預(yù)應(yīng)力錨索粘結(jié)性能的探討錨索施工近年來在建筑工程中，特別是巖土加固工程應(yīng)用越來越廣泛。隨著錨索的運(yùn)用，由于錨索的失事、斷裂帶來的加固工程安全事故也隨之越來越多。而通過對失事錨索的調(diào)查發(fā)現(xiàn)錨索是否有全張拉粘結(jié)性能有很大的關(guān)系，全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索比無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索安全性能高得多。通過對我國許多重點(diǎn)工程的錨索支護(hù)安全性能調(diào)查，在100多例案例中，有90%多失事及腐蝕的錨索是無粘結(jié)錨索引起的。而全長有粘結(jié)錨索一般剝開后還是顏色鮮亮，即使40年以上仍然沒有收到破壞。即使全長有粘結(jié)錨索遭到破壞，剝開受到破壞的鋼絞線發(fā)現(xiàn)很多是由于鋼絞線外的水泥漿體保護(hù)層與巖體發(fā)生摩擦遇到破壞引起的。下面我們通過一個(gè)案例對此進(jìn)行詳細(xì)的解析。該案例位于云南漫灣水電站的壩頂，對一根全長預(yù)應(yīng)力粘結(jié)錨索采用小型機(jī)械進(jìn)行開挖來查看錨索的情況。該錨索由8根長25米，孔徑①115mm的鋼絞線組成。鋼絞線自由段18.5米，錨固段6?5米，自由段注425號水泥漿,錨固段425號水泥砂漿，自由段水灰比0.4,錨固段水灰比為1。鋼絞線標(biāo)號GB224-85,強(qiáng)度級別1470mm/mm2。該水電站一期工程裝機(jī)容量125萬kW于1986年開工建設(shè)，1995年建成投入使用。本案例就是采用的一期工程施工的一根全長預(yù)應(yīng)力粘結(jié)錨索進(jìn)行查看。從2009年11月25日開始開挖，直到2010年1月10日為止，錨索距離施工日期大約有20多年。開挖期間云南發(fā)生了大旱，未下雨，開挖區(qū)域堅(jiān)硬巖體，pH紙檢測區(qū)域內(nèi)pH=11，地層腐蝕弱。試驗(yàn)通過以下三個(gè)方面進(jìn)行結(jié)論：一、通過鋼絞線剝出量與縮進(jìn)量關(guān)系分析驗(yàn)證水泥粘結(jié)作用是將鋼絞線變形均勻鎖定到錨索自由段，進(jìn)而推斷全長粘結(jié)錨索有受力的局部性。通過鋼絞線剝出量與縮進(jìn)量關(guān)系分析：2009年12月12日到2010年1月4日在4~6m段每隔0?5m設(shè)一個(gè)鋼絞線縮進(jìn)量監(jiān)測點(diǎn)，共5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。開始錨索剝出長度7m，邊開挖邊剝鋼絞線，開挖結(jié)束時(shí)剝出長度18?5m,—直剝到到內(nèi)錨固段，用游標(biāo)卡尺測量縮進(jìn)量隨著時(shí)間延長，從0—直到30?90mm縮進(jìn)，穩(wěn)定增長。據(jù)此計(jì)算鋼絞線（7?18.5mm）自由段預(yù)應(yīng)力，由胡克定理公式F=E*A*AL/L得到：E=198GPa,A=9.0432e4m2,L=115mm,AL=30.90mm,F=470KN。假設(shè)錨索應(yīng)力均勻分布，整根錨索拉力為756KN。上述的應(yīng)力值由于錨索長期運(yùn)行中的預(yù)應(yīng)力損失以及錨索監(jiān)測過程中部分鋼絞線被砂漿包裹影響預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致錨索拉力偏小。根據(jù)上述鋼絞線剝出量與縮進(jìn)量關(guān)系分析以及鋼絞線自由段預(yù)應(yīng)力計(jì)算得到結(jié)論全長粘結(jié)錨索有受力的局部性，即水泥砂漿粘結(jié)作用對鋼絞線的鎖定性，把變形鎖定在自由點(diǎn)。