预应力锚索

预应力锚索的用途是什么~

国外早在20世纪20年代开始将岩土锚固技术应用于矿山和水利建设中，60～80年代随着高强度低松弛钢绞线的应用和施工技术的发展，大吨位的预应力锚索广泛应用，单束锚索的承载力达3000kN以上，最大的达16500kN。
我国1964年曾在安徽省梅山水库采用2400～3200kN的预应力锚索加固坝基。80年代初，我国开始将预应力锚固技术用于滑坡防治上，后来发展为用预应力锚索框架（格构锚固）治理滑坡，如山西太原至古交二级公路K14滑坡的治理，更多的是用预应力锚索框架（地梁或锚墩）与抗滑桩结合治理滑坡，以及加固高边坡预防滑坡的产生。如今锚固技术已经被广泛应用于道路、矿山、水利、城建等建设中。
用于稳定滑坡的预应力锚索是将锚固段设置在滑动面（或潜在滑动面）以下的稳定地层中，在地面通过反力装置（桩、框架、地梁或锚墩），将滑坡推力传入锚固段以稳定滑坡，所以预应力锚索的设计包括了锚索本身的设计和反力装置的设计两部分。
（一）锚索的破坏形式
1.锚索的类型
按荷载传递方式，锚索的类型分为3种，即直孔摩擦型锚索（包括拉伸型锚索、压缩型锚索）、支承型锚索、摩擦－支承复合型锚索。只有一种传力方式且自由段单一的锚索称为单一锚索，最常见的是摩擦型拉力锚索，这是目前使用最广的一种锚索。这种类型的锚索结构简单、施工方便；但受力状态传力机制不够合理，在锚固段的上部产生应力集中，沿锚固段摩擦阻力分布不均匀，锚固段长度超过10m后对提高锚固力没有明显的效果，且不利于防锈蚀。所以近年来出现了单孔复合型锚索，凡是一束锚索有两种以上传力方式或自由段不同的钢绞线组成的锚索均称为单孔复合型锚索。
单孔复合型锚索的类型有：拉力分散型锚索、压力分散型锚索、拉压混合型锚索、扩孔型锚索、孔底膨胀锚索、孔底设机械内锚头锚索。
复合锚固系统的优点是沿整个锚固段长度应力分布相对比较均匀，能充分利用围岩（土）与锚索砂浆体之间的摩擦阻力、地层的承载力，从而大幅度提高锚索的锚固力。由于复合型锚索各单元体的自由段长度不等，在张拉锁定时应进行补偿张拉，使钢绞线受力均匀，原则上对各根钢绞线施加的预应力值与其自由段长度成正比例关系。
2.锚索的破坏形式
锚索的破坏一般分下列7种形式：
1）锚索砂浆体与围岩（土）之间的摩擦阻力不够大，锚索体从孔内拔出。
2）围岩（土）抗压强度不够或锚索砂浆体强度不够而导致锚索失败。
3）水泥砂浆与钢绞线之间的握裹力不够，钢绞线从砂浆体中拔出。
4）自由段钢绞线被拉断，原因包括：自由段长度不足、材质不合格、材料安全系数与荷载安全系数不匹配等。
5）锚头夹片不合格导致钢绞线滑移或在锚头处将钢绞线卡断。
6）锚索带着围岩（土）体被拖出。
7）群锚锚固段底部同时落在贯通裂隙面外侧，锚索受力后岩体沿裂隙面松动。
上述的6）、7）两种破坏形式可能性很小，国内外至今无先例，因此一般不进行验算，不控制设计。水泥砂浆体对钢绞线之间的握裹力远大于钢绞线的极限承载力和砂浆体与围岩（土）之间的摩擦阻力，所以第3）种破坏形式也不会出现，不需要验算。第4）、5）种破坏形式系设计失误和锚具质量低劣所致。所以，对于单一拉力型锚索，只需验算第1）种，即锚索砂浆体与围岩（土）之间的摩擦阻力以控制设计，而对于复合型锚索，则应同时验算第1）种和第2）种破坏形式。
（二）预应力锚索的设计
1.预应力锚索设计锚固力
预应力锚索设计锚固力的确定可分为两种情况。
（1）岩质滑坡
根据极限平衡法进行计算，需考虑预应力沿滑面施加的抗滑力和垂直滑面施加的法向阻滑。稳定系数计算公式推荐如下：

