论预应力锚索技术在水利工程高边坡加固中的应用
时间：2022-09-12 07:56:33
【前言】论预应力锚索技术在水利工程高边坡加固中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。（1）预应力岩锚与混凝土预应力拉锚的总称，预应力锚束可以传递拉应力，这是其他措施无法比拟的最大优点。 （2）预应力锚固随其种类的不同而结构型式各异，但总的来说，均由锚孔、锚束两个部分组成。锚孔是设置锚束的钻孔，锚束是施加预应力的主体。锚束系由锚头、锚...
[摘要]本文主要结合锚固技术的特点及机理、技术应用等方面去论述水利水电工程高边坡加固治理措施。
[中图分类号] F407.9 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-229-2
在水利水电工程主要水工建筑施工过程中经常碰到岩质高边坡的治理问题，如水库溢洪道开挖后的边坡、大坝岸坡开挖后的边坡及水电站前池、明渠、隧洞口开挖后的边坡等均存在高边坡的加固与整治问题。高边坡加固与整治措施多种多样，技术复杂的程度也各不相同，但目的均是为了防止边坡的滑动，提高岩体稳定性，确保边坡的整体稳定，从而保障高边坡下的水工建筑能够安全运行，充分发挥其技术与经济运行能力。边坡的稳定性直接决定着工程修建的可行性，影响着工程的建设投资和安全运行。因此，加快水利水电边坡工程加固预应力锚固技术的应有研究，对水利水电科研攻关具有重要意义。
1预应力锚索边坡加固的特点
（1）预应力岩锚与混凝土预应力拉锚的总称，预应力锚束可以传递拉应力，这是其他措施无法比拟的最大优点。
（2）预应力锚固随其种类的不同而结构型式各异，但总的来说，均由锚孔、锚束两个部分组成。锚孔是设置锚束的钻孔，锚束是施加预应力的主体。锚束系由锚头、锚束体及锚固段等3个部分组成。对穿锚束分为无粘结和有粘结两种型式，其结构主要由锚束束体和内外锚头组成。
（3）预应力岩锚系将锚固段安放在基岩中的一种重要的预应力锚固型式，它是与基岩锚孔直接关联的预锚；混凝土预应力拉锚可以与基岩无关，只是为加固建筑物，改善应力状态，修补混凝土缺陷所设置的预锚。
（4）采用预应力锚索进行边坡加固，具有不破坏岩体，施工灵活，速度快，干扰小，受力可靠，且为主动受力、坡面岩体抗压强度高等优点。
（5）预应力锚索具有锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力等特点，因而可获得理想的支护加固效果。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。
2预应力锚索技术的作用机理
（1）自承拱作用。锚索安设锁紧后，锚索集中应力以45°压力分布线传递至支护结构物上，在预应力作用下，围岩产生压缩，可使松散围岩在锚索的弹性压缩下形成“自承拱”，提高了围岩的整体性和在抗力，增加其强度。
（2）组合梁作用。组合梁作用就是锚索穿过层状岩层，使岩层层面和层理之间的摩擦力增大，增强围岩的整体性，阻止岩层间的分离、位移，提高岩层的抗弯强度。
（3）悬吊作用。悬吊作用就是锚索把不稳定岩块吊挂在稳定岩体上，限制不稳定岩块的位移，防止其冒落。
3影响高边坡稳定的因素
（1）地层岩性。岩石软弱，风化深度大，构造破碎严重，当切坡高度、陡度达到一定值时会发生失稳现象。
（2）地质构造。受构造的影响，如高边坡体上节理裂隙发育，岩体破碎，将严重影响路堑高边坡的稳定性，局部边坡的稳定主要受倾向临空不利结构面的控制
（3）边坡岩体的风化程度。岩体风化破坏了岩体的完整性，使岩石物质成份发生变化，导致岩石物理力学性质的改变，直接影响岩体的强度及构造特性，进而影响路堑边坡的稳定。
（4）水文地质条件。水是造成边坡失稳的重要因素，水软化岩（土）体，降低其强度，增大容重而增大了下滑力，产生静、动水压力，产生边坡的失稳。
4预应力锚索边坡加固中存在的问题