這樣不管什么原因造成錨索某處斷裂，因?yàn)殄^索和圍巖被水泥砂漿粘結(jié)為一體錨索，錨索對圍巖加固作用只影響斷裂面附近有限距離。也就是說粘結(jié)錨索一處斷裂不會(huì)引起整個(gè)錨索遭到破壞，全長粘結(jié)工藝能有效阻止失效錨索的擴(kuò)展，延緩整條錨索失效的功能。二、驗(yàn)證全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索水泥砂漿的防腐效果。在錨索剝落后觀察錨索的顏色，顏色為黑色，越往錨索深部越是鮮亮，有金屬光澤。但是在一處靠近巖壁的局部位置6.5?9m處發(fā)現(xiàn)明顯的黃色小銹斑點(diǎn)，追查原因在該處附近錨索有明顯的貼壁現(xiàn)象，水泥握裹處很薄，有些細(xì)微處出現(xiàn)了破損。這種現(xiàn)象表明了水泥砂漿對錨索的防銹保護(hù)作用的重要性，只要有水泥砂漿包裹好的，錨索經(jīng)過了30年，仍然完好；但當(dāng)水泥砂漿不能保護(hù)，甚至出現(xiàn)破損，會(huì)腐蝕。我們就此來說明全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索在無腐蝕地層中防銹蝕的原因和條件。有研究發(fā)現(xiàn)鋼鐵在pH>ll的堿性條件下，鋼鐵氧化后在鋼鐵表面形成三氧化二鐵的保護(hù)膜，也就是鈍化膜，厚度100mm,結(jié)構(gòu)形式r—FeO，它能保護(hù)鋼鐵不被銹蝕，且使鋼鐵保持光鮮的亮度。而r—FeO鈍化膜形成必須保證pH>11的堿性條件，以及鈍化膜不被破壞。用硅酸鹽水泥拌制的混凝土和漿液pH>11，同時(shí)由于氯離子和硫酸離子會(huì)破壞鈍化膜，因此混凝土或漿液用硅酸鹽水泥拌制，但要限制氯離子和硫酸離子含量。三、驗(yàn)證全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索錨固段調(diào)動(dòng)巖體的自承能力，即對巖體的互相咬合作用。有研究表明有粘結(jié)錨索比無粘結(jié)錨索的極限承載力能提高15%~30%，下面通過這個(gè)試驗(yàn)來驗(yàn)證錨固段的作用。從開挖錨索18.5處后就是總長6.5m的錨固段，開挖剝出后觀察水泥砂漿漿體密實(shí)堅(jiān)硬，比較完整，而且與周圍巖石膠結(jié)良好，在錨固段范圍內(nèi)沒有橫向裂紋。由此可以看出全長粘結(jié)錨索有很好的錨固作用，能調(diào)動(dòng)周圍巖體作用，水泥漿體與巖石膠結(jié)摩擦力可提供張拉反力。從上述試驗(yàn)表明全長粘結(jié)錨索優(yōu)點(diǎn)比較突出，從全國各地以及30、40年以來發(fā)生失效的錨索案例我們可以發(fā)現(xiàn)失效及遭到破壞的錨索基本是無粘結(jié)錨索引起的。但全長粘結(jié)錨索也有比較明顯的缺點(diǎn)，比如（1）張拉段注漿前處于自由狀態(tài)時(shí)拉力可調(diào)的，注漿后就不能調(diào)整了，錨索、泥漿、圍巖結(jié)合為一體了。還有（2）張拉時(shí)錨固段注漿體容易開裂，因?yàn)閺埨位靥罟酀{的漿液不可能滲入所有裂縫。碰到這種情況，可以采用分次注漿分次張拉錨固的辦法，每段張拉力取錨固段注漿體不開裂最大值，每段注漿體剪應(yīng)力從零開始，逐漸增加錨索拉力。見下圖表示：相比較全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索，無粘結(jié)錨索的特點(diǎn)剛好和全長粘結(jié)錨索相反，優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)互換。我們講講無粘結(jié)錨索的特點(diǎn)。端蓋墊墩/*■*WWXf7、」yXf777WW、S、」■?詁、端蓋墊墩/*■*WWXf7、」yXf777WW、S、」■?詁、J、FHXf777\F7 、3777、rW7777w、￡P(guān)Xf777\f\■■<A.?■AA■*?■.AI--,A.■-.A.->.■■. ■■■■A.