預(yù)應(yīng)力錨桿

錨桿在安裝過程中依靠安裝機械主動施加的作用于巷道圍巖上的應(yīng)力稱為錨桿支護(hù)的預(yù)應(yīng)力。能夠施加預(yù)應(yīng)力的錨桿稱為預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿支護(hù)的預(yù)應(yīng)力是由錨桿桿體受拉并通過托盤和錨固端作用于錨固區(qū)域的巖體而形成的，此時錨桿桿體承受的軸向拉力即為錨桿預(yù)緊力。

錨桿支護(hù)預(yù)應(yīng)力的大小與錨桿布置密度、錨桿預(yù)緊力的大小等因素密切相關(guān)，在錨桿支護(hù)施工過程中，常用單個錨桿的預(yù)緊力來說明錨桿支護(hù)預(yù)應(yīng)力的大小。

影響錨桿預(yù)緊力大小的因素有錨桿桿體強度、錨固劑的性能、被錨固巖體的性質(zhì)、錨桿的施工質(zhì)量、錨桿尾部螺母承受的預(yù)緊扭矩等。其中錨桿尾部螺母承受的預(yù)緊扭矩是最主要的影響因素。錨桿桿體強度限制錨桿預(yù)緊力的大小，較低的錨桿桿體強度說明桿體承受的拉應(yīng)力較小。另外，錨固巖體的可錨性對錨桿預(yù)緊力的施加起到限制作用，在松軟或裂隙巖體中，由于可錨性較差，巖體和樹脂之問的黏聚力較弱，限制了錨桿的錨固力，同時對錨桿預(yù)緊力的施加亦有一定的影響。

一般而言，錨桿預(yù)緊力大小的選擇應(yīng)遵循以下原則：圍巖不發(fā)生明顯離層、滑動和出現(xiàn)拉應(yīng)力。錨桿預(yù)緊力為錨桿桿體屈服載荷的30%～50%。錨桿直徑、長度越大，強度越高，要求預(yù)緊力越高 。

（1）預(yù)應(yīng)力錨桿主要錄用高強度精軋螺紋鋼作為主要受力構(gòu)件，對鋼筋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、鎖定、施加加同荷載。預(yù)應(yīng)力錨桿框架主要應(yīng)用于錨固地層為碎塊狀及以上地層，效果較佳；對于錨固地層為類土質(zhì)、全風(fēng)化等情況，在使用時應(yīng)根據(jù)錨固地層的物理力學(xué)參數(shù)等設(shè)置錨固段長度。

（2）預(yù)應(yīng)力錨桿的材料應(yīng)滿足下列要求：

①預(yù)應(yīng)力桿體材料坷常采川高強精軋螺紋鋼筋。當(dāng)預(yù)應(yīng)力值較小時，預(yù)應(yīng)力筋也可采用HRB級普通鋼筋。

②水泥漿體材料。水泥一般采用普通硅酸鹽水泥，必要時可采用抗硫酸鹽水泥，不得使用高鋁水泥；細(xì)集料應(yīng)選用粒徑小于2mm的中細(xì)砂；采用符合要求的水質(zhì)，不得使用污水，不得使用pH小于4的酸性水。

③塑料套管材料。材料應(yīng)具有足夠的強度，保證其在加工和安裝過程中不致?lián)p壞，具有抗水性和化學(xué)穩(wěn)定性，與水泥砂漿和防腐劑接觸無不良反應(yīng)。

④隔離架應(yīng)由鋼、塑料或其他桿體無害的材料制作，不得使用木質(zhì)隔離架。

⑤防腐材料。在錨桿服務(wù)年限內(nèi)，應(yīng)保持其耐久性，在規(guī)定的工作溫度內(nèi)或張拉過程中不開裂、變脆或成為流體，不得與相鄰材料發(fā)生不良反應(yīng)，應(yīng)保持其化學(xué)穩(wěn)定性和防水性，不得對錨桿自由段的變形產(chǎn)生任何限制。

