在高大的地下洞室工程中,地质条件较差时,为了更有效地保持围岩的稳定,除采用一般灌浆锚杆和喷射混凝土支护外,通常还在围岩中安装长度为 10~20m,预应力值达100t的锚索来加固围岩。
在洞室周边一定范围内合理地设置预应力锚索,可以调整洞体围岩的应力,使洞室周边的拉应力区上移,提高洞室围岩的稳定性。预应力锚索不仅应用在稳定性较差的地层中修建大型洞室,而且还可以用来加固边坡和坝体。目前采用的预应力锚索有:
涨壳式钢绞线预应力锚索;涨壳式高强度钢丝束预应力锚索;二次灌浆式预应力锚索。
一、二次灌浆预应力锚搏碧索的构造
二次灌浆预应力锚索的组成如图12-15 所示,由内锚固段、张拉断、外锚固段、溢浆段四部分组成。
1.内锚固段
内锚固段的主要作用是为锚索张拉时提供足够的锚固力,内锚固段的长度应根据所需锚固力的大小来确定。
图12-15 二次灌浆预应力锚索
图12-15 二次灌浆预应力锚索
内锚固段有钢绞线、架线环、定位止浆环、溢浆管、排气管等组成。
内锚固段灌浆所用水泥,以快凝、早强、对钢材腐蚀性小和强度高为宜。其初凝为30min至 1h,终凝为 1~1.5h。
内锚固段的长度,根据试验,在一般岩石中,要求锚索的张力为 50~60t 时,才用1.5~2.5m。
2.张拉段
张拉段是预应力锚索的主体,它是由内锚固段延伸的钢绞线经张拉后灌注水泥砂浆而成。
其长度可根据地质条件、洞室跨度确定。灌浆用砂浆可用普通硅酸盐水泥砂浆。
灌浆时该饥握段内的空气被压缩到溢浆段,然后通过排气管排出,最后溢浆段也被水泥砂浆填满。
3.外锚固段
外锚固段有外锚头及垫墩组成,主要作用是保持锚索张拉后的预应力,扩大锚索外端对围岩的承压面积,以均匀传递压力。
4.溢浆段
溢浆段是为确保张拉断关键饱满而设置的,一般长约 5 0cm。
溢浆段内有顶帽、定位杆和排气管。
顶帽用钢板卷焊而成,为调直止浆环以上的钢绞线用。
定位杆由钢筋做成,长约 60cm,供保持溢浆段的长度和固定排气管用。
二、预应力锚索施工工艺
(1)钻孔:直径80~130mm,深度可达 60m(采用潜孔钻烂银庆施作);
(2)锚索的组装与推送;
(3)内锚固段灌浆:采用早强水泥,砂浆配比为 1∶1∶(0.4~0.45)(c∶s∶w);
(4)浇筑孔口混凝土垫墩:为张拉和传递压力,必须浇筑孔口混凝土垫墩。浇筑时先把定位管插入钻孔中,调整好方位并予固定,然后设立模板,灌注用早强水泥拌制的混凝土;
(5)锚索的张拉:用千斤顶张拉,并固定;
(6)张拉段注浆:用以保护钢绞线和永久保持预应力;
(7)外锚固段的处理:当张拉段灌注的砂浆达到一定强度后,把暴露在外的锚圈的钢绞线多余部分切断。然后再喷上混凝土以防止钢筋锈蚀。