预应力锚索注浆体与岩石黏结界面抗剪强度试验

预应力锚索施工作业指导书预应力锚索是通过外端固定于基面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能，有效地控制岩体的位移，促使其稳定。

1适用范围适用于城市轨道交通车站预应力锚索施工。

一般用于车站标准段的内支撑系统，内锚头锚入稳定岩体，外锚头则安装在基坑开挖面，通过施加预应力来保证车站基坑及围护结构的稳定。

2作业准备1.施工前准备1）场地准备预应力锚索施工需准备好钢绞线堆放、加工场地和水泥、砂石料堆放场地以及砂浆拌合场地，其中钢绞线堆放场地需要硬化并做好防雨防潮措施。

2）给排水和供电设备根据施工规模及设备配置情况，计算和确定工地所需的供电量，并考虑生活照明等，设置变压器及配电系统；设计施工供水的水源及给水管系统，保证预应力锚索的施工用水。

2.机械设备根椐工程项目工期和车站所处的地质情况的特点，结合单位的设备情况来配备。

1）预应力张拉设备根据现场实际情况，配备满足工期及施工要求的预应力张拉设备X套。

每套预应力张拉设备包括满足施工要求的千斤顶1个、油泵1台、压力表2块及配套的锚具。

2）钻孔、注浆设备配备空压机X台、钻孔机X台、砂浆注浆机X台，具体数量根据现场实际需要确定。

3）其他设备配备台式砂轮切割机X 台、手持式砂轮切割机X 台、砂浆搅拌机X 台，具体数量根据现场实际需要确定。

3. 施工材料的调查及试验工地试验室已对进场的材料进行检验，合格后方可使用，严格保证施工中进场的原材料符合质量要求。

开工前将有关资料报监理和业主。

3施工程序及工艺流程预应力锚索施工程序及流程详见下图。

图5.2.2.1 预应力锚索施工工艺流程图4施工作业内容1.锚孔测放基坑施工边挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。

根据设计图纸要求，将锚孔位置准确测放在开挖面上，孔位误差水平方向不得超过100mm ，垂直方向不得超过50mm 。

预应力锚索内锚段粘结强度及长度的确定摘要：通过对国内30余例锚固工程试验资料的统计分析，在讨论影响岩体与锚固体间粘结强度因素的基础上，提出了确定预应力锚索内锚固段与岩体间粘结强度的经验公式．为便于设计人员确定内锚段长度，建立了内锚段长度设计系数图．实例计算表明，所提供的确定方法与岩锚试验结果较为吻合．关键词：锚索；粘结强度；内锚固段；设计系数；锚固；岩体基本质量指标预应力锚索作为岩土体加固的主要手段，在水利水电、交通、矿山等建设中得到了广泛的应用．在预应力锚索的设计中，内锚固段长度的确定是其十分重要的环节，设计人员通常从以下3个方面来考虑：①预应力钢绞线是否从水泥浆或水泥砂浆中抽出；②钢绞线是否断裂；③内锚固段是否沿孔壁滑移．前两个方面，由于试验较易，费时较少，通常可以从室内试验求得．但是，内锚段是否会从孔壁中抽出只能凭现场岩锚试验的结果来确定，故常需要花费大量的人力与财力．因此，长期以来，对岩体与锚体间的粘结强度合理取值，国内外许多学者进行了一些相关研究，如英国小约翰根据某些代表性岩石抗压强度试验结果，提出了岩石与灌浆体间粘结强度的设计值；Serrano和Olalla［1，2］等根据Hoek－Brown准则推导了群锚破坏条件下的岩锚极限粘结强度Cult的经验公式；我国长江科学院韩军［3］等提出了按岩石强度等级确定的锚固体与岩体粘结强度的建议值．上述诸多方法，为确定岩体与锚固体间的粘结强度提供了一种简便的方法，但未能考虑岩体中结构面的性质与发育程度、内锚段灌浆作用等因素对粘结强度的影响，与实际工程需要相比尚有一定差异．不同岩体中实施的大量岩锚试验，积累了丰富的试验资料，为建立经验公式提供了详实的统计依据，使建立粘结强度与岩体性质之间的经验关系成为后继工程减少岩锚试验的又一重要的途径．本文通过大量岩锚试验资料分析，结合室内模型试验，从分析影响粘结强度众多因素入手，提出了确定岩锚粘结强度的经验方法，并建立岩体质量与粘结强度的相关关系，为工程设计人员提供一种简便的方法，期望对确定粘结强度的方法有所改进．1影响岩锚粘结强度的因素现场岩锚试验及室内试验结果表明，影响粘结强度的因素主要有以下几个方面．1．1岩石干抗压强度与粘结强度的相关性分析大量现场试验表明，坚硬、力学强度高的岩石如花岗岩具有较高的粘结强度；而软弱、力学强度较低的岩石，在相同的胶结材料时具有较低的粘结强度，通过对国内小浪底、漫湾、隔河岩等30余例岩锚工程的120束代表性锚索拉拔试验资料进行粘结强度与相应内锚段完整岩石干抗压强度的相关性分析（图1），得到两者间的相关关系式：（1）式中：为完整岩石与锚固体间的粘结强度，MPa；Rc为岩石单轴抗压强度，MPa．图1 岩锚粘结强度与岩石单轴抗压强度关系曲线1．2结构面特征对粘结强度的影响岩体与锚固体间的粘结强度尚与岩体中分布的结构面性质有关．为进一步探索结构面发育程度及性质对粘结强度的影响，笔者在实验室内选取了灰岩、砂岩、花岗岩及片麻岩等四类弱风化～微风化岩石（保证试验数据的可比性），根据不同结构面的几何性质分别模拟锚索的工作机理进行拉拔试验，将试验后的岩块作结构面的发育程度、结合程度的描述，结构面的发育程度以结构面间距衡量，结合程度则以结构面的张开度、填充物来表示．试验结果的统计表明，对于同类岩体，结构面间距、张开度对粘结强度的影响尤其显著，将所有的试验资料按结构面间距和张开度分别统计其对粘结强度的影响，得到相应的影响系数见表1和表2．1．3浆体强度特性目前，工程上通常采用纯水泥浆与水泥砂浆作为岩锚的注浆材料．针对这两种材料，长江科学院结合三峡工程进行了大量的试验研究，结果表明，相同岩体条件下，不同注浆材料浆体与岩体间的粘结强度有所差异（表3）．水泥砂浆与岩体间的粘结强度比纯水泥浆与岩体的粘结强度略高．1．4施工质量施工质量对岩体与锚固体的粘结强度也有一定的影响．对工程规模巨大，要求较高的大吨位预应力锚索，一般要求钻孔后用高压风进行吹渣，后用清水洗孔．当岩体较破碎时，压力注浆可以提高岩体的整体性及粘结强度．但迄今为止，还没有相关的锚索质量无损检测设备，对施工质量也未有较好的检测方法，故本文建议，通过取一折减系数R3来考虑施工质量对粘结强度的影响，R3可根据岩体质量、施工单位的信誉综合确定．2用综合因素法确定岩锚粘结强度从以上分析可知，岩体与锚固体间的粘结强度不仅与完整岩石的抗压强度有关，同时岩体中结构面间距，张开度及填充物、浆体性质与施工质量对强度均有一定的影响．因此，综合以上4个方面的因素，确定粘结强度的经验公式可表示为式中：C1为岩体与锚固体间粘结强度标准值，MPa；K1，K2为考虑结构面张开度、填充物对粘结强度影响的因子，取表1、表2中的数值；R3为施工质量修正系数．3用基本质量指标法确定岩锚粘结强度3．1基本质量指标确定的岩锚粘结强度由于综合因素法较难获得R3，为工程应用的方便，拟寻求用岩体基本质量指标来确定岩锚粘结强度的方法．岩体基本质量指标是我国实施岩体质量分级的重要依据，该指标基本反映了岩体的强度与完整性，可以用来确定岩锚粘结强度的大小，质量好的岩体对应的岩体与锚固注浆材料间的粘结强度高．因此，本文通过对国内一些锚索工程的实例分析，得到由岩体基本质量指标BQ确定粘结强度的经验公式（式（3）），相关曲线如图2所示．式中：为采用岩体基本质量指标确定的岩体与锚固体间粘结强度，MPa；BQ为岩体基本质量指标，其值由BQ＝90 Rc＋250 KV确定，Rc 为岩石单轴抗压强度值，KV为完整性系数，可参照文献［4］确定．3．2锚根效应对粘结强度的修正现场及室内套钻观察表明，高压注浆状态下（注浆压力大于0．5 MPa），锚固段岩体裂隙特征对锚固粘结力有一定的影响［5］，对于无充填的张性结构面，在高压注浆条件下，浆液沿裂隙充填，形成锚根，该部分水泥砂浆提高了岩体与锚固体间的粘结力，而在采用岩体基本质量指标确定的岩体与锚固体间粘结强度的公式中，未考虑这一影响，故需作进一步修正，其修正公式式（5）可通过式（4）得到．式中：P为仅考虑锚根效应的粘结力，N；n为张开度大于1 mm且无充填的张性裂隙数量，可由钻孔裂隙统计得到；ti为单条张裂隙的宽度，mm；τ为水泥砂浆或纯水泥浆的抗剪强度，Pa；d为锚索孔的直径，mm．由式（4）可得考虑锚根效应的粘结强度为式中：C2为考虑锚根效应修正的粘结强度设计值，MPa；C＊2为由岩体基本质量指标确定的岩体与锚固体间粘结强度，MPa；L为内锚固段长度，m；其它符号同上．在实际工程设计中，一般很难取得每一束锚索的锚根段岩体的结构面分布，故可将锚根效应作为安全储备项而不计入设计参数中．4内锚段长度设计预应力锚索的设计包括锚固荷载大小、锚孔直径及内锚固段长度等，锚固荷载的大小根据被加固岩体所需锚固力及外锚墩下岩体的承载力确定，锚孔直径由锚索吨位及钢绞线数量确定，而内锚固段长度主要依赖于设计安全系数、锚孔直径、锚固荷载大小及粘结强度的大小．因此，假设一长度设计系数K0，内锚固段长度L就可以由式（6）确定．本文建立了基于岩体基本质量指标BQ的内锚固段长度设计系数K0图（图3），设计人员仅需根据锚孔的直径、内锚段岩体质量指标BQ就可从图中查得K0值，再由式（6）确定内锚固段长度L：式中：K0为内锚固段长度设计系数，mm／kN，可由图3查得；K为锚索设计所采用的安全储备，根据工程等级、荷载大小及锚根效应确定，一般取值为2．5～3．0；P为设计单束锚索承载力，kN．5工程实例三峡永久船闸高边坡，设计采用了2 450余束锚索加固其中存在的定位与不定位的不稳定块体，通过大量的现场岩锚试验，得到锚固体与岩体的粘结强度标准值为1．85～2．12 MPa．根据长江水利委员会三峡勘察分院历年勘察资料及有关文献［6，7］分析，得到的三峡永久船闸区岩体的单轴抗压强度Rc，RMR及岩体基本质量BQ，见表4．现按本文提出的两种方法对其进行粘结强度的计算并校核3000 kN级预应力锚索的内锚段长度，按综合因素法求得C1＝2．16 MPa，考虑锚根效应按岩体基本质量指标BQ计算的粘结强度为C2＝1．89 MPa，后者基本符合实际试验结果，对于3000 kN预应力锚索，安全储备为2．5，若设计孔径为165 mm，内锚段岩体质量指标为600，从图3中查得K0为0．001 1，则计算得到的内锚段长度为8．25 m，实际施工采用的内锚段长度为8．0 m，计算结果与现场试验结果基本吻合．由于综合因素法较难考虑施工因素的影响，计算值比实际值略大，因此，在实际应用中，可按两者分别计算，最后视工程重要程度与安全系数的大小，或取两者之平均值，或取两者之小值以满足工程设计需要．锚索运行情况良好．6结论在室内外岩锚试验的基础上，对影响岩体与锚固体粘结强度的因素进行了分析，提出了确定粘结强度的两种经验公式：综合因素法和按岩体基本质量指标BQ确定粘结强度C2的方法．根据多个工程实例分析与比较，建立了岩锚内锚固段长度设计系数的图谱，为确定预应力锚索内锚固段长度提供了一套简便实用的方法，同时也弥补了小约翰提出的粘结强度经验值的局限性，具有广泛的应用性，可供岩锚设计人员使用．。

