓力達(dá)達(dá)3MPa，其粘結(jié)強(qiáng)度為，其粘結(jié)強(qiáng)度為0.30 0.35 MPa。 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v4）啞鈴狀擴(kuò)孔注漿）啞鈴狀擴(kuò)孔注漿擴(kuò)孔后的

48、直徑約為鉆孔直徑的擴(kuò)孔后的直徑約為鉆孔直徑的24 倍，因此，其錨固力取決于倍，因此，其錨固力取決于周邊的剪切力和端部的抗拔力。周邊的剪切力和端部的抗拔力。要求擴(kuò)孔時鉆孔不出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，適用于不排水強(qiáng)度大于要求擴(kuò)孔時鉆孔不出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，適用于不排水強(qiáng)度大于90 kPa的的粘性土粘性土。v錨固段長度計(jì)算：錨固段長度計(jì)算：v由公式可以看出，其由公式可以看出，其粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度由由三部分三部分組成：組成：即直線鉆孔段周邊抗剪強(qiáng)度（分子中的后一項(xiàng)）、端部作用即直線鉆孔段周邊抗剪強(qiáng)度（分子中的后一項(xiàng)）、端部作用承載能力（中間項(xiàng)）、以及漿液粘結(jié)強(qiáng)度。承載能力（中間項(xiàng)）、以及漿液粘結(jié)強(qiáng)度。USUbCWfDCd

49、lCNdDTSL)(422 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v5）錨索體與注漿固結(jié)體界面強(qiáng)度計(jì)算）錨索體與注漿固結(jié)體界面強(qiáng)度計(jì)算沿錨固體長度上的剪應(yīng)力分布是不均勻的。沿錨固體長度上的剪應(yīng)力分布是不均勻的。v菲里普斯將拉力型錨索應(yīng)力分布表示成指數(shù)形式，則從拉力作用菲里普斯將拉力型錨索應(yīng)力分布表示成指數(shù)形式，則從拉力作用點(diǎn)開始計(jì)的剪應(yīng)力為：點(diǎn)開始計(jì)的剪應(yīng)力為：對應(yīng)力沿長度積分，有對應(yīng)力沿長度積分，有因?yàn)橛?jì)算不方便，設(shè)計(jì)時就采用均勻分布的假設(shè)，即因?yàn)橛?jì)算不方便，設(shè)計(jì)時就采用均勻分布的假設(shè)，即極限剪應(yīng)力和固結(jié)體的抗剪強(qiáng)度與其抗壓強(qiáng)度有關(guān)。要求固結(jié)體的強(qiáng)極限剪應(yīng)力和固結(jié)體的抗剪強(qiáng)度與其抗壓強(qiáng)

50、度有關(guān)。要求固結(jié)體的強(qiáng)度不小于度不小于30 MPa。dXAxe001dATUUWfdnTSL 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v6）錨固段長度設(shè)計(jì)的一般要求）錨固段長度設(shè)計(jì)的一般要求將將4）、）、5）兩種錨固長度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，并取大值。）兩種錨固長度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，并取大值。v對硬巖石一般是后者控制，對軟弱地層則常是前者控制；對硬巖石一般是后者控制，對軟弱地層則常是前者控制；v在硬巖中，錨固力小于在硬巖中，錨固力小于200 kN時，錨固長度不宜小于時，錨固長度不宜小于2 m；錨固力；錨固力大于大于200 kN時，不宜小于時，不宜小于3 m。過小，可靠性太低。過小，可靠性太低。

51、v在土中錨固，最短不應(yīng)小于在土中錨固，最短不應(yīng)小于3 m，但最長不宜超過，但最長不宜超過10 m。v試驗(yàn)表明：錨固長度超過臨界值對錨固力沒有顯著影響，最佳長試驗(yàn)表明：錨固長度超過臨界值對錨固力沒有顯著影響，最佳長度為度為67 m。 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v（4）錨固段的深度）錨固段的深度自由段長度自由段長度1）概述：）概述：錨索錨固在巖土體內(nèi)部一定深度，淺部是張拉的自由段。因此，錨索錨索錨固在巖土體內(nèi)部一定深度，淺部是張拉的自由段。因此，錨索的錨固段深度（的錨固段深度（h）基本上就是自由段（）基本上就是自由段（l）的長度，也是錨索控制巖土體的）的長度，也是錨索控制巖土體的

