55414水工预应力锚固设计规范 标准 SL 212-1998.pdf

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1、中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准 水工预应力锚固设计规范 D e s i g n s p e c i f i c a t i o n f o r h y d r a u l ic p r e s t r e s s e d a n c h o r a g e SL 2 1 2 - 9 8 主编单位 :东北勘测设计研究院 批准部门 :中华人民共和国水利部 施行 日期 :1 9 9 8 年 8 月 1日 S L 2 1 2 - 9 876 3 中华人 民共和国水利部 关于批准发布 水工预应力 锚固设计规范S L 2 1 2 -9 8 的通知 水科技 1 9 9 3 2 2 3 号 根据部

2、水利水电技术标准制定、修订计划，由水利水电规划设计总院主持，以东北勘 测设计研究院为主编单位制定的 水工预应力锚固设计规范 ， 经审查批准为水利行业标准， 并予以发布。标准的名称和编号为: 水工预应力锚固设计规范S L 2 1 2 -9 8 本标准自1 9 9 8 年8 月1 日 起实施。 在实施 过程中各单位应注意总结经验， 如有间 题请 函告主持部门，并由其负责解释。 标准文本由中国水利水电出版社出版发行。 1 9 9 8 年 6月3日 76 4水 利 水 电 息 综 合 设 计 前言 水工预应力锚固设计规范 ，是由水利部水利水电规划设计总院会同电力工业部水电 水利规划设计总院，根据水利水

3、电工程中预应力锚固技术发展需要安排编写的。本规范编 制过程中，广泛收集了水利水电工程预应力锚固的设计、施工和科研方面的成果，全面地 总结了水利水电工程预应力锚固技术的经验，并征求了国内有关行业预应力锚固技术部分 专家的意见。 本规范共七章两个附录其主要内容有:总则、术语、一般规定、锚杆体的选型与设 计、岩体预应力锚固设计、水工建筑物预应力锚固设计和试验与监测设计 本规范解释单位: 水利部 水利水电规 *1 IJ 设计总院 本规范的主编单位:水利部东北勘测设计研究院 本规范主要起草人:赵长海王永年田裕甲上官能余知生 刘俊柏邓德炎孙洪泽王俊杰王槟 车黎明李勇郝长生 S L 2 1 2 - 9 87

4、6 5 目次 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 4 1 总则 。 ， 。 ， ， 7 6 6 2 术语 ，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . 。 。 ， ， ， ， 7 6 6 3 一般规定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 7 4 锚杆体的选型与设计 。 . . . . . . . . 7 7 0 5 岩体预应力锚固设计 . 7 7 3 6 水工建筑物的预应力锚固设计 ， ， ， . 一7 7 5 7 试验与监测

6、设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 7 附录A 预应力锚杆 锚固试 验规定 ， 7 7 8 附录B 监测内容与项目 . 7 7 8 条文说明 ， ， 。 ， 。 。 7 8 0 7 6 6 水 利 水 电 息综 合 设 计 1 总则 1 . 0 . 1 为经济 合理地进行预应 力锚固 工程 设计， 保证锚固工程设计质量，

7、 推动工程锚固技 术发展，制定本规范。 1 . 0 . 2 本规范适用于水利水电 工程中 地基、 边坡、 地下洞室的岩体及水工混凝土结构的预 应力锚固设计。 1 . 0 . 3 对于预应力锚固 工程的 锚固 介质. 应做好 地质勘察工作， 并用理论分析和原位监测 资料相结合的分析方法，对加固对象做出稳定性评价。采用预应力锚杆进行工程加固设计 时， 应从工程实际出发， 因地制宜地采用新技术， 做到安全可靠、经济合理。 1 . 0 . 4 水工预应力锚固 设计， 除 应符合本规范的 规定外， 还应符合国家现行的有关标准的 规定。 2 术语 2 . 0 . 1 预应力锚固 一通过对锚杆 ( 索) 施

8、加 张拉力，实 现对岩体或混凝土结构物的加固， 使其达到稳定状态或改善结构物内部的应力状况。 2 . 0 . 2 预 应力 锚杆一施加预应 力后的 锚杆。 本规范将预应力锚杆和预应力锚索统称为预应 力锚杆。 2 . 0 . 3 普通预应力锚杆一采用普通钢材，施加的张拉力小于 3 0 0 k N的预应力锚杆。 2 . 0 . 4 锚束一数股钢丝、 钢铰线或钢筋， 按一定规律编排成束的 锚杆。 2 . 0 . 5 永久性预应力锚杆一在永久性工程中 布置的， 使用年限为2 年以 上的预应力锚杆. 2 . 0 . 6 临时 性预应力锚杆一在临时性工程中布置的和在永久性工程中布置的使用年限为 2 年以内

