浅议预应力锚索防护要求与存在的问题
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摘要：我国岩土锚固规范中对锚索耐久性的要求相对较低，且可操作性较差，结构的安全性重点放在各种强度要求上，而对环境因素（如工程周围水、土中有害化学介质侵蚀等）下的耐久性要求则考虑较少。随着我国基本建设的迅猛发展，作为土建结构重要组成部分的岩土预应力锚索工程的耐久性应引起相关研究、设计和施工部门的高度重视。
Abstract: In china, specification of geotechnical anchorage cable requirements on durability are relatively low, and operability is poor, the structure safety focused on various strength requirements, while environmental factors (such as engineering around the water, soil hazardous erosion of chemical media, etc.) are less considered. With the rapid development of infrastructure, as an important part of civil structures, durability of rock-soil prestressed anchor cable engineering should be paid high attention for the related departments of research, design and construction.
关键词：预应力；锚索；腐蚀；防护
Key words: prestressed；anchor cable；corrosion；protection
中图分类号：TU73 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）03-0043-01
1溪洛渡水电站辅助道路工程概况
金沙江溪洛渡水电站工程项目是我国西电东送中线的骨干电源之一，位于四川省雷波县和云南省永善县交界的金沙江干流上，是以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等巨大的综合效益。具有不完全年调节能力的特大型水电子。溪洛渡水电站水库正常蓄水位600m，总库容126.7亿立方米，调节库容64.6亿立方米，总装机容量12600MW。
溪洛渡水电站辅助道路是水电站与对外交通的辅助道路，电站建设前期的物资、设备、器材人员等将由辅助道路运至工地。辅助道路线路K15+110～K15+270段位于金沙江左岸的山前斜坡上，大都为山前陡坡，工点处大多数基岩，为二叠系石灰岩。工点附近地段地形起伏较大，山坡路陡。路线以挖方通过一山梁，最大挖方高度为62m，为确保路堑边坡稳定，在线路左侧设预应力锚索防护工程。锚索水平及竖向间距均为4m，锚索钻孔孔径150mm，锚墩采用现浇十字板型，预留注浆孔和通气孔，锚索钻杆与水平面夹角为20°，锚索钢绞线直径为15.2mm，强度等级为1860MPa，极限张拉荷载为259KN，锚索设计采用OVM15-6型锚具，预应力锚索采用680KN级。
2施工方法
①钻孔必须按照图纸所示孔位精确定位，定位误差应小于0.05mm。②钻孔时尽量不扰动周围岩层，钻孔结束后，及时穿入锚索，锚索穿入前用高压风把孔内的灰尘清理干净。③锚索采用M40水泥砂浆锚固，注浆采用孔底注浆法，注浆压力不小于0.6～0.8MPa，第一次注浆完毕后水泥砂浆凝固收缩后，空口应补浆，注浆材料固化前不得移动锚索。④施工中严格控制砂浆的质量，水泥强度不低于42.5，砂采用洗净的机制中粗砂，并且要过筛。⑤锚索张拉必须在空内砂浆强度达到设计强度的80%后进行。张拉强应检查锚头等设备，确认合格后清污除锈。⑥当锚固墩及垫板浇筑完毕，达到混凝土设计强度的80%时，进行锚索张拉施工。张拉分两次进行，第一次张拉分五级进行（即设计预应力的25%、50%、75%、100%、115%）前四级稳定时间为5分钟，最后一级稳定时间为30分，在第一次张拉后6至10天在进行第2次补张拉，补偿锚索松弛徐变和地层徐变造成的预应力损失。⑦锚索张拉锁定后，锚头部分涂防腐剂，再用C20混凝土封闭，确保保护层厚度不小于10cm。
3预应力锚索施工中的难点（锚索的腐蚀特点）
预应力锚索所在的特定介质环境和高拉应力特点，使未经防腐或防腐不当的锚索发生腐蚀，甚至导致破坏。根据钢筋腐蚀的不同机理，一般分为应力腐蚀、氢脆、化学腐蚀和电化学腐蚀。
国内工程界收集到了预应力锚索腐蚀破坏实例，并对其破坏的原因进行了统计分析表明永久锚索占69%，临时锚杆占31%，锚杆使用期在2年以内和2年以上发生腐蚀断裂的各占一半。
锚索破坏的原因分析如下：
①锚固段问题。由于锚固段内灌浆不足所致，其中3m长的预应力钢绞线受含硫酸盐和氯化物的地下水侵蚀，灌浆施工缺少压水检查和施工不当导致锚固段灌浆不足。
②自由段问题。大致分为以下5种破坏形式：a.地层运动造成拉筋超应力，使其产生裂纹；b.在有氯化物的情况下，水泥浆包裹不足或无水泥浆；c.由于耐久性差导致沥青包裹层破坏；d.保护材料选择不当，如化学材料中含有硝酸根离子和吸湿玛碲脂；e.所有拉筋在无保护情况下存放了很长时间，出现了锈蚀等状况。
③锚头问题。主要是在矛头部委缺乏防腐措施或工作期间保护剂充填不完全或塌落。
4规范中关于预应力锚索防护要求
水工预应力锚固设计规范（SL212-98）。这是国家水利部的行业标准：
①预应力锚固中的锚索体应按照规范要求的标准进行防腐、防锈处理；②锚索体防腐防锈处理时，所使用的材料及其附剂中不得含有硝酸盐、亚硝酸盐、硫氰酸盐等，氯离子含量不得超过重量的0.02%；③预应力锚索采用水泥砂浆或水泥浆作为封孔灌浆或胶结材料时，应符合水工预应力锚固设计规范。掺加的减水剂、早强剂、膨胀剂中对钢材有腐蚀作用的物质含量此规范的规定；④无粘结预应力锚索锚固段所使用的胶结材料也满足规范的规定。对于张拉段也必须采用水泥浆或水泥砂浆进行全孔封闭防护；⑤封孔灌浆后，锚索应有大于20mm的保护层厚度。
预应力锚索的防腐、防锈材料如下：①级防护材料，如石灰水、防腐油；②级防护材料，塑态防护，如凝胶、树脂或防锈油脂；③级防护材料，刚性防护，如水泥浆或水泥砂浆。
5施工评价
通过对国内的规范及施工方法研究，我们在施工过程中注意了很多事项，施工取得了园满成功，达到了业主和设计的要求。
6建议
综上所述，我国岩土锚固规范（即使是最新的国家规范）中对锚索耐久性的要求相对较低，可操作性差，与当前国际发展水平相差较大，结构的安全性重点放在各种结构强度要求上，而对环境因素（如工程周围水，土中有害化学介质侵蚀等）下的耐久性要求则相对考虑较少。
随着我国基本建设的发展，工程结构耐久性问题已经引起高度重视，但目前仍主要集中在混凝土结构的耐久性方面，作为土建结构重要组成部分的岩土预应力锚索工程的耐久性问题的研究和重视，理应引起相关研究、设计和实践部门的高度重视。
参考文献：
[1]CECS 22-90 土层锚杆设计与施工规范[S].1991.
[2]SL212-98 水工预应力锚固设计规范[S].1998.
[3]GB50086-2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].2001.