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第三章预应力锚索施工
3.1、名词及术语
3.1.1、 预应力钢绞线：用于对岩体、混凝土结构物施加预应力的由多根高强钢丝捻制成的低松弛 线束。 3.1.2、 预应力锚索：由锚具、预应力钢绞线及附件组成的结构件。
3.1.3、 预应力钢绞线---锚具组装件：预应力钢绞线与锚具装配的受力单元。
3.1.4、 有粘结预应力锚索：预应力锚索经张拉锁定、灌浆后，其张拉段与被锚固介质无相对滑动 的预应力锚索。 3.1.5、 无粘结预应力锚索：预应力钢绞线经专用防腐油脂敷涂和外包层处理，张拉锁定后其张拉 段在被固介质内可
相对滑动的预应力锚索。
3.1.6、 锚具：将预应力锚索的张拉力传递给被锚固介质的装置。 3.1.7、 涂层：涂敷在预应力钢绞线表面起防腐和润滑作用的材料。 3.1.8、 套管：套在预应力钢绞线和有或无防腐油脂涂层的高密度聚乙烯（
HDPE管子。
3.1.9、 预应力锚固：通过对预应力锚索施加张拉力，使岩休或混凝土结构物达到稳定状态或改善 其内部应力状况的
技术措施。
3.1.10、 内锚固段：预应力锚索体的内部持力端。
端与被锚固介质粘结为整体区段。
用胶结材料或金属加工的机械装置， 使锚索体内
3.1.11、 张拉段：预应力锚索依靠自身的弹性变形，张拉时可自由伸长，锁定后形成对被锚固介质 施加预应力的部
分。
3.1.12、 外锚头：对锚索实现张拉和锁定的支撑装置。 （通俗说法称之为“锚墩”）
3.1.13、 设计张拉力：按照锚固设计的要求， 并预留一定安全系数及各种因素引起的预应力损失后， 确定每束锚索
应施加的张拉荷载。
3.1.14、 超张拉力：为消除各种因素引起的预应力损失，
的张拉荷载。
锚索张拉时将设计张拉力提高一定比例后， 实际施加
3.1.15、 内缩量：锚固过程中，由于锚具与预应力钢绞线间的相对位移、变形，所产生的预应力钢
绞线的回缩值。（通俗说法称之为回缩值）
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3.1.16、 有效预应力：预应力锚索张拉锁定后，受各种因素影响预应力逐渐降低，
提供的应值。
降低至相对稳定 后所
3.1.17、 预应力损失：预应力锚索张拉锁定后的应力到建立有效预应力这一过程中所出现的预应力 减少。 3.1.18、 真空灌浆：封孔灌浆时用真空泵将孔道内和浆液中的气体及多余的水分排出，
力孔道浆体的饱满度和密实度。
从而提高预 应
3.1.19、 信息法施工：岩体预应力锚固施工中，通过信息反馈，及时对原设计方案作相应调整，更 好地指导现场施
工，提高岩体锚固的安全性。
3.2、 总则
3.2.1、 水电水利工程预应力锚索施工前应取得有关被锚固岩体或混凝土结构的设计图纸、技术文 件及施工条件等资
料。
3.2.2、 应力锚工程施工应编制施工组织设计，并根据不同的锚索类型制定施工工艺细则。施工前 必须进行技术交
底。
3.2.3、 预应力工程施工应积极采用新工艺、新材料、新设备、不断提高预应力施工技术水平。
3.2.4、 水利水电预应力锚索施工，除应符合本标准的规定外，还应符合国家现行有关标准、法律 和法规的规定。 3.3、 一般规定
3.3.1、 重要的预应力工程应进行性能试验或生产性试验，以验证设计参数，完善施工工艺。 3.3.2、 预应力工程所用的材料和设备必须是合格的产品。
3.3.3、 在同一部位的预应力工程施工中，宜采用同一品种、型号、规格和同一生产工艺制作的预 应力钢绞线。若需
要代换预应力钢绞线，必须进行试验和论证。
3.3.4、 预应力锚索施工应按规定的工艺流程进行作业。 3.3.5、 预应力工施工承重排架（含脚手架） 3.3.6、 预应力锚固工程宜采用信息法施工。
3.3.7、结构预应力混凝土浇筑过程中，严禁振捣器触及无粘结锚索、防护套管及埋设的仪器引伸 线。 338、岩体锚固的锚墩混凝土、结构混凝土强度应达到设计要求的强度等级方能进行锚索张拉，
除非设计对混凝土强度等级另有要求。
，应根据现场情况和实际载荷进行设计。
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3.3.9、岩锚的内锚段及张拉段胶结体强度应达到设计要求，方能进行锚索张拉。
3.3.10 锚索张拉过程中如遇预应钢绞线断丝、夹片出现可视裂纹、千斤顶严重漏油、油泵压力表
反应异常等情况之一，应停机检查处理。
3.3.11、 封孔灌浆应锚索张拉锁定后 3天内进行。
3.3.12、 封孔灌浆应采取有效措施排除孔内的水、气，确保灌浆密实度，浆液内应掺有微膨胀剂，
其掺量应通过试验确定。