岩石结构面注浆前后抗剪特性数值分析吴乐文;赵奎【摘要】岩石结构面力学特性研究一直是岩石力学的热点问题，为研究注浆前后岩石结构面力学特性，利用ANSYS建立了结构面剪切计算模型并导入FLAC3D 进行计算，采用等效参数模拟方法对比分析了3种结构面类型在台阶高宽比为0.5和0.3下结构面的力学特性.结果表明：台阶宽高比不同台阶所表现的破坏规律不同，高宽比大时为剪断破坏，高宽比小时为压切破坏；注浆对提高结构面抗剪强度作用明显.最后，根据试验结果提出了非控制性爬坡角概念.%The researches on the mechanical property of rock structure plane has always been a hot topic .In order to study the mechanical property of rock mass at pre-and-post grouting, a FLAC3D calculation model is constructed based on ANSYS to perform calculation. The mechanical properties of three structural planes and two aspect ratio types are analyzed with aspect ratio are 0.5 and 0.3.The results show that the different step-shaped aspect ratios have the different failure laws, which exhibited shear failure with large aspect ratios and pressure-shear failure with small aspect ratios, and the shearing strength increased markedly after grouting . The concept of uncontrolled climbing angle is put forward according to the results .【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P96-100)【关键词】数值模拟;注浆;结构面;剪切强度【作者】吴乐文;赵奎【作者单位】广西华锡集团股份有限公司，广西柳州 545006;江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TD3150 引言许多国内外学者针对控制着工程岩体稳定性的岩体结构面力学特性这一热点问题进行了持续性研究.众所周知，结构面的存在对岩体力学性质有着决定性影响，因此，研究岩体结构面力学性质是非常有意义的.孙广忠教授在文献[1]中归纳了结构面的4种起伏形态分别为平直结构面、台阶状结构面、锯齿状结构面、波状结构面，4种结构面的力学效应是不同的.除了锯齿状结构面，其他3种结构面力学特性的研究已较多，一些学者对岩体结构面锚固特性采用室内试验或理论分析进行了相关研究[2-4].但是对结构面注浆加固前后力学特性的研究还比较少，尤其是采用数值分析方法的研究更少.因此，本文通过3种类型和2种台阶高度结构面剪切模拟试验，对结构面注浆前后抗剪特性进行了分析研究.该研究对揭示其加固机制具有重要的意义.1 试验与计算模型通过ANSYS有限元分析软件建立数值分析模型，再通过转换导入FLAC3D软件中进行分析和计算[5-12].为尽可能得到岩石结构面剪切特性的规律，模型尺寸：长×宽×高为100 mm×100 mm×100 mm.为了模拟结构面，在模型中间设置厚度为2 mm的结构面模拟其注浆前后效果.设置的结构面类型包括1个台阶、2个台阶以及组合（1个台阶与1个锯齿）3种类型，台阶宽度为20 mm，每种类型包括2种台阶高度，分别为10 mm、6 mm，则3种类型结构面模型高宽比分别为0.5和0.3.如图1～图3所示分别为3种结构面模型示意图.图1 1个台阶结构面模型图2 2个台阶结构面模型图3 组合结构面模型边界条件设置为底部固定约束，下半部分模型四周约束水平方向位移，上半部分顶部为自由边界.计算采用Mohr-Coulomb准则，在模型顶部施加法向荷载，上半部分岩石施加水平位移荷载，荷载大小2×10－4 mm/时步.模拟试验中只考虑法向荷载，因为法向荷载远远大于岩石自重，所以计算略去岩石自重[13-15].如表1、表2所示，岩石和结构面参数是根据RMT-150C型岩石力学试验系统对岩石试块进行室内单轴和剪切试验的结果选取.表1 岩石参数选取参数名称内摩擦角弹性模量/GPa参数取值 45.7 0.278 10.0 20.0 15.5/（°）泊松比抗拉强度/MPa 黏结力/MPa表2 结构面参数选取参数名称参数取值未注浆注浆黏结力/MPa 0 15.0弹性模量/MPa 0.02 15.5泊松比 0.000 2 0.027 8抗拉强度/MPa 0.001 1.0内摩擦角 /（°）10.0 40.02 破坏规律分析通过数值计算分析讨论台阶状结构面剪切破坏形式以及规律，探讨台阶数量及结构面形态与抗剪强度关系、施加法向应力大小与抗剪强度关系.由于试验结果图太多，此处只列出图4～图6，分别为试验中高宽比0.5和0.3时，结构面最大、最小主应力云图以及组合剖面塑性云图.本文中所有图示除非特别说明，剪切方向均为从通过分析图4、图5、图6等1个台阶、2个台阶、组合结构面模型剖面的最大主应力、最小主应力以及塑性区云图得到下述研究结果.2.1 台阶高宽比为0.5情况分析1）拉应力区域皆形成于3种结构面的台阶及锯齿下部，拉应力最大处位于底部. 2）结构面上半部分岩石在剪切作用下有往上抬起效应，导致台阶右边下部岩石受到明显压应力作用，台阶右边底角转折处形成压应力集中区域.3）组合类型岩石在剪切作用下锯齿下方和锯齿顶部均表现为拉应力.而压应力较集中区域为锯齿正下方与台阶底部，且在锯齿右面底部达到最大压应力，说明剪切过程上部岩石有往上抬起效应.图4 1个台阶剖面最大主应力云图图5 2个台阶剖面最小主应力云图图6 组合剖面塑性区云图4）由塑性云图6可知，因岩石抗拉强度远远小于岩石抗压强度，导致台阶底部在剪切应力和法向应力的作用下最先表现为拉伸破坏.组合类型模型中锯齿和台阶的底部都已开始出现拉伸破坏，且最大拉应力区域与破坏区域一致，台阶最终因张剪滑移而破坏.2.2 台阶高宽比为0.3情况分析为了对比分析台阶高宽比不同的情况下3种结构面剪切破坏规律，进行了台阶高宽比为0.3时结构面剪切试验.通过分析台阶高宽比为0.3的1个台阶结构面模型剖面的最大主应力、最小主应力以及塑性区云图可知：1）台阶高度降低后，台阶高宽比为0.3时结构面主应力云图与台阶高宽比为0.5时的应力云图规律是一样的.