王胜用广东省佛山市百鸿房地产开发有限公司
摘要：我国预应力锚索在砂土应用中对锚索耐久性的要求相对较低，且可操作性较差，结构的安全性重点放在各种强度要求上，而对环境因素下的耐久性要求则考虑较少。随着我国基本建设的迅猛发展，作为土建结构重要组成部分的岩土预应力锚索工程在砂土中的耐久性应引起相关研究、设计和施工部门的高度重视。
关键词：预应力锚；锚索；砂土；应用
一、相关概念
1.预应力锚索概述
预应力锚索是指在工程施工过程中，由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端锚固在坚硬的岩层中，然后在另一个自由端进行张拉，对岩层施加压力，将不稳定的岩体进行锚固。同时在工程施工中，预应力锚索是一种较复杂的锚固工程，要有有专业知识与经验的人员来进行施工，对于施工人员及监理人员都需要有丰富的理论与经验。如图1为锚索示意图。
二、规范中关于预应力锚索防护要求
国家水利部发布了预应力锚固设计规范行业标准：一是出台了规范要求对预应力锚固中的锚索体要按照要求的标准进行防腐、防锈处理；二是要求锚索体防腐防锈处理所使用的材料及其附剂中不得含有硝酸盐、亚硝酸盐、硫氰酸盐等，氯离子含量不得超过重量的0.02%；三是预应力锚索采用水泥砂浆或水泥浆作为封孔灌浆或胶结材料时，应符合水工预应力锚固设计规范；四是无粘结预应力锚索锚固段所使用的胶结材料也满足规范的规定。对于张拉段也必须采用水泥浆或水泥砂浆进行全孔封闭防护；五是封孔灌浆后，锚索应有大于二厘米的保护层厚度。在预应力锚索进行防腐、防锈处理时所使用的材料有：石灰水、防腐油之类的一级防护材料；凝胶、树脂或防锈油脂等的二级防护材料；水泥浆或水泥砂浆等的三级防护材料[1]。
三、预应力锚索在砂石施工中的注意事项
1.关于锚孔测放。在边坡施工时需一边进行挖土操作一边来进行加固，要求不可开挖到底。要根据工点工程立面图，依照设计要求，把锚孔位置准确放到坡面处，其误差不可超过正负50mm。在施工困难的场地，和设计监理单位沟通确认后，可在保证安全的前提下，适当放宽尺寸要求。对于钻孔孔径、孔深要严格按照设计值来执行。
2.关于钻孔设备。在砂土施工中，要根据固地层的类别、锚孔孔径、深度及施工场地等现场的条件来选择钻孔设备。砂土岩层中采用潜孔冲击成孔，同时要采用跟管钻进技术。
3.关于钻机就位。在锚孔钻进的施工，要根据条件准确安装固定钻机，要搭设与承载力与稳固条件匹配的脚手架，根据现场的情况测放孔位，并严格按照程序进行机位调整。要确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过正负50mm，关于高程误差不能超过正负100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位为正负1.0°，方位允许误差为正负2.0°。
4.关于钻进方式。预应力锚索在砂石施工要求钻孔干钻，要严格禁止采用水钻，要严格防止漏水漏砂，确保锚索施工中的粘结性能。
5.关于锚孔清理。当钻井达到设计深度时，要稳钻一到二分钟，以避免孔底尖灭、达不到设计孔径。同时要确保钻孔孔壁不可有沉碴及水体粘滞，当钻孔完成后，利用高压空气将孔内岩粉及水体清除后，以防止降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。
6.关于锚孔检验。预应力锚索在砂石施工中锚孔钻造结束后，要经现场监理检验合格，才可进行下道工序。一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆的方式，现场监理旁站的条件下进行孔径、孔深检查。当锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，才可认为锚孔钻造检验合格。
7.关于锚索体制作及安装。锚梁、自由段、锚固段和安全段四部分组成组成了预应力锚索。在施工过程中，使用压力分散型锚索[2]。由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体上，以组成每个单元锚索。通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚，并固于钢质承载体上。此时要求单根的连接强度大于200KN。安装前，要确保每根钢绞线顺直，并且排列整齐，要事先做好去锈、油污的处理，对于有些损伤及锈坑的钢绞线要及时的挑出。
8.关于锚固注浆。预应力锚索在砂石施工中，对于注浆要采用水泥砂浆，要提前进行试验来确定施工配合比。在施工过程中，要求实际注浆量要大于理论的注浆量，要注浆直至注满为止。当注浆完成后，做好记录，同时进行锁口腰梁制作，将锁口腰梁与围护桩联接成整体，进行主筋焊接，并在现场对钢筋进行绑扎,对钢管扣件及对拉螺栓加固模板,插入式振捣棒振捣混凝土。注浆采用BW-250型泥浆泵,注浆材料注浆采用42?5R普通硅酸盐水泥制成的纯水泥浆,水灰比0?40~0?50,另加早强剂1%,减水剂6‰,保持0?6MPa~0?8MPa的注浆压力,待孔口溢出浓水泥浆时第一次注浆结束。地梁制作采用C25混凝土整体浇注，基础先铺垫2cm砂浆调平层，再进行钢筋制作安装，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2，且有焊接接头的截面之间的距离不得小于1米。在砼浇注时，要注意通常锚孔周围，钢筋较密集，一定要仔细振捣，保证质量。
9.关于锚索张拉及锁定、封锚。在施工过程中，通过现场张拉试验确定工艺，并按照操作规程分级执行。补偿张拉后从锚具量起，留出长五到十厘米的钢绞线，其余部分机械切割截去[3]。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。如在施工中对锚索张拉进行5级加载，分级荷载分别为10%Nt、25%Nt、50%Nt、75%Nt、100%Nt。每次加载后观测一定的时间(见表1),并记录锚头位移量,绘制P-ε曲线,与标准P-ε线比较,验证实际伸长值是否大于理论伸长值的80%,小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论伸长值。
表1加载等级及观测时间表
四、预应力锚索在砂土中施工的难点
对于预应力锚索所在的特定介质环境和高拉应力特点，如果没有进行防腐处理或防腐不当的锚索，会发生腐蚀或被破坏掉。应力腐蚀、氢脆、化学腐蚀和电化学腐蚀是导致腐蚀的常用原因。
国内工程界通过调研对预应力锚索腐蚀破坏情况进行了实例研究，统计后的数据显示永久锚索占69%，临时锚杆占31%。通过对锚索破坏的原因分析得出的问题主要有：一是锚固段问题。这是由于锚固段内灌浆不足而引起的，其中3米长的预应力钢绞线受含硫酸盐和氯化物的地下水侵蚀，灌浆施工缺少压水检查和施工不当导致锚固段灌浆不足。二是自由段问题。破坏的形式主要有：地层运动造成拉筋超应力；水泥浆包裹不足或无水泥浆；沥青包裹层被破坏；保护材料的选择不合适；拉筋存放时间过长等。三是锚头问题。
五、结语
我国基础建设发展较为迅猛，作为土建结构重要组成部分的预应力锚索工程在砂土中的耐久性应引起相关研究、设计和施工部门的高度重视。要加强研究，促进预应力锚索工程在砂土的有效运用。
参考文献：
[1]陕西省建筑设计院主编.建筑材料手册.北京:中国建筑出版社,1995
[2]杜正国主编.实用结构力学教程.四川:西南交通大学出版社,1992
[3]黄棠等主编.结构设计原理.四川:西南交通大学出版社,1980