（1）管理问题。施工组织设计无针对性，施工方案不合理或不落实；质量责任不明确、落实不到位；试验检测及管理工作不规范；未作试验孔，或试验孔不规范；施工现场管理较乱等。
（2）工艺问题。锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值小于（或大于）理论计算值；张拉锚索通过压力表反映的张拉力与应力计反应的张拉力出入较大；张拉过程中或张拉后锚索框架、锚墩混凝土出现被压裂、下陷；锚索框架、锚墩、抗滑桩钢筋锈蚀、混凝土配合比不当、计量不准确、模板制作和安装质量差、振捣和养护不规范等。
（3）实体问题。混凝土强度离散性大；保护层厚度偏差大；蜂窝麻面及露筋；锚索框架悬空，亏坡严重；封锚开裂，外观粗糙等；砂碎石等原材料质量控制不严等。
5预应力锚固边坡的施工技术要点
（1）锚索主要参数的确定。但由于岩层本身具有承载力，尤其是采用锚杆支护的顶板，围岩强度得到了提高，设计中应考虑到此因素。根据大量的现场成功试验数据，考虑到岩性和施工等影响因素及安全系数，锚固长度为：水泥浆锚固，最大锚固长度为2.5m；树脂锚固，最大锚索长度为1.0m；锚索长度，可根据岩性和钻眼机具能力进行综合考虑，一般为5-8cm。
（2）锚索开孔、钻孔及验孔。开孔前由技术员对孔径、孔位、孔向、角度进行复核，使之达到设计要求的程度。钻孔时，钻具应逐级加长，粗径钻具异径接头不得深入孔内0.5m以上（钻具长小于2m）。正常钻进后，粗径钻具长度不低于3m，每5～10m利用钻孔测斜仪或地质罗盘对钻孔方位及倾角进行一次测量。当造孔达到设计要求后，连续不断的用高压风彻底冲洗钻孔，直至孔口返出之风手感无尘屑，延续5min，孔内沉渣不大于20cm，做好孔口堵塞保护。
（3）锚孔围岩固壁灌浆。锚孔固壁灌浆要求采用膏状浓砂浆液，并掺速凝剂，以迅速封闭锚孔周边列隙，水灰比初拟为0.35：1～0.4：1，水泥标号可采用P.O 42.5级，具体浆液配比由实验经过比对获取。锚孔围岩灌浆必须采用单钻单灌，逐个灌浆，并严格控制灌浆压力，以防产生拉裂和倾倒破坏。固壁灌浆结束1～3天后，扫孔至设计孔深，扫孔时不得破坏缝内充填好的水泥结石；扫孔结束后用风对锚孔进行清孔，使孔内不留残碴、岩芯等，然后用木塞将孔口封堵，以免杂物进入，并在孔口标明孔号、孔深，便于确认和安装锚索。
（4）编束。先对钢绞线进行挤压锚头处理，处理后的钢绞线根据设计结构编制成束，锚固段采用隔离架集束，隔离架间距1.0-1.5m。岩锚内锚固段进浆管按照设计编入索体，外与张拉端平齐，整条锚束用铅丝每隔1-2m捆扎，为了保证钢绞线与锚固材料更好结合，锚根段比自由张拉段捆扎密一些。
（5）锚索张拉。锚墩及砂浆达到70%强度后，可进行预紧张拉。张拉前先进行试验锚索的张拉。预紧结束时，量测干斤顶初始伸长值，之后分级张拉，逐级增加至超张拉荷载，张拉至每一级别时经稳压后持荷5～10min，张拉吨位控制以千斤顶对应的油压表表压读数为主，伸长值为辅。张拉至设计工作荷载后，在此基础上继续施加荷载至超张拉荷载值，持荷5-10min。张拉程序见图。锚索张拉程序图
（6）锚防护。锚索张拉结束后要对自由张拉段封孔灌浆。之前为张拉锚索需要而在工作锚板外预留的钢绞线，在锚索锚固张拉结束后应当切割去多余部分，切割后的钢绞线露出锚板10～20cm。对外锚具以及钢绞线端头用混凝土浇筑以达到封闭保护的作用，混凝土保护层的厚度不小于10cm。
6小结
锚索的预应力计算虽然缺乏严密的理论基础，但预应力锚索已经在水电工程中被广泛应用，文章中很多数据就是借鉴成功或失败的工程经验；预应力锚索细致的施工工序也是无数实际工程的总结，形成了基本固定的模式。
参考文献
[1]电力行业水电施工标委会.中华人民共和国电力行业标准水电水利工程预应力锚索施工规范，DL/T5083-2004 [S].北京：中国电力出版社，2004.
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[3]涂传军.预应力锚索在三峡永久船闸工程中的应用[J].东北水利水电，2007，（4）：14-15.