3.3.13、 试验、施工记录应及时整理、归档。
3.3.14、 预应力工程施工前，操作人员应经过技术培训，持证上岗，未经培训、考核不合格者不得
上岗操作。
3.3.15、 预应力工程施工中，应做好安全文明施工和生态环境保护。 3.4、材料与设备
3.4.1、 预应力钢绞线
1预应力钢绞线包括无涂层和涂层高强低松弛钢绞线， 1960（ 290级）钢绞线。
一般采用标准型或压紧型
1860Mp（ 270级）、
2 进场钢绞线的外观应按下列要求进行检验：外包装完整，表面无油渍、锈蚀、毛刺、损伤；直
径偏差土 0.15mm；捻距为直径的12~16倍（标准型），捻距为直径的14~18倍（压紧型）；伸直性能良好、 无散头；涂层钢绞线的 PE套无损伤。外观检验合格后方能入库，并作详细记录。
3进场钢绞线力学性能试验项目应包括：极限强度、屈服强度、伸长率、松弛性能、弹性模量。松
驰性能、弹性模量检验应由厂家进行，其检验成果随货提供。其余项目由工程式承包单位进行检验。
4无粘结钢绞线的防腐油脂应化学稳定性好，不得含有有害成分，其涂敷量不应小于
套管厚度为1.0mm~1.2mm应具有一定的韧性和硬度，并有抗腐蚀、抗老化性能。
50g/m。PE
3.4.2、 锚具
1锚具的力学性能及几何尺寸应符合设计要求，锚具进场需有产品合格证及试验检验报告。 2大型预应力工程所用的锚具应进行预应力钢绞线
-----锚具组装件静载试验，其锚固性能应满足：
2.0%，具夹片未出现肉眼可见的裂纹或
锚具效率系数 Na不小于0.95，实测极限拉力时的总应变不小于
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破碎。
3锚具除必须满足静载锚固性能外，供货商提供锚具通过
试验的最新资料。
200万次疲劳性能试验、50次周期荷载
4进场入库的锚具应按下列规定进行检验：
外观检查应从每批锚具中抽取
10%且不应少于10套，少于10套者应全部检验。做外观及结
构主端、与张拉机具的匹配尺寸及表面检查，合格者方可入库。
硬度检查应从锚具总量中随机抽取
的硬度范围进行测试，合格者方可入库。
与锚具相配套的锚垫板、螺旋筋、承压板的材质及加工尺寸均应符合设计要求。
5%且锚板不应少于5件，夹片不应少于 5副，按厂家提供
343、 造孔设备
1岩锚造孔设备应根据工程规模、环境条件、 岩石特性、预应力锚索设计参数和施工工艺要求， 选
用技术先进、整体性能稳定可靠、安装定位方便、能适应复杂地质条件的钻机。
2对于堆积层锚索孔造孔设备应采用较大扭距的液压钻机，钻杆采用螺旋钻杆。 3钻具应配有导向机构，运转平稳，易于控制钻孔精度。 344、 灌浆设备
1选用的灌浆设备须与预应力锚索孔道灌浆的浆液类型、浓度及施灌强度相适应，并能保证稳定均 匀连续灌浆。现一
般采用
3SNS灌浆泵，它就能满足上述特点。
2制浆设备应采用高速搅拌机，以提高浆液的均匀性，增加其流动度和可灌性。
3灌浆泵的排浆量应能满足锚索孔道的灌浆强度的需要，压力稳定，其允许工作压力应大于最大设 计灌浆压力的1.5
倍，压力波动范围宜小于灌浆压力的
20%
4灌浆泵配套压力表须经检验合格，其量程与设计最大压力相适应。输浆管宜采用耐压橡胶管或耐 压PE管，其管径应
满足灌浆强度的要求。
3.4.5、张拉设备
1张拉设备使用前应进行标定， 标定时间每半年标定一次。 若在施工过程中压力表损坏或千斤顶进 行维修后，使用前
应重新进行标定。
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2与张拉机具配套的压力表精度不应低于
选用抗震压力表。
1.5级，张拉时压力表的读数不超过表盘刻度的 75%宜
3.5、施工方法与要点
3.5.1.钻孔 1钻孔要求：
⑴ 应按设计要求测定孔位，孔位坐标误差不得大于 意，并取得书面更改通知后方能实施。
10cm,如遇障碍须移位，应征得监理工程师同
⑵开孔时应严格控制钻具的倾角及方位角，当钻进 20~30cm后应校核角度，在钻进中及时测量孔 斜及时纠偏，终孔孔轴偏差不得大于孔深的 按其要求执行。
⑶岩锚成孔应顺直，孔壁无错台、无松动碎石。
⑷终孔后孔深宜大于设计孔深 40cm,终孔孔径不得小于设计孔径
2%方位角偏差不得大于 3°。如果设计有特殊要求时，应
10mm
⑸ 在钻孔过程中，如遇岩体破碎或地下水渗漏严重钻进受阻时，应采取固结灌浆等堵漏止水措施。 若岩性软弱孔壁易坍塌，应采用跟管法钻进成孔。
⑹ 钻孔过程中如遇异常情况时可采用孔内电视观察，查明情况及时研究处理。 ⑺ 钻孔过程中应做好造孔班报表，做好钻进岩层情况记录，确保锚固段处于完整地层。
2确保钻孔孔向，防止和减少孔斜
施工中采取的主要措施有：