（3）預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行基本試驗，基本試驗數(shù)量不得少于3根，基本試驗孔具有相同邊坡錨孔深度的代表性。基本試驗宜在工程施工作業(yè)開始之前進(jìn)行，并完成試驗報告，提交給監(jiān)理工程師和設(shè)計代表，待試驗報告批準(zhǔn)，設(shè)計錨固參數(shù)確認(rèn)或調(diào)整后，方可進(jìn)行錨固工程施工作業(yè)。試驗孔的具體位置應(yīng)由監(jiān)理工程師和設(shè)計代表現(xiàn)場確定。對于已經(jīng)失穩(wěn)或穩(wěn)定性差的邊坡，經(jīng)監(jiān)理工程師和設(shè)計代表同意后，可采用試驗孔與工程孔同步進(jìn)行的施工方‘案。

（4）鉆孔機具應(yīng)根據(jù)錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度以及施工場地條件等選擇。錨孔鉆造直采用潛孔鉆機或錨桿鉆機沖擊成孔，未經(jīng)設(shè)計允許不得采用地質(zhì)鉆機成孔。

（5）錨孔鉆進(jìn)須采用無水干鉆，嚴(yán)禁帶水鉆進(jìn)；鉆孔速度應(yīng)根據(jù)鉆機性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其他意外事故。

（6）鉆孔達(dá)到設(shè)計深度后，不能立即停鉆，須穩(wěn)鉆1～2min。鉆孔結(jié)束后，須使用高壓空氣（風(fēng)壓0.2～0.4MPa）將孔內(nèi)巖粉及雜質(zhì)全部清除出孔外。

（7）錨孔成孔后．須經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢驗合格，方可進(jìn)行下道工序。孔徑、孔深檢查一般采用設(shè)計孔徑的鉆頭和標(biāo)準(zhǔn)鉆桿在現(xiàn)場監(jiān)理旁站的條件下驗孔，要求驗孔過程中鉆頭平順推進(jìn)，不產(chǎn)生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設(shè)計錨孔深度，退鉆要求順暢，用高壓空氣（風(fēng)壓0.2～0.4MPa）吹驗，不存在明顯飛濺沉渣及水體現(xiàn)象。同時要求復(fù)查錨孔孔位、傾角和水平方向角，待全部錨孔施工分項工作合格后，即可認(rèn)為錨孔檢驗合格。錨孔底部的偏斜應(yīng)滿足設(shè)計要求，可用鉆孔測斜儀控制和檢測。

（8）錨桿桿體的組裝與安放應(yīng)滿足下列要求：

①按設(shè)計要求制作錨桿，為使錨桿處于鉆孔中心，應(yīng)在錨桿桿件上安設(shè)定中架或隔離架（鋼筋桿體沿軸線方向每隔1.0～2.0m設(shè)置一個定中架）。

②錨桿鋼筋或鋼絲平直、順直、除油除銹。桿體自由端應(yīng)用塑料管包扎，與錨固體連接處用鉛絲綁扎。

③安放錨桿桿體時，應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎，注漿管宜隨錨桿一同放入孔內(nèi)，管端距孔底50～100mm，桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致，安好后使桿體始終處于鉆孔中心。

④若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌，應(yīng)重新透孔、清孔，直至能順利送入錨桿為止。

（9）錨孔注漿采用常壓注漿、孔底返漿法進(jìn)行施工。待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時，可停止注漿。注漿完畢應(yīng)將外露的鋼筋清洗干凈，并保護(hù)好。

（10）注漿作業(yè)過程應(yīng)做好注漿記錄，同時，每批次注漿都應(yīng)進(jìn)行漿體強度試驗，且漿體樣品不得少于兩組，保證滿足設(shè)計漿體強度要求。注漿過程應(yīng)認(rèn)真做好現(xiàn)場施工注漿記錄，每批次注漿都應(yīng)進(jìn)行漿體強度試驗，試件不得小于兩組。漿體未達(dá)到設(shè)計強度的70%時，嚴(yán)禁在錨筋體端頭懸掛重物和拉綁碰撞。