台阶底部受到拉应力作用，拉应力集中区域出现在台2）沿顺剪方向，台阶只在左下部分出现斜向上的拉伸破坏痕迹，表明当台阶高宽比较小时，台阶一般因剪切作用产生压切破坏，且对于2个台阶结构面模型压切破坏同时发生于2个台阶.因此，当台阶高宽比较小时，台阶因剪切作用而产生压切破坏.破坏区域分布与文献[1]分析一致.3）组合结构面模型中拉应力集中区域位于台阶和锯齿的底部，台阶底部受弯矩作用明显，由此可见：高宽比越大，台阶状结构面张性破坏效应越明显.锯齿底部的拉应力明显小于台阶底部的拉应力；锯齿高度降低后，锯齿下部的拉应力集中效应降低了，由此可见：起伏角α越大，结构面张性破坏效应越明显.4）2个台阶结构面与1个台阶结构面模型类似，沿受剪方向，出现于台阶左下角的拉伸破坏区逐步向台阶顶端扩展，最终导致台阶形成压切破坏.锯齿下方拉伸破坏区在左下与右下部位明显.3 法向应力与抗剪强度分析通过对3种类型结构面注浆前后的试验过程监测得到了法向应力为 1 MPa、2 MPa、3 MPa、4 MPa、5 MPa下峰值剪切应力的大小，如表3所示.表3 不同法向应力对应峰值剪切应力/MPa结构面类型注浆情况法向应力1 2 3 4 5 1台阶未注浆 1.821 3.642 5.50 7.291 9.080注浆 2.078 4.024 5.973 7.921 9.870 2台阶未注浆 2.250 4.500 6.280 9.000 11.300注浆 2.515 4.875 7.238 9.601 11.970组合未注浆 1.868 3.740 5.609 7.482 9.352注浆 2.318 4.443 6.572 8.694 10.820通过数值模拟验证了法向应力与结构面抗剪强度的关系特性.通过数值计算结果可知：抗剪强度和法向应力拟合相关系数近似为1.0.结构面抗剪强度随法向应力增大而呈线性增长.4 注浆与未注浆抗剪强度对比依据文献[4]的研究可知，数值模拟中等效参数方法可以模拟结构面注浆效果，因此，通过改变中间层参数模拟注浆效果，结果如图7～图9所示.图7所示为1个台阶结构面注浆与未注浆结构面抗剪强度对比条形图，注浆后结构面抗剪强度在5个等级法向应力下提高幅度明显，分别达到14.11%、10.49%、8.60%、8.64%、8.70%.注浆后强度平均提高了10.11%.图8所示为2个台阶结构面注浆与未注浆结构面抗剪强度对比条形图，注浆后结构面抗剪强度在5个等级法向应力下提高幅度明显，分别为11.78%、8.33%、13.24%、6.68%、5.93%.注浆后强度平均提高了9.19%.图9所示为组合结构面注浆与未注浆抗剪强度对比条形图，注浆后结构面抗剪强度在5个等级法向应力下提高幅度明显，分别为24.09%、7.03%、18.80%、16.20%、15.70%.注浆后强度平均提高了16.35%.图7 1个台阶结构面注浆与未注浆强度对比图8 2个台阶结构面注浆与未注浆强度对比图9 组合结构面注浆与未注浆强度对比通过对图7～图9的分析，进一步确定岩石结构面注浆效果的等效参数模拟方法是可行的.5 结构面强度与几何形态关系表4为5个等级法向应力下1个台阶模型和组合结构面模型抗剪强度大小关系.表4 不同法向应力2种类型结构面抗剪强度比较/MPa结构面类型法向应力1 2 3 4 5 1个台阶 1.821 3.642 5.500 7.291 9.080组合 1.868 3.740 5.609 7.4829.352增长率/% 2.580 2.690 1.980 2.620 2.990由表4可以看出，组合结构面模型相对于1个台阶结构面在增加一个锯齿的情况下，结构面抗剪强度并没有明显的提高，说明大爬坡角对结构面抗剪强度大小起控制作用，定义其为控制性爬坡角；小爬坡角对结构面抗剪强度大小不起控制性作用，定义其为非控制性爬坡角.由表4中结构面抗剪强度增长率可以看出，组合情况下台阶（即爬坡角为90°）结构面模型对结构面抗剪强度起决定性作用，锯齿对抗剪强度影响较小，平均增长率仅为2.57%.由此，结合前文分析，可以提出并得到组合情况下岩石结构面抗剪强度修正公式：式（1）中：ki为非控制性爬坡角因子，以本文中锯齿状结构面模型爬坡角为30°情况下，其非控制性爬坡角因子ki=0.025 7.6 结论在开展室内单轴、剪切试验的基础上，开展了结构面数值模拟试验.通过数值计算，分析了3种类型结构面抗剪力学特性，得出结论如下：1）在剪切试验中，高宽比较大时，结构面一般发生剪断破坏；高宽比较小时，结构面一般发生压切破坏.2）结构面抗剪强度随着法向应力的增加近似呈线性增长.3）通过设置中间层，采用等效参数模拟方法进行结构面注浆模拟试验是可行的.数值模拟结果表明，注浆后结构面抗剪强度得到显著提高，从而在微观上揭示了采用注浆加固岩石结构面的可行性.4）以数值试验为依据提出了非控制性爬坡角因子ki以及组合结构面抗剪强度修正公式.计算出本文中组合结构面的非控制性爬坡角因子为0.025 7.因此，可以推断出同一岩体中结构面抗剪强度大小主要由其中较大的爬坡角控制.参考文献：[1]杜时贵．岩体结构面的工程性质[M]．北京：地震出版社，1999．[2]白红杰，陆文，肖正学，等．岩石结构面抗剪强度方向性模拟研究[J]．矿业研究与开发，2007，10（5）：61－63．[3]林杭，曹平，周正义．FLAC3D模拟全长注浆锚杆的作用效果[J]．岩土力学，2005，26（增刊 1）：167－170．[4]程东幸，潘炜，刘大安，等．锚固节理岩体等效力学参数三维离散元模拟[J]．岩土力学，2006，27（12）：2128-2132．[5]王中文，方建勤．岩体结构面锚固剪切特性的数值分析[J]．煤炭学报，2010，35（5）：729-733．[6]韩立军，宗义江，韩贵雷，等．岩石结构面注浆加固抗剪特性试验研究[J]．岩土力学，2011，32（9）：2570-2576．[7]杨明．岩体结构面力学特性及其锚固效应的数值计算研究[D]．长沙：中南大学，2009．[8]刘自由，江学良，林杭．软弱结构面加桩特性的数值分析[J]．中南大学学报（自然科学版）：2011，42（5）：1461－1466．[9]李庆勇，远方，童中明．混凝土剪切破坏数值模拟[J]．低温建筑技术，2011（5）：51－53．[10]周莲君，彭振斌，何忠明，等．结构面剪切特性的试验与数值模拟分析[J]．科技导报，2009，27（4）：31－35．[11]李大勇，潘军刚．土的直接剪切试验三维数值模拟研究[J]．山东科技大学学报（自然科学版），2008，27（6）：16-20．[12]胡黎明，马杰，张丙印．直剪试验中接触面渐进破坏的数值模拟[J]．清华大学学报（自然科学版），2008，48（6）：943-946．[13]吴乐文．岩石结构面注浆前后力学特性研究[D].赣州：江西理工大学，2012．[14]杨松林，徐卫亚，朱焕春．锚杆在节理中的加固作用[J]．岩土力学，2002，23（5）：604－607．[15]金解放，钟海兵，吴越等.静载荷与循环冲击作用下岩石损伤变量定义方法的选择[J].有色金属科学与工程，2013，4（4）：85-90．。