(1) 选择适宜的钻孔方法，配备性能优良的钻机。可根据施工场地情况和地质条件、孔深、孔径 等参数来确定适宜的钻孔方法。常用的钻孔方法见表
1-1。
当成孔方法确定后，可依据工法要求选择适宜的钻机。对钻机的一般要求是：其一、自身零部件装 配精度高、误差小，尤其是回转器、滑板、滑道等的对中性要好，晃动量要小，从而提高钻进过程中钻 具的稳定性；其二、钻机回转速度要与选用的成孔方法相匹配，例如选用冲击回转钻进时， 能控制在0〜60的低转速区内且最好连续可调，
回转速度要
以便保证钻孔效率；其三、由于锚固孔经常要穿透破碎、
胶结不良的地层，钻进过程中孔内掉块、卡钻事故会经常发生，故要求钻机具有大扭矩、高起拔力，以 便处理孔内故障。
(2) 组配专用钻具，优化钻进参数
为保证钻孔质量，要选用加工精度高、互换性好、组装后准直度高的钻具；选配粗直径、刚性大的
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长钻具。一般来讲，岩芯管或粗径钻具在孔中的长度如果能达到 4m- 10m即能起到良好的导向作用。
必要时还可沿孔深分段或全程布置节点导向装置，钻孔精度就会更高，但施工成本相应也会提高较多。 目前施工中选用的钻杆直径与成孔直径的比最高已达到
70 %，导向节点直径与钻头直径比高达 98 %。
为提高钻进效率，要选用高效成孔器具。例如：冲击钻进时可考虑选配无阀式冲击器或高风压冲击 器，回转钻进时选用金刚石钻具等；
另外，要依据孔内地层情况， 选择适宜的钻进参数 （包括钻机转速、
钻具压力、水压、风压、水量等），在保证钻孔偏斜受到有效控制的前提下，加快成孔速度。
表3— 1 常用钻孔方法 序号 方法 原 理 适应性 适用于岩体较完整，钻孔倾角较大，对冲洗 液的挠动不敏感的地层 当需要获取岩芯确定岩性时 利用金刚石、合金钻头或钢粒钻头等环状 钻具，切屑地层，用循环清水冷却钻头和 1 冲走岩粉 利用冲击器中的压缩空气膨胀冲击能量， 驱动 适用地层广泛，斜孔、仰孔、水平孔均可 施工粉尘较大，有一定污染，可在风中加水， 改善工作环境 2 柱齿钎头击碎岩体，用风冷却钻具，同时将已经 破碎的岩屑带岀孔外，形成孔洞 采用扩孔钻具，在成孔的同时冲击器将套管带 3 适应于松散不易成孔的砂、砾石、松散、胶 结不良的地层 一般跟管深度不大于 30m 适用于松散、胶结不良的地层，不易成孔的 砂砾石层等 多用于紧急抢险工程 入地层，套管对孔壁可形成良好保护；需要时中 心扩孔钻头可回缩进入套管，并被提岀管外 采用表面有压制螺纹的钢管为钻杆， 通过连接 手，随意接长，钻杆即锚杆的杆体 4 钻进时可利用水泥浆护壁，防止孔壁塌落，可 快速成孔。成孔后可不提钻，即刻灌注浓浆锚固 先正常钻进，当遇到不能成孔地层时提钻。对 适用于软弱、破碎、松散、岩溶发育地层； 胶结不良、人工堆渣体等 此种成孔方法，成孔率较高，成本费用也较 高 已钻孔段，用水泥浆进行堵漏、固壁灌浆，待凝 5 后，扫孔继续钻进。当遇到又不能成孔时，重复 上述过程直至终孔
（3 ）确保钻机稳定性，提高开孔精度。在整个钻进过程中，应采用锚杆、压梁、拉杆等加固措施， 使钻机与基础牢固结合，并能在整个钻进过程中保持不移位。
钻进开始阶段（孔深 10m以内），钻孔的各项参数（位置、倾角、方位）均在施工人员直接掌控之 下，因此务必达到100%的精确。为此要适当控制给进压力和回转速度，放慢进尺。还可埋设孔口管，
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以提高开孔段的精度。
（4）加强检测、及时纠偏。在钻进过程中，一般每隔
5m^ 10m,需检测一次钻孔倾角和走向，特殊
情况（如遇断层，破碎带等）还要加密测量。回转钻进时要求每一、二个回次进尺，测量一次。冲击成 孔速度快、有条件时也应在开孔阶段和中间阶段加强检测。
依据检测结果，适当调整钻进参数或调整钻
机工作状态，纠正孔斜。而对于已产生偏斜的孔段，要采用设置“定向偏斜塞”或“封孔回填”等措施 予以纠正。
3预防埋钻、卡钻
为防止卡、埋钻事故的发生，可在钻具上加装防卡钻具或反吹排渣专用装置。
在软弱、破碎或裂隙发育的地层中，采用’扩孔跟管’钻进工法，用套管将已钻成的孔壁有效保护 起来，也是行之有效的措施。
4锚孔围岩固结灌浆
对锚固孔围岩进行固结灌浆， 可以达到保护孔壁稳定， 减少地层裂隙开度，防止地下水渗透的目的； 可提高预应力锚固的防护性能和耐久性；
在一般地层中锚孔可采用自下而上法灌浆； 数由设计决定，并依据灌浆规范进行。
通过加固基岩，可有效减少预应力的损失，提高加固效果。
而对于复杂地层可采用自上而下边钻边灌方式。
灌浆参
3.5.2. 编束