52、（深度）范圍。（深度）范圍。錨索在巖土中的總長為固結(jié)段與自由段長度之和，即錨索在巖土中的總長為固結(jié)段與自由段長度之和，即預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索既有錨桿和土釘?shù)淖饔?，又有預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索既有錨桿和土釘?shù)淖饔?，又?較高的預(yù)應(yīng)力作用。因此，考慮預(yù)應(yīng)力錨桿或錨較高的預(yù)應(yīng)力作用。因此，考慮預(yù)應(yīng)力錨桿或錨 索的錨固深度，既要考慮加固范圍，又要考慮在索的錨固深度，既要考慮加固范圍，又要考慮在 高預(yù)應(yīng)力下，錨桿或錨索作用范圍的巖土體不被高預(yù)應(yīng)力下，錨桿或錨索作用范圍的巖土體不被 拔出，即拔出，即巖土體不發(fā)生剪應(yīng)力破壞巖土體不發(fā)生剪應(yīng)力破壞。巖土體在預(yù)應(yīng)力拉拔作用下將呈喇叭斗式破壞。巖土體在預(yù)應(yīng)力拉拔作用下將呈喇叭

53、斗式破壞。 此喇叭斗的錐角從固結(jié)段中點(diǎn)開始；根據(jù)巖土性此喇叭斗的錐角從固結(jié)段中點(diǎn)開始；根據(jù)巖土性 質(zhì)不同，角度約在質(zhì)不同，角度約在6090之間。之間。hlL h 3045 l/2 l圖圖5-8 預(yù)應(yīng)力作用的破壞錐預(yù)應(yīng)力作用的破壞錐 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v2）在巖石中的錨固段深度）在巖石中的錨固段深度均質(zhì)巖體單根錨索的錨固段深度：均質(zhì)巖體單根錨索的錨固段深度：均質(zhì)巖體錨索群的錨固段深度：均質(zhì)巖體錨索群的錨固段深度：破裂巖體單根錨索的錨固段深度：破裂巖體單根錨索的錨固段深度：破裂巖體錨索群的錨固段深度：破裂巖體錨索群的錨固段深度：v如果有地下水，則式中容重應(yīng)改為浮容重，即如

54、果有地下水，則式中容重應(yīng)改為浮容重，即44. 4WfTSh aTShWf83. 22tan33WfTShtanaTShWfw 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v3）非粘性土中的錨固段深度）非粘性土中的錨固段深度干燥砂土干燥砂土 錨索間距為錨索間距為 則則 其它情況：其它情況：vWTa121tan32vfWSTh12tan/tan22242vvaaBBah)12(cos2tan222vfWvaSTaB 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v3）非粘性土中的錨固段深度）非粘性土中的錨固段深度飽和砂土飽和砂土v另當(dāng)錨索處于另當(dāng)錨索處于水平狀態(tài)水平狀態(tài)時，可用上式進(jìn)行簡化；時，可用

55、上式進(jìn)行簡化；v而當(dāng)錨索處于而當(dāng)錨索處于垂直狀態(tài)垂直狀態(tài)時，可用下列計(jì)算公式：時，可用下列計(jì)算公式：)tan(tancos) 1(vWfhdTSh 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v4）粘性土中的錨固段深度）粘性土中的錨固段深度單根錨索或單根錨索或 的錨索群的錨索群錨索群，且錨索群，且v5）結(jié)構(gòu)要求）結(jié)構(gòu)要求 錨索的的錨固段深度不應(yīng)小于錨索的的錨固段深度不應(yīng)小于5.0 m。tanLa )sin3(tancos3vWfCTShtanLa )tan2(cosvWfCaTSh 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v（5）錨索的截面尺寸）錨索的截面尺寸v以錨索截面面積為設(shè)計(jì)參數(shù)，即

56、：以錨索截面面積為設(shè)計(jì)參數(shù)，即：（6）錨索間排距）錨索間排距錨索單獨(dú)使用時，可根據(jù)巖土體荷載大小，計(jì)算錨索的布置；錨索單獨(dú)使用時，可根據(jù)巖土體荷載大小，計(jì)算錨索的布置；群體錨索中的單根錨索作用要較單獨(dú)的錨索效果低。因此，群體錨索群體錨索中的單根錨索作用要較單獨(dú)的錨索效果低。因此，群體錨索設(shè)計(jì)的錨固力要考慮對單根錨索的錨固作用的折減。設(shè)計(jì)的錨固力要考慮對單根錨索的錨固作用的折減。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，錨索間排距應(yīng)大于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，錨索間排距應(yīng)大于4 倍錨孔直徑倍錨孔直徑，或大于，或大于1.5 m。由于錨索經(jīng)常與錨桿或土釘聯(lián)合使用，此時錨索設(shè)計(jì)要根據(jù)荷載分?jǐn)傆捎阱^索經(jīng)常與錨桿或土釘聯(lián)合使用，此時錨索設(shè)計(jì)要根據(jù)荷載