9、的预应力锚杆。 2 . 0 . 7 锚杆体一 预应力锚杆的 整体。 包括锚固 段、 张拉段、 外锚头及相连接的所有部件。 2 . 0 . 8 锚固段一预应力锚杆体的内部持力端。它是用胶结材料或用金属加工的机械装置， 使锚杆内端同被锚固体深部稳定的介质形成整体的区段。 2 . 0 . ， 张拉段一对预应力锚杆施加拉力时， 依靠锚杆材料本身具有的弹 性， 可以自由 伸长 的部分。 当锚杆锁定后， 又依靠这部分的弹性变形对被锚固的介质施加预应力。 2 . 0 . 1 0 外锚头一对锚杆实现张拉和锁定的支撑装置。 2 . 0 . 1 1 有粘结预应力锚杆一锚杆张拉锁定后， 对全孔进行封孔灌浆或采用其他

10、方法， 使 锚杆与孔壁结合成整体，锚杆与被锚固介质无相对滑动的预应力锚杆。 2 . 0 . 1 2 无粘结预应力锚杆一锚杆张拉锁定后， 锚杆的张拉段同被锚固介质之间能保持相 对滑动的预应力锚杆。 S L 2 1 2 - 9 87 6 7 2 . 0 . 1 3 预应力钢材强度利用系数一当预应力锚杆的张拉力达到设计值时，锚杆材料的应 力值与锚杆材料极限抗拉强度的比值。 2 . 0 - 1 4 设计张拉力一根据锚固设计需要，并考虑一定安全余度和由于岩体流变、混凝土 徐变及钢材松弛可能引起的预应力损失，确定的每根锚杆应施加的张拉荷载。 2 . 0 . 1 5 超张拉力一为消除由于锚杆同孔壁的摩擦和锚

11、具的回缩而引起的预应力损失，施 工时将设计张拉力提高后的实际张拉荷载。 2 . 0 - 1 6 安装 荷载 一预应力 锚杆张拉 锁定后， 锚杆实际存在的荷载。 2 . 0 . 1 7 永存张拉荷载一预应力锚杆中，各种因素造成的预应力损失均完成之后，稳定的 预应力值。 2 . 0 - 1 8 预张拉 一预应力 锚杆正式张 拉作 业之 前，为 使锚束中各 股钢丝或钢绞线拉直或锚 杆位置校正，所进行的张拉作业。 2 . 0 . 1 ， 补偿张拉一预应力锚杆锁定后，由于预应力损失较大，而进行的再次张拉作业。 2 . 0 . 2 0 压缩型锚固段一采用无粘结锚杆，并通过改变锚固段结构型式的办法，使锚固段

12、 由受拉变为受压，由锚固段的压缩传递张拉力，此时锚固段称之为压缩型锚固段。 2 . 0 . 2 1 压缩集中型锚固段一锚固段采用一个承载体，压缩应力集中于锚固段端部，这样 的锚固段称之为压缩集中型锚固段。 2 . 0 - 2 2 压缩分散型锚固段一锚固段采用多个承载体，压缩应力分布于整个锚固段中，这 样的锚固段为压缩分散型锚固段。 3 一般规定 3 . 1 墓本资料 3 . 1 . 1 在进行预应力锚固工程设计时， 根据对工程的稳定性和结构物应力分析的 有关设计 资料，对锚固措施的合理性、安全性进行技术经济比较。 3 . 1 . 2 锚固设计应具备如下地质资料: 1 同锚固工程有关的地形、地貌

13、及建筑物的布置。 2 围岩级别、主要构造的产状、各种结构面的组合关系以及地下水发育程度。 3 锚固工程所涉及部位岩体的抗压强度、抗拉强度、声波速度、岩体的C, 0 值，以 及可能失稳的结构面的C , 0 指标和胶结材料同被锚固 介质的粘结强度。 对于N 、 V 级围 岩， 还应提供围岩的流变特性。 3 . 1 . 3 对于重要的锚固工程，应具有原位监测资料。 3 . 2 锚杆材 3 . 2 . 1 锚杆材料可根据锚固工程性质、 锚固部位、 钢丝、钢绞线、精轧螺纹钢筋或普通预应力钢筋。 3 . 2 . 2 采用高强预应力钢丝做为锚杆材料时， 料 工程规模选择高强度、 低松弛的预应力 其力学性质必