编束是按设计图纸的要求，将预应力筋及其隔离架等一系列元件组合装配成锚束体的过程。 体的原材料和部件主要有：预应力筋、隔离元件、注浆管路、导向帽、承载体、隔离护套、止浆器等。
由于预锚应用的目的、对象、场合的不同，束体上安装的部件种类会有所不同。锚束体是组成预应力锚 固的重要构件，质量好坏将直接影响预应力锚固的长期效果和可靠性。
组成束
1束体制备程序
各类锚束体制备的基本程序有： ⑴清整编束场地，搭设编束平台； ⑵预应力筋下料；
⑶预应力筋的防腐与清除污物、去除油脂、剥皮等；
⑷装配隔离元件、注浆管、回浆管、充气管、导向帽、隔离套等零部件，并用绑扎丝固定，使它们 组合为一体； ⑸对锚束体进行整体防腐处理;
⑹对束体进行验收、记录、编号，在可追溯标识后存放待用。
2束体制备的原则
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在制备束体过程中，应遵循的原则有：
⑴编束场地可依现场条件选定，可选后方工厂，也可选靠近锚孔的施工平台。原则上应靠近施工现 场，以方便后续工序作业，减少周转。
⑵编束场地应有防雨、防潮、防污染措施。
⑶束体最好随加工随用。已制备好的束体应尽早使用，避免长期存放，增加维护费用。
⑷对高强预应力筋不得采用热切割，不得对其焊接。要防止高温烘烤、焊接火花、接地电流等对预 应力筋造成损害。 ⑸对编束过程要有技术交底、有检查、有记录、有标识、可追溯。束体编制完成存放时以及将束体 放入锚孔中时，均需经过质检、监理人员共同验证，准确无误后方能进行。现场应核对的主要内容有： 预应力筋的规格、数量、束体长度、各元件绑扎位置、牢固程度、束体防腐、防污状况、各种管路通畅 完好情况等。
⑹注意施工安全。施工中应针对预应力束体编制过程存在的安全隐患，制定施工操作与用电设备的 安全措施。
3编束方法
⑴ 全束‘紧密捆扎法’
这是工程中最常用的编束方法。编束时按设计要求，每隔
2m- 3m安置隔离架，束体中预应力筋与
隔离架用火烧丝逐处捆扎牢固。预应力筋在孔中分布形态，主要由隔离架来控制。
⑵‘松、紧适度’编束法
此种方法对自由段束体和内锚段束体分别采用不同方法编制。 且尽可能让预应力筋的分布形式与锚板上锚孔分布相类似。
内锚段束体采用’紧密捆扎法’制作， 自由段的预应力筋则采用★ '分层编廉’的
方法，控制其相对位置，使其不散不乱，且在该段内尽量少放隔离架。
由此可见，张拉后预应力筋在孔中的分布形态，受工作锚板上锚孔分布形状和内锚段处预应力筋的 分布形状双向控制。自由段隔离架数量少，减少了束体与孔壁的接触点，可降低预应力的沿程阻力；
自
由段中的预应力筋相互没有紧密联结，当采用分组张拉工法时，被张拉的预应力筋对其它筋的扯动少， 因此这种编束方法特别适合于“分组张拉”工法。另外在使用此种编束方法时，还要求锚固孔的‘准直 度’要高，这样方能保证防腐效果。
'松、紧适度’编束法，简化了编束过程，强化了束体传递预应力的功能，已在石泉水电站、潘家
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口水电站及三峡永久船闸边坡锚固试验工程中使用，效果较好。
4束体制作中的几个具体问题
⑴无粘结筋的清洗除油
新型分散型锚索，一般利用无粘结筋制作束体。 为了进行内锚段有粘结锚固， 无粘结预应力筋进行去除塑料护套清除油脂的工作，并将光裸的预应力筋表面清洗干净。
清除油脂时，通常先用汽油等清洁剂除去钢绞线上的大面积油脂。 之后再用干净棉丝擦净钢丝表面。 此法要反复多次才能干净地清除油脂， 且操作中易发生火灾，不宜提倡。另一种方法用蒸气和热水交替 冲洗去除油脂，清洗速度快效果好，且安全可靠，值得倡导。
必须对处于内锚段的
⑵挤压头的检验
挤压头是分散型预应力锚索最重要的承力元件, 还要进行必要的破坏性拉力试验。
成型后要逐个检查挤压头外观, 并量测其外径尺寸
⑶束体中预应力筋的间距控制 如果预应力筋在孔中能均匀分布，
且相互间有尽可能大的间距是最理想的情况。
但有时为了安放注
浆管路等其它元件，需要压缩预应力筋的相互距离， 因而就有一个合理间距问题。中国水利水电基础工
程局在完成国家“七五”科研课题中，曾做过压缩钢绞线相互距离的模型试验。在七根钢绞线彼此的间 距在3mm 5mm
7mm三种情况下，用水泥浆将其与孔壁固结。之后进行的破坏性张拉表明，无论是极限 承载力，还是浆体前端拉裂情况，
三种间距并未有显著差异。 结论是在保证注浆效果和注浆体强度的前 提下，将束体中预应力筋的距离压缩到 4 mnrr
5mm仍能够保证束体与锚固浆体间有着牢靠的粘结。最
外圈钢绞线与孔壁距离不小于 20mm钢绞线之间的距离不小于 4mm注浆管大部分放在束体中间， 有利于对注浆管路的防护。
这样
⑷预应力筋的下料长度
预应力筋的下料长度应以设计图纸为准，
