基本介紹
- 中文名：預應力錨桿
- 外文名：Pre-stressing bolt
- 分類：機械脹殼、樹脂、水泥藥卷等
- 套用：土木工程
預應力錨桿種類,機械脹殼預應力錨桿,樹脂預應力錨桿,水泥藥卷預應力錨桿,預應力錨桿預緊力,施工技術要點,
預應力錨桿種類
根據錨固方式或錨固材料的不同，常用的預應力錨桿有機械脹殼預應力錨桿、樹脂預應力錨桿、水泥藥卷預應力錨桿。
機械脹殼預應力錨桿
機械脹殼預應力（下圖所示）錨桿的基本原理是利用其錐形的端部在沿螺紋旋轉時，將兩片帶有倒鉤的外殼脹開，使其壓緊在岩壁上而產生錨固力。其優點是裝錨後能立即發揮支護作用，並且可以通過擰緊螺帽對錨桿施加低噸位（不超過50～80kN）的預應力，缺點是錨固會逐漸鬆弛，需要經常擰緊螺帽，且桿體沒有砂漿保護，容易鏽蝕，故多用作臨時支護。若後續對桿體進行水泥注漿，可以作為永久支護。
機械脹殼預應力錨桿機械脹殼式錨桿適合于堅硬的岩石，由於與楔形體接觸的岩石變形和破壞，它們在密集節理化岩石和軟弱岩石效果中不太好，也不適用附近受到爆破振動的錨同。
樹脂預應力錨桿
樹脂預應力錨桿的錨固端採用樹脂卷作為錨固劑，由樹脂藥包、桿體及墊板等組成。樹脂預應力錨桿具有承載快、錨固力大、安全可靠、施工操作相對簡便、適用範圍廣等優點，且控制圍岩位移和抗震性能好，適用於Ⅰ～Ⅳ類的圍岩主動支護，克服了機械脹殼預應力錨桿不宜使用在密集節理化岩石和軟弱岩石的弱點。但是錨同端的樹脂藥包需要機械高速攪拌均勻才能迅速凝固發揮端頭錨固作用．限制了它在一些機械不方便到達區域的使用。
樹脂預應力錨桿的桿體材料宜用Ⅱ級鋼筋，直徑為16～32mm；錨頭的錨同長度宜為500～1000mm；設計錨固力不應低於50kN。鑒於樹脂錨桿的長期抗腐蝕保護能力存在某些不確定性，現行一般的做法是採用端頭錨同採用樹脂卷並施加預應力，自由拉伸桿體採用水泥注漿，確保錨桿的長期耐久性。
水泥藥卷預應力錨桿
水泥藥卷預應力錨桿的錨固端採用快硬水泥藥卷作為錨固劑，通過快硬水泥對岩壁和桿體的粘結而起張拉錨固作用。自由張拉段採用緩凝水泥藥卷作為後續錨桿的錨固與防腐層。
水泥藥卷製作簡便、材料來源廣泛、成本低，便於機械化操作，安裝速度快，無粉塵危害，適用於Ⅰ～IV類的圍岩支護。
水泥藥卷預應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；設計錨固力不應低於50kN。
預應力錨桿預緊力
錨桿在安裝過程中依靠安裝機械主動施加的作用於巷道圍岩上的應力稱為錨桿支護的預應力。能夠施加預應力的錨桿稱為預應力錨桿。錨桿支護的預應力是由錨桿桿體受拉並通過托盤和錨固端作用於錨固區域的岩體而形成的，此時錨桿桿體承受的軸向拉力即為錨桿預緊力。
錨桿支護預應力的大小與錨桿布置密度、錨桿預緊力的大小等因素密切相關，在錨桿支護施工過程中，常用單個錨桿的預緊力來說明錨桿支護預應力的大小。
影響錨桿預緊力大小的因素有錨桿桿體強度、錨固劑的性能、被錨固岩體的性質、錨桿的施工質量、錨桿尾部螺母承受的預緊扭矩等。其中錨桿尾部螺母承受的預緊扭矩是最主要的影響因素。錨桿桿體強度限制錨桿預緊力的大小，較低的錨桿桿體強度說明桿體承受的拉應力較小。另外，錨固岩體的可錨性對錨桿預緊力的施加起到限制作用，在鬆軟或裂隙岩體中，由於可錨性較差，岩體和樹脂之問的黏聚力較弱，限制了錨桿的錨固力，同時對錨桿預緊力的施加亦有一定的影響。
一般而言，錨桿預緊力大小的選擇應遵循以下原則：圍岩不發生明顯離層、滑動和出現拉應力。錨桿預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，要求預緊力越高。
施工技術要點
（1）預應力錨桿主要錄用高強度精軋螺紋鋼作為主要受力構件，對鋼筋進行預應力張拉、鎖定、施加加同荷載。預應力錨桿框架主要套用於錨固地層為碎塊狀及以上地層，效果較佳；對於錨同地層為類土質、全風化等情況，在使用時應根據錨固地層的物理力學參數等設定錨固段長度。
（2）預應力錨桿的材料應滿足下列要求：
①預應力桿體材料坷常采川高強精軋螺紋鋼筋。當預應力值較小時，預應力筋也可採用HRB級普通鋼筋。