边坡支护预应力锚索工艺试验总结1. 引言边坡是自然地质环境下的常见地形，其稳定性对保障公共基础设施的安全运行至关重要。

而边坡的稳定性受到多种因素的影响，如土质条件、降雨等。

为了保障边坡的稳定性，预应力锚索工艺作为一种有效的边坡支护手段被广泛应用。

2. 预应力锚索工艺的原理预应力锚索工艺是通过应力传递和锚固来增加边坡的抗滑能力和抗剪强度。

其基本原理是通过张拉锚索，产生预应力，将其传递到边坡内部的土体中，从而增加土体的内聚力和摩擦力，提高边坡的整体稳定性。

3. 预应力锚索的分类预应力锚索可以根据其使用的材料和施工方法进行分类。

常见的预应力锚索有钢绞线锚索、锚杆锚索和碳纤维锚索等。

3.1 钢绞线锚索钢绞线锚索使用高强度的钢绞线作为锚索材料，通过张拉钢绞线生成预应力，并将其锚固在边坡内部的锚体中。

钢绞线锚索具有施工方便、成本低廉和可靠性高等优点，在边坡支护中得到广泛应用。

3.2 锚杆锚索锚杆锚索是将钢筋或钢管等材料作为锚索材料，通过张拉锚杆产生预应力，并将其锚固在边坡内部的锚体中。

锚杆锚索适用于较深的边坡支护和复杂的地质条件，其锚固力较大，稳定性好。

3.3 碳纤维锚索碳纤维锚索是近年来发展起来的一种新型预应力锚索。

碳纤维具有高强度、轻质和耐腐蚀等优点，适用于边坡支护和其他土木工程中。

碳纤维锚索在使用过程中没有锚体和锚孔的要求，施工简便，对土体损伤小。

4. 预应力锚索工艺试验的目的预应力锚索工艺试验旨在验证预应力锚索在边坡支护中的可行性和有效性，为工程实践提供参考和指导。

试验内容包括锚索材料的选取、预应力的施加和锚固方式的确定等。

5. 预应力锚索工艺试验方法预应力锚索工艺试验方法主要包括样品的制备、预应力施加和测试等步骤。

5.1 样品制备根据实际边坡情况，制备具有代表性的边坡模型，并保证模型的几何形状和土体材料的物理性质与实际边坡相符。

5.2 预应力施加选择合适的预应力锚索材料，按照预定的预应力施加方案进行锚索布置和张拉。

5科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON 2008N O.09SCI ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON 工业技术预应力锚固技术是在预应力混凝土的基础上迅速发展起来的一项技术，随着高强度钢材和钢丝的出现以及钻孔和注浆技术的发展，预应力锚索在工程上得到了广泛的应用，并在改善岩土体的状态，提高岩土体的承载力和稳定性等方面的作用被大量的工程实践所证实。

它与普通锚杆相比，一是锚索长度较长，能够深入较稳定的岩层和土层中，二是可施加大的预应力。

锚索加固岩体的实质就是通过锚索对被加固的岩土体预先施加压应力，限制岩土体的有害变形的发展，从而保持围岩稳定。

但由于预应力锚索锚固作用机理十分复杂，影响预应力锚固效果的因素众多，目前这方面的研究尚处于探索阶段，还远不能满足工程实践的需要。

现针对预应力锚索加固技术，采用数值模拟方法，对它的加固机理及其设计预应力锚索时应注意的问题进行研究讨论。

1锚索的类型及结构锚索是采用有一定弯曲柔度的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在岩土体深部，外露端由工作锚通过压紧托盘对围岩进行加固补强的一种手段。

1.1锚索类型按钢绞线的根数分有单根锚索和锚索束；按锚固方式分有树脂锚固锚索、水泥锚固锚索及树脂水泥联合锚固锚索；按锚固长度分有端部锚固锚索和全长锚固锚索；按预紧力分有预应力锚索和非预应力锚索。

(1)树脂端部锚固锚索树脂端部锚固的特点是采用搅拌器绞碎数值药卷，对锚索进行端部锚固，其安装孔径为φ28mm ，用普通单体锚杆机可完成打孔、安装。

树脂端部锚索支护技术在破碎、软弱和高应力岩土层中应用较多。

(2)注浆锚固锚索注浆锚固锚索的特点是采用多根钢绞线，全长锚固，钻孔直径大，承载能力高。

由于采用注水泥砂浆锚固，因而需要一定的固化时间。

(3)树脂注浆联合锚固锚索树脂注浆联合锚固锚索兼有树脂端部锚固锚索和注浆锚固锚索的优点，单根钢绞线，先用锚索搅拌树脂锚固剂，进行端部锚固；树脂端部锚固后，可施加预紧力，使锚索及时承载；树脂端部锚固后实施水泥注浆，进行全长锚固；施工采用单体锚索钻机，施工速度很快。

预应力锚索生产性试验与分析锚索长度为21m，锚索竖向间距为4.0m，沿线路方向间距4.0m。

锚索由7φS15.2mm 高强度低松弛的1860级钢绞线组成，锚索端部设置框架，第二级5片，第三级3.5片，共计8.5片；锚索倾角20°，钻孔直径110mm，锚固段长度8m；框架的横梁和竖梁截面均为0.6m*0.7m，嵌入坡面30cm，采用C30钢筋混凝土现浇。

框架间坡面采用锚杆挂网喷射砼防护。

2、锚索生产性试验目的：预应力锚索是治理该段边坡的重要工程，其作用至关重要。

为了检验锚索水泥浆液体与其周边岩石之间的周边摩阻力τ值是否满足实际需要，故在施工锚索前先做锚索生产性试验，以确定实际锚固力大小，验证设计参数是否合理。

并根据现场试验结果加以修正，最终确定周边摩阻力和有效锚固长度。

3、试验锚索孔位的布置和相关试验参数：本次试验锚索孔布置在滑动体外的中风化岩层内，做一组生产性拉拔试验（不破坏），共计3孔。

锚索由7φS15.2mm高强度低松弛的1860级钢绞线组成，锚固段长度为4.1工序流程预应力锚索生产试验工序流程与施工工序基本一致，具体为：准备工作测量放线搭设平台钻孔制作锚索束下锚索束注浆开挖框架基槽钢筋制作安装立模浇注框架砼养生安装锚具张拉封锚。

4.2质量控制4.2.1材料：锚索试验所需的水泥、钢材、砂石料、预应力钢绞线及锚具等材料，必须和设计相符，具有出厂检验合格证，并符合国家标准。

使用前，各种材料必须做物理力学试验，提供材料检验合格证等资料。

4.2.2机具设备：预应力锚索试验使用的千斤顶、压力表等机具，在使用前必须经过标定检验。

4.2.3钻孔：锚索钻孔必须采用无水钻进工艺施工，钻孔精度如下：4.2.3.1孔位偏差：水平偏差不超过±5cm，垂直偏差不超过±10cm。

4.2.3.2孔径误差：不小于φ130mm。

4.2.3.3孔斜误差：成孔后，用测斜仪测量，孔斜不超过3%。

4.2.3.4钻孔倾角水平误差：与设计锚固轴线的倾角、水平角误差在±1°内。

高边坡预应力锚索（杆）试验孔试验报告一、试验目的高边坡预应力锚索（杆）试验孔试验（抗拔拉破坏试验或验证性试验），是验证设计采用的工程锚索（杆）的性能、施工工艺、设计设计合理性、安全储备、锚索（杆）的抗拔拉承载能力、荷载变形、松驰和蠕变，以及施工过程中抗物理破坏的能力。

‘二、工程概况本合同段路线位于永定县，主线主要为沉积岩地层为主，节理发育，岩体破碎，自然坡一般呈缓坡形态，边坡坡形坡率设计总体考虑缓坡刷方为主，兼顾区内土石方平衡设计。

本合同段内的ZK217+319-ZK217+460左侧、ZK217+490-ZK2 17+599左侧、ZK217+599-ZK217+723左侧均设计为高边坡防护设计。

ZK217+319 -ZK217+460左侧地质情况为碎块状强风化和弱风化粉砂岩,防护形式为第一级半挡墙、第二级预应力锚杆框架、第三级预应力锚索框架、第四级预应力锚索框架+CF网植草灌、第五级CF网植草灌；ZK217+490-ZK217+599左侧地质情况为碎块状强风化砂岩，防护形式为第一级半挡墙、第二级预应力锚杆框架、第三级预应力锚索框架、第四级CF网植草灌、第五级预应力锚索框架、第六级变更为喷播植草灌；ZK217+599-ZK217+723左侧地质情况为碎块状强风化砂岩，防护形式为第一级非预应力锚杆框架与镀锌网植草灌交错、第二级预应力锚杆框架与镀锌网植草灌交错、第三级CF网植草灌、第四级喷播植草灌。