地质灾害防治技术

相应地，预应力锚固力为

地质灾害防治技术

式（2－40）～式（2－43）中：V为后缘裂缝静水压力， ，γw为水的容重（kN/m3）；U为沿滑面扬压力， ，H为边坡高度（m）；φ为内摩擦角（°）；θ为锚索倾角（°）；β为锚索与滑坡的夹角（°），它与滑坡倾角（α）、锚索倾角（θ）之间的关系为β＝α＋θ；T为预应力锚索锚固力（kN）；A为地震加速度（重力加速度g）；W为滑体的单宽重量（kN/m）；C为滑带土的内聚力（kPa）；L为滑面的长度（m）。
如果锁定锚固力低于设计锚固力的50％时，可不考虑预应力锚索产生的法向阻滑力，稳定系数计算公式简化如下：

地质灾害防治技术

相应地，预应力锚固力为

地质灾害防治技术

式中符号意义同前。
（2）堆积层（包括土质）滑坡
根据传递系数法进行计算，考虑预应力锚索沿滑面施加的抗滑力，可不考虑垂直滑面产生的法向阻滑力。所需锚固力为

地质灾害防治技术

式中：T为设计锚固力（kN/m）；P为滑坡推力（kN/m）；θ为锚索倾角（°）。
此外，在进行预应力锚索的锁定时，锁定锚固力应根据滑坡体结构和变形状况确定。分以下3种情况：
1）当滑坡体结构完整性较好时，锁定锚固力可达到设计锚固力的100％。
2）当滑坡体蠕滑明显，预应力锚索与抗滑桩相结合时，锁定锚固力应为设计锚固力的50％～80％。
3）当滑坡体具崩滑性质时，锁定锚固力应为设计锚固力的30％～70％。
2.计算锚索根数

地质灾害防治技术

式中：N为锚索根数；P为单根锚索的抗拔力（kN），通过现场试验求得；E为滑坡的下滑力（kN）；φ为滑面的内摩擦角（°）；α为锚索与滑面的夹角（°）；K为安全系数，取值2.0～4.0，一般情况下建议取2.0。
3.有效锚固长度
有效锚固段长度可根据下列3种方法综合确定，其中经验类比方法更为重要。规范规定有效锚固段长度不宜大于10m。
（1）理论计算
1）按锚索体从胶结体中拔出时，计算锚固长度的公式为

地质灾害防治技术

式中：Lm1为避免锚索体从胶结体中拔出所需的有效锚固长度（m）；T为设计锚固力（kN）；K为安全系数，取值为2.0～4.0，一般情况下建议取2.0；n为钢绞线根数；d为钢绞线直径（mm）；C1为砂浆与钢绞线允许粘结强度（MPa）。
2）按胶结体与锚索体一起沿孔壁滑移，计算锚固长度的公式为

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式中：Lm2为避免胶结体与锚索体一起沿孔壁滑移所需的有效锚固长度（m）；d为孔径（mm）；C2为砂浆与岩石的胶结系数（MPa），为砂浆强度的1/10除以安全系数（安全系数为1.75～3.0）；其他符号意义同前。
（2）类比法
根据链子崖危岩体锚固工程等经验，推荐有效锚固长度见表2－16。
（3）抗拔试验
当滑坡体地质条件复杂，或防治工程重要时，可结合上述两种方法，并对锚索进行破坏性试验，以确定有效锚固长度。抗拔试验可分为7天、14天、28天三种情况进行，水灰比按0.38～0.45调配。
表2－16 锚固长度推荐值


4.预应力锚索倾角
预应力锚索倾角主要由施工条件确定。设单束锚索的设计承载力为P，它所提供的抗滑力（F）为

地质灾害防治技术

当θ＝φ时可取得最大抗滑力，但锚索过长，施工困难、不经济；若θ过大，虽然锚索的长度减小了，但提供的抗滑力也减小了，同样不经济，因此存在选取一个最优倾角的问题。可根据以下两种方法综合考虑其最优倾角。
（1）理论公式
理论分析表明，锚索倾角满足下式时是最经济的