长度测量误差将依所选用的锚具类型不同而有所差异。
采
用镦头锚具时，钢丝的等长要求较严：同束钢丝下料长度的相对差值 且小于5mm下料的断口应平整且与线材垂直。 但也应控制在一50mnv+ 100mm范围内。
（指最长与最短之差）不大于1/5000
下料误差可适当放松，
当采用钢质群锚或螺杆式锚具时，
3.5.3. 下束
下束（放束入孔）方式因地制宜，不强求一致。目前小吨位锚索经常采用人工抬运和人力推送
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方式入孔。也有些工程采用了小型机械， 不仅加快了施工进度，减轻了作业人员的劳动强度，而且
质量安全均有保证。
3.5.4. 内锚段注浆
⑴浆体制备
要注意外加剂的添加顺序。 高效减水剂一般采用后掺法为好，
膨胀剂采用内掺法且与水泥同时加入。
水泥、砂等材料计量要准确，要重点控制水的加入量。浆体搅拌时间要不少于 入储浆桶中，需不停搅拌，防止沉淀。
⑵注浆
注浆前用水湿润管路后，即可开始注浆。注浆过程中要保持流量平稳， 浆时，需要采用有效的控制手段（例如采用电测法、埋回浆管等）
2min。制备好的浆体存
一次连续注完。采用定量注
，控制注入量，不要向孔内注入过多
浆体，使内锚段长度超过设计要求。水下注浆起拔注浆管时，要控制起拔量，避免将管口拔出浆面。
⑶内锚段注浆长度的控制
电测法是一种方便、 准确地控制内锚段注浆长度的方法。 在漫湾水电站和隔河岩水电站的边坡加固 工程中，都曾采用此法控制端头锚首次注浆段的长度。在裂隙、断层、 中，用此法可有效地控制内锚段的注浆范围。
电测法的工作原理：依据介质导电性能方面的差异来确定和判断某一介质在锚索孔内的位置。
孔内
溶洞等特别发育的不良地质环境
注浆的过程一般是三种介质一一空气、 水和水泥浆交替变化的过程，这三种介质的电阻率差异很大， 孔 内积水的电阻率约为 nx 102Q • M,水泥浆的电阻率为 nx 100Q • M因而很容易区分和判别。
3.5.5. 防护
预应力锚固工作单元长期处在岩 （土）体和高应力状态中，当工作环境中的水体或气体发生微小的
。
变化，都极易诱使腐蚀介质渗透和接触预应力筋，使其发生全面锈蚀、局部腐蚀或应力腐蚀（氢脆）
一般来讲，全面锈蚀只发生在金属表面，
且可产生大致连续的膜， 从而抑制腐蚀进一步发生。局部
腐蚀与预应力筋的防护材料或防护膜局部受损形成孔穴和缝隙有很大关系，也与预应力筋的材质不纯 净、有杂物、存在加工缺陷有直接关系。局部腐蚀的结果会使预应力筋产生锈坑和裂纹，截面锐减，造 成破断，对锚固工作单元危害性很大。应力腐蚀和氢脆，
力腐蚀是腐蚀T应力集中T再腐蚀T再应力集中的恶性循环，
均是在拉应力状态下发生局部腐蚀的结果。
最终导致预应力筋的突然断裂，
应
对预应力
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锚固危害极大。而氢脆则是由于游离的氢原子遇到预应力筋后， 渗入其晶格内，在此处发生聚积形成氢 分子，同
时体积猛增致使应力集中，产生并扩展裂纹。随着氢原子的再度聚积，裂纹不断扩张，如此恶 性循环，使预应力筋变脆，最后断裂，氢脆对预应力锚固危害甚大。国内外工程实践证明，只要采取适 当的、有效的防腐措施，预应力锚固工作单元的耐久性、可靠性是可以得到充分保证的。
⑴弓I起腐蚀的可能因素
引起腐蚀因素很多，各种因素在腐蚀过程中所起的作用往往也不是单一的， 系，表1-2列出一些可能的因素。
⑵腐蚀环境的判断
由于腐蚀机理的复杂性以及腐蚀表现形式的多样性，
目前国内还未有用于判定预应力锚固工作环境
而是有着错综复杂的关
腐蚀性的统一标准，只能参考国内外一些资料和规范的相关内容，进行对比，选取采用。一般认为，当 预应力筋长期工作在
pH值大于12的高碱性环境中，是不会发生锈蚀的， 也有的认为，当地层透水率小 于10 -10m/s时，没有必要采用二重防
护。
现将国际预应力混凝土协会（FIP）、美国后张预应力混凝土学会（ PTI）和我国《水利水电工程地 质勘察规范》（GB5028— 99）中有关内容列于表 1-4至表1-5中。
表1-2 可能引起腐蚀的因素 来 源 弓1起腐蚀的因素 加工质料有缺陷，表面有肉眼不易观察到的坑和细微裂隙，材质不均匀 存在有害成份，例如存有氯、硫离子或硝酸盐、磷酸盐、亚硫酸盐、硫氢酸盐、液氨等盐份 钝化膜擦伤，破损，由于电位差不同，而导致腐蚀 原材料方面 防护材料 材料表面 钝化膜 地下水方面 水中HC0, Mg，SCT及侵蚀性CQ含量超标，pH值偏酸性，均对水泥浆体、预应力筋有害 22地层环境 方面 在近地表地层中，富含溶氧，是腐蚀较敏感区，外锚头易遭受腐蚀，这是原因之一。在水位变动 区，将引起pH值变化，会引起氢离子浓度的增加。当预应力筋被埋置在矿物成份不同的地层时，均 可造成电位差异，可产生腐蚀 pH为11〜13的碱性环境中不会发生腐蚀。但当其下降中性化， 就失去对钢材表面的保护作用， 这 pH值变化 时有氧和氢存在，就产生腐蚀 预应力筋 应力水平 一般在低应力下，即使存在有害成份，如氯、硫等也不会造成应力腐蚀的发生，但在高应力下， 容易造成应力腐蚀
