梅 成 煥

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000)

1 預(yù)應(yīng)力錨固具有的特點(diǎn)

1)預(yù)應(yīng)力錨固通過積極建立的后張預(yù)應(yīng)力場，減少，抑制和消除了自然力場對工程地質(zhì)體或結(jié)構(gòu)造成的危害，從而達(dá)到強(qiáng)化和重整附加固體的目的。

2)預(yù)應(yīng)力錨索主動(dòng)調(diào)整能力強(qiáng)，能夠充分發(fā)揮工程地質(zhì)體或結(jié)構(gòu)本身的潛在穩(wěn)定性，提高其內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力錨索可以主動(dòng)調(diào)整疊加范圍和疊加度后張預(yù)應(yīng)力場和自然力，充分調(diào)用工程地質(zhì)體的潛在自穩(wěn)性，改變其內(nèi)部應(yīng)力分布特征和尺寸，限制有害變形的發(fā)生，提高工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3)預(yù)應(yīng)力錨具有很多的特性，比如靈活性，而且預(yù)應(yīng)力錨索具有很強(qiáng)的可塑性。預(yù)應(yīng)力錨桿的數(shù)量，位置，深度和方向以及施加的預(yù)應(yīng)力的大小可以根據(jù)現(xiàn)場要求進(jìn)行調(diào)整，并且可塑性很強(qiáng)。施加到加固物體上的力是別的加固措施難以達(dá)到的范圍。

4)預(yù)應(yīng)力錨具通過將結(jié)構(gòu)與地層進(jìn)行緊密地連接，使其形成一個(gè)通用的工作體系。這是一種工程技術(shù)，將工程地質(zhì)體作為工程材料進(jìn)行處理并改造。

5)預(yù)應(yīng)力錨固以最小干擾和錨固條件實(shí)現(xiàn)了加固和穩(wěn)定的目標(biāo)。因此，預(yù)應(yīng)力錨具作為一種補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，常見于邊坡的防護(hù)工程。

6)預(yù)應(yīng)力錨鎖具有廣闊的定位，與其他的工程技術(shù)都有很好的相容性。因其具有良好的界面所以與其他工程技術(shù)相結(jié)而成新的性能補(bǔ)強(qiáng)系統(tǒng)非常有效。

2 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)

因?yàn)橛兄A(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)以及抗滑樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，才能在這個(gè)基礎(chǔ)上出現(xiàn)發(fā)展起預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種具有抗滑能力，減小邊坡?lián)隙龋浞掷眠吰峦馏w自身穩(wěn)定性的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)。與普通的預(yù)應(yīng)力錨索截然不同的是，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的強(qiáng)度由錨索和抗滑樁的組合來協(xié)調(diào)，由錨索和抗滑樁組合而成。從單體的變形到錨索的協(xié)調(diào)變形以及樁身相互作用，因此在具體的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的設(shè)計(jì)上，計(jì)算是較為復(fù)雜的。

2.1 預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)應(yīng)力的確定

考慮是否將錨索添加到抗滑樁上有兩個(gè)主要原因：1)樁頂位移超過設(shè)計(jì)要求;2)本項(xiàng)目采用較長的錨固段和較大的樁段來解決樁身應(yīng)力問題。對于較大的問題，增加錨索會(huì)降低錨固長度和抗滑樁的橫截面。

2.2 預(yù)應(yīng)力取值的確定

在預(yù)應(yīng)力值問題中需要考慮兩個(gè)問題：是否應(yīng)用預(yù)應(yīng)力;如果它被應(yīng)用，多少預(yù)應(yīng)力是適當(dāng)?shù)摹，F(xiàn)列舉如下：短期負(fù)荷即最不利負(fù)荷，以及常見的滑坡這些附加的滑坡推力和長期荷載統(tǒng)稱為短期荷載。主要包括永久性建筑引起的斜坡自重和滑坡推力荷載。

為了確定錨索預(yù)應(yīng)力值的合理值，必須考慮兩個(gè)條件：1)樁頂位移滿足設(shè)計(jì)要求，即抗滑樁頂部的位移滿足短期負(fù)荷下的要求。2)樁中的力分布是否合理。我們由下列方法來確定具體的預(yù)應(yīng)力的取值：a.在短期荷載的作用下，不施加預(yù)應(yīng)力，計(jì)算出樁內(nèi)力和樁頂位移，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算預(yù)應(yīng)力數(shù)值的施工方法。如果不滿足樁頂位移要求，則需要施加預(yù)應(yīng)力;如果樁頂位移滿足要求，則需要比較施加預(yù)應(yīng)力時(shí)樁體的內(nèi)力，最后確定其值。b.從第一種情況決定是否施加預(yù)應(yīng)力。條件1：當(dāng)樁頂位移不符合要求時(shí)，應(yīng)施加預(yù)應(yīng)力。條件2：滿足位移設(shè)計(jì)要求時(shí)，比較預(yù)應(yīng)力后施加于樁體的力是否合理。

2.3 錨索的設(shè)計(jì)

