预应力锚杆加固边坡的作用机理及优越性

　　一、作用机理

　　预应力锚杆加固边坡，实际上是通过对锚杆进行预张拉，主动对边坡施加一个作用力丁，使之在可能的滑动面上产生一个主动正压力rsina和切向力rc0sa，二者组成抗滑力P借此平衡下滑力咒。

　　二、优越性

　　预应力锚杆是主动受力结构，与常规的结构物相比，其优越性在于：

　　(1)可以在坡面上形成一个双向受压力区，约束边坡变形；

　　(2)可以部分改善岩体力学性质，提高软弱面上的抗剪强度。据有关资料介绍，某工点在使用锚杆之后，其软弱结构面上的c、妒值分别提高了16%和ll%。

　　(3)预应力锚杆作为一个力系，其大小、方向、作用点均可自由选择，因而，可以充分发挥工程材料和岩土自身的强度。

　　(4)锚杆受力可靠，当锚杆施加预应力锚固后，对被锚固的岩体或建筑物立即产生主动压力，发挥锚固效应。

　　(5)采用锚杆可以使作用力均匀分布于需加固的边坡上，对地形、地质条件适应力强，施工条件易得到满足。

　　(6)锚杆施工无需开挖、放炮，对岩土体基本不产生扰动破坏，能维持滑动面本身的力学性质不变，施工干扰少，安全易得到满足。

　　三、锚杆制作与安装

　　在锚杆制作上，棒式锚杆的制作十分简单，一般首先按要求的长度切割钢筋，并在外露端加工成螺纹以便安装螺母，然后在杆体上每隔l～3m安放隔离件以使杆体在孔中居中，最后对杆体按要求进行防腐处理，这样棒式锚杆的制作便完成。而对于多股钢绞线的锚杆制作较复杂，其锚固段的钢绞线呈波浪形，自由段的钢绞线必须进行严格的防腐处理。对于锚杆总的要求如下：

　　(1)严格按照设计进行钢筋(或钢绞线)选材。对进场的钢筋或钢绞线必须验明其产地、生产日期、出厂日期、型号，并核实生产厂家的资质证书及其各项力学性能指标。同时须进行抽样检验，以确保其各项参数达到锚固施工要求。对于预应力锚固结构，优先选用高应力、低松

　　弛的钢绞线，保证其与混凝土有足够的粘结力(握裹力)，同时应保证预应力损失后仍能建立较高的预应力值。

　　(2)严格按照设计长度进行下料。对进场钢筋经检验达到上述技术要求后，即可进行校直、除锈处理，然后，按照施工设计长度迸行断料，其长度误差不应大于50mm。一般实际长度应大于计算长度的0.3～0.5m，但不可下得过短，以致无法锁定或者给后续施工带来不便。

　　四、注浆施工

　　锚固的注浆是锚杆施工过程中的一个重要环节，注浆质量的好坏将直接影响锚杆的承载能力。锚孔一般采用水泥浆或水泥砂浆灌注，水泥砂浆的配合比、材料质量在很大程度上决定了锚杆的粘结强度和防腐效果。因此锚杆注浆施工应当严格把握水泥砂浆质量、浆液性能、注浆工艺以保证注浆质量。一般要求有：

　　(1)按设计规定选择水泥浆体材料。水泥标号选用425号的新鲜普通硅酸盐水泥，对进场水泥应复查力学性能。搅拌浆液所用水中不含有影响水泥正常凝结、硬化的有害物质。选用砂料的含泥量按重量计不得大于3%，砂中有害物质(如云母、轻物质、有机物、硫化物等)含量应低于1%～2%，砂的粒径以细砂(平均粒径小于0.3ram)较好，但要求含水量不应大于3%。如果在施工中砂粒径过大或者水泥砂浆中放砂量过多，在注浆过程中很容易导致注浆管堵塞。J'l'/Jn剂的品种与用量由试验确定，一般情况下加速浆体凝固的水玻璃掺量为0.5%～3%；提高浆液扩散能力和可泵性的表面活性剂(或减水剂)，如三乙醇胺等，其掺量为水泥用量的0.0296～0.05%。

　　(2)注浆作业应连续紧凑，中途不得中断，使注浆工作在初始注入的浆液仍具塑性的时间内完成；在注浆过程中，边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下50～80cm，严禁将导管拔出浆液面，以免出现断杆事故。实际注浆量不得少于设计锚杆的理论计算量，即注浆充盈系数不得小于1.0。

　　(3)二次高压注浆形成连续球型锚杆的注浆还应注意：一次常压注浆作业应从孔底开始，直至孔口溢出浆液；对锚固体的二次高压注浆应在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5.0MPa时进行，注浆压力和注浆时间可根据锚固体的体积确定，并分段依次由下至上进行。

　　(4)框架梁制作。框架梁采用C25混凝土整体浇注。基础先铺垫2cm砂浆调平层，再进行钢筋制作安装，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2，且有焊接接头的截面之间的距离不得小于lm。如锚杆与竖梁箍筋相干扰，可局部调整箍筋的间距。砼浇筑，尤其在锚孔周围，钢筋较密集，一定要仔细振捣，保证质量。

　　五、锚杆的张拉与锁定

　　该锚杆加固边坡防护采用高强度、低松弛钢绞线，钢绞线标准强度为Rby：1860MPa。锚杆张拉控制力为520.8kN，超张拉1096。锚杆的张拉，其目的就是要通过张拉设备使锚杆杆体自由段产生弹性变形，从而对锚固结构施加所需求的预应力值。在张拉过程中应注重张拉设备选择、标定、安装、张拉荷载分级、锁定荷载以及量测精度等方面的质量控制，一般要求如下：

　　(1)张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择。选择时应考虑它的通用性能从而使得它具备除可能张拉配套锚具外，还能张拉尽可能多的其他系列锚具的通用性能，做到一项多用。

　　(2)张拉前对张拉设备进行标定。对于1000kN以下的千斤顶，可用2000kN的压力机标定，标定的数据与理论值误差应小于2%。

　　(3)安装锚夹具前，要对锚具进行逐个严格检查。锚具安装必须与孔道对中，夹片安装要整齐，裂缝要均匀，理顺注浆管后依次套入锚垫板、工作锚、限位板，在限位板上用千斤项预拉，每根预拉一定荷载后，再套入千斤顶、工具锚、工具夹片等。

　　(4)张拉前，必须待锚固段、承压台(或梁)等构件的混凝土强度达到设计强度方能进行张拉，同时必须把承压支撑构件的面整平，将台座、锚具安装好，并保正和锚杆轴线方向垂直。

　　(5)张拉应按一定程序和设计张拉速度(一般为40kN/min)进行。正式张拉前进行二次预张拉，张拉力为设计拉力的10%～20%。正式张拉荷载要分级逐步施加，不能一次加至锁定荷载。

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