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使用大水灰比浆体，注浆不饱满 施工过程 施工中引入了有害成份
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施工工艺粗糙，造成束体保护层接头处密封不严，或在搬运、吊装过程中，将束体保护层、隔离 套破坏，而又没有及时修复 张拉过程中，隔离架未能与束体同步变形，撕裂保护层，造成侵蚀通道 对张拉后的束体未能及时注浆永久防护，造成锈蚀 用含金属镀膜的预应力筋或捆扎丝，均可能引起双金属反应，而腐蚀 表1-3 地基的腐蚀标准值(FIP) 表1-4 地基侵蚀性环境临界值(PTI)
注：*指粘性土情况 注：存在上述一条，地基即有侵蚀性。★
比抵抗值 (Scm) 700以下 700〜2000 6000〜5000 5000以上 氧化还原势位值 腐蚀程度 (pH= 7 换算，mV 100以下 100〜200 200〜400 430以上* 大 中 小 微小或无 项 电 目 阻 指 标 v2000Q・ cm v 5.0 存在任何一种 >1000ppm pH值 硫化物和氯化物 硫酸盐 表1-5
环境水腐蚀判定标准 (GB 50287-99)
腐蚀性特征 腐蚀性类型 判定依据 腐蚀程度 界限指标 无腐蚀 HCQT > 1.07 1.07》HCQ「> 0.07 HC0含量 弱腐蚀 溶岀型 (mmol/L) 中等腐蚀 强腐蚀 HCQT < 0.07 — pH> 6.5 6.5 >pH> 6.0 无腐蚀 弱腐蚀 分解类 一般酸性型 pH值 中等腐蚀 强腐蚀 6.0 >pH> 5.5 pH<5.5 CQ v 15 15 -! 复合类 中等腐蚀 强腐蚀 1500 预应力筋的防腐问题，一般应依据具体工作环境、预应力锚固工作年限及其重要性， 并借鉴大型工 程成功的防护经验，来确定防护措施。目前应用的主要防护方法，大致可分为隔离法和电化学法两类： 后者设备复杂，维护麻烦，成本高，故在岩体锚固中应用甚少；隔离法是在不消除腐蚀来源的情况下， 采取一系列措施防止有害离子或物质接触预应力筋， 或改造创建一个良好的工作环境， 使预应力筋免受 腐蚀。隔离法工艺简便，造价较低，效果明显，是国内岩（土）体锚固工程广泛采用的方法。 工程中所采取的主要防护措施见表 施，并结合工程环境进行优化组合。 1 — 6。需要注意的是，一个好的防护方案往往需采取一系列措 由于优质水泥（砂）浆体自身具有高碱性且具备长期防止环境 中的侵蚀介质渗透的功能，材料来源广泛、经济，是首选防护隔离材料。 -! 表1 — 6 主要防护措施 实 施 阶 段 选择优质碳素钢（80#）:含碳量0.77 %〜0.85 %、 含锰量0.30 %〜0.60 %、含磷量〉0.040 % 普通松驰 预应力筋 盘条拉拔前经过铅淬回火处理、酸洗并涂润 滑层保证拉拔后获得良好表面质量 应用场合 实施对 主要措施 象 临时 永久 特殊 O O X 成型后采用矫直回火工艺降低松弛率 工 厂 制 低松弛 造 预应力筋 加 工 阶 段 选择高性能碳素钢：含碳量 0.80 %〜0.85 %，含 锰量0.60 %〜0.90 %，磷、硫含量〉0.030 % 盘条拉拔前经过’斯太尔摩’控冷处理，获得 细小、均匀的显微组织和优良的机械性能。盘 条经酸洗并涂润滑层保证拉拔后获得良好表面 质量 O O O 实行’稳定化’处理：消除内部应力、使结构变 得紧密从而获得对应力腐蚀敏感性低的低松弛预应 力筋 无粘结 预应力筋 在预应力筋外表面加工制作无粘筋专用防腐油脂 层和高压聚乙烯塑料护套保护层，这种保护层可多 重设置，提高防护效果 在预应力筋外采用静电喷涂工艺制作致密的环氧 保护层，这种保护法可单独使用，也能与油脂、塑 料护套结合，多重设置，大大提高防护效果 X O O 环氧涂层 钢绞线 X O O 施 工 现 锚孔 周围环境 采用压力灌浆固结孔壁，封堵渗透通道，防止有 害离子侵入束体，此种方法扩大了防护区域，效果 可靠 X O O -! 