壓力分散型錨索差異荷載補償張拉工藝研究

■　鄒寶良（福建海誠建設工程有限公司，三明　365000）

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壓力分散型錨索差異荷載補償張拉工藝研究

■鄒寶良
（福建海誠建設工程有限公司，三明365000）

摘要差異荷載補償張拉是壓力分散型錨施工的關鍵工序，該張拉工藝從理論計算到張拉技術工藝都對整個邊坡錨固效果產生重要影響。文章以莆炎高速公路錨索施工為例，對壓力分散型錨索差異荷載補償張拉工藝的理論計算、張拉工序、施工技術進行了分析研究。同時，也總結出差異荷載補償值計算更簡化的公式，對張拉工藝提出更細化和適用的建議，為類似工程提供借鑒。

關鍵詞壓力分散型錨索差異荷載補償張拉工藝研究

0　引言

福建是個多山省份，隨著高速公路的大量修建，不可避免出現高陡邊坡，對于高陡邊坡病害的防治、處理，預應力錨固技術起到極大作用，其中壓力分散型錨索是應用最廣泛的一種錨固類型。壓力分散型錨索結構上分成幾個單元并在錨固段設置多個承載體，施加預應力時其應力能分散至各承載體，較傳統拉力型錨索受力更均衡合理。但因各單元錨索長度不同，在整體張拉情況下，各單元錨索產生的彈性伸長量不同，各單元的張拉應力也不等，會造成部分單元實際荷載超限或小于設計荷載，影響結構安全。而差異荷載補償張拉法能有效解決受力差異問題，消除各單元間荷載差異，使各單元受力均衡，讓作用于錨固段的錨固力更接近于設計錨固力。

本文以莆炎高速公路壓力分散型錨索張拉施工為例，對壓力分散型錨索差異荷載補償張拉法的理論計算、張拉工序、施工技術進行分析研究。

1　壓力分散型錨索

壓力分散型錨索是由兩個以上壓力型單元錨索復合而成，全長為無粘結鋼絞線，錨固段設置多個鋼質承載體，每個單元錨索由鋼絞線通過特制的擠壓簧和擠壓套內錨于鋼質承載體而成。施加預應力時，其應力均勻分散至各承載體并將其轉為對注漿體的壓力，通過注漿體傳遞應力至地層，從而達到錨固地層的作用。壓力分散型錨索結構如圖1所示。

2　壓力分散型錨索的張拉計算

差異荷載補償值的確定是以預應力理論伸長值ΔL=PL/EA為基本原理，假定各單元最終張拉荷載相同，根據各單元長度的不同，計算出各單元不同的鋼絞線理論伸長值ΔLi和各單元間伸長量的差異值ΔLi-j，最后反算出對應的分級張拉荷載補償值ΔPi-j。反之，張拉時，先對各單元進行差異荷載補償張拉，再進行整體張拉，最終達到各單元所受張拉荷載相同。

2.1差異伸長量、差異荷載補償值計算

圖1　壓力分散型錨索結構示意圖

以8束鋼絞線組成4個單元的錨索為例，錨索長L，各單元錨索長度為L1、L2、L3、L4（L1＞L2＞L3＞L4），設計張拉荷載為T，給定最終張拉荷載作用下單根鋼絞線束荷載P=110％T/8，鋼絞線彈性模量為E，單根鋼絞線束的截面面積為A。圖1中錨索①⑤為第一單元，錨索③⑦為第二單元，錨索④⑧為第三單元，錨索②⑥為第四單元。具體計算過程如下：

（1）各單元鋼絞線理論伸長量

式中ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4分別為第1單元、第2單元、第3單元、第4單元鋼絞線在給定最終張拉荷載作用下的伸長量值。

（2）各單元鋼絞線理論差異伸長量：

式中，ΔL1-2、ΔL1-3、ΔL1-4、ΔL2-3、ΔL2-4、ΔL3-4分別為第1單元與第2單元，第1單元與第3單元，第1單元與第4單元，第2單元與第3單元，第2單元與第4單元，第3單元與第4單元鋼絞線在給定最終張拉荷載作用下伸長量的差異值。

（3）分級張拉差異荷載補償值式中，ΔP1-2、ΔP1，2-3、ΔP1，2，3-4分別為第1單元與第2單元，第1、2單元與第3單元，第1、2、3單元與第4單元分級張拉差異荷載補償值。