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式中：θ为锚索倾角（°）；α为滑面倾角（°）；φ为滑面内摩擦角（°）。
（2）实际经验
对于自由注浆锚索，锚索倾角应大于11°，否则需增设止浆环进行压力注浆。
5.锚索间距与群锚效应
预应力锚索的数量取决于滑坡产生的推力和防治工程安全系数。锚索间距宜大于4m；若锚索间距小于4m，需进行群锚效应分析。推荐公式如下：
1）日本《VSL锚固设计施工规范》采用公式：

地质灾害防治技术

式中：D为锚索最小间距（m）；d为锚索钻孔孔径（m）；L为锚索长度（m）。
2）《长江三峡工程库区滑坡防治设计与施工技术规程》推荐的公式：

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式中：T为设计锚固力（kN）；ρ为修正系数（取105kN2·m）；其他符号意义同前。
6.锚索内端排列
相邻锚索不宜等长设计，可根据岩体强度和完整性交错布置，长短差在1～2m之间。
7.锚索的预应力损失
锚索的预应力损失一般由3部分组成：
1）施加预应力时，在顶压工作锚夹片时造成的损失，是不可避免的，可根据顶压锚具夹片时高压油泵压力表的增加值算出这部分预应力损失，一般情况下在5％左右。
2）施加预应力锁定后，在千斤顶卸荷过程中产生的预应力损失，这也是不可避免的。锁定后，在千斤顶卸荷的瞬间，钢绞线失去了平衡，势必带着夹片向孔内回缩，做加速运动，可能产生轻微的滑移。这部分损失可通过量测锚具处锚索钢绞线的回缩长度及反力墩位移计算出来。
3）除上述以外，地层的蠕变、钢绞线的松弛、锚头的松动等因素均会造成预应力损失。
8.锚索的防腐
锚索的腐蚀是影响锚索寿命的重要因素。造成锚索腐蚀的主要因素是地层和地下水的侵蚀、锚索防护系统失效、双金属作用以及地层水存在杂散电流等。它们可引起不同形态的腐蚀发生，如全面腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀。除了由侵蚀介质引起的腐蚀外，高拉应力作用下的应力腐蚀及由此引起的破坏，可直接造成钢丝和钢绞线的断裂。如法国朱克斯大坝几根承载力为1300kN的锚索预应力钢丝仅使用几个月就发生断裂，钢丝所用的应力为极限值的67％。经多次试验后的结论是，处于高拉伸应力状态下的锈蚀是钢丝破坏的主要原因。
锚索防腐的措施很多，但不管是国内还是国外，用水泥砂浆均匀地包裹钢绞线仍然是最基本也是最有效的措施。也有采用双层防护的，即用波形金属管套在钢绞线外面，灌注砂浆、树脂水泥浆与波形管防护套共同形成双层防护，但造价较高，一般在重要工程且具有强烈侵蚀的环境条件下采用。
9.外锚头和承压反力装置的设计
锚具是预应力锚索的重要组成部分，一定要选择质量可靠的定型配套产品。下面主要说明承压反力装置———锚墩、地梁和框架的设计。
（1）锚墩的设计
锚墩的具体尺寸由荷载大小和坡体的承载能力决定。当滑体岩体完整、强度较高、承载力较大时，锚墩可设计为较小的尺寸；反之，当滑体表面为土层或破碎松散岩体时，应以其承载力大小控制锚墩底面的尺寸，以免因尺寸过小、承载力不足而造成锚索预应力损失。
锚墩的尺寸应满足下式要求：

