宗繼春

【摘 要】 邊坡預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的邊坡防護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用，本文通過(guò)對(duì)河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段工程多段預(yù)應(yīng)力錨索施工的總結(jié)，并結(jié)合具體實(shí)例對(duì)壓力分散型和普通拉力型錨索的結(jié)構(gòu)、受力狀態(tài)、錨固效果和實(shí)際施工情況進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)壓力分散型錨索比普通拉力型錨索有更廣泛的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】 壓力分散型錨索 ?普通拉力型錨索 ?邊坡防護(hù) ?錨固

1 前言

近年來(lái)我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域逐漸向邊遠(yuǎn)山區(qū)和中西部地區(qū)擴(kuò)展，伴隨著工程建設(shè)而來(lái)的是山區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件災(zāi)害預(yù)防和邊坡防護(hù)等問(wèn)題。預(yù)應(yīng)力錨索防護(hù)作為一種重要的錨固支護(hù)方式，正在被廣泛的應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。

隨著科研技術(shù)人員對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的不斷研究開(kāi)發(fā)，預(yù)應(yīng)力錨索的種類不斷增加，目前施工中使用較多的兩種錨索類型分別是：普通拉力型和壓力分散型錨索。

2 錨索的作用機(jī)理

預(yù)應(yīng)力錨索能夠改善巖土體的應(yīng)力狀態(tài)，提高巖土體的整體性、承載能力和穩(wěn)定性，但由于預(yù)應(yīng)力錨索作用機(jī)理較為復(fù)雜，影響因素較多，目前關(guān)于預(yù)應(yīng)力錨索作用機(jī)理的研究尚處于探索階段。

等人通過(guò)對(duì)三峽永久船閘預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)巖體加固作用的研究，得出的“巖石承載墻理論”受到業(yè)界普遍關(guān)注。該理論可以作如下描述：“在錨索注漿后，巖體的整體性得到提高;預(yù)應(yīng)力錨索張拉一段時(shí)間后，在錨墩周圍形成錐形變形壓縮區(qū)，該區(qū)域內(nèi)巖體受壓，巖體近似從零應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)，在多根錨索作用下壓應(yīng)力區(qū)重疊連接成片，組成“巖石承載墻”，使邊坡穩(wěn)定性得到改善。”

預(yù)應(yīng)力錨索體系中的錨固段是主要的受力和傳力構(gòu)件，錨固段的受力特點(diǎn)決定了預(yù)應(yīng)力錨索的錨固效果。

3 兩種錨索結(jié)構(gòu)對(duì)比

兩種錨索都由自由段和錨固段組成，都對(duì)自由段的防腐要求極高，都要求自由段鋼絞線與灌漿體隔離。

兩種錨索的主要區(qū)別集中在錨固段，普通拉力型錨索的錨固段是由灌漿體與有粘結(jié)鋼絞線相互嵌合組成，兩者構(gòu)成一個(gè)整體為錨索提供抗拔力;壓力分散型錨索則是由不同單元組成，每個(gè)單元的錨固段由兩根無(wú)粘結(jié)鋼絞線內(nèi)錨于剛質(zhì)承載體組成（通過(guò)特制的擠壓簧和擠壓套對(duì)稱錨固）。各單元相對(duì)獨(dú)立的承受來(lái)自錨索的拉應(yīng)力。

正是由于兩種錨索錨固段結(jié)構(gòu)上的不同造成是兩種錨索在受力、施工難易程度和錨固效果上存在較大差異（如圖2-1，圖2-2所示）。

4 兩種錨索錨固段受力分析

4.1 普通拉力型錨索錨固段受力分析

普通拉力型錨索錨固段的傳力機(jī)制可表述如下：在錨索受到張拉力作用時(shí)，錨固段錨索將所受拉應(yīng)力傳遞給錨固段灌漿體，通過(guò)錨固段灌漿體與錨孔孔壁的摩擦力和鉗擠力為錨索提供抗拔力。

根據(jù)實(shí)際施工中的經(jīng)驗(yàn)和眾多工程技術(shù)人員對(duì)普通拉力型錨索錨固段受力機(jī)理模型分析表明，普通拉力型錨索的錨固段有如下受力特點(diǎn)：

（1）普通拉力型錨索錨固段上部的灌漿體拉應(yīng)力集中，混凝土的抗壓而不抗拉的特性，決定了應(yīng)力集中部位的漿體易發(fā)生拉裂破壞。

（2）灌漿體與錨孔孔壁之間的剪應(yīng)力集中于錨固段端頭，從而導(dǎo)致灌漿體易與孔壁之間發(fā)生剪切破壞。

（3）由于錨束與灌漿體粘結(jié)在一起，當(dāng)錨束與灌漿體發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，會(huì)導(dǎo)致灌漿體產(chǎn)生開(kāi)裂。