场 锚固浆体 采用填加外加剂方法，降低水灰比，提高流动性， O 降低泌水提高浆体密实性，提高抗渗效果 对放入孔中的束体用注饱合石灰水（ 方法进行临时保护 pH> 12 ）的 O O O 孔中束体 将束体放入连续的、性能稳定的大塑料套管（如 高压聚乙烯管）中，进行全长防护 用普通砂浆、水泥浆固结 内锚段 用高性能锚固浆体固结 束体* 用环氧砂浆固结 现场人工制作双层（油脂和塑料护套）防护体系 自由段 张拉后用锚固浆体防护（厚度〉20mm 束体** 机械（人工）制作环氧保护层 对外锚头处锚具、预应力筋等用砼、砂浆永久封 x x O O O O O x O O x O O O O O O O O O x O O O 外锚头 裹（见图8—7— 5），保护层厚度一般不小于 5cm 对锚具、预应力筋用油脂、密封帽等封闭保护 O O x O O 注：*要求固结层的厚度〉20m m（无其它措施时）或〉10m m（在有塑料套管防护时） **对自由段束体采用有压循环灌浆和并浆措施进行防护时 ，要求注浆饱满，浆体密实 O -适用；x -不适用 3.5.6. 外锚头制作 在水电工程中，外锚头一般由工作锚具和混凝土墩座等组成。混凝土墩座需在现场制作。 制作垫墩时需注意如下问题： ⑴孔口管和钢垫板最好事先焊接在一起，两者中心应重合且端面相互垂直。 ⑵孔口管放入锚孔的深度不宜小于 20cm。垫板承压面与锚孔轴线应垂直，其误差不大于 0.5 °。 要采取措施（加楔、拉筋）固定孔口管，防止立模、浇混凝土时移位，造成偏差。 ⑶使用的模板和底模支架必须具有足够的强度、 干净并采取防粘结措施。 刚度和稳定性，必要时用锚筋辅助加固。模板应 ⑷混凝土一般采用一级配，粗骨料粒径不大于 20mm混凝土应采用机械搅拌。入仓后，要用小 -! 直径振动棒认真捣实，并加强混凝土的早期养护。 ⑸侧模必须在混凝土强度能保证其表面及棱角不受损坏时， 后拆除，如因施工需要拆除时，混凝土的强度应达到设计强度的 方可拆除。底模最好在预应力安装完 75%以上。 3.5.7. 张拉 ⑴张拉前的准备工作 张拉工作是一项专业性很强的技术工作。 好下列工作。 ⑵机具准备 ① 确认锚具和千斤顶与束体材料相互配套，没有差错。 ② 确认所用油压表的精度不低于 拉荷载不大于千斤顶额定值的 工程开工前，对作业人员要进行培训和技术交底， 并应做 1.5级，张拉中使用的油压不大于油压表满量程的 75% ;实际张 75 %。 ③ 张拉设备事前要经过试运转且一切正常。 ④ 张拉设备已配套标定并获得率定资料。 ⑶资料准备 ① 确认获得的率定资料是有效的，配套标定是在有资质单位进行且标定时间未超过 ② 已编制实际分级张拉荷载与油压表示数关系表。 ③ 确认内锚段注浆体，外锚头混凝土的强度已满足设计要求或强度已达到 测试报告。 ⑷现场清理 将现场与张拉工作无关的设备和材料进行整理或撤离现场， 的污物、清除干净；确认孔口附近的束体未被混凝土或水泥浆粘结。 ⑸设备和机具组装 组装后的锚具、限位板、张拉千斤顶、钢垫板等应相互紧贴且中心线与锚孔轴线重合， 对中性。 ⑹张拉方式 具有良好的 保持现场整洁；将钢垫板、钢绞线表面 6个月。 30MPa以上，且获得检验 -! 在预应力锚固中，形成预应力的方式一般有整体张拉法和分组张拉法。 整体张拉法是采用一台大吨位千斤顶， 荷载是逐级施加的。 分组张拉法，是采用小吨位轻便千斤顶， 每次分组张拉束体中的部分预应力筋，通过循环， 整束的张拉。张拉荷载采用分档次、分级逐步施加。 整体张拉法，施工速度快，过程简单，易于掌握，是目前普遍采用的方法。分组张拉法，可在特殊 场合，利用小千斤顶建立大吨位预应力， 程较复杂，所需时间较长。 ⑺整体张拉法 张拉过程由预张拉和张拉两部分组成。 预张拉的目的是使预应力筋初始受力趋于一致。 张拉荷载的10%。在特殊情况下，也可以将其提高到 求，特殊情况可增加次数。 束体经预张拉后，即可进行张拉。张拉过程要分级进行，在每一级要持荷稳压（稳压时间不低于 一般用小千斤顶逐根进行预张拉， 预拉荷载一般为 施工设备轻便，束体中预应力筋受力明确均匀。但它的张拉过 实现对 将束体中的预应力筋同时张拉到需要的荷载并锁定， 张拉时 20%以上。一般预张拉一至二次即可达到施工要 5min）,并记录束体伸长值（每一级荷载至少量测三次） 一般采用超张拉方法消除摩阻损失、 。 回缩损失或早期预应力损失。超张拉系数要依据地层状况、锚 夹具的性能、造孔质量来确定，一般取设计张拉力的 ⑻往复式张拉法 往复式张拉法是分组张拉法的一种。 1.03〜1.10倍，最大不宜超过1.15倍。 此种工艺以单根或若干根预应力筋为一组做为张拉的对象， 张 （一 拉荷载采用分档次、逐级、循环施加的方式进行。即将每根预应力筋承受的最终荷载分成若干档次 般可分成3〜4个档次），在每个循环张拉中， 每根筋均承受相同档次的拉力， 当同一档次的力在每根筋 上均已施加后，方进行下一档次力的施加，如此逐级循环，直到最后一个档次张拉力的施加。 