2.3.1 錨索基本構(gòu)造

1)在我國，常見的預(yù)應(yīng)力錨索由多根高強(qiáng)度鋼絞線(通常每股絞合7股鋼絲)組成，包括自由錨固部分。自由部分可以自由彈性拉伸。它能夠?qū)㈠^固部分的錨固力傳遞給樁體。錨固部分將載荷傳遞至圍巖。這些繩股通常用于低松弛絞線，例如270級和290級繩股。

2)錨由錨頭和錨板組成，可以使預(yù)應(yīng)力錨松弛并承受壓力。常用的錨類型包括HVM，QM和OVM。

3)漿料是在波特蘭水泥中添加的其他添加劑的混合物，主要作用是將載荷從錨轉(zhuǎn)移到基巖。漿材類型包括水泥砂漿和純水泥漿。根據(jù)規(guī)范，抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于30 MPa。

2.3.2 錨索結(jié)構(gòu)

目前常用的預(yù)應(yīng)力錨索類型可分為全長預(yù)應(yīng)力錨索和非粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索兩類。預(yù)應(yīng)力錨索全長為整個(gè)部分灌漿，錨板的全長不與泥完全接觸。在邊坡防護(hù)和基坑支護(hù)中，錨索結(jié)構(gòu)較為常見。未交聯(lián)預(yù)應(yīng)力錨索自由斷面錨索的外表面通常涂有黃油等防銹材料，并用PVC管套上將固定砂漿體與錨索(桿)分開，成品可在市場上使用。

在以前，我們通常使用PVC管或波紋管，將其放置在自由段電纜束的外側(cè)，并且管填充有油脂以防止腐蝕，并且自由段和錨定件被灌注兩次。由于施工質(zhì)量難以控制，特別是防腐蝕，自由段與錨固段交匯處可能會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕問題，因此該結(jié)構(gòu)尚未推廣應(yīng)用。

目前有前景的一種錨索結(jié)構(gòu)是無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索。特別是近年來，通過在錨索的外側(cè)添加一層或兩層波紋管，錨索的耐腐蝕性大大提高。施工方法較簡單，施工質(zhì)量較易控制。

3 在實(shí)際邊坡防護(hù)中預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用

3.1 工程概況

對于公路路段，最大挖掘深度為60 m。設(shè)計(jì)地質(zhì)調(diào)查資料為灰色和淺灰色灰?guī)r，路基開挖坡度按照石階坡度設(shè)計(jì)，開挖邊坡左側(cè)有兩個(gè)巖溶洞，漏斗的分布構(gòu)成了不利的地形特征。右坡屬于小型構(gòu)造帶。開挖后，巖質(zhì)邊坡破碎，地質(zhì)變化多，易坍塌，應(yīng)采用工程措施加以保護(hù)，采用預(yù)應(yīng)力錨索加固。

3.2 對于預(yù)應(yīng)力錨索使用

預(yù)應(yīng)力錨索的混凝土施工過程包括鉆孔，編織和下部纜索，灌漿和張拉。實(shí)際鉆孔深度比設(shè)計(jì)值大1 m～2 m，并保持沉渣深度。灌漿用砂漿的比例根據(jù)實(shí)際情況確定。下面的混合比例可以是用途：水泥∶砂∶水=1∶1∶0.35～0.4。注漿的工作壓力也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。一般為300 kPa～600 kPa。拉伸需要拉伸和鎖定預(yù)應(yīng)力110%錨索的價(jià)值，是因?yàn)殄^索的應(yīng)力松弛問題。錨索應(yīng)力松弛由兩部分組成，一部分是錨索本身的應(yīng)力松弛，另一部分是預(yù)應(yīng)力錨頭端部巖石和土體的壓縮變形。應(yīng)力問題松弛也可以通過張緊兩次或更多次來解決，這需要對錨索進(jìn)行長期的應(yīng)力監(jiān)測。

3.3 加固效果

為了測試預(yù)應(yīng)力錨索在斜坡上的加固效果，在斜坡上埋入10組監(jiān)測點(diǎn)以記錄錨索的應(yīng)力。具體數(shù)值見表1。

表1 錨索應(yīng)力值

從表1可以看出，測力計(jì)的讀數(shù)在安裝3 d后有不同程度的增加，然后存在內(nèi)力變小的趨勢，但通常錨索的內(nèi)力確實(shí)變化不大。斜坡穩(wěn)定，充分體現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力錨索在一定范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)保護(hù)作用，可以改變巖石本身的穩(wěn)定性，改善其內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，防止不穩(wěn)定塊體的塌陷和滑動(dòng)。抑制膨脹的塑性區(qū)，并增加了斜坡的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

本文系統(tǒng)分析了預(yù)應(yīng)力錨索的受力機(jī)理，為數(shù)值模擬提供了可靠依據(jù)。巖石的穩(wěn)定性能夠被預(yù)應(yīng)力錨索調(diào)動(dòng)，保證邊坡的穩(wěn)定性，并且改變內(nèi)部應(yīng)力變化，保證邊坡的穩(wěn)定性，防止滑坡的發(fā)生。本文介紹了一個(gè)預(yù)應(yīng)力施加于高速公路邊坡的防護(hù)工程。通過對于本文提到的這一特定工程實(shí)踐來看，預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡防護(hù)中是非常有效的。