三、预应力锚索（杆）框架式地梁的设计方案（1）锚索框架采用6孔4索为一榀的框架结构，框架式地梁采用C25砼，纵、横梁宽度50cm，厚度60cm；（2）框架梁间采用植草防护。

（3）在每个横梁与纵梁的交叉点布设一个锚索（杆）孔；（4）预应力锚索采用4фj15.24高强度低松弛钢绞线，钢绞线标准强度不小于1860KPa，采用无粘结钢绞线，锚固段长度根据锚索的长度而不同，设计拉力均为500KN；锚杆采用Ⅱ级φ32mm精轧螺纹钢筋，锚固段长根据锚杆的长度而不同，设计拉力均为350KN。

桥梁预应力锚索注浆质量检测一、预应力梁锚索注浆质量检测原理：利用弹性波（超声波）的传播机理和超磁致弹性波震源的特性，用超磁致弹性震源从预应力锚索的一端输入弹性波（超声波）信号，在锚索的另一端接收此弹性信号，根据弹性波的入射信号和传播输出信号，再利用弹性波在此预应力锚索不同结构传播的传导函数来计算分析桥梁预应力锚索的注浆质量。

二、超声波传播的基本原理波分为机械波和电磁波两大类，超声波是机械波的一种，是机械振动在连续介质（气体、液体、固体）中的传播过程，所以，机械振动是超声波产生的根源。

波是振动的传播过程，当振动在弹性介质（气体、液体、固体）中传播时便产生波叫做弹性波，声波、超声波属于弹性波，本节重点讨论弹性波的性质和传播规律，首先由弹性介质中的波动方程出发。

（一）弹性介质中的波动方程及其解当波在无限大各向同性弹性介质中沿χ方向传播时，遵从下面的波动方程d2ξ/dt2=c2d2ξ/dχ2 （2-1）其中ξ为介质质点振动位移，c为和介质有关的常数。

在不考虑介质吸收的情况下，方程（2-1）的解为ξ(χ，t)=Amcosω（t-χ/t）（2-2）其中Am为振幅，ω为角频率，方程（2-2）表示在波的传播方向上距离原点为χ的质点在时刻t的瞬时位移，其中c代表波的传播速度。

波在一周期时间T内所传播的路程叫做波长，以λ表示。

若波的频率为f，则λ，f，c，T之间的关系为λ=c/f=cT （2-3）令k=ω/c=2π/λ，叫做波数，则（2-2）也可写为ξ(χ，t)=Amcos（ωt-kχ）（2-4）（二）波的传播特性波在传播过程中有其本身的特性，如碰到障碍物时会发生衍射，几个波地同一介质中相遇时会出现干涉和叠加现象。

1．波的衍射当波在弹性介质中传播时，波前在介质中达到的每一点都可以看作新的振源，这叫做惠更斯原理，当一个任意外形的波的传播遇到带有小孔a 的障碍物A时，若小孔a将成为在障碍物另一方传播着的振动之源。

半圆形的波B由小孔向前进行，它和传来的波的形状无关，小孔好象一个新的振动中央，振动从这里向另一方传播。

全长粘结型岩石锚杆抗拔力检测问题的探讨[摘要：] 工程中为抵抗拉拔力而广泛采用锚杆，锚杆施工后要检验其是否达到设计要求，就需要进行检测。

检测依据什么规范，检测荷载值如何确定，检测数量多少，检测何时进行及具体检测方法等，本文结合某大型客运索道工程实际情况加以探讨。

[关键词：] 拉拔力锚固力锚杆试验检测承载力变形装置锚杆的特点是抵抗拉拔力，因此被大量的使用于隧道矿井、边坡挡墙、基础锚固等。

本人参加了某大型客运索道工程的建设，索道支架及站房的部分基础除承受垂直荷载外，还交变地承受着较大的上拔力和水平扭力；再加上工程地处山区，基础持力层基本为岩石，因此设计上大量的采用了全长粘结型岩石锚杆基础。

锚杆根数总计达1300多根。

设计选用锚固体直径Φ130，锚杆为Φ32的钢筋，水泥砂浆用压力灌浆强度30Mpa，单根锚杆抗拔力设计值200KN，每个基础下锚杆根数及锚固深度依基底岩性和受力大小而变，一般根数22~60根，深度4~10米，锚杆施工后需要进行检测。

这样就检测工作提出了一系列的问题，如工程上的检测与规范上的试验有什么区别，检测的荷载如何确定，检测根数多少，检测何时进行，检测方法如何等。

笔者在这一实际工作过程中，参加了这些问题的讨论、研究及确定了最后的解决方案，现就这些问题加以探讨。

1.检测与试验的区别就本人目前所接触到涉及岩石锚杆的规程规范，均未直接列出检测二字，而普遍使用的是试验二字。

但在贯彻、执行规范过程中，国家又建立了众多的工程检测中心、工程检测授权站等；检测与试验有什么区别尚未见文件明确，这样就给实际工程检测在执行规范上造成了困难，使检测进行中容易发生过宽、过严，甚而规范难以执行的弊端。

工程建设单位与检测单位签定合同委托其承担锚杆检测任务，实际做的也是锚杆检测工作，但是最终提交的检测报告却为了与国家规范名词对口，还是冠以试验报告，难道试验就等同于检测吗？具体到我们索道工程的锚杆，不但设计早已完成，而且施工也已完成，这种情况下进行锚杆检测的目的是非常清楚的，就是要检测已经施工的锚杆质量是否达到了设计要求；当然也不排除通过前边检测所取得的数据来进一步修正和完善后边锚杆设计这个作用，但前主后辅。

岩土工程边坡治理中预应力锚索技术应用解析一、预应力锚索技术的原理预应力锚索技术是一种通过对地下岩体或土体进行预应力加固的技术手段。

其基本原理是通过对岩土体施加拉应力，增强其受力性能，提高其抗滑抗倾能力，进而达到岩土体稳定的目的。

预应力锚索技术的主要施工流程包括：预埋锚杆、注浆预应力、张拉锚索和保护锚索四个步骤。

在岩土体内部预埋锚杆，然后对锚杆进行注浆预应力处理，再通过专用设备进行张拉锚索，最后对锚索进行保护处理。

这样，预应力锚索技术可以有效地提高岩土体的抗滑抗倾能力，增强岩土体的稳定性，减少岩土工程边坡发生滑坡或者坍塌的风险。

1. 加固松散岩土体松散岩土体是岩土工程边坡中常见的一个问题，其稳定性较差，容易受到外界因素的影响而发生滑坡或者坍塌。

而预应力锚索技术可以有效地加固松散岩土体，提高其受力性能，增强其稳定性。

通过在松散岩土体内部预埋锚杆，并对锚杆进行注浆预应力和张拉锚索，可以有效地增加岩土体的内聚力和抗剪强度，改善其受力性能，从而增强岩土体的稳定性，减少滑坡或者坍塌的风险。

2. 抗倾挡墙支护在岩土工程边坡治理中，抗倾挡墙是一种常见的支护措施，其作用是通过抵抗地表滑坡压力，防止坡体滑塌。

而预应力锚索技术可以通过在抗倾挡墙内部预埋锚杆，并对锚杆进行注浆预应力和张拉锚索，提高抗倾挡墙的受力性能，增强其稳定性，进而更好地发挥其支护作用，保护岩土工程边坡的稳定。