4.2 壓力分散型錨索錨固段受力分析

壓力分散性錨索的傳力機(jī)制可表述為：在錨索受到荷載作用時(shí)，無(wú)粘結(jié)鋼絞線會(huì)將拉力作用分散傳遞到各個(gè)單元的承載板，再通過(guò)承載板壓縮錨固段灌漿體，通過(guò)灌漿體與周圍巖土體的摩擦力和嵌合力為錨索提供抗拔力。

等對(duì)壓力分散型錨索荷載傳遞采用不同的應(yīng)力分布模型，并通過(guò)力學(xué)推導(dǎo)得出了以下相似的結(jié)論：

（1）在錨索受到拉力作用時(shí)，通過(guò)各個(gè)單元的承載體將荷載傳遞給灌漿體，使?jié){體的受壓范圍增大，改善了錨固段的應(yīng)力狀態(tài)。

（2）由于各個(gè)單元分別受力，使錨固段灌漿體與錨孔孔壁之間的剪應(yīng)力更加分散。

（3）壓力分散型錨索采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線，因而在受到力的作用時(shí)不會(huì)因錨索與灌漿體之間相對(duì)位移而使灌漿體產(chǎn)生裂縫。

（4）各個(gè)單元的錨固段承載板位置處的剪應(yīng)力和軸向力最大，隨著距承載板距離的增加，剪應(yīng)力和軸向力都迅速減少。

（5）隨著施加拉應(yīng)力的增加，承載體的軸向力和剪應(yīng)力逐漸增大，其作用范圍也隨之增大。但要注意由此而產(chǎn)生的最大壓應(yīng)力不得超過(guò)灌漿體的抗壓強(qiáng)度。

5 兩種錨索施工對(duì)比

兩種錨索錨固段結(jié)構(gòu)的不同，使其在制作、注漿、張拉三個(gè)環(huán)節(jié)上有許多不同之處。

5.1 錨索制作

（1）普通拉力型錨索自由段防腐隔離處理是錨索制作的關(guān)鍵，包括涂潤(rùn)滑劑、套PVC管、注黃油等多道工序;同時(shí)要嚴(yán)格保證錨固段的長(zhǎng)度。確保為錨索提供足夠的抗拔力。

（2）壓力分散型錨索錨索與承載體錨固過(guò)程是壓力分散型錨索制作的關(guān)鍵。在后期一旦出現(xiàn)承載體破壞或者鋼絞線銹蝕引起斷絲導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力實(shí)效，將造成嚴(yán)重后果。

5.2 錨索灌漿

（1）普通拉力型錨索和壓力分散型錨索均采用一次注漿，張拉完成后錨下補(bǔ)漿。注漿要采用壓力注漿，注漿方式為孔底返漿。

（2）等人研究了壓力分散型錨索施工采用二次劈裂注漿的效果得出了如下結(jié)論：在軟巖區(qū)域壓力分散型錨索采用二次劈裂注漿能夠提供足夠的錨固力從而提高錨索的極限承載力。但在巖體條件較好的區(qū)域，二次劈裂注漿對(duì)提高錨固力的效果則不那么明顯。

5.3 錨索張拉

（1）普通拉力型錨索張拉時(shí)對(duì)同一錨束內(nèi)所有鋼絞線同時(shí)逐級(jí)張拉，為了減小鎖定時(shí)的預(yù)應(yīng)力損失，要進(jìn)行超張拉。

（2）壓力分散型錨索張拉前要核對(duì)好錨索編號(hào)，對(duì)每個(gè)單元分別進(jìn)行逐級(jí)張拉，也有事先計(jì)算好不同單元差異荷載，待補(bǔ)足差異荷載后，再進(jìn)行整體逐級(jí)張拉的。同時(shí)為了防止鎖定時(shí)的預(yù)應(yīng)力損失，要進(jìn)行超張拉。endprint

6 錨固效果綜合對(duì)比

錨索的預(yù)應(yīng)力大小和錨索能否長(zhǎng)期保持足夠的預(yù)應(yīng)力直接關(guān)系著錨索錨固的效果。

通過(guò)對(duì)兩種錨索錨固段的受力特點(diǎn)的分析和施工對(duì)比可以得出如下結(jié)論：

（1）壓力分散型錨索可以避免普通拉力型錨索在錨固段端頭對(duì)灌漿體產(chǎn)生的拉應(yīng)力集中，取而代之的是通過(guò)承載板傳遞給灌漿體壓應(yīng)力，更加符合混凝土的受力特點(diǎn)。