（11）預(yù)應(yīng)力張拉與鎖定施工時，錨桿張拉至設(shè)計軸向拉力值的1.05～1.1倍，土質(zhì)為砂土?xí)r保持10min，土質(zhì)為黏性土?xí)r保持15min，然后卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定作業(yè)。錨桿張拉荷載分級觀測時間遵守相關(guān)規(guī)范要求。

（12）預(yù)應(yīng)力錨固工程注漿完成后，待強度滿足設(shè)計要求時，應(yīng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力抗拔力檢測；張拉鎖定后，需依據(jù)相關(guān)規(guī)定和規(guī)范要求進(jìn)行錨固工程質(zhì)量抽檢試驗。

（13）錨固工程檢測合格后，方可進(jìn)行封錨施工。封錨時鋼筋應(yīng)采用機械切割余留錨筋，嚴(yán)禁電弧燒割。錨筋切除時預(yù)留長度應(yīng)不少于100mm外露錨筋，封錨混凝土強度宜不低于20MPa。2100433B

根據(jù)錨固方式或錨固材料的不同，常用的預(yù)應(yīng)力錨桿有機械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿、樹脂預(yù)應(yīng)力錨桿、水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿。

預(yù)應(yīng)力錨桿機械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿

機械脹殼預(yù)應(yīng)力（下圖《機械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿》所示）錨桿的基本原理是利用其錐形的端部在沿螺紋旋轉(zhuǎn)時，將兩片帶有倒鉤的外殼脹開，使其壓緊在巖壁上而產(chǎn)生錨固力。其優(yōu)點是裝錨后能立即發(fā)揮支護(hù)作用，并且可以通過擰緊螺帽對錨桿施加低噸位（不超過50～80kN）的預(yù)應(yīng)力，缺點是錨固會逐漸松弛，需要經(jīng)常擰緊螺帽，且桿體沒有砂漿保護(hù)，容易銹蝕，故多用作臨時支護(hù)。若后續(xù)對桿體進(jìn)行水泥注漿，可以作為永久支護(hù)。

機械脹殼式錨桿適合于堅硬的巖石，由于與楔形體接觸的巖石變形和破壞，它們在密集節(jié)理化巖石和軟弱巖石效果中不太好，也不適用附近受到爆破振動的錨固。

預(yù)應(yīng)力錨桿樹脂預(yù)應(yīng)力錨桿

樹脂預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固端采用樹脂卷作為錨固劑，由樹脂藥包、桿體及墊板等組成。樹脂預(yù)應(yīng)力錨桿具有承載快、錨固力大、安全可靠、施工操作相對簡便、適用范圍廣等優(yōu)點，且控制圍巖位移和抗震性能好，適用于Ⅰ～Ⅳ類的圍巖主動支護(hù)，克服了機械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿不宜使用在密集節(jié)理化巖石和軟弱巖石的弱點。但是錨固端的樹脂藥包需要機械高速攪拌均勻才能迅速凝固發(fā)揮端頭錨固作用．限制了它在一些機械不方便到達(dá)區(qū)域的使用。

樹脂預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料宜用Ⅱ級鋼筋，直徑為16～32mm；錨頭的錨固長度宜為500～1000mm；設(shè)計錨固力不應(yīng)低于50kN。鑒于樹脂錨桿的長期抗腐蝕保護(hù)能力存在某些不確定性，現(xiàn)行一般的做法是采用端頭錨固采用樹脂卷并施加預(yù)應(yīng)力，自由拉伸桿體采用水泥注漿，確保錨桿的長期耐久性。

預(yù)應(yīng)力錨桿水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿

水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固端采用快硬水泥藥卷作為錨固劑，通過快硬水泥對巖壁和桿體的粘結(jié)而起張拉錨固作用。自由張拉段采用緩凝水泥藥卷作為后續(xù)錨桿的錨固與防腐層。

水泥藥卷制作簡便、材料來源廣泛、成本低，便于機械化操作，安裝速度快，無粉塵危害，適用于Ⅰ～I(xiàn)V類的圍巖支護(hù)。

水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料宜用Ⅱ級鋼筋，直徑為16～32mm；錨頭的錨固長度宜為1000～2000mm；設(shè)計錨固力不應(yīng)低于50kN 。