14、须符合国家关于 G B / T 7 6 8水 利 水 电 卷综 合 设 计 5 2 2 3 -1 9 9 5 预应力混凝土用钢丝 的规定; 采用预应力钢纹线做为锚杆材料时， 其力学 性质必须符合国 家关于G B / T 5 2 2 4 -1 9 9 5 预应力混凝土用钢铰线 的 规定; 采用精轧螺 纹钢筋做为锚杆材料时， 其物理、 力学性质应符合表3 . 2 . 2 - 1 和表3 . 2 . 2 - 2 的规定。 裹 3 . 2 - 2 - 1 粉轧峨纹橱筋的公称宜径和直径允许偏整 规 格 公 称 直 径 d o ( mm ) 外 形尺寸 及允许 偏差 ( mm )理论 重量 ( k g /

15、 m )基 圆直 径 螺 纹高h螺距1 螺 纹 根 弧 Q、 基 圆 重 钢 筋 重 有效 截面 系数 标准 尺寸 允许 偏 差 标准 尺寸 允许 偏 差 标 准 尺 寸 允 许 偏 差 标准 尺寸 允许 偏 差 181 8 + 0 4- 0 .4 1 8 士 : ; 1 . 2 士 : . : 9 士 :. : 0. 52. 00 2 . 1 10 . 9 5 2 525 士 : .: 2 5 士 :. ; 1. 6 士 : . : 1 2 士 : . : 1 . 03 . 8 5 4 . 1 00 . 9 4 3 23 2 士 : .: 32 士 :. ; 2 . 0 士 : . : 16

16、 士 : . : 2 . 06 . 3 16 . 6 50. 95 363 6 士 : .: 3 6 士 :. ; 2. 3 士 : .: 1 8 土 : . : 2. 37. 998 . 5 00 . 9 4 4 040 二 :. : 4 0 士 :. :2 . 5 土 : .: 2 0 士 : . : 2. 59 . 8 71 0 . 50 . 9 4 图 形 杂 d4 I 界 一洲孤 氦 门 表32 . 2 一 2 精轧螺纹钢筋的力学性能 级别 钢铁 公 称 直 径 ( mm ) 屈月 民 点 a , ( MP a ) 不小于 抗拉 强度 a s (MP.) 不小于 伸长率 S ,( %

17、) 不 小于 冷弯 5 4 0 / 8 3 5 4 0 S i “Mn V 4 5 S i Mn V 1 8 5 408 3 5 1 0 d= 5 a 9 0 0 2 5 d= fi a 9 0 0 3 2 36 8d= 7 a 9 0 0 40 73 5 9 3 5 ( 9 8 0 K 4 0 S ii Mn V 1 8 7 35 (: ; :) 8 d= 5 a 9 0 0 2 5 d= 6 e 9 0 0 32 7 3 5 (: : :) 7d= 7 e 9 0 0 S L 2 1 2 - 9 8 7 6 9 3 . 2 . 3 预应力锚杆的外锚头、 锚夹具、 机械式内锚头和预应力 钢筋

18、联结器的材料性能， 应 符合国家关于钢材质量的规定。各种部件材质的力学强度，应达到钢材极限抗拉强度的 9 5 %以上。 3 . 2 . 4 预应力锚杆锚固段和封孔灌浆采用水泥浆时， 应采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水 泥。水泥的质量应符合国家 G B 1 7 5 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的规定。 3 . 2 . 5 采用无 粘结预应力锚杆时， 套管的 强度， 应足以 避免施工过程中 发生破损。 套管材 料还应具有防渗性、化学稳定性和耐久性并与混凝土、钢材和防腐剂不发生物化反应。 3 . 3 锚固设计的墓本内容 3 . 3 . 1 锚固设计应包括以下内容: 1 确定锚固范围和锚固深度。 2 选择锚

19、固方式。 3 计算锚固力的大小。 4 确定预应力锚杆的数量，选择布置方式。 5 确定锚杆的结构型式及各项参数。 6 编制施工技术要求和特殊情况的技术处理措施。 7 锚固效果监测及锚固后工程安全评价。 3 . 3 . 2 预应力锚杆的锚固范围和施加的锚固力应根据工程地质勘察的资料、 软弱结构面的 位置、产状和力学性质，按照稳定分析结果确定。 3 . 3 . 3 单根预应力锚杆的设计张拉力，应根据下列因素确定: 1 保证被加固结构物安全运行需要的总锚固力的大小。 2 锚固介质和胶结材料的力学强度。 3 预应力锚杆材料的力学强度。 4 锚夹具的类型、张拉设备出力和施工场地条件。 5 可能发生的预应力