3. 岩坡防护1. 抗震性能好预应力锚索技术可以有效地增强岩土体的稳定性，提高其抗滑抗倾能力，从而增强岩土工程边坡的抗震性能。

在地震等自然灾害发生时，预应力锚索技术可以有效地减少岩土工程边坡发生滑坡或者坍塌的风险，保护人们的生命和财产安全。

2. 施工效率高预应力锚索技术的施工流程简单、操作方便，可以在较短的时间内完成岩土工程边坡的加固任务。

与传统的岩土工程边坡加固方法相比，预应力锚索技术具有施工效率高的优势，可以更快速地完成岩土工程边坡的治理任务。

岩石预应力锚索施工工法一、前言岩石预应力锚索施工工法是一种在岩石中使用锚杆和锚索来进行支护和加固的工程技术。

通过施工过程中的预应力控制以及相应的施工工艺和安全措施，可以有效地加固岩石体，提高工程的稳定性和安全性。

本文将详细介绍岩石预应力锚索施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例等内容。

二、工法特点岩石预应力锚索施工工法的特点主要包括：1. 高强度支护：通过预应力锚索的施工，可以在岩石中形成稳定和坚固的支护体系，增强岩石的承载力和抗变形能力。

2. 可调控的预应力：根据实际需要，可以通过调整预应力大小来适应不同的工程要求，确保施工后的岩石体稳定和安全。

3.适应性强：可以适应不同类型的岩石，包括软弱岩体、节理发育岩体以及岩体中存在的裂隙和裂缝等情况。

4. 施工周期短：相比其他一些岩石支护工法，岩石预应力锚索施工工法施工周期较短，可以提高工程的进度和效率。

三、适应范围岩石预应力锚索施工工法适用于以下工程情况：1. 岩石边坡的加固和治理，特别是在边坡稳定性较差或有滑坡、崩塌等安全隐患的情况下。

2. 岩石洞室的开挖和支护，可以提高洞室的稳定性和安全性。

3. 岩石基础的加固和改良，可以增强岩石基础的承载力和稳定性。

4. 岩石斜坡的加固和防护，可以减少岩石滑坡的风险，保护地质环境和人员安全。

四、工艺原理岩石预应力锚索施工工法的原理是通过预埋锚杆和锚索在岩石中形成一定的预应力，使岩石体呈现压缩应力状态，从而增强岩石的抗剪强度和稳定性。

具体的工艺原理如下：1. 预埋锚杆施工：首先在岩石中打孔，然后将锚杆灌注胶结材料，形成与岩石体紧密粘结的锚固体。

通过该锚杆锚固体，使岩石与锚杆形成一体化的结构。

2. 预应力锚索张拉：在锚杆固化后，通过锚索张拉设备对锚索进行张拉，形成一定的预应力。

通过调整张拉力度，可以使锚索在岩石中发挥一定的抗拉和抗剪强度，增强岩石体的稳定性。

预应力锚索施工方法预应力锚索施工方法一、前言随着铁路、公路以及水利工程多年的建设，科学技术的不断发展，设计手段的完善，坡面防护形式多种多样陡崖坡面加固，预应力锚索发挥着重要的角色，采用预应力锚索防护不仅很好地加固了边坡，确保稳定，而且施工便捷、经济环保宜万铁路为山区铁路，其技术标准在山区铁路中是最高的我单位施工的W12标DK+~+低山陡坡自然坡度为35~45度线路右侧部分地段为陡崖崖高11~28米山坡上有溶沟溶槽植被较发育，右侧陡崖设计采用预应力锚索进行坡面加固措施二、工法特点1、施工快捷灵活，预应力锚索施工工艺灵巧、施工进度快、工期短、施工安全等特点，用于应急抢险更具有独特优势2、经济性好，预应力锚索既可单独使用，充分利用岩土体自身强度，从而节省大量工程材料，同时可与其他结构物组合使用，改善其受力状态，节省大量的圬工，具有显著经济效益3、预应力锚索具有一定的柔性，可以深层加固，同时能够主动控制岩土体变形，调整岩土体应力状态，有利于岩土体的稳定性三、适用范围预应力锚索工程应用概括如下：滑坡整治、边坡加固、深基础工程、结构抗倾覆、地下工程、桥基加固四、施工工艺及施工要点、工作原理预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支挡结构，锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉力产生预应力，从而达到施加固体稳定或限制其变形的目的工艺流程预应力锚索施工工艺流程图见图1`图1 工艺流程图 1、锚索造孔检测，监理确认检测，监理确认检查复核，监理确认锚索及导向帽准备检查复核，监理确认检查复核，监理确认施工准备锚索孔定位测量造孔清孔材料机具检测下锚水泥沙浆准备内锚固段注浆水泥沙浆待强张拉超张拉索定外锚头准备张拉段注浆外锚头处理锚索孔定位采用全站仪或经纬仪测量，在岩面上标出孔位，在排架平台上标出后视点确定造孔方位孔位误差控制在10 cm以内，因地质缺陷、废孔重造等原因调整孔位，在0．5 m内需经监理工程师同意，超过 m需经设计认可在钻孔过程中采用分段测孔斜，进行及时纠偏的措施验孔采用全站仪或经纬仪测量，将引导光源置于孔内，经纬仪架设于孔口，照准测定孔底位置的方向角、竖角，同时记录孔深；对穿锚索采用全站仪测量开孔点、终孔点坐标，计算孔位偏差、孔深及孔斜，锚索设计孔斜误差要求不大于2％ 2、编索和穿索编索关键环节是止浆环安装、灌浆管路铺设、钢绞线绑扎及无粘结钢绞线的去油清洗无粘结钢绞线去皮范围的误差为：锚固段不得大于10 cm，张拉段不得大于 1 cm，洗油时将钢绞线松开，用汽油逐根清洗钢丝，干净棉纱擦净，保证钢丝洁净无油膜穿束采用人工辅以机械方式进行，该工序主要检查束体入孔长度，控制锚索运输过程中平面转弯半径不小于2．5 m及穿束过程中束体平顺不扭转穿索后对止浆环进行充气检查，确认止浆环完好和进、回浆管畅通，否则需拔出进行修复 3、锚索锚固段灌浆在锚索注浆前做好锚索的防绣、防腐蚀处理，处理应该满足设计规范提出的各项技术要求、锚索锚固段注浆材料系现场配制，Cv值在0．11～0．之间，强度保证率在95％以上，在7 d龄期的标号中，若有少数强度略低于设计值，但平均强度均应大于设计强度，对于个别7 d龄期强度偏低的锚索，采取延期进行张拉的措施、灌浆过程控制： a、锚固段灌浆，保证注浆压力b、灌浆结束标准，主要以灌浆量大于理论耗浆量，回浆比重不小于进浆比重，且孔内不再耗浆为控制依据；c、灌浆过程中对耗浆量、止浆环气囊压力及回浆压力等诸项数据进行仔细的检查，若耗浆量过大、气压或回浆压力偏小，判断可能存在止浆环失效、地质缺陷、裂隙漏浆等异常情况，则必须作进一步的分析检查止浆环失效则将索体拔出修复、裂隙窜浆及地质缺陷处理方法包括：固灌扫孔、孔道加深等 4、锚索锚墩制作锚墩按其顶面大小分为和边长的锚头，按有无承压板分为：有承压板和无承压板两种锚墩承压板按边长不同分为、、三种在具体的施工中应该根据地层承载力、锚索吨位选用不同的锚墩在锚索张拉时会造成锚下混凝土应力集中，锚墩制作时应该满足混凝土抗压强度>30浇筑混凝土时振捣密实，草袋覆盖洒水养护至张拉龄期 5、预应力锚索张拉张拉工序包括：锚具安装→一次张拉→二次张拉→锁定稳压持荷时间：分级稳压5 ，最后一级稳压不少于10 锁定张拉是预应力锚索施工的关键工序，张拉吨位以张拉力控制为主，采用张拉力与伸长值同时控制的双控标准，若张拉伸长量的实测值未超出计算值允许偏差范围，则符合规范要求通过伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩阻损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常现象等 6、锚索张拉段灌浆锚索在张拉锁定后即进行张拉段灌浆灌浆压力不宜于小于0．6～0．