（2）由于壓力分散型錨索錨固段受力更加均勻，不僅顯著提升錨索整體抗拔力，也可以使錨索能應(yīng)用于各類軟巖條件。

（3）雖然兩種錨索都存在靠近錨固段底部（承載板）出現(xiàn)應(yīng)力集中，而遠(yuǎn)離錨固段底部的位置，應(yīng)力急速衰減，從而出現(xiàn)無(wú)效錨固段的現(xiàn)象，但只要合理布置壓力分散型錨索各個(gè)承載體位置，就可以避免存在無(wú)效錨固段的現(xiàn)象。

（4）壓力分散型錨索采用全長(zhǎng)無(wú)粘結(jié)鋼絞線，不會(huì)發(fā)生普通拉力型錨索常出現(xiàn)的由于錨索與灌漿體之間相對(duì)位移而使灌漿體產(chǎn)生裂縫，而使灌漿體強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。

（5）普通拉力型錨索灌漿體破壞、鋼絞線與灌漿體發(fā)生相對(duì)位移都會(huì)使水和空氣進(jìn)入錨固段，從而導(dǎo)致錨索銹蝕，強(qiáng)度降低，造成錨索預(yù)應(yīng)力損失、耐久性降低。

（6）由于兩種錨索結(jié)構(gòu)不同，使其在施工時(shí)也有各自不同的特點(diǎn)，難易程度也有所差別，但隨著施工技術(shù)水平和機(jī)械化程度的提高，這些差別正在逐漸的消失。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比，壓力分散型錨索相較于普通拉力型錨索受力更合理、錨固效果更好，具有更加廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱杰兵，韓軍，程良奎，肖國(guó)慶.三峽永久船閘預(yù)應(yīng)力錨索加固對(duì)周邊巖體力學(xué)性狀影響的研究.巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（6）：853-857.

[2]尤春安.壓力型錨索錨固段的受力分析.巖土工程學(xué)報(bào)，2004，26（6）：828-831.

[3]雷金山，陽(yáng)軍生，王安正，肖武權(quán).壓力分散型錨索錨固段受力特性分析.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，7（3）：60-64.

[4]梁振寧，葉觀寶，高彥斌，何志宇.軟土地區(qū)壓力分散型錨索二次劈裂注漿錨固效果研究.勘察科學(xué)技術(shù)，2011，（1）：1-4.

[5]田裕甲.壓力分散型錨索與普通拉力型錨索的比較-再論新型錨索結(jié)構(gòu)系列及工程應(yīng)用.OVM通訊，2002，（03）：32-40.

[6]何思明.預(yù)應(yīng)力錨索作用機(jī)理研究.[博士學(xué)位論文]，2004.endprint

6 錨固效果綜合對(duì)比

錨索的預(yù)應(yīng)力大小和錨索能否長(zhǎng)期保持足夠的預(yù)應(yīng)力直接關(guān)系著錨索錨固的效果。

通過(guò)對(duì)兩種錨索錨固段的受力特點(diǎn)的分析和施工對(duì)比可以得出如下結(jié)論：

（1）壓力分散型錨索可以避免普通拉力型錨索在錨固段端頭對(duì)灌漿體產(chǎn)生的拉應(yīng)力集中，取而代之的是通過(guò)承載板傳遞給灌漿體壓應(yīng)力，更加符合混凝土的受力特點(diǎn)。

（2）由于壓力分散型錨索錨固段受力更加均勻，不僅顯著提升錨索整體抗拔力，也可以使錨索能應(yīng)用于各類軟巖條件。

（3）雖然兩種錨索都存在靠近錨固段底部（承載板）出現(xiàn)應(yīng)力集中，而遠(yuǎn)離錨固段底部的位置，應(yīng)力急速衰減，從而出現(xiàn)無(wú)效錨固段的現(xiàn)象，但只要合理布置壓力分散型錨索各個(gè)承載體位置，就可以避免存在無(wú)效錨固段的現(xiàn)象。

（4）壓力分散型錨索采用全長(zhǎng)無(wú)粘結(jié)鋼絞線，不會(huì)發(fā)生普通拉力型錨索常出現(xiàn)的由于錨索與灌漿體之間相對(duì)位移而使灌漿體產(chǎn)生裂縫，而使灌漿體強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。