20、损失。 3 . 3 . 4 预应力锚杆的数量，应根据总锚固力和单根预应力锚杆设计张拉力的大小确定。 3 . 3 . 5 预应力锚杆的长度， 应按不稳定结构面的位置和在稳定的介质中有安全的胶结长度 等条件确定。 3 . 3 . 6 岩体锚固中，预应力锚杆应按下列原则布置: 1 根据锚杆的数量、施工条件、工艺要求，采用方形、梅花形、矩形或菱形布置。应 能提供均匀的锚固力。 2 预应力锚杆的轴线方向， 应按最优锚固角布置。当受施工条件限制时， 可适当调整 轴线方向，并应进行技术经济比较，以做到经济有效。 3 当采用群锚时， 为了防止锚固段部位应力条件恶化， 锚杆可长短相间布置， 或采用 压缩分散型锚

21、固段。 3 . 3 . 7 水工混凝土建筑物中，预应力锚杆应按下列原则布置: 1 预应力闸墩中的预应力锚杆， 应根据闸墩的结构型式、 闸墩中的应力分布和施工条 件，经综合比较选定。 7 7 0 水 利 水 电 息妹 合 设 计 2 结构物中的拉应力， 应小于相应规范的规定。为改善锚固段部位的应力状态， 预应 力锚杆宜长、短相间布置。 3 . 3 . 8 预应力锚杆孔的直径 . 应大于锚束直径 4 0 m m以上。 采用机械式锚固段时， 锚固段 部位钻孔 直径的 允许误差为士 2 m m, 3 . 3， 重要 工程进行锚固设计时， 除应按刚体平衡法进行稳定分析外， 还应采用完善的数 学模型和物理

22、模型，对锚固效果做出论证。对中、小型锚固工程或临时性锚固工程，可直 接采用 “ 工程类比法”进行锚固设计. 3 . 3 . 1 0 永久 性预应力锚固 工程， 应根据工程的 重要性， 周围 介质 和渗透水的化学性质等 条件， 对预应力锚杆进行防腐、防锈处理。 3 . 3 . 1 1重 要 工 程 或 工 程 的 重 要 部 位， 应 根 据实 际 运 行 需 要， 布 置 一 定 数 量 的 试 验 性 锚 杆 。 通过试验性锚杆，验证预应力锚杆提供的锚固力、设计选定的参数的合理性。必要时应按 试验结果， 调整预应力锚杆的各项设计参数。 3 . 3 . 1 2 锚固工程应做施工期和永久运行期的

23、安全监测设计。 4 锚杆体的选型与设计 4 . 1 锚 杆体的 选 型 4 . 1 . 1 锚杆体的型式， 应根据锚固工程的使用年限、 单根锚杆的设计张拉力、锚杆的布置 及施工条件，经综合比较进行选择。 4 . 1 . 2 单根预应力锚杆的设计张拉力小于 1 0 0 o k N ;需要迅速实现锚固的抢险工程，岩石 力学强度在 6 0 MP a 以上; 或锚固段难以使用胶结材料的情况下， 宜选择机械式的锚固方式。 4 . 1 . 3 单根预应力锚杆的设计张拉力大于1 0 0 0 k N ;锚固段岩体较为软弱破碎，宜选用胶 结式锚固方式或带有承载体的胶结式锚固方式 4 . 1 . 4 预应 力锚

24、杆的外锚头， 应由 专门厂 家采用 金属材料 制造。 制造 锚头的材料应符合本 规范3 . 2 . 3 条的 规定。 生产厂家的产品应通过国家质量监督部门的质量认证。 特殊情况下，通过现场试验论证后，可采用其他型式的外锚头。 4 . 1 . 5 锚杆材料选择， 应 遵守 下述规定: 1 水久性预应力锚固工程，应选择高强度、低松弛的钢丝或钢绞线。 2 当要求预应力锚杆具有一定刚度， 或由于锚杆安装的特殊需要， 锚束可采用精轧螺 纹钢筋. 3 对于防腐要求较高、观测性锚杆或有补偿张拉要求的锚杆，可采用无粘结式锚杆。 4 设计张拉力较小的临时性锚固工程，可采用普通预应力钢筋。 4 . L 6 张拉设

25、备的 选择， 应满足下列要求: 1 张拉设备的出力， 应满足超张拉的要求， 其最大出力宜 大于 设计张拉力的1 5 0 % , 2 张拉设备的行程，宜大于锚杆的弹性伸长和接触变形之和。 3 张拉设备应按计量法规要求，定时标定. S L 2 1 2 - 9 87 7 1 4 . 1 . 7 在施工允许的条件下， 应优先选择对拉式预应力锚杆。 4 . 1 . 8 新研制的预应力锚杆，必须经过现场验证后，方可在锚固工程中应用。 4 . 2 锚杆 体 的 结构 设 计 4 . 2 . 1 预应力锚杆体中的锚固段、 张拉段、 外锚头，以及各种联接部件，应按等强度的原 则进行设计。 4 . 2 . 2 胶