8；结束标准，实际耗浆量大于理论耗浆量，回浆比重不小于进浆比重，且孔内不再耗浆对比进、回浆比重，回浆比重达到进浆比重开始计算并浆时间，检查核实耗浆量，确认灌浆结束前孔内不再耗浆对于灌浆过程中出现的裂隙漏浆、持续耗浆等异常情况，采取封堵裂隙、延长并浆时间进行处理，直至符合要求7、锚头封堵混凝土浇筑外锚头保护是锚索施工最后一道工序锚索在张拉锁定，并完成封孔灌浆后，将锚索外露钢绞线预留50 mm长度，其余采用手持砂轮切割机切去钢绞线和工作锚进行清洗，垫座混凝土凿毛处理后，用R细骨料混凝土封闭保护锚头、预应力锚索计算分析1、锚固体承载力的确定锚固体的承载能力由三部分强度控制，即锚固体与孔壁的抗剪强度、钢绞线束与水泥的黏结强度以及钢绞线强度，取其小值、安全系数在进行锚固时，由于存在许多不确定的因素，因此设计时考虑一定的安全储备表列出了不同情况下的安全系数：锚固设计安全系数表一：注浆体与锚孔壁界面钢绞线Fs1Fs2类型高腐蚀普通地层地层临时性锚固永久性锚固1．5 1．71．7 2．01．5 2．5 普通地层地层 2．0 3．01．5 2．5高腐蚀普通地层地层 2．0 3．0 高腐蚀注浆体与钢绞线Fs3当锚索孔为仰孔时，因注浆难度较大不易灌注饱满密实，安全系数Fs2应该适当提高、钢绞线束与水泥砂浆的黏结强度钢绞线束与水泥砂浆的黏结应力τ压强度的10％取值、锚固体与孔壁的抗剪强度锚固体与孔壁的极限剪应力见下表所示：锚固体与孔壁的极限剪应力表二：孔壁摩擦阻力岩土种类岩土状态岩土种类岩土状态孔壁摩擦阻力μ，一般按照注浆沙浆标准抗硬岩岩石软岩泥岩软塑粘性土硬塑坚硬～～～松散～稍密～～密实～砂土中密～～～粉土中密～2、锚固力的确定针对不同的外锚结构型式，锚固力的计算采用不同的计算方法，比如：连续梁法、简支梁法、弹性地基梁法等计算公式如下：Pt=F/[ (α＋β)φ＋(α＋β)] ………… 式中：F――滑坡下滑力可以采用极限平衡法或传递系数法计算，安全系数采用～Pt――设计锚固力φ――滑动面内摩擦角α――锚索与滑动面相交处滑动面倾角β――锚索与水平面的夹角，以下倾为宜，不宜大于45°，一般为15°～30°β可以参照下式计算：β＝45°/(A+1)+(2A+1)φ/2(A+1)- α …………A――锚索的锚固段长度与自由段长度之比；φ、α――锚固段滑动面的内摩擦角和滑动面倾角；对于土质边坡及加固厚度较大的岩质边坡，锚索在滑动面产生的法向阻力应进行折减，公式修正如下：Pt=F/λ(α＋β)φ＋(α＋β) ……… λ――折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，在0～1之间选取设计锚固力Pt应小于容许锚固力Pa，即Pt≤Pa，对于锚固钢材容许荷载应满足下表要求：锚固钢材容许荷载：项目设计荷载作用时张拉预应力时预应力锁定时永久性锚固Pa≤ Pu或Pa≤ Pu或Pa≤ Pu或临时性锚固Pa≤ Pu或Pa≤ Pu或Pa≤ Pu或注：Pu为极限张拉荷载，Py为屈服荷载； 3、每孔钢绞线根数依据每孔锚索设计锚固力Pt和所选用的钢绞线强度，计算每孔钢绞线的根数n即有：N＝Fs1×Pt/Pu ……………式中：Fs1――安全系数，取～高腐蚀地层中永久性工程取大值；Pu――锚固钢材极限张拉荷载；对于永久性锚固结构，设计中应该考虑预应力钢材的松弛损失及被锚固岩体蠕变的影响，决定锚索的补充张拉力 4、锚索间距、锚固角及长度的确定、锚索间距的确定预应力锚索是群锚机制，锚索的间距不宜过大，但太小时，受群锚效应得到影响，单根锚索承载力降级，也就是说，锚索间距不能够太小依据通常的设计和张拉试验观察，间距小于时，应该考虑锚孔孔周岩土松弛区的影响，因此锚索间距宜大于或大于5倍孔径设计时还应该考虑施工偏差而造成锚索的相互影响，因此规定锚索间距宜采用3～6m最小不应该小于、锚固角设计锚固角应该避开－10°～+10°，由于近水平方向布置的毛所，注浆后注浆体的沉淀等现象会影响锚索的承载能力最优锚固角β：β＝α＋……………、锚索长度确定锚索总长度由锚固段长度、自由段长度及张拉段长度组成，一般自由段长度不小于3～5m张拉段长度应根据张拉机具决定，锚索外露部分长度一般为锚索锚固段长度计算：a、拉力型锚索的锚固段长度计算①、水泥砂浆与锚索张拉钢材粘结强度确定锚固段长度＝Fs2*Pt/Π*ds*τ ………… 当锚索锚固段为枣核状时，＝Fs2*Pt/ n*Π*ds*τ ………… ②、锚固体与孔壁的抗剪强度确定锚固段长度La La=Fs2*Pt/∏*dh*τ …………… 式中：Ds――张拉钢材外表直径(m) d――单根张拉钢材直径dh――锚固体直径(m)τu――锚索张拉钢材与水泥砂浆的极限粘结应力，按砂浆标准抗压强度的10%取值τ――锚孔壁对砂浆的极限剪应力b、压力分散型锚索的锚固段长度计算压力分散型锚索的锚固段长度计算公式同于拉力型锚索的锚固段长度计算5、张拉力与油表读数线性方程的确定通过进行张拉，可以得出一系列油压表读书及张拉力值，通过这些数据我们可以确定张拉力与油压表读书之间的线性方程假定线性方程为：Y＝kx+b，要具体的求出线性方程，确定K，b成为关键确定线性方程的步骤如下：1．计算X平、Y平、∑(X-X平) (Y-Y平)、∑(X-X平)22计算回归系数K和截距bK、b两值计算公式均是根据最小二乘法的原理推算出来的，其公式如下：K＝∑(X-X平) (Y-Y平)/ ∑(X-X平)2 ……… b＝Y平-K平X …………… 3列出回归方程，绘制回归直线，将求得的K和b 的值代入Y＝kx+b，即得所求的回归方程(四)、施工要点1、注浆锚孔围岩灌浆实质上就是利用锚孔进行深孔固结灌浆，当锚孔为竖孔时，为了简化施工工艺，可采取自下而上分段灌浆当锚孔为水平孔或仰孔时，可在孔口安设灌浆塞，进行灌浆锚索的注浆分为一次注浆和两次注浆，两类注浆方式大量实践证明，认真进行孔内施灌一次砂浆效果已很显著，多次简单地重复施灌，往往延误工期，造成浪费，效益也提高不多，如遇一次施灌效果不能满足设计要求时，可采用下列补救措施： (1)、提高水泥细度，改善浆液可灌性； (2)、改用化学灌浆采用两次注浆注浆量的控制：(1)、初次注浆量估算Q1＝πRk 2·H·η·β ……………… 式中: Rk—浆液扩散半径 H—压浆孔深度η—岩体孔隙率β—注浆在裂隙内的有效填充系数，视沿层性质而定，约为～初次注浆时间：t＝Q1/q ………………Q1----初次注浆量(L)； q----注浆泵理论排量； 2、张拉在具体张拉中，做好原始数据的测量，校核张拉实测伸长值与计算伸长值，若实测值超出允许偏差范围，则暂停张拉，分析原因，采取措施予以调整后，方可继续张拉此外，在锚固锁定时检查预应力筋的回缩值，以免由于锚固锁定引起的预应力损失超过规范要求张拉工程出现的夹片滑丝、实测伸长值超标等异常情况均及时向设计单位通报，明确处理措施处理方法包括：更换夹片重新张拉、整束锚索返工等在锚索张拉符合要求或出现异常情况但经处理符合要求之后方准许进入下道工序锚索预应力损失主要由钢绞线松弛、地层压缩蠕变及锚具的锲滑三部分组成预应力损失主要发生在张拉至锁定的瞬间，锁定后预应力损失为所施加的10%～20%，其中钢绞线松弛约占%，锚具的锲滑约占1%，地层压缩蠕变约占4%～10%为减少预应力损失，设计中应该选用高强度低松弛的钢绞线和高质量的锚具，另外还应该对锚索进行补偿张拉或超张拉一般情况下，锚索自由段为土层时超张拉值宜为15%～25%，为岩层时宜为10%～15% 3、生产性试验及实验、生产性试验a、预应力锚索生产性试验目的预应力锚索生产性试验就是按预应力锚索的施工生产过程对试件锚索进行受力检验、验证，通过各生产过程的试验，熟悉与优化施工工艺，验证设计参数，检验锚索锚固力是否达到设计要求，是保证预应力锚索施工质量不可缺少的重要环节 b、预应力锚索生产性试验内容①、验证锚墩尺寸锚墩尺寸是通过对锚索循环逐级加荷时的锚墩位移变形来验证的通常情况在循环逐级加荷至设计锚固力时，锚墩位移不超过20 