地质灾害防治技术

式中：P为单根锚索设计的抗拔力（kN）；A为锚墩底面积（m2）；σ0为滑体表面岩土的容许承载力（kN/m2）。
此外，锚墩底面最好与锚索垂直以使受力均匀。若有夹角时，应考虑锚墩受力不均及受力后沿坡面滑移的可能性。
锚墩一般设置为上小下大的梯形断面以分散锚索对坡面的压力，减小表土因压缩变形而产生的预应力损失，一般为钢筋混凝土锚墩。在锚头钢垫板下应适当加密钢筋布置，在锚墩和锚具之间加设钢质承压板或孔口设置螺旋钢筋。对于土质边坡，由于表层土承载力小，常需很大的锚墩，外观不良，故一般采用地梁或框架作反力装置。
（2）地梁的设计
地梁的截面尺寸受两个因素控制：一是锚索设计拉力的大小；二是坡面岩土的承载力。当坡面岩土软弱、锚索拉力较大时，应加大梁的宽度以增大承载面积，防止预应力损失。考虑锚固段的间距不能太近，故地梁间距一般为3～4m。
梁的计算比较简单，仍按弹性地基梁计算，滑坡推力在梁长范围内按矩形均布，把锚索作为支点，一根梁上布两根锚索时按简支梁计算，布三根以上锚索时按连续梁计算，每根梁所承受的滑坡推力为相邻梁间距宽度的滑坡推力。当滑坡推力较大时，地梁可设计为上、下多排。梁的设计同钢筋混凝土梁设计，此处不详述。值得注意的问题是以下5个方面：
1）地梁按两种受力阶段进行设计计算和配筋。第一种为滑坡处于相对稳定状态，没有或只有很小的滑坡推力作用在地梁上，地梁主要承受锚索上施加的预应力，即预应力阶段，此时梁中部的外侧弯矩大，配筋多；第二种是预应力施加后滑坡推力达到设计推力时，滑坡推力为主要外荷载（当滑坡推力未达最大值时，有时主动土压力也可成为主要外荷载），即地梁工作阶段，此时梁中部靠山一侧出现最大弯矩，控制配筋。故地梁需双面配筋。
2）为防止梁的不均匀沉降，在岩土层变化处应分开设梁。
3）在锚索受力集中处应加密钢筋布设。
4）当地面过缓，如缓于1∶1.5时，为防止受力后梁向山坡上方位移造成预应力损失，应加陡锚索倾角或增加防爬设施。
5）为防止梁在加预应力时受力不均匀而造成破坏，各孔锚索张拉时应分级张拉，不可一次拉到设计拉力。如一根梁上有两束锚索，第一次各张拉50％设计拉力，第二次再张拉剩余50％及超张拉部分。若一根梁上有三束锚索，则最好是三根同时张拉，但施工时，往往受设备限制难以做到，可先张拉中间一根到设计拉力的50％，再张拉上下两束。第二次按此方法再循环一次，达到设计拉力及超张拉部分，以防地梁在张拉过程中开裂。
设计计算总是简化为均匀受力的理想状态，与实际工程往往有一定的偏差，故梁的配筋应适当增加以确保安全。
（3）锚索框架的设计
锚索框架是在竖、横梁交点处设置预应力锚索，且应连续设置，如图2－16所示。

图2－16 锚索框架、地梁示意图

框架的设计计算理论上以三维空间受力计算比较合理，但实际工程中，多简化为按竖梁和横梁分别设计，并按预应力施加阶段和滑坡推力作用阶段两种状态控制设计。竖梁和横梁上力的分配通常有以下3种处理方法：
1）以竖梁承担滑坡推力，横梁只作连接构件，扩大竖梁的承载面积。设计计算与地梁相同，横梁截面尺寸可小一些。
2）竖梁和横梁共同承担滑坡推力，但竖梁多分配一些，约占60％～70％，分别加以设计。
3）竖梁和横梁承担相同的滑坡推力。为简化计算，取每一根锚索为一节点，竖、横梁各1/2按悬臂梁设计。此方法较为安全，但材料浪费较大。
（三）预应力锚索结构
1.锚索
一般采用钢绞线或高强度钢丝束。锚索用钢绞线应符合国标标准（GB/T 5223—95、GB/T 5224—95）。我国国标7丝标准型钢绞线参数见表2－17 。
表2－17 国标7丝标准型钢绞线参数


2.对中支架（架线环）
预应力锚索必须每间隔1.5～3.0m设置一个对中支架，以避免钢绞线打缠和砂浆握裹效果降低。对中支架可用钢板或硬塑料加工。
3.锚具
预应力锚索锚具品种较多，常用的有XM、QM和OVM外锚头，工程设计单位必须在工程设计施工图上注明锚具的型号、标记和锚固性能参数。OVM锚具的基本参数见表2－18。
表2－18 OVM锚具基本参数（单位：mm）


