文档介绍：预应力锚索技术与设计
中铁二院蒋忠信
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。
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。
(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。
(三)预应力锚索的适用条件及主要问题

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。
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。
(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。
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。