mm，持荷时间达到10，不破坏，认为锚墩尺寸能满足要求，否则需加大尺寸②、锚索极限锚固力试验极限锚固力指加荷至锚索的锚固段出现破坏时的荷载，锚索的破坏标准为：Ⅰ、后一级荷载作用下的锚头位移增量达到或超过前一级荷载作用下锚头位移增量的2倍；Ⅱ、锚头位移不收敛；Ⅲ、锚头总位移超过设计允许值、生产性实验进行生产性实验主要针对压水性实验为了保证在锚索注浆时注浆不从孔内的的裂缝中流失，就要对钻孔的渗漏情况进行确定，为此，在第一次成孔后和锚索推送前，应对钻孔进行压水实验压水实验的水压力一般不大于在具体的实验中应该按照以下的要求进行操作：a、进行压水实验时应按岩层的不同特性划分实验段，实验段长度宜5～10m;b、实验的起始压力、最大压力和压力级数按需要和现场情况确定；c、应在每10分钟的间隔记录一次压入水量，当连续四次读数的最大值或最小值与最终值之差小于最终值的5%时，该值即为该压力下的最终压入水量；d、压力应由小到大逐级进行，达到最大压力后再由大到小逐级减少到起始压力，并及时绘制压力与压入水量的相关图；e、当测得钻孔在的压力下10内平均漏水量超过5L/时，应对钻孔进行预注浆；待注浆体固化后再进行钻孔并重复压水实验，直到漏水量满足要求为止；f、当有水从钻孔渗出，且在邻近岩体区域内的节理裂隙中可看到渗水时，可不做压水实验而直接进行预注浆 4、遇到地质缺陷问题的处理、钻孔过程中遇到塌孔、严重失水、漏风等现象，造成钻孔困难时，应认真分析原因，当确定为地质缺陷时，应先进行围岩钻孔固结灌浆处理，以及加深钻孔，直至内锚段全部到完整岩体为止，同时锚索长度作相应调整、锚孔围岩灌浆时，如遇地质条件差，发生严重串孔时，将形成大面积承受灌浆压力的危险局面，对抗滑、抗倾覆稳定极其不利，优先采用单孔单灌，即灌一孔再钻相邻孔若效果仍未达到设计要求，则可采用：a、充水平压，将串通的孔逐孔充水，也可阻塞孔口将孔内积水低压循环，既可减少串浆可能，又可将小量串浆立即冲出去，避免在孔内沉淀；b、先临时封堵邻孔，待灌浆结束后，再对邻孔进行扫孔，严重串孔时，应会同监理、设计人员研究，并采取有效的补救措施、当岩面高低不平，以及破碎极为严重，尤其是各种裂隙交错发育，使边坡岩体的稳定性大为降低，更为严重的是孔口有大量风化岩体的存在，这就需要:a、撬除孔口危岩，b、将锚墩体积增大一倍，再是张拉吨位适当降低 5、几个异常情况的处理(1)、端头锚索二次进浆管堵塞对二次进浆管已堵塞的锚索采取补设回浆管、利用原回浆管灌浆，提高压力灌浆等方式处理，对于其中的重要部位，设计采取了增补锚索、锚杆等措施补打锚索的施工，在张拉段灌浆前先检查二次进浆管，若不能保证通畅，则将锚索卸荷，另穿入15 mm 钢管至孔底替代灌浆管，再重新张拉，从而保证了因处理二次进浆管堵塞而补打的锚索灌浆通畅、锚索张拉伸长值超标出现伸长值异常的原因包括：锚固段裂隙窜浆使张拉段缩短、地质裂隙受压闭合等处理方法包括：确认为地质原因造成伸长值异常而保留使用、整束锚索返工等(3)、锚索夹片滑动或锁定回缩量超标出现异常的原因包括：个别批次的锚具夹片加工缺陷、钢绞线被尘粉粘染等，处理方法包括：卸荷后更换夹片重新张拉、单根钢绞线补偿张拉等(4)、锚索张拉段灌浆异常情况在灌浆过程经常遇到裂隙漏浆、堵管等异常情况，分别进行了封堵裂隙、延长并浆时间等处理五、主要材料及机具设备1、主要材料、钢绞线及锚具 a、钢绞线规格:根据边坡体的高度和土压力分布情况，采用Ф高强度底松弛预应力钢绞线，锚索分为5层设置，锚索排间距设置为3m钢绞线规格如下：公称公称强度单位截直径级别容重面(mm) kg/m积2mm极限张拉荷载 Pu (KN)屈服张拉荷载 Py (KN)伸长初始负荷率﹪Pu Puh松弛率设计荷载作用时使用状态 Pu预应力施加过程中Pu预应力传递时b、锚具规格：锚具规格 15－6钢绞线规格6＜＜锚固能力理论破断力张拉力超张拉力．8 ．2配套千斤顶 B(2)、注浆材料注浆材料主要分为：纯水泥浆和水泥砂浆，水灰比宜为～根据需要掺入部分外加剂，灰砂比为，一般注浆体抗压强度不小于30水泥应该根据具体情况和设计要求选用，常采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥对永久性锚索，外加剂中不得含有有害性腐蚀性元素下表为常用的外加剂类型及掺入量：类型早强剂缓凝剂膨胀剂抗泌剂减水剂名称最佳掺入量三乙醇胺木质磺酸钙～明矾石 10～15 纤维素醚～－5说明加速凝结、硬化、提高早期强度延缓凝固、增大流动性膨胀量达15%防止泌水，相对于拌和用水的%增加强度、减少收缩2、机具设备主要机具设备序号 1 2 3 4 设备名称钻机注浆泵搅拌机千斤顶单位台台台台数量 4 1 1 1、钻机采用D型钻机、注浆泵采用50/3注浆泵，该泵适用于含颗粒≤2mm的浆液输送其主要技术参数如下：型式理论排量(L/) 额定压力() 容积效率(%) 进浆管径排浆管径(mm) 浆液配比整机质量外形尺寸(长×宽×高) 动力机功率单缸单作用柱塞泵50 3 90 38 251：2：(水：灰：砂)××4、搅拌机采用－液浆搅拌机，其主要技术参数如下：型号型式公积容积搅拌转速出口直径功率重量外形尺寸－ 35 64××、千斤顶采用-型六、劳动组织主要人员祥见下表：序号 1 2 3 4 5 6工作项目总负责钻孔编索穿索制浆注浆人数 1 8 4 4 4 2备注指挥施工7 8 制锚墩张拉 4 4七、质量控制1、材料和设备要求锚索施工所需的水泥、钢材、预应力钢铰线及锚具等各类材料必须具有出厂检验合格证，并符合国家标准使用前需对各种材料做必要的物理力学试验，提供材料检验合格证书等资料预应力锚索试验使用的千斤顶、压力表等使用前必须进行标定或检验2、钻孔锚索钻孔必须采用空气无水钻进工艺进行成孔，造孔精度符合如下要求：a、孔位误差：水平偏差不超过±5cm，垂直偏差不超过±10cmb、孔径误差：不小于φmmc、孔斜误差：成孔后，用测斜仪量测，孔斜不超过3%d、钻孔倾角水平误差：与设计锚固轴线的倾角、水平角误差在±1°内e、孔深：必须保证索孔嵌岩深不小于设计嵌岩深3、下锚、制锚锚索长度必须符合设计要求，在防护管与内锚固段钢绞线的交界处必须用胶布将端口密封牢固，防止水泥浆渗入管内下锚索过程应防止锚索扭曲4、注浆砂浆配合比强度，注浆管的插入深度，注浆压力的控制等等必须符合相关规范要求在砂浆未完全固化前，不得拉拨和移动锚索5、张拉浆体和外锚砼强度达到设计强度后，才能进行张拉张拉前要计算锚索钢绞线的理论伸长值，张拉需分级循环张拉锚索张拉分级如下：预张拉→ 倍设计值→ 倍设计值→ 倍设计值→ 倍设计值→倍设计值每级稳压时间为5，到达超张拉值稳压15 加载需平稳，速率控制在倍设计值/ ，卸载速率不超过倍设计值/张拉时应记录每一级荷载钢绞线的伸长值和稳定过程的伸长值，且与理论伸长值进行比较实测伸长值不得大于理论伸长值10%，也不得小于理论伸长值的5%，否则应查明原因并作相应处理八、安全措施1、施工过程严格遵守高空作业等安全规定2、架设防护网3、钢绞线截取时，先把钢绞线整件固定，然后截取4、张拉时禁止施工人员站立千斤顶前方九、效益分析采用预应力锚索，施工方便、快捷，对边坡稳定性可以起到一个快速的加固作用采用预应力锚索，可以避免常规的路基支挡方式所需要的庞大材料及人力，可以大大的缩减施工时间，通过力学检算及工程实践发现优于常规的支挡方式采用预应力锚索，在施工中，对周边的环境影响要小的多，符合目前环保要求预应力锚索进行边坡支挡所体现出的经济效益和社会效益是显而以见的，值得推广十、工程实例1、宜昌至万州铁路工程是国家建设的重点工程该条线路属于山区铁路，路堑颇多，该地区属于岩溶地形，坡体风化严重，且植被覆盖率高，要满足安全以及环保要求，采用本工法后，经检测，完全满足设计要求，且施工快捷，社会效益和经济效益显著2、重庆轻轨线路，也多处采用预应力锚索，经检验也达到了设计要求。