4.承压反力装置
承压反力装置包括锚墩、地梁和框架3类，用钢筋混凝土制作。锚墩是单束锚索在地面的反力装置，是纯受压构件，一般做成梯形断面，其功能是把锚具的集中荷载扩散后传递给滑体。地梁是在滑坡（或高边坡）表面垂直主滑方向布设的一排或数排竖梁，每一根梁上布置两束或三束锚索。当滑体为土体或风化破碎岩体时，为使锚固体系能整体受力以稳定滑坡或加固边坡，应采用钢筋混凝土框加做反力装置。框架一般由两根竖梁、两根或三根横梁构成。
5.导向尖壳
在锚索的前部做成如图2－17所示的形状。当钢绞线下到孔底后，加大推力，使未与尖壳焊在一起的钢绞线从侧孔顶出成锚状，增加球体强度和钢绞线与砂浆之间的握裹力。
目前国内常用的锚索结构如图2－18所示。

图2－17 带侧孔的导向尖壳


图2－18 摩擦锚索结构示意图

（四）预应力锚索施工
预应力锚索施工包括以下工序：锚索钻孔、清孔；钢绞线编束成型；锚索安装；内锚固段固结灌浆；浇筑外锚墩；锚索的张拉与锚固力锁定。
1.锚索钻孔、清孔
钻孔采用锚杆工程钻机。按照锚索设计下俯角度（一般为15°～30°）将钻机固定，调整方位角及倾角，校核钻孔位置，然后将所有紧固件拧紧，准备就绪后即可开钻作业。钻孔实际深度比设计深度要长1.0m，留作沉渣段。
预应力锚索孔径与钢绞线根数、砂浆保护层厚度和滑坡体结构有关。一般地，5～10根钢绞线构成的锚索，孔径为75～115mm；11～15根钢绞线构成的锚索，孔径为115～135mm；15～20根钢绞线构成的锚索，孔径为135～175mm。当滑坡体结构松散，或钻孔缩径明显时，可增大孔径。滑体为土层或软质岩层，滑床为坚硬岩层时，孔口至滑动面一段应采用三牙轮钻头钻进，用高压风出渣。若这段地层成孔性较好，则可裸孔钻进；若这段地层成孔性较差，则可采取跟管钻进，下套管保护孔壁，或用水泥浆加固孔壁；滑面至孔底一段，可采用冲击钻进。
钻孔结束后，拔出钻杆和钻具。用一根含标尺的聚乙烯管复核孔深，并以高压风吹孔或用高压水洗孔，待孔内粉尘吹洗干净，且孔深达到要求时，拔出聚乙烯管，并将孔口盖住备用。
钻孔精度要求：成孔后，用孔斜仪量测，孔斜不超过1/100；钻孔位置误差小于100mm；钻孔倾角、水平角误差在±1°以内；孔深必须保证张拉段穿过滑带2m。
2.钢绞线编织成束
对于Ⅰ级滑坡防治工程，钢绞线设计荷载可按破坏荷载的65％进行折减；对于Ⅱ、Ⅲ级滑坡防治工程，钢绞线设计荷载可按65％～80％进行折减。
按设计锚索长度及每孔锚索的钢绞线根数，用砂轮切割机切割锚索，其长度除锚索自由段和锚固段外，应加长1.5m作为张拉段。钢绞线必须顺直。
锚索放在工作台上编织组装，对于长度过大的锚索可在有棚架的场地上组装，然后搬运并吊装入孔。在平整场地上架设高约0.5m、宽1.5m的工作台架，将截好的钢绞线平顺放在架上，逐根检查，凡有损伤的钢绞线均宜剔除。按要求绑扎架线环、紧箍环、导向壳及注浆管。自由段钢绞线涂防腐油后分别套上塑料管，并在底部封堵。塑料管在编织、运输和安装过程中不得有破损。
对于组装好的锚索，必须有专人验收检查，并登记。检查长度、对中架安装、钢绞线有无重叠。合格后进行编号，做好标记，待入孔安装。
3.锚索安装
在锚索入孔前，必须校对锚索编号与孔号是否一致。确认孔深和锚索长度无误后，用导向探头探孔，无阻时，可进行锚索入孔。
用人工或机械将编织好的锚索束放入孔中，检查其是否下到孔底设计位置。否则应拔出，清孔后重新安装。
4.内锚固段固结灌浆
一般采用水泥砂浆胶结，水泥砂浆配合比为水∶水泥∶砂＝0.4∶1∶1。为加速进度，在浆液中可掺加0.3‰～0.5‰的早强剂（占水泥质量），并且要求7天抗压强度f≥25～30MPa。
水泥等级不低于32.5级，砂子过筛孔径4mm，并用水洗净。砂子粒径过大，易发生离析，堵塞灌浆管。拌好的砂浆也要过筛，以防水泥结块堵塞灌浆管。也有用纯水泥浆的，但易收缩。
灌浆时，采用反向压浆，即把灌浆管下到孔底，由孔底向孔口方向反向压浆。反向压浆可保证砂浆完全充满锚索孔，而正向压浆易因排气管堵塞孔底形成压缩空气，产生使砂浆无法压进的现象。灌浆压力一般为0.3～0.6MPa。
孔内压浆管采用金属管或PVC管。采用金属管时，用外接箍连接，禁止采用异径接头连接。灌浆前用清水湿润灌浆管内壁。
为了保证注浆均匀，注浆速度不宜太快。用毫安表作一期注浆指示仪，但应保证两探头之间相隔800mm以上，裸露部分不能与钢绞线接触。用含标尺的聚乙烯管复校内锚固段的灌浆长度，达不到要求时，需补浆。所用砂浆应用搅拌机拌匀，使其达到规定指标，搅拌直至灌浆结束方可停止。在砂浆未完全固化前，不得拉拔和移动锚索。注浆完毕后，将一期灌浆管拔出。当锚固段地层较软弱，锚固力不足时，可采用二次劈裂灌浆。
5.浇筑外锚墩
外锚墩一般要嵌入坡面20cm，采用C25号以上现浇钢筋混凝土结构，宜为梯形断面。外锚墩尺寸见表2－19，其结构如图2－19所示。
表2－19 外锚墩尺寸