2.2張拉計算注意事項

所以，根據上述張拉工序和各單元受力機理分析，可知公式中用是不合理的，應為

（2）因壓力分散型錨索結構分為錨固段與自由段，在進行差異荷載補償計算時，各單元錨索計算長度不是只取自由段錨索長度值，而是取各單元錨索全長值。

3　壓力分散型錨索差異荷載補償張拉法的張拉步驟

（1）正式張拉前，取15％的設計張拉荷載，對其預張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。

（2）將工具錨夾片安裝在第1單元錨索①⑤錨頭上，張拉力為ΔP1-2，并持荷5min。

（3）在工具錨夾片仍在第1單元鋼絞線的基礎上，再將工具錨夾片安裝在第2單元錨索③⑦錨頭上，張拉力為ΔP1，2，-3，持荷5min。

（4）在工具錨夾片仍在第1、2單元鋼絞線的基礎上，再將工具錨夾片安裝在第3單元錨索④⑧錨頭上，張拉力為ΔP1，2，3-4持荷5min。

（5）在工具錨夾片仍在第1、2、3單元鋼絞線的基礎上，再將工具錨夾片安裝在第4單元錨索②⑥錨頭上，進入整體張拉，即按設計荷載的50％，75％，100％和110％進行整體分級張拉。在張拉最后一級荷載時，應持荷穩定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定后48h內，若發現有明顯的預應力損失現象，則應及時進行補償張拉。

4　工程案例

莆炎高速K133+700～K133+840段左側邊坡最高約55.2m，邊坡位于砂質黏性土、黑云母花崗巖的全、強風化層。邊坡設計最高為7級，防護加固工程措施主要為：錨索框架（滿布）+鍍鋅網植草灌。其中第4級邊坡采用26m長的壓力分散型錨索，分4個單元，承載體間距4m，設計拉力900kN，錨索工程量為1042m。

4.1張拉計算

依據上述公式和設計參數計算的分級張拉荷載如表1。

4.2張拉鎖定

依據規程，錨索的張拉在注漿漿體與臺座混凝土強度達到設計強度80％以上時，方可進行張拉鎖定作業。錨斜托臺座的承壓面應平整，并與錨筋的軸線方向垂直。錨具安裝應與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨筋體同軸一線，確保承載均勻。錨筋的張拉必須采用專用設備，設備在張拉作業前應進行標定，錨具、夾片等檢驗合格后方可使用。錨索的張拉按差異荷載補償張拉法進行張拉，同時做好伸長量的記錄，其具體步驟如上所述。

4.3張拉驗收結果

錨索驗收試驗的目的是檢驗施工質量是否達到設計要求，獲知錨索受力大于設計荷載時的短期錨固性能以及滿足設計條件時錨索的安全系數。本次邊坡錨索驗收是業主委托具有相關試驗經驗業績的邊坡錨固工程專業單位進行驗收試驗，其抗拔力和張拉質量檢測結果如表2和表3。

表1　壓力分散型錨索分級張拉計算荷載

表2　K133+700～K133+840段左側邊坡抗拔力檢測結果

表3　K133+700～K133+840段左側邊坡張拉質量檢測結果

由表2和表3可見，對于壓力分散型錨索采用荷載差異補償張拉法張拉，最終錨索受力荷載大于設計荷載，其錨固性能及安全系數符合錨固規程及設計要求。

5　結論

（1）壓力分散型錨索因其結構和受力的特點，應先進行差異荷載補償張拉再整體張拉，不能直接整體張拉。通過工程實踐可見，壓力分散型錨索采用差異荷載補償張拉法是可行的，它能使各單元受力更均衡，讓作用于地層的錨固力更接近于設計錨固力。

（2）差異荷載補償值計算時，應注意各參數值的正確選用，避免錯誤的荷載補償值。錨索張拉是錨索施工的關鍵工序，應嚴格按照確定的張拉工藝和參數進行。

（3）壓力分散型錨索適用性強、錨固效果明顯，隨著公路建設的快速發展，它必將在山區公路邊坡防護治理中發揮著重要的作用。

參考文獻

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［2］GB50086-2011，巖土錨固與噴射混凝土支護工程技術規范［S］.

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