在循环张拉线路设置上， 往复式张拉法以方便施工，便于记忆为原则建立张拉路径，而将’对称张 拉’的问题放到次要地位考虑，这是’往复式’张拉法的一个特点。它的另一个特点是在整个张拉过程 中要沿着一去、一回两个路径进行。第一档力按首选路径逐根施加。 序，即前一档的最后一根被张拉的预应力筋， 的预应力筋，将成为本次最后张拉的筋。 第二档力的路径将是首选路径的逆 将成为此次张拉时的第一根筋；依此类推，前次最早张拉 这样往复进行，直至最后一个档次力的施加， 故称为往复式张 -! 拉法。 下面是石泉水电站 8MN级预应力锚索采用往复式张拉方式建立预应力的工艺过程。 张拉中使用一台 YC25型千斤顶及配套高压油泵，工具锚为 套的限位板。束体由43根钢绞线组成，每根钢绞线最终张拉荷载为 按油压值将最终荷载分成四个档次：第一档次 0VM1»1。工作锚板为 OVM1»43及配 183.5kN，相应油压表示值为 43MPa> 10MPa第二档次25MPa第三档次43MPa第四档仍为 2min以上，分级情况如下： 43MPa在每档次张拉时，又分级进行，并稳压 第一档 第二档 第三档 0 MPa — —2 MPa— —10MPa 共 2 级； 0 MPa — 0 MPa — A n on h/lOo 10 IVIPa nc: i\\/ino 20 MPa on hyiOo 25MPa or i\\/ino 共3级； 25 MPa 30 MPa 35 iviPa 43MPa 共 4 级； —— 第四档 0 MPa — 43MPa 共1级（为第三档力的重复施加）。 由此可以看出43根钢绞线要逐根经历 4个档次、10级张拉过程。 表1-7 张拉挡次与张拉路径对照表 张拉挡次 第一挡 第二挡 第三挡 重复第三挡 张拉路径 AB BA AB BA 锚索的锁定荷载由安置在工作锚板下的测力计显示，实测锚索锁定荷载为 7682kN,此值仅比总的 张拉荷载（7890kN）低2.64 %。每根钢绞线实测平均受力 （178.65kN ）仅比张拉荷载（183.5kN ）低4.84kN , 获得良好的张拉锁定效果。 束体中的43根钢绞线实测拉伸曲线（图 1-8）集中在一条狭窄条带中， 曲线形态正常，43根钢绞 线平均弹性模量为 2.15 X 105N/mm,这与国家建筑工程质量监督检验测试中心提供的弹模 105N/mm〜2.13 X 105N/mnm上限接近。反映出束体受力均匀性良好。 张拉过程中，每个施荷档次完成后的锁定荷载与张拉荷载关系见表 施加完第一档荷载后， 锁定荷载要比张拉荷载低 2.03 X 10 - 7-8。从中可以看出，在 18.25 %。在第二档结束时，两者差距已缩小到11%以 内。当第三档荷载施加后， 差距进一步缩小到 7.21 %。施加第四档后，两者仅差2.64 %,已经达到OVM -! 锚具正常回缩损失范围。束中预应力筋所受到的张拉力，在张拉过程中有一个相互调整并迅速向张拉荷 载收敛的特性。另外重复张拉对提高锁定荷载起到了关键作用。 著。 表1-8 锁定荷载的收敛性 因而往复式张拉工法切实可行、 效果显 类 另U 张 拉(kN) 锁 定(kN) 锁定/张拉（% 一挡 二挡 三挡 重复三挡 1666 1362 81.75 4495 4004 89.08 7890 7321 92.79 7890 7682 97.36 ⑼预应力张拉中需注意的问题 除本节6.1中已提及的问题外，张拉中还应注意如下几点: ① 在任何情况下，张拉应力不得超过预应力筋强度的 ② 张拉过程中当实测位移值大于计算伸长值 取措施给予调整后，方可继续张拉。 ③ 张拉时，升荷速率每分种不宜超过设计应力的 69% （岩体中）或75%（水工建筑物内） 10%或小于5%时，应暂停张拉，查明原因并采 1/10，卸荷速率每分种不超过设计应力的 1/5。 ④ 对经检验不需补偿张拉的锚索，应尽快（最好在 经检测需补偿张拉的锚索，不得提前注浆和切除张拉段束体。 ⑤ 当预应力损失超过设计张拉力的 次张拉至超张拉荷载。 ⑥ 对锚索进行的补偿张拉，最多进行两次，否则对束体材料和锚板夹片均会有损害。 12h内）封孔注浆，使其受到良好防护。 10%时，应进行补偿张拉。补偿张拉应在锁定值基础上一 3.5.8张拉段灌浆 1张拉段灌浆在补偿张拉工作结束后进行。 2张拉段灌浆材料与锚固段灌浆的材料相同。 3张拉段灌浆管伸至锚固端顶面，自下而上灌浆，灌浆压力达到设计压力，排出的浆液浓度与 灌入的浆液浓度相同，且不含气泡时为止。 3.5.9封锚 1、 使用砂轮切割机切除钢绞线，锚具外留存在 2、 采用砂浆或混凝土封闭锚头，保护层厚度不小于 10cm~15cm 10cm。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容