注：Φ为直径。

图2－19 3000kN级预应力锚索外锚墩结构图（单位：mm）

6.锚索的张拉与锚固力锁定
在内锚固段灌浆7天后进行张拉。张拉作业前，需对张拉设备进行标定。标定时，千斤顶、油管、压力表和高压泵联好。在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复三次，取平均值，绘出千斤顶出力与压力表指示压强曲线，作为锚索张拉的依据。标定时，千斤顶的最大出力应高于锚索超张拉时的值。
先对锚索进行单根预张拉两次，以提高锚索各钢绞线的受力均匀度。对于3000kN级锚索，单根张拉力为30kN；2000kN级锚索，单根张拉力为20kN；1000kN级锚索，单根张拉力为10kN。
锚索的张拉采用分级施加荷载，直至压力表无返回现象，方可进行锁定作业。若预应力损失过大，需进行整体张拉与重新锁定。张拉锁定后，进行二次灌浆。当砂浆达外锚墩时，可停止注浆。封孔口，从锚具量起，留100mm的钢绞线，将多余段截除，外覆厚度不小于100mm的水泥砂浆保护层。
锁定锚固力的大小可用两种方法确定：测力传感器直接测定及张拉锁定时预应力钢绞线变形量计算得出。计算公式如下：

地质灾害防治技术

式中：Px为锁定后可获得的预应力（kN）；P为锚固所需张拉力（kN）；P0为最大张拉荷载（kN）；Pi为初始张拉荷载（kN）；ΔL为Pi加载至P0时的锚索回缩量（mm），夹片回缩量为6mm。
（五）预应力锚索的质量检验
1.预应力锚索的质量检验内容
包括锚孔、锚索杆体的组装与安放、注浆、张拉与锁定等。
2.实测项目
1）锚孔：孔位、孔径、锚固角度、内锚固段长度等项目。
2）锚索杆体的制作与安放：钢绞线强度、钢绞线配置、杆体长度、架线环密度，采用钢绞线时应无接头。
3）注浆：砂浆配合比、强度、注浆管的插入深度等。
4）张拉与锁定：外锚墩混凝土强度、钢垫板平面与孔轴线垂直情况、张拉荷载、锁定荷载、锚具、锚具保护层等项目。
3.每一个独立的滑坡防治工程均应进行锚索承载力检验。随机抽取总数的10％～20％进行超张拉检验，张拉力为设计锚固力的120％。若工程重要时，可对所有锚索进行设计锚固力的120％超张拉检验。
4.锚索质量合格条件
锚索的锚固力达到应达到设计锚固力的120％以上。
5.质量评定要求
（1）保证项目
1）孔径、内锚固长度、钢绞线强度、钢绞线配置、杆体长度、砂浆强度必须达到设计要求。
2）单根钢绞线不允许断丝。
3）承载力检验用的千斤顶、油表、钢尺等器具应经检查校正，承载力必须符合前述规定要求。
4）锚具应经检验合格方可以使用。
5）锁定荷载应符合设计要求。
（2）允许偏差项目
预应力锚索的允许偏差项目应符合表2－20规定。
表2－20 预应力锚索的允许偏差项目