■-AA■■.a,*■■AAAA■?.AAAAAA■■-,AAAA■■.-ha,*■■A.?■AAA?*■■圖3:無粘結(jié)錨索結(jié)構(gòu)上圖為無粘結(jié)錨索的規(guī)范結(jié)構(gòu)，這里主要講解一下它的隔離防護(hù)功能。無粘結(jié)錨索通過錨索孔中注滿飽滿的注漿體，把鋼絞線與外界隔離開，對錨索進(jìn)行保護(hù)。注漿材料是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕的水泥注漿體。當(dāng)然只是保護(hù)作用，因水泥注漿體會(huì)漏水和透氣，不能隔離，只是保護(hù)作用。同時(shí)隔離層為塑料制品，強(qiáng)度低，在制作和向錨索孔穿孔進(jìn)入過程中不小心會(huì)受到破壞，而且錨索穿梭在錨孔中，是隱蔽工程，破壞了也不容易發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，因此一般隔離層為雙層隔離層，用以提高安全系數(shù)。一般在張拉段為波紋管和鋼絞線上PE套管雙層保護(hù)；錨固段由于鋼絞線上PE套管要被剝?nèi)?，由波紋管和鋼絞線上的環(huán)氧涂脂涂層或雙層波紋管進(jìn)行雙層保護(hù)，下圖就是錨固段雙層波紋管保護(hù)示意圖。同時(shí)無粘結(jié)錨索有兩個(gè)支架:對中支架和隔離支架起著很重要作用。波紋管外面的對中支架起著保護(hù)波紋管與孔壁的接觸和摩擦，損壞波紋管的作用并且使錨索周圍注漿體和厚度均勻。隔離支架位于波紋管內(nèi)，在波紋管內(nèi)起對中作用，使鋼絞線在波紋管內(nèi)對中，且隔開鋼絞線。所以無粘結(jié)錨索隔離層的保護(hù)作用很重要。另外無粘結(jié)錨索另外一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是能調(diào)整錨索拉力我們進(jìn)行論述。對無粘結(jié)錨索的拉力調(diào)整通過防護(hù)帽中錨頭裝置來調(diào)節(jié)。即取下防護(hù)帽，張拉裝置安裝在錨頭上，將錨板拉動(dòng)后，旋轉(zhuǎn)上面的螺帽，調(diào)整拉力。調(diào)整完后蓋上防護(hù)帽后要往油脂孔內(nèi)注油。即使不調(diào)整拉力，也要在平時(shí)按規(guī)定注防銹脂，防止油脂往周圍空隙處滲漏。如下圖所示：無粘結(jié)錨索能夠迅速推廣主要原因便捷性，就是只需要一次注漿，不象有粘結(jié)錨索那樣需要二次注漿，而且二次注漿之間需要間隔很長時(shí)間，比較麻煩；同時(shí)適應(yīng)性強(qiáng)，任何復(fù)雜環(huán)境可以適用。其最大優(yōu)點(diǎn)如上圖所述能對預(yù)應(yīng)力拉力進(jìn)行調(diào)整，不像有粘結(jié)錨索那樣注漿了之后不能調(diào)整拉力了。我們在這里要提醒無粘結(jié)錨索和有粘結(jié)錨索相比的還不夠的地方。其最大缺點(diǎn)是對巖體的支護(hù)只是依賴錨索的拉力，不像粘結(jié)錨索，除了錨索的拉力，還可以利用巖體的自承能力，水泥砂漿即對巖體的互相咬合作用。因此粘結(jié)錨索比無粘結(jié)錨索的極限承載力能提高15%~30%。而且長時(shí)間的高應(yīng)力作用，錨具及鋼絞線會(huì)慢慢產(chǎn)生徐變，其支護(hù)力也會(huì)變小，特別是夾片和咬合的這段鋼絞線支護(hù)力變小會(huì)產(chǎn)生邊坡工程失事。下面舉例子來進(jìn)行講解。公路邊坡往往采用無粘結(jié)錨索支護(hù)。其邊坡表面很多是風(fēng)化巖體，地耐力小，邊坡表面做格子梁，在格子梁交叉點(diǎn)用錨索拉住。在南方一些地區(qū)由于多雨，雨水大，往往會(huì)將格子梁下的巖塊浸泡、沖刷，使巖塊松動(dòng)，甚至沖走，這樣一來會(huì)錨索就失去了作用，邊坡會(huì)出現(xiàn)失事以至于坍塌的事故。無粘結(jié)錨索如上所述采用雙層隔離防護(hù)以及