（5）普通拉力型錨索灌漿體破壞、鋼絞線與灌漿體發(fā)生相對(duì)位移都會(huì)使水和空氣進(jìn)入錨固段，從而導(dǎo)致錨索銹蝕，強(qiáng)度降低，造成錨索預(yù)應(yīng)力損失、耐久性降低。

（6）由于兩種錨索結(jié)構(gòu)不同，使其在施工時(shí)也有各自不同的特點(diǎn)，難易程度也有所差別，但隨著施工技術(shù)水平和機(jī)械化程度的提高，這些差別正在逐漸的消失。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比，壓力分散型錨索相較于普通拉力型錨索受力更合理、錨固效果更好，具有更加廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱杰兵，韓軍，程良奎，肖國(guó)慶.三峽永久船閘預(yù)應(yīng)力錨索加固對(duì)周邊巖體力學(xué)性狀影響的研究.巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（6）：853-857.

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[4]梁振寧，葉觀寶，高彥斌，何志宇.軟土地區(qū)壓力分散型錨索二次劈裂注漿錨固效果研究.勘察科學(xué)技術(shù)，2011，（1）：1-4.

[5]田裕甲.壓力分散型錨索與普通拉力型錨索的比較-再論新型錨索結(jié)構(gòu)系列及工程應(yīng)用.OVM通訊，2002，（03）：32-40.

[6]何思明.預(yù)應(yīng)力錨索作用機(jī)理研究.[博士學(xué)位論文]，2004.endprint

6 錨固效果綜合對(duì)比

錨索的預(yù)應(yīng)力大小和錨索能否長(zhǎng)期保持足夠的預(yù)應(yīng)力直接關(guān)系著錨索錨固的效果。

通過(guò)對(duì)兩種錨索錨固段的受力特點(diǎn)的分析和施工對(duì)比可以得出如下結(jié)論：

（1）壓力分散型錨索可以避免普通拉力型錨索在錨固段端頭對(duì)灌漿體產(chǎn)生的拉應(yīng)力集中，取而代之的是通過(guò)承載板傳遞給灌漿體壓應(yīng)力，更加符合混凝土的受力特點(diǎn)。

（2）由于壓力分散型錨索錨固段受力更加均勻，不僅顯著提升錨索整體抗拔力，也可以使錨索能應(yīng)用于各類軟巖條件。

（3）雖然兩種錨索都存在靠近錨固段底部（承載板）出現(xiàn)應(yīng)力集中，而遠(yuǎn)離錨固段底部的位置，應(yīng)力急速衰減，從而出現(xiàn)無(wú)效錨固段的現(xiàn)象，但只要合理布置壓力分散型錨索各個(gè)承載體位置，就可以避免存在無(wú)效錨固段的現(xiàn)象。

（4）壓力分散型錨索采用全長(zhǎng)無(wú)粘結(jié)鋼絞線，不會(huì)發(fā)生普通拉力型錨索常出現(xiàn)的由于錨索與灌漿體之間相對(duì)位移而使灌漿體產(chǎn)生裂縫，而使灌漿體強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。

（5）普通拉力型錨索灌漿體破壞、鋼絞線與灌漿體發(fā)生相對(duì)位移都會(huì)使水和空氣進(jìn)入錨固段，從而導(dǎo)致錨索銹蝕，強(qiáng)度降低，造成錨索預(yù)應(yīng)力損失、耐久性降低。

（6）由于兩種錨索結(jié)構(gòu)不同，使其在施工時(shí)也有各自不同的特點(diǎn)，難易程度也有所差別，但隨著施工技術(shù)水平和機(jī)械化程度的提高，這些差別正在逐漸的消失。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比，壓力分散型錨索相較于普通拉力型錨索受力更合理、錨固效果更好，具有更加廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱杰兵，韓軍，程良奎，肖國(guó)慶.三峽永久船閘預(yù)應(yīng)力錨索加固對(duì)周邊巖體力學(xué)性狀影響的研究.巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（6）：853-857.

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[3]雷金山，陽(yáng)軍生，王安正，肖武權(quán).壓力分散型錨索錨固段受力特性分析.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，7（3）：60-64.

[4]梁振寧，葉觀寶，高彥斌，何志宇.軟土地區(qū)壓力分散型錨索二次劈裂注漿錨固效果研究.勘察科學(xué)技術(shù)，2011，（1）：1-4.

[5]田裕甲.壓力分散型錨索與普通拉力型錨索的比較-再論新型錨索結(jié)構(gòu)系列及工程應(yīng)用.OVM通訊，2002，（03）：32-40.

[6]何思明.預(yù)應(yīng)力錨索作用機(jī)理研究.[博士學(xué)位論文]，2004.endprint