预应力锚索在山体危岩加固中的应用 .doc

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1、预应力锚索在山体危岩加固中的应用　　摘要：在山体自然坡度较大的山区修建高速公路、铁路及水库大坝时，为了减少对山体的扰动，经常采用预应力锚索对新建工程范围内的山体危岩进行加固，这种处理方法具有投入少、便于环保、可操作性强等优点。但施工时必须充分理解设计意图，详细勘察好待加固的山体危岩，根据具体情况调整好施工参数，确保锚索体系受力合理。　　关键词：预应力锚索；危岩加固；应用　　　　中国地形含盖了平原、山区及高原等多种地形，随着改革开放的不断深入，基础设施的建设掀起了新一轮高潮。在山体自然坡度较大的山区修建高速公路、铁路及水库大坝时，为了减少对山

2、体的扰动，经常采用预应力锚索对新建工程范围内的山体危岩进行加固。这种处理方法具确投入少、便于环保、可操作性强等优点。　　　　1理解设计意图认真调查、精心布置锚索孔位　　　　很多关于山体危岩加固的工程，由于地形复杂、围岩类别多样等诸多不确定因素，设计院在做设计时一般只给一些大体的标准和粗略的范围。如2005年-2008年修建宜万铁路时，设计院对采用预应力锚索进行危岩加固时只是说锚索间距为4m×4m、锚索长度为21.5m、单孔内钢绞线根数为6根、加固范围为桥梁两侧30m内的山体危岩。这与其他的一些设计相比，可以说是很粗略的。在施工时必须理解设计

3、意图，对桥位处的山体危岩进行认真调查，详细确定好真正需要加固的范围，同时精心布置好锚索孔位，尽量保证锚索与危岩面垂直。　　　　2　做好详细的成孔记录。为后续的施工参数提供科学依据　　　　预应力锚索主要由锚固端、自由端、锚垫板及锚墩4部分组成，这其中的锚固端与自由端长度均需根据山体危岩的性质及强度来具体确定。而设计院在前期设计时很难准确地判断危岩的岩性及强度，为此，在锚索施工成孔时必须做好详细的记录，为后续的施工参数确定提供科学依据。　　2.1　工艺流程　　见图1。　　2.2　成孔及记录　　按照技术交底要求搭设好钢管脚手架后，利用钢尺依照设计

4、图纸要求画出锚孔中心，然后从低到高施做锚索孔。根据岩石类别可以选择风钻成孔和水钻成孔两种形式。若为均匀的硬质岩，则需选择风钻成孔，有利于加快施工进度；若为夹杂土层的岩石，则需选择水钻成孔，通过泥浆护壁，有利于保证安全和质量。同时做好成孔记录，要详细记好钻进速度、钻孔碴样的状态、有无坍孔或卡钻情况等重要信息。　　3.3　锚固端长度确定4　　根据成孔记录所判断的岩性及强度来确定锚固端长度，一般预应力锚固端长度设计为锚索总长度的60％～80％，如果岩性好强度高则锚固端长度可以适当放小一些，按60％考虑；反之锚固端长度要求大一些，按80％考虑。下面

5、以21m长的锚索为例，对锚固长度进行验算。　　　　2.3.1　锚固端黏结强度复核　　由于岩性及强度属于一般，当锚固长度为15m时(占锚所总长度的71％)，黏结强度计算如下：　　P1(Lm×d3×tu/Fs2式中：Lsa：锚固段长度，取15m；　　d3：钢绞线外表直径，取0.01524m；　　tu：钢绞线与水泥砂浆的极限黏结力，按砂浆标准抗压强度的10％取，则有35×0.1=3.5MPa；　　Fs2：锚固体拉拔安全系数。永久性锚固取Fs2≥2.5则有：P1(Ls2×π×d3×tu)÷FS2　　=15×3.14×0.01524×3.5×106÷

6、2.5×10-3　　=1005.4kN>182.6kN　　结论：锚固端黏结强度满足张拉要求。　　2.3.2　锚固体与孔壁的抗剪强度复核　　P=(La×π×dh×t)÷Fsa式中：La：锚固段长度，取15m。　　dh：钻孔直径，取0.13m。　　t：锚孔壁与水泥砂浆的极限抗剪应力，取0.8MPa(按泥岩0.6MPa～1.2MPa选取。)P=(Lm×π×dht)／F2　　=(15×3.14×0.13×0.8)÷2.5×106×10-3　　=1960.4kN>锚下控制拉力F1=1093.8kN　　结论：锚固体与孔壁的抗剪强度满足张拉要

7、求，锚固长度选择15m能满足要求。　　2.4　锚索制作　　(1)钢绞线的下料长度应通过计算确定，计算时应考虑锚墩厚度、锚夹厚度、千斤顶长度、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。　　(2)钢绞线下料时应做好放线架。将成卷钢绞线置于放线加上并固定，避免钢绞线放线散盘。应从内侧圈轴头放线，牵出后星弹簧，螺旋方向与钢绞线的捻向一致，钢绞线会自动弹直，否则会形成大麻乱线。　　(3)一端张拉钢绞线的下料长度为：L=L0+a=22.2m(L0为锚垫板之间的距离，a为穿心式千斤顶工作长度)钢绞线放至Lm时，先在割口两端各5cm处用绑扎丝绑扎

8、，再用砂轮切割机进行切割，严禁氧割和焊接。　　　　(4)考虑到锚索安装方便，要求孔道内径应比预应力钢束外径至少大2cm，为了保证锚索受力均匀，要求锚索制作时每隔1.5m安装一个支