26、结式锚固段所提供的锚固力， 必须大于预应力锚杆的超张拉力。 锚固段长度可按 式 ( 4 . 2 . 2 )确定， 其胶结长度的安全系数可按表 4 . 2 . 2 的规定选取。对于重要工程， 锚固 段长度还应通过现场拉拔试验进行验证。 L , 一 儡 ( 4 - 2 - 2 ) 式中L , 锚固段长度; 4 T 单根锚杆超张拉力; D - 锚杆孔直径; c 胶结材料同 孔壁的 粘结强度; k -锚固段长度的安全系数 ( 按表 4 . 2 . 2 选取) 。 衰4 . 2 . 2 胶结式错固段安全系徽 工 程性质 与 锚 杆孔方 向 安全 系数 走 永久性锚 固工 程 仰孔俯孔 临时性 锚固工 程

27、 仰孔1俯孔 4 . 2 . 3 当计算决定的锚固段长度大于l o m时， 宜采取改善锚固 段岩体质量、 改 变锚头结 构 或扩大锚固段直径等技术措施，提高胶结式锚固段的锚固力。 4 . 2 . 4 锚固段的胶结材料， 应根据锚固工程的需要和锚固段的岩体强度等因素， 选择水泥 浆、 水泥砂浆或树 脂材料。 胶结材料的 性能应 符合本规范3 . 2 . 4 条的规定。 水泥浆胶结材 料的抗压强度等级，不应低于C 3 5 ;树脂材料的抗压强度等级，不应低于C 5 0 , 4 . 2 . 5 机械式内锚头应根据单根锚杆的设计张拉力， 锚固部位岩体质量， 并参照已建工程 的经验选择其结构型式和结构尺寸

28、。对于重要工程，还应对选定的机械式锚固段结构进行 现场拉拔试验，验证其锚固力。 4 . 2 . 6 采用机械式锚固 段时， 锚固 段的结构尺寸， 应与锚杆孔直径有较好的配合。 应保 证 锚固段安装后，其外夹片与孔壁呈整合状曲面接触。锚杆拉紧后，外夹片的齿纹同孔壁紧 密咬合，并保证作用在孔壁上的压力分布均匀，在锚杆超张拉力的作用下，锚固段不产生 滑移 。 4 . 2 . 7 锚 束的 结构设计应遵守下列 规定: 1 锚束采用的高强预应力钢丝， 钢纹线或精轧螺纹钢筋的材质应符合本规范3 . 2 . 2 条 的 规定。 进行预应力锚杆设计时， 在设计张拉力 作用下钢材强度的 利用系数为。 . 6 -

29、0 - 6 5 . 2 锚束中各股钢丝或钢纹线的长度应一致。沿锚束的长度方向， 应安设隔离架， 对于 陡倾角方向布置的锚杆， 隔离架间距不大于4 0 0 0 m m; 对于缓倾角方向布置的锚杆， 隔离架 7 7 2 水 利 水 电 息妹 合 设 计 间距不大于2 0 0 0 mm e隔离架中.还应预留灌浆管和排气管的通道。 3 封孔灌浆后，锚束应有大于2 0 m m的保护层厚度。 4 机械式锚固段同钢丝或钢纹线的联结必须牢固，联结部件的强度，应满足本规范 3 . 2 3 条的规定。 4 . 2 . 8 外锚头的结构设计应遵守下列规定: 1 外锚头及其各 部件的承载能力， 必须同单根锚杆的最大张

30、拉力相匹配， 其材料性能 应符合本规范 3 . 2 . 3 条的规定。 2 外锚头的结构型式， 应有利于孔口设备的布置与安装， 有利于锚杆的张拉， 有利于 锚杆的锁定和多余钢绞线的切除。 3 采用的锚夹具， 当锚杆张拉时， 应保证锚杆受力均匀， 夹片 的硬度适中， 不能损伤 钢丝或钢纹线。 锁定时， 钢丝或钢绞线的回 缩量不 大于5 m m o 4 孔口混凝土垫墩应保证传力均匀。 垫墩尺寸， 应根据单根锚杆的最大张拉力、 垫墩 材料性质、锚杆孔口周围的地质情况及其力学性质，通过计算决定。垫墩混凝土的强度等 级不应低于C 3 0 o 5 垫墩之上应设置钢垫板， 钢垫板的平面尺寸可略小于垫墩上平面

