浅谈预应力岩锚在锚碇系统中的应用

浅谈预应力岩锚在锚碇系统中的应用

摘要：预应力岩锚是充分利用预应力混凝土与自然岩体的摩擦力提供锚固力的一种施工工艺，其广泛应用于山区桥梁施工过程中的锚碇系统，比传统的混凝土锚碇更经济、更环保。

关键词：预应力岩锚，锚固系统

前言

预应力岩锚一般用于山区拱桥的锚固系统中，它是利用预应力浆体与岩体的摩擦力提供锚固力的一种锚固形式，在国内应用较少，在施工过程中如何保证其与岩体的有效结合是预应力岩锚能否有效提供锚固力的关键，现分析马蹄河特大桥预应力岩锚施工工艺，找出预应力岩锚施工的控制要点，保证预应力岩锚的施工质量。

1工程概况

沿德高速的马蹄河特大桥为净跨径为180m的挂篮悬浇拱桥，其2#、3#主墩盖梁上设置扣塔，其中1#、2#、3#节段锚索锚固于1#、4#承台上，再通过预应力岩锚将承台反拉，使承台受力平衡。1#、4#承台半幅采用5根预应力岩锚进行锚固（见下图），全桥共计20束预应力岩锚，单根岩锚锚索采用5Φ15.2预应力低松弛钢绞线，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，弹性模量E=195GPa，岩锚锚固端25m，自由端5m，一束岩锚锚索的张拉力为600KN，分三级张拉。张拉锚索时，宜采用同步张拉，分级循环张拉到120%设计张拉力。

2 预应力岩锚施工流程

施工准备工作→预应力岩锚试验→施工放样→岩锚钻孔→预应力钢绞线下料→安装隔离架→安装对中架→安装注浆管→安装导向帽→穿预应力锚索→锚孔注浆→锚索张拉→下一工序

2.1岩锚钻孔

岩锚锚孔位置、角度、大小、深度的准确才能有效提供设计要求的锚固力。在施工前，采用全站仪放样出锚孔的中心，用红油漆在岩面上做好标记，再放样出锚索直线上的另外一点，在钢管支架上做好标记，采用两点确定一条直线的方式确定锚索的方向。

按孔位设计的要求，搭设钻机的固定支架，支架放在平整的木板上，再将横

轴和卡环按照一定的高度和方向装在支架上，利用受拉葫芦将钻机提起，按所需的角度固定在支架上，然后调整钻机的孔向后固定位置。

A、开孔时，先起动电动机，待转运正常后扳动操纵器的推进手把，使其得到适当的推进力，然后再扳动控制冲击器的手把到工作位置。

B、进行正常的凿岩工作。

C、当推进工作使缷杆器移动到与托钎器相碰时，为钻完一根钻杆。

D、停止电动机运转和停止给冲击器送气、把叉子插到托钎器的钻杆槽中，使电机反转滑板后退，使接头与钻杆脱开，再接第二根钻杆，按此下循环连续工作。

为保证钻孔方向的准确，每根钻杆完成后，进行锚孔方向的测量复核，确保位置准确后再进行钻进。

2.2预应力钢绞线穿束

单束岩锚锚索采用5Φ15.2预应力低松弛钢绞线，为防止在穿束过程中钢绞线缠绕在一起，影响受力，采用2m/道的隔离架将5束钢绞线分开；将注浆管包裹在钢绞线的中心，以便压浆能充分填充锚孔；同时为了穿束的方便，采用钢管作为钢绞线锚固端头的导向帽。在锚索的自由端安装防腐套管，内外涂油脂，保证自由端锚索不被浆体粘结，如下图所示。

图2锚索的安装

2.3锚孔注浆

锚孔注浆是岩锚施工过程中最重要的一步。其浆体的饱满与否直接影响着岩锚的受力，这要求在施工过程中必须控制好注浆量和锚孔注浆的质量。

岩锚钢绞线穿束完成后，开始对锚孔注浆，注浆液采用微膨胀纯水泥浆，浆体强度大于40MPa。浆体采用专业厂家的灌浆料，按照1395:155:430（水泥：膨胀剂：水）的配合比进行拌料，用压浆机将浆体通过注浆管注入锚孔内，锚孔出浆口出浆后持续2min，让锚孔内浆体饱满。

2.4锚索张拉

待浆体强度达到设计强度的90%以上方可进行张拉。张拉前，对千斤顶和配套油泵进行标定，合格后方可使用。张拉锚索时，采用同步张拉，一束岩锚锚索的张拉力为600KN，分三级张拉（60%、90%、120%），且分级循环张拉到120%

设计张拉力。

3岩锚施工的控制要点

岩锚是锚固于岩体中的隐蔽工程，施工过程中必须严格控制其施工质量，才能有效的提供锚固力。

①、钻孔过程中每根钻杆完成后，对孔位进行测量复核，保证孔位偏差符合规范要求。

②、重视试验锚的施工，通过试验锚准确确定浆体与岩体的摩擦力，为工作岩锚提高参考。

③、锚孔钻孔完成后，立即进行钢绞线的穿束，防止锚孔堵孔。

④、钢绞线穿束过程中，注意对岩锚自由端的保护，防止浆体进入自由端保护套管内。

⑤、严格按配合比拌制灌浆料，灌浆料加入膨胀剂，防止浆体收缩与岩体分开，减小摩擦力，影响岩锚受力。

⑥、张拉前，对试验锚锚孔孔口采取C40混凝土浇筑，以提供张拉工作面。

⑦、岩锚施工时，应与承台预埋孔对齐，以保证岩锚钢绞线穿入承台后背进行锚固。

4预应力岩锚的应用

岩锚作为一种利用与自然岩体摩擦力提供锚固力的锚固方式，通过对岩锚钢绞线的预张拉，使其自由端钢绞线伸长，将预张拉力传递到岩锚锚固端，为锚碇系统提供反力。它比传统的混凝土重力式锚碇具有以下优点：

①、经济性：岩锚充分利用了自然岩体和自身桥梁结构物，合理利用了环境资源，节约施工成本；

②、施工速度快：岩锚施工速度较快，平均1天/束（钻孔、穿束、灌浆），比单独的混凝土锚碇速度快，投入的机械设备、材料资源少，

③、环保：预应力岩锚利用完后，将露出岩体的钢绞线割除，不污染自然环境，且不影响施工现场的整洁。

预应力岩锚应用于山区桥梁的锚碇系统中，有着成本低、施工速度快、环保

的优势，可以广泛应用于桥梁锚碇系统中。

参考文献

[1]杨晓东.锚固与注浆技术手册 中国电力出版社.2010(1)

[2]申继红、李斌.预应力岩锚的应力场计算.2006(12)