浅谈分散压缩型无粘结预应力锚索在水利工程中的应用.doc

1、1浅谈分散压缩型无粘结预应力锚索在水利工程中的应用摘要：压力分散型无粘结预应力锚索与常规的拉力型锚固体系相比,改善了内锚固段区域的受力状态，能够更好的适应工程中经常遇到的松软地层。常规拉力型预应力锚索的内锚固段沿孔壁的摩擦剪应力呈倒三角形分布,并沿内锚固段长度迅速递减，应用于软弱地层时，即使增加内锚固段的长度,也不能使单孔锚固力得到显著提高。而压力分散型无粘结预应力锚索，是全长分段锚固，改善了内锚固段的应力分布状态，总锚固力增加。 关键词：压力分散型 预应力锚索全长锚固 中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 岩土锚固技术的应用和研究在国际上已有 100 多年的历史，国外各类岩

2、石锚杆已达 600 余种，锚杆年使用量超过 2.5 亿根。1964 年，我国首次在梅山水库连拱坝左、右坝肩加固中使用了预应力锚索。1986 年在重庆松澡矿务局金鸡岩滑坡治理中，成功应用了锚索抗滑桩技术。1990年漫湾水电站的左岸滑坡治理工程中，一共使用了 2000 余根 3000kN 的预应力锚索，首次采用大规模的锚固措施取得成功。以后，锚固技术开始在矿山、水电等建筑领域内大量使用。 2大量的锚固工程在实施过程中，经常遇到对破碎、松散、软弱、渗水等复杂地层，此时采用常规的拉力型锚索结构受到很大限制，因为锚固力的提供主要由锚固体内锚固段的胶结体与孔壁围岩的粘结力,而粘结力的大小与围岩性状有关。压

3、缩分散型无粘结预应力锚索应用而出，能集中满足这几项要求：改变内锚固段的结构、改善内锚固段的应力分布状态、提高总锚固力。与常规的拉力型锚固体系相比，在同等地层条件下，可以提高锚固力 50%以上。 2 拉力型锚索的应用现状 拉力型预应力锚索往往因为锚索保护不力造成长期工作后失效，因为地下水会腐蚀锚索造成断裂。对锚索的保护经历了从无专门保护到采用波纹管保护的发展历程：非全长粘结（有粘结无保护）型和无粘结双层保护锚索两种。 （1）非全长粘结（有粘结无保护）型预应力锚索 这一类型锚索是我国绝大多数交通、水利水电等工程中较多应用的，锚索体系由内锚固段、自由段和外锚固段组成。图 1 为三峡船闸工程使用的这种

4、预应力锚索。自由段的纲绞线用油脂保护，由于油保护的防锈可靠性较差，几乎所有的工程最后都通过灌浆封死自由段。因而，此类锚索最终变为有粘结无保护型。 该锚索体系存在着以下使用局限性： 1) 由于锚索和内锚固段全部在裸露状态下被回填砂浆充填包裹。一旦回填砂浆体开裂，在水的浸蚀下，锚索极易锈蚀； 2) 为防止锈蚀，几乎所有工程都在施工结束后，将锚索的自由段用3砂浆灌满。这样，锚索无法随岩体变形，失去了自由调整的能力，降低了对边坡加固的预期效果； 3) 此类锚索因需要形成一个预张拉的内锚头，故难以在垂直向上的钻孔中布置内锚头。同时，由于内锚头是在无压状态下形成的，难以保证注浆密实。 图 1 三峡船闸工程

5、使用的全长有粘结无保护预应力锚索 （2）无粘结双层保护锚索 为了弥补有粘结无保护型锚索的缺点，工程实践中对锚索采用填充4防锈油脂的聚氯乙稀套管保护纲绞线，内锚固段和自由段一次灌浆，同时内锚固段还用波纹套管保护，以达到全程防水效果。钢绞线在套管内可自由移动，使整个锚索体系随着岩体变形，达到内力调整的目的。打上仰孔和保证注浆密实问题也相应获得解决。近年，我国水利水电工程中逐渐使用了这种经保护的钢绞线锚索。图 2 为小浪底工程采用这一型式的锚索详图。 图 2 小浪底工程采用的双层保护无粘结锚索 无粘结双层保护锚索较初期的预应力锚索有很大改进，但是，遇到破碎、松散、软弱等围岩地质情况较差的地层结构时，

6、依然需要加长锚固段、加深钻孔等常用手段。而分散压缩型预应力锚索体系对这种情况有较好的适用。 3 分散压缩型无粘结预应力锚索发展应用 压力分散型无粘结预应力锚索体系改变了以前的单猫头状况，将预应力平均分散到若干个并联的承载体上，有效的改善内锚头的应力分布状态，结构形式更为合理，提高内锚头的可靠性。两者的应力分析情况为：传统锚索的内锚头受拉时常常在某一段产生应力集中（如图 3a 所示）。新型的分散压缩型预应力锚索技术改善了内锚头的应力，提高内锚头的可靠性，从而为减少内锚头的长度创造条件（图 3b） 。 图 3 内锚头受力状态 (a) 传统锚索, (b)分散压缩型 5这一新型锚索的特点有： (1)

7、内锚头受力均匀。具有极高的抗拉拔超载能力，锚索的多个内锚头是按并联原则分布在锚固段中（图 4） ，可缩短锚固段长度，提高了锚索体系的可靠度，经济效益显著。 图 4 压缩型、分散型无粘结锚索 (2) 锚索内锚头墩头采用专用的注油脂密封圈的防水结构，外锚头也使用密封圈防水，整个锚索体系全程防锈，延长了锚索的使用寿命。 (3)采用一次性注浆回填工艺。可通过加压注浆改良钻孔周围岩体，并确保内锚头注浆密实。使用这一工艺可以安装上仰和垂直向上的锚索。在国家 948 项目支持下，韩国的分散压缩型锚索生产线于 2003 年在天津蓟县建成，加快了它的推广应用。目前，该产品体系已开始大面积在我国水利水电、公路、铁

8、路、隧道、工业与民用建筑等工程建设领域使用（见图 5） 。 (a) 造孔(b)安装 (c) 注浆 (d)张拉 图 5 新型锚索施工过程 4 结语 6本文通过对拉力型和压力分散型预应力锚索的特点对比，说明压力分散型无粘结预应力锚索技术能提高软弱复杂地层条件下单个锚固体的锚固力，为稳定滑移体提供较大的抗滑力富裕度，同时锚固长度减短，具有节约投资及降低施工难度的优点。加之先后在小浪底、小湾、紫平铺、镜屏等高边坡支护工程中的实践，该技术将会在我国水利水电工程中进一步推广应用。 参考文献： 1 邢占清,杨健,杨晓东 压力分散型无粘结预应力锚索作用机理及内锚固段长度研究J.中国水利水电科学研究院学报，2006,4（2）:88-92； 2 李丹波 压缩分散型无粘结预应力锚索施工工艺J. 水利水电施工，2007（2）：89-91； 3 李阳明 镜屏二级水电站进水口工程边坡支护中压力分散型无粘结预应力锚索施工质量的控制J. 四川水力发电，2011，30（5）：36-39。 作者简介：乔红军（1974 年 6 月） ，男，山西大同人，水电四局第二分局项目经理，主要从事水利水电施工管理工作。郭素琴（1975 年 5 月） ，男，山西阳泉人，长江三峡勘测研究院有限公司（武汉）岩土设计处工程师，主要从事水利水电工程设计工作。