31、尺寸， 垫板厚度不 小于2 0 mm e钢垫板和垫墩的承力面，应垂直于锚杆孔的轴线，其偏差角不宜大于士2 0 e 4 . 3 锚杆 体 的 防 护设 计 4 . 3 . 1 预应力锚固工程中的锚杆体，可按表 4 . 3 . 1 的标准，进行防腐、防锈处理。 丧4 3 1 预应力锚杆的防 度、防 锈标准 工作环境 预 应力锚杆 的工作 时间 临时性 预应力 锚杆 永久性 预应力 锚杆 无侵蚀性按 A 级进行 防护 张拉 后 1 5 天 内，按 c级 进行耐久 性防护 中 等 侵蚀 性张拉前 按 A级 或 B级 防护 张 拉前按 A 级或 B级 防护 。 张拉后 按 C级进行耐 久 性防护 强侵蚀

32、性 。 tC w 拉前 按 B级进行 防护 . 张拉后 按 进行耐 久性防护 张拉 前按 B级进 行防护 。 张拉 后按 C级 进行耐久 性 防护 进 行 眠 注 : A 级防护材 料 : 液 态防护 ，如石 灰水 、防腐油 。 B级防护 材料 :塑态 防护 ， 如凝 胶 、树脂 、防锈油脂 等 . C级 防护材料 :刚性 防护 ， 如 水泥浆 或水泥 砂浆 . 4 . 3 . 2 锚杆体防腐、 防锈处理时， 所使用的材料及其附剂中， 不得含有硝酸盐、 亚硫酸盐、 硫氰酸盐。 抓离子含量不 得超过水泥重量的。 . 0 2 %e 4 . 3 . 3 预应力锚杆采用水泥砂浆或水泥浆做为 封孔灌浆或

33、胶结材料时， 应符合本规范 3 . 2 . 4条的规定。 掺入的减水剂、 早强剂、 膨胀剂中对钢材有腐蚀作用的物质含量也应符合 本规范4 . 3 . 2 条的规定。 4 . 3 . 4 无粘结预应力锚杆锚固段所使用的胶结材料亦应满足本规范4 . 3 . 3 条规定。 对于张 拉段也必须采用水泥浆或水泥砂浆进行全孔封闭灌浆防护。 44 张拉力的控制和张拉程序设计 4 . 4 . 1 对于岩体锚固工程，施加设计张拉力时，锚束中的各股钢丝或钢绞线的平均应力， SL 2 1 2 - 9 87 7 3 不应大于钢材极限抗拉强度的6 0 0 0 ; 当施加超张拉力时， 其各股钢丝或钢纹线的平均应力， 不宜

34、大于钢材极限抗拉强度的6 9 %. 4 . 4 . 2 对于水工建筑物的锚固工程， 当施加设计张拉力时， 锚束中 各股钢丝或钢纹线的 平 均应力，不应大于钢材极限抗拉强度的6 5 0 0 ;当施加超张拉力时，其各股钢丝或钢纹线的 平均应力，不宜大于钢材极限抗拉强度的 7 5 0 0 0 4 . 4 . 3 预 应力锚杆张拉程 序设计， 应遵守下列规定: 1 锚杆的张拉力应分级施加，逐级增加至超张拉荷载。 2 每级张拉荷载下， 应持荷 5 m i n ， 锚杆锁定后， 当预应力损失超过设计张拉力的1 0 % 时，应进行补偿张拉。补偿张拉应在锁定值基础上一次张拉至超张拉荷载。补偿张拉最多 进行两次

35、。 3 对于群锚工程，为避免锚杆张拉时， 使邻近已锁定锚杆产生应力松弛， 应优化张拉 程序设计。若邻近锚杆产生应力松弛的幅度超过设计张拉力的 1 0 %时，应进行补偿张拉。 4 . 4 . 4 为保证预应力锚杆锁定时的预应力效果， 应根据锚夹具的性能和造孔质量， 确定超 张拉力的数值。一般情况下超张拉力不宜超过设计张拉力的 1 1 5 %. 5 岩体预应力锚固设计 5 . 1 岩质边坡 5 . 1 . 1 为防止岩质边坡滑动， 采用预应力锚杆加固时， 应同采用阻滑桩、 抗滑墩，或以预 应力锚杆为主的综合加固方案进行技术经济比较。 5 . 1 . 2 根据可能使边坡失稳的软弱结构面位置、 产状及