②水泥漿體材料。水泥一般採用普通矽酸鹽水泥，必要時可採用抗硫酸鹽水泥，不得使用高鋁水泥；細集料應選用粒徑小於2mm的中細砂；採用符合要求的水質，不得使用污水，不得使用pH小於4的酸性水。
③塑膠套管材料。材料應具有足夠的強度，保證其在加工和安裝過程中不致損壞，具有抗水性和化學穩定性，與水泥砂漿和防腐劑接觸無不良反應。
④隔離架應由鋼、塑膠或其他桿體無害的材料製作，不得使用木質隔離架。
⑤防腐材料。在錨桿服務年限內，應保持其耐久性，在規定的工作溫度內或張拉過程中不開裂、變脆或成為流體，不得與相鄰材料發生不良反應，應保持其化學穩定性和防水性，不得對錨桿自由段的變形產生任何限制。
（3）預應力錨桿應按設計要求進行基本試驗，基本試驗數量不得少於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開始之前進行，並完成試驗報告，提交給監理工程師和設計代表，待試驗報告批准，設計錨固參數確認或調整後，方可進行錨固工程施工作業。試驗孔的具體位置應由監理工程師和設計代表現場確定。對於已經失穩或穩定性差的邊坡，經監理工程師和設計代表同意後，可採用試驗孔與工程孔同步進行的施工方‘案。
（4）鑽孔機具應根據錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度以及施工場地條件等選擇。錨孔鑽造直採用潛孔鑽機或錨桿鑽機衝擊成孔，未經設計允許不得採用地質鑽機成孔。
（5）錨孔鑽進須採用無水乾鑽，嚴禁帶水鑽進；鑽孔速度應根據鑽機性能和錨固地層嚴格控制，防止鑽孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其他意外事故。
（6）鑽孔達到設計深度後，不能立即停鑽，須穩鑽1～2min。鑽孔結束後，須使用高壓空氣（風壓0.2～0.4MPa）將孔內岩粉及雜質全部清除出孔外。
（7）錨孔成孔後．須經現場監理檢驗合格，方可進行下道工序。孔徑、孔深檢查一般採用設計孔徑的鑽頭和標準鑽桿在現場監理旁站的條件下驗孔，要求驗孔過程中鑽頭平順推進，不產生衝擊或抖動，鑽具驗送長度滿足設計錨孔深度，退鑽要求順暢，用高壓空氣（風壓0.2～0.4MPa）吹驗，不存在明顯飛濺沉渣及水體現象。同時要求複查錨孔孔位、傾角和水平方向角，待全部錨孔施工分項工作合格後，即可認為錨孔檢驗合格。錨孔底部的偏斜應滿足設計要求，可用鑽孔測斜儀控制和檢測。
（8）錨桿桿體的組裝與安放應滿足下列要求：
①按設計要求製作錨桿，為使錨桿處於鑽孔中心，應在錨桿桿件上安設定中架或隔離架（鋼筋桿體沿軸線方向每隔1.0～2.0m設定一個定中架）。
②錨桿鋼筋或鋼絲平直、順直、除油除銹。桿體自由端套用塑膠管包紮，與錨固體連線處用鉛絲綁紮。
③安放錨桿桿體時，應防止桿體扭曲、壓彎，注漿管宜隨錨桿一同放入孔內，管端距孔底50～100mm，桿體放入角度與鑽孔傾角保持一致，安好後使桿體始終處於鑽孔中心。
④若發現孔壁坍塌，應重新透孔、清孔，直至能順利送入錨桿為止。
（9）錨孔注漿採用常壓注漿、孔底返漿法進行施工。待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時，可停止注漿。注漿完畢應將外露的鋼筋清洗乾淨，並保護好。
（10）注漿作業過程應做好注漿記錄，同時，每批次注漿都應進行漿體強度試驗，且漿體樣品不得少於兩組，保證滿足設計漿體強度要求。注漿過程應認真做好現場施工注漿記錄，每批次注漿都應進行漿體強度試驗，試件不得小於兩組。漿體未達到設計強度的70%時，嚴禁在錨筋體端頭懸掛重物和拉綁碰撞。
（11）預應力張拉與鎖定施工時，錨桿張拉至設計軸向拉力值的1.05～1.1倍，土質為砂土時保持10min，土質為黏性土時保持15min，然後卸荷至鎖定荷載進行鎖定作業。錨桿張拉荷載分級觀測時間遵守相關規範要求。
（12）預應力錨固工程注漿完成後，待強度滿足設計要求時，應進行預應力抗拔力檢測；張拉鎖定後，需依據相關規定和規範要求進行錨固工程質量抽檢試驗。
（13）錨固工程檢測合格後，方可進行封錨施工。封錨時鋼筋應採用機械切割餘留錨筋，嚴禁電弧燒割。錨筋切除時預留長度應不少於100mm外露錨筋，封錨混凝土強度宜不低於20MPa。