在高大的地下洞室工程中，地质条件较差时，为了更有效地保持围岩的稳定，除采用一般灌浆锚杆和喷射混凝土支护外，通常还在围岩中安装长度为 10～20m，预应力值达100t的锚索来加固围岩。

在洞室周边一定范围内合理地设置预应力锚索，可以调整洞体围岩的应力，使洞室周边的拉应力区上移，提高洞室围岩的稳定性。预应力锚索不仅应用在稳定性较差的地层中修建大型洞室，而且还可以用来加固边坡和坝体。目前采用的预应力锚索有：

涨壳式钢绞线预应力锚索；涨壳式高强度钢丝束预应力锚索；二次灌浆式预应力锚索。

一、二次灌浆预应力锚索的构造

二次灌浆预应力锚索的组成如图12-15 所示，由内锚固段、张拉断、外锚固段、溢浆段四部分组成。

1.内锚固段

内锚固段的主要作用是为锚索张拉时提供足够的锚固力，内锚固段的长度应根据所需锚固力的大小来确定。

图12-15 二次灌浆预应力锚索

内锚固段有钢绞线、架线环、定位止浆环、溢浆管、排气管等组成。

内锚固段灌浆所用水泥，以快凝、早强、对钢材腐蚀性小和强度高为宜。其初凝为30min至 1h，终凝为 1～1.5h。

内锚固段的长度，根据试验，在一般岩石中，要求锚索的张力为 50～60t 时，才用1.5～2.5m。

2.张拉段

张拉段是预应力锚索的主体，它是由内锚固段延伸的钢绞线经张拉后灌注水泥砂浆而成。

其长度可根据地质条件、洞室跨度确定。灌浆用砂浆可用普通硅酸盐水泥砂浆。

灌浆时该段内的空气被压缩到溢浆段，然后通过排气管排出，最后溢浆段也被水泥砂浆填满。

3.外锚固段

外锚固段有外锚头及垫墩组成，主要作用是保持锚索张拉后的预应力，扩大锚索外端对围岩的承压面积，以均匀传递压力。

4.溢浆段

溢浆段是为确保张拉断关键饱满而设置的，一般长约 5 0cm。

溢浆段内有顶帽、定位杆和排气管。

顶帽用钢板卷焊而成，为调直止浆环以上的钢绞线用。

定位杆由钢筋做成，长约 60cm，供保持溢浆段的长度和固定排气管用。

二、预应力锚索施工工艺

（1）钻孔：直径80～130mm，深度可达 60m（采用潜孔钻施作）；

（2）锚索的组装与推送；

（3）内锚固段灌浆：采用早强水泥，砂浆配比为 1∶1∶（0.4～0.45）（c∶s∶w）；

（4）浇筑孔口混凝土垫墩：为张拉和传递压力，必须浇筑孔口混凝土垫墩。浇筑时先把定位管插入钻孔中，调整好方位并予固定，然后设立模板，灌注用早强水泥拌制的混凝土；

（5）锚索的张拉：用千斤顶张拉，并固定；

（6）张拉段注浆：用以保护钢绞线和永久保持预应力；

（7）外锚固段的处理：当张拉段灌注的砂浆达到一定强度后，把暴露在外的锚圈的钢绞线多余部分切断。然后再喷上混凝土以防止钢筋锈蚀。

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