36、其各项力学指标， 应采用极限平衡 理论进行稳定性分析，确定失稳边坡的范围、滑动面位置和下滑力的大小。 5 . 1 . 3 应在充分考虑岩体自身强度作用的原则下， 决定由预应力锚杆提供的抗滑力。 对边 坡施加预应力后，岩体边坡的稳定状况应符合式 ( 5 . 1 . 3 )的规定。 ，Ql + QZ十 Q3 人乙多 砚 ( 5 . 1 . 3 ) 式中Q,岩体强度提供的抗滑力; Q: 其他加固措施提供的抗滑力; Q 3 预应力锚杆提供的抗滑力; Q滑动体的下滑力; K抗滑稳定安全系数，其中:永久性预应力锚固工程K=1 . 8 -1 . 5 ;临时性预 应力锚固 工程K =1 . 5 -1 . 2

37、, 5 . 1 . 4 锚杆长度，应按式 ( 5 . 1 . 4 )确定 L= L,+L,+ L, ( 5 . 1 - 4 ) 式中L 预应力锚杆长度; L , -锚固段长度， 胶结式锚固段长度应按式 ( 4 . 2 - 2 ) 计算确定; 机械式锚固段， 应 77 4水 利 水 电 息妹 合 设 计 根据锚杆同锚固段的搭接长度确定; L y 张拉段长度; L 3 外露长度。 5 . 1 . 5 预应力锚杆同水平面的夹角.可按式 ( 5 . 1 . 5 )确定。 ( 5 . 1 . 5 ) 里2 + ， 一 “ 士 ( 4 5 0 式中 R最佳锚固 角; B滑动面 ( 软弱结构面)倾角; P-

38、 一 一软弱结构面内 摩擦角。 当确定的最优锚固角为一 5 0 Q或n q ) Q ( 3 . 3 . 4 ) 式中Q稳定需要的总锚固力; q , q 2 , 、 q 各单根锚杆的 设计张拉力; n i , n z ,、n 不同 设计张拉力的 锚杆根数; q 单根锚杆平均设计张拉力; ” 一 ” 1+n,+ 二 + n . - 锚杆 的 总 根 数 。 3 . 3 . 5 采用预应力锚杆进行加固， 锚固段的位置需置于稳定的介质中。 对于由软弱结构面 引起的塌滑，预应力锚杆需穿越软弱结构面，锚固段需置于不能滑动的完整岩层中;对于 由塑性变形引起的塑性区或拉力区，锚固段需置于稳定的弹性区内。这样，

39、预应力锚杆在 被锚固介质中的实际长度为孔口至软弱结构面或塑性区的距离，加上与锚固荷载相应的锚 固段长度 。 3 . 3 . 6 为了向被锚固介质提供最佳的锚固效果， 力求锚固力分布均匀。 在一般情况下， 锚 杆应均匀、等距离布置。布置形式可以是方形布置，也可以是梅花形或菱形布置。由于其 他布置要求，也可以布置成矩形。 从锚杆的受力条件分析，当锚束受到较大拉力时，被锚固介质处于受压状态，而在锚 固段和外锚头附近的一定范围内，被锚固介质出现拉应力区。所以锚杆的布置应力求缩小 锚固段和外锚头附近的拉应力区范围，拉应力值也要控制在允许的范围之内。此外，由于 锚杆的锚固力是靠锚固段的胶结材料同锚杆体的握

40、裹力及同孔壁的粘结力来提供的，当锚 杆张拉时，锚固段附近介质出现拉应力。当其拉应力过大时，对锚固效果也会产生一定影 响因此，锚杆的布置应力求达到为锚固对象提供均匀的锚固力，而且锚固段部位的拉应 力区也不宜过大。 当采用群锚， 且单根锚杆的锚固力又较大时， 应布置长短相间的锚杆， 以 分散或缩小锚固段附近的拉应力，避免锚固段附近锚固介质拉裂。 锚杆的方位应以提供最大阻滑力和最有效支护抗力为目的进行布置。 一般情况下，最有效的布置为逆滑动方向布置。但由于受施工条件、滑动体的边界条 件限制，只能以一定的角度布置，所以必须经过综合比较，选择最优的锚固方向，以达到 最有效的加固效果。 由于稳定需要，设计