57、分?jǐn)偟脑瓌t進(jìn)行設(shè)計(jì)。的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)殄^固段預(yù)應(yīng)力荷載相對較大，如錨索周圍有受力結(jié)構(gòu)物，則應(yīng)相因?yàn)殄^固段預(yù)應(yīng)力荷載相對較大，如錨索周圍有受力結(jié)構(gòu)物，則應(yīng)相距距5 m以上。以上。ptkWfFTSA 5.3.2 錨索錨索支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v（7）張拉預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)）張拉預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)張拉預(yù)應(yīng)力大小需根據(jù)錨索材料的極限強(qiáng)度確定。張拉預(yù)應(yīng)力大小需根據(jù)錨索材料的極限強(qiáng)度確定。v臨時錨索：不超過錨索材料強(qiáng)度的臨時錨索：不超過錨索材料強(qiáng)度的65%；v永久錨索：一般不超過永久錨索：一般不超過60%；v地下工程：一般為地下工程：一般為4060%。但需要根據(jù)變形特性進(jìn)行調(diào)整但需要根據(jù)變形特性進(jìn)行調(diào)整如高預(yù)應(yīng)力錨桿

58、與低預(yù)應(yīng)力如高預(yù)應(yīng)力錨桿與低預(yù)應(yīng)力錨索的耦合作用。錨索的耦合作用。5.4 預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索施工及其施工機(jī)具預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索施工及其施工機(jī)具5.4.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工程序預(yù)應(yīng)力錨索施工程序5.4.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工中的一些技術(shù)問題預(yù)應(yīng)力錨索施工中的一些技術(shù)問題5.4.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工機(jī)具預(yù)應(yīng)力錨索施工機(jī)具 5.4.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工程序預(yù)應(yīng)力錨索施工程序v預(yù)應(yīng)力錨索施工的基本程序包括：預(yù)應(yīng)力錨索施工的基本程序包括：造孔、編束、錨索安裝、注漿固結(jié)、張拉、錨頭固結(jié)和防護(hù)等。造孔、編束、錨索安裝、注漿固結(jié)、張拉、錨頭固結(jié)和防護(hù)等。 5.4.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工程序預(yù)應(yīng)力錨索施工程序v（1）造孔）造孔預(yù)

59、應(yīng)力錨索可以用于巖石或土層中的加固，介質(zhì)的性質(zhì)有較大的差異。預(yù)應(yīng)力錨索可以用于巖石或土層中的加固，介質(zhì)的性質(zhì)有較大的差異。因此鉆孔前應(yīng)根據(jù)加固工程所處巖土層的不同性質(zhì)，選擇合適的鉆機(jī)。因此鉆孔前應(yīng)根據(jù)加固工程所處巖土層的不同性質(zhì)，選擇合適的鉆機(jī)。v在巖石中，應(yīng)優(yōu)先選用在巖石中，應(yīng)優(yōu)先選用潛孔沖擊式鉆機(jī)潛孔沖擊式鉆機(jī)，比較經(jīng)濟(jì)有效。，比較經(jīng)濟(jì)有效。v在破碎巖層，可以使用在破碎巖層，可以使用旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)或帶或帶套管套管的鉆機(jī)，可以避免因的鉆機(jī)，可以避免因?yàn)樗槭资广@孔報廢，保證一次成孔；為碎石塌孔使鉆孔報廢，保證一次成孔；v在卵石層鉆孔，塌孔現(xiàn)象比較嚴(yán)重，則采用錨桿鉆機(jī)將在卵石層鉆孔，塌

60、孔現(xiàn)象比較嚴(yán)重，則采用錨桿鉆機(jī)將鉆桿鉆桿直接直接打入巖層中的方法，然后注漿；打入巖層中的方法，然后注漿；v在粘性土層中，可以采用帶在粘性土層中，可以采用帶麻花鉆桿麻花鉆桿的的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)。v鉆孔施工要求鉆機(jī)的位置應(yīng)不隨鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程的振動而移動，鉆孔施工要求鉆機(jī)的位置應(yīng)不隨鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程的振動而移動，避免給安設(shè)錨索造成困難。避免給安設(shè)錨索造成困難。 5.4.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工程序預(yù)應(yīng)力錨索施工程序v（1）造孔）造孔錨索的鉆孔錨索的鉆孔孔徑孔徑一般大于一般大于80 mm，長度長度在在10 m左右或者更長。左右或者更長。對鉆孔的質(zhì)量要求主要是保證對鉆孔的質(zhì)量要求主要是保證長度、孔徑、孔的角度和