压力分散型锚索张拉工艺研究

旷志龙

【摘要】考虑到压力分散型锚索划分承载体单元长度不一致影响，以新型智能张力技术为基础，基于漳永高速（漳平段）公路工程进行了压力分散型锚索施工工艺的技术研究和探讨，对比分析了智能张拉张拉数值和理论计算值的差异。研究结果表明：智能张力技术张拉效果良好，真正意义的实现了整个智能张拉过程，具有良好的运用推广效果。

【关键词】张拉；压力分散型；锚索

1、前言

预应力锚索是当前锚索实际工程运用中的主要形式[1]-[2]。随着研究的进展，单孔复合锚固系統概念被提出，即将一个钻孔划分为几个单元，使得各个单元独立工作，从而分散了复合体的压力。大量的研究和工程实践表明[3]：压力分散型锚索拉力效果明显，可以达到普通拉力型锚索的2倍。虽然压力分散型锚索比传统拉力型锚索性能优越，但是由于传统的张拉工艺的缺陷，不能保证其有效预应力的施加，因而影响了压力分散型锚索的整体性能。随着预应力智能张力工艺的出现和推广[4]，预应力张拉质量得到了一定的保证。因而在压力分散型锚索中实现智能张拉具有显著的意义。

本文以智能张拉技术为背景，对智能张拉在锚索中的工艺进行了研究，对比分析了智能张拉的过程值和理论计算值的差异。进而为后续张拉工程提供技术背景和指导意义。

2、锚索施工工艺

2.1施工工序

具体的张拉过程如下：

锚索单元划分→理论和试验确定张拉工艺→施工准备→锚孔和锚筋制作→锚孔注浆→框架梁施工→锚索张拉锁定→锚孔封锚。

锚索有效预应力的施加是维持整个结构性能稳定的关键环节。在施工过程中，采用智能张拉设备进行智能张拉，来保证有效预应力的施加到位。

2.2张拉流程

以锚固段由3个单元共6束压力分散型锚索为例，预应力锚索基本张拉流程如下：

①准备好张拉设备、千斤顶，连接张拉设备电源，安装好千斤顶，连接好高压油管和数据线；

②整体加荷15%进行预张拉，持荷5min，卸荷回油；

③进行差异荷载补偿张拉：先单独张拉D1单元到△P1，再将D1、D2单元同时张拉至△P2；

④整体分级张拉：在补足差异荷载后，三个单元整体分5级（25%、50%、75%、100%和110%）张拉，在最后一级持荷10～20min后卸荷；

⑤卸荷、回顶：分级张拉并持荷完毕后进行卸荷、回顶。锚索锁定48小时内，若发现明显的预应力损失现象，必须及时进行补偿张拉。

张拉过程中为了准备控制张拉效果，采用张拉力值和锚索体伸长量2个量来控制，即所谓的“双控法”。以控制油表读数为准，伸长率为校核，保证实际伸长量与理论伸长偏差值在6%内，否则应查明原因并采取措施后方可进行张拉。

3、实例分析

3.1工程概述

海峡西岸经济区高速公路网的漳永高速（龙岩段）A9标段起讫里程为K119+400～K129+400，合同段部分路堑边坡设计采用框架梁进行防护，如图1所示。框架梁采用压力分散型预应力锚索进行锚固，每孔锚索由三单元共六（或四、八）束钢绞线组成，钢绞线采用直径15.24mm、强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线。每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成。钢绞线通过特制的挤压簧（类似于夹片功能）和挤压套（类似于锚环功能）对称地锚固于钢质承载体上，其单根的连接强度大于200kN。坡面锚孔孔径φ150mm，锚具采用OVM15-4型，锚索总长度根据边坡级数位置不同而有几种设计长度，其对应设置位置详见具体的边坡锚索框架防护设计图，设计吨位分别为350kN（4束）、700kN（6束）、900kN（8束），锚索倾角15°，锚固段长度有8m、10m和12m不等，孔底沉碴段长0.2m。

3.2实例差异载荷计算

本合同段里程桩号ZK120+260.014的压力分散型预应力锚索框架类型，按锚索总长度不同共分为三种，即锚索总长16、18和20m；按锚索设计荷载不同分为两种，即350kN和700kN。锚索的锁定荷载均为设计荷载的110%。现根据计算公式，对三单元共六束压力分散型锚索分别列表计算四种锚索各单元的差异荷载及伸长量如表1所示。张拉过程中，张拉值严格按照计算设定。

表中其他计算参数：锚索锁定荷载为设计荷载的1.1倍；每单元钢绞线束n为2；单根钢绞线截面面积A=140mm2；钢绞线弹性模量E=195000 （Pa）。

3.3张拉设备、数据

湖南联智桥隧技术有限公司开发专用于边坡的智能张拉设备，分别可进行普通拉力型和压力分散型锚索的张拉，并在漳永高速（龙岩段）A9标桩号ZK120+260.014进行十多天的实地试验，张拉过程中采用的智能张拉设备如图2所示。

利用该智能张拉的特点采用合理的张拉工艺，进行边坡的压力分散锚索进行张拉，具体的图各分级阶段张拉趋势图如图3所示。

从图3可以看出，智能张拉设备设定的张拉阶段张拉力值和伸长量值与计算值吻合较好，实际伸长量与理论伸长偏差值在6%内，真正的实现了双控，保证了有效预应力的施加，提高了整个锚索预应力整体性能。通过合理的张拉工艺将智能技术运用到压力分散型锚索施工中，施工效果明显，保证了工程质量，对后续压力分散锚索的施工提供了一定的指导意义。

4、结束语

本文的主要结论如下：

（1）压力分散型锚索施工工艺技术以控制理论计算为基础，严格按照规定的程序和速度进行张拉，保证了锚索施工质量；

（2）预应力智能张拉技术展现了良好的张拉效果，配合合理的施工工艺，能够作为后期锚索张拉的典范。

参考文献

[1]尤春安，战玉宝.预应力锚索锚固段的应力分布规律及分析[J].岩石力学与工程学报，2005，24（6）：925-928.

[2]夏雄，周德培.预应力锚索地梁在边坡加固中的应用实例[J].岩土力学，2002，23（2）：242-245.

[3]姜新龙，李锦峰，王治德.压力分散型锚索试验分析[J].石家庄铁道学院学报，2003，16（B07）：91-93.

[4]梁晓东，吴涛，刘德坤.预应力智能张拉与传统张拉的比对试验研究[J].公路，2012（4）：144-147.