41、中若布置的预应力锚杆数量较多，锚固段在被锚固的介质中比较 集中，在锚固介质的某个高程或某个平面内应力状况比较复杂，或由于施加的张拉力比较 大而造成锚固段区域内产生局部拉应力。为改善锚固段区域被锚固介质的应力条件，锚固 段最好分布在不同高程或不同平面内，这样可以扩大锚固段的范围，减小局部拉应力的数 值， 改善锚固段区域的应力分布。由于锚固技术的发展， 为改善锚固段区域的应力状况， 不 少国家，特别是日本对锚固段的结构形式做了改进，将锚固段做成压缩集中型或压缩分散 S L 2 1 2 - 9 8 7 8 9 型，将锚固段区域的拉应力变为压应力，大大改善了锚固段的应力状态，扩展了预应力锚 杆的使用范

42、围，为发展高荷载预应力锚杆创造了条件。这种型式的锚头已引入我国，压缩 集中型及压缩分散型锚头构造见图3 . 3 . 6 - 1 ，常规胶结式锚固段及压缩集中型和压缩分散 型锚固段应力分布状况见图3 . 3 . 6 - 2 , 3 0 12 01 1 0 0 1 d t o o 1 01 t o o 1 01 t o o 图3 . 3 . 6 - 1 压缩集中型及压缩分散型锚固段结构 ( 单位 滑 动 (a) 承载体 压力区 劝 翅 返 司彩 卜勤庚 承载体 腼(c) 滑 /气 图 3 . 3 . 6 - 2 各种型式锚固段应力分布示意图 Ca )常 规锚 固 段 应力 分布 ; ( b )压

43、缩集 中型锚 固段应力 分布 . ( c )压缩分散型锚固段应力分布 3 . 3 . 7 混凝土预应力闸墩， 由于结构尺寸小又承受了较大的水推力， 结构中应力状态比较 复杂。计算结果表明，在巨大的水推力作用下，闸墩内侧表面和闸墩与大梁连结部位都有 较大的拉应力， 有些工程上述部位的主拉应力达 8 . O MP a 。 为了改变这种状况， 在闸墩的平 面上和立面上均需布置一定数量的预应力锚杆。 在立面上预应力锚杆应沿水平推力的合力方向呈扇形扩散布置，使闸墩中应力分布 均匀 。 由千间墩尺寸挤小.预应为钳杆在平面内的布置，除应考虑应力条件外，还应考虑施 7 9 0水 利 木 电 总.综 合 设 计

44、 工简便、灵活。 在水工混凝土结构中，布置预应力锚杆，还应长短相间布置，主要 目的是改善闸墩的 应力条件。 3 . 3 . 8 由于预应力锚杆内部应力较高， 为防止应力腐蚀， 从防 护的角度出发，预应力锚杆应有一定厚度的水泥浆包裹，参照 S L / T 1 9 1 -9 6 水工混凝土结构设计规范的规定，并结合预 应力锚 固设计和施工经验，预应力锚杆的最小保护厚度为 2 0 mm， 所以只有钻孔直径大于锚束直径 4 0 mm时， 才能满足这 一要求， 如图3 . 3 - 8 . 对采用机械式锚固段的预应力锚杆，是靠锚固段的外夹片 同孔壁的嵌固与摩擦承受锚杆的张拉力的。因此必须保证外夹 片的嵌固

45、效果。 从机械式锚固段结构设计可知， 锚固段直径可调 尺寸仅有 1 0 -1 5 m m， 如果孔口直径超差， 则影响嵌固质量， 如 果孔口直径欠差则安装困难，所以规定机械式锚固段终孔直径 误差宜在士2 mm以内。 3 . 3 . ， 对于较为重要的工程或工程的重要部位，不仅要采用 “ 工程类比法” 初选锚固设计参数， 通过分析、 计算和比 较决定2 0 2 0 锚固参数， 还应采用数值计算、 分析或通过模型试验进行验证，图3 . 3 . 8 锚杆 体与 以 获取锚固 效果最佳、 施工切实可行、 最经济的设计方案。钻 孔 关 系 示 意图 对 于 岩 质 边 坡、 坝 基、 地 下 洞 室 的 边 墙 的 稳 定 分 析， 较 为 有潭 位 : m m ) 效的方法是刚体平衡法，对于地下洞室的塑性区、拉力区的确定，一般采用有限元分析的 方法。 目前预应力锚杆用于工程加固已经非常广泛，已积累了较为丰富的经验。在工程的锚 固设计中，应充分利用已取得的经验和成果。对于小型或临时性的锚固工程，可比照类似 工程确定各项设计参数。 3 . 3 . 1 0 由于预应力锚杆，工作时锚杆材料内部应力较大，再加上各股钢丝受力的不均匀 性，决定了对锚杆的防腐和防锈蚀的重要性。因此，在预应力锚固设计时一定要注意锚杆 的防腐防锈处理的设计。锚杆的防护设计，一定要根据锚杆的使用