预应力锚固
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利用高强度钢丝束或锚杆对岩石和建筑物进行预应力加固的技术措施。预应力锚固是加固洞室围岩、边坡、坝基、坝肩和坝体的有效措施,主要采用高强度钢丝束,也称预应力锚索,由内锚固段、张拉段和外锚固段组成。①内锚固段又称内锚头,位于钻孔底部,其主要作用是为张拉锚索提供锚固力,常用的主要形式有楔缝式、胀壳式和黏结式(参见锚杆);②张拉段又称锚索体,是连接内、外锚头并承受外锚张拉力,通常用高强度钢丝或钢绞线或粗钢筋制成的构件;③外锚固段包括外锚头、混凝土基座及垫板等,是锚索实现张拉及锁定的构件。在施工中,当内锚固段固定后,通过千斤顶张拉锚索体,即对其间的岩体施加了预压应力,从而起到加固作用。
随着钢材和锚索强度的提高、锚固张拉设备的完善以及钢索防锈技术的改进,单根锚索的预应力已由原来的数百千牛提高到数千千牛,最高已达15 000 kN。许多国家在修建地下发电厂房时,常利用距主厂房较近的主变室、开关站室、灌浆洞和交通洞等,采用对穿锚索加固两洞间的高边墙或不稳定岩体。对穿锚索的主要优点是可简化锚头的结构,增加内锚头的锚固力,增大单根锚索的承载能力,加快锚索的施工速度等。
预应力锚索的施工程序:造孔,制索(包括内锚头制作、除锈、编索、锚索体隔离等),测孔深、孔径和偏斜度,清孔,安装锚杆(包括锚固内锚头),外锚段浇筑、预拉、张拉,锁定和封孔灌浆。钻孔孔径一般为110~130 mm。为使钢绞线受力均匀和减少预应力损失,锚索正式张拉前要预拉一次。为补偿预应力值的损失,可对锚索进行重复张拉,同时采用沥青等防锈材料对裸露在外的锚具进行防锈处理。锚索锁定后,通常用水泥灌浆封孔,水泥标号不低于525号。
1964年,中国的梅山水库采用3 240 kN级的预应力锚索对坝基进行加固,获得了显著的效果。随后,这项技术又成功地运用于双牌和陈村水电站的坝基,二龙山水电站输水洞出口和葛洲坝水利枢纽闸墩弧形闸门支铰区,镜泊湖和碧口水电站输水洞进水口等不稳定岩体的加固中。丰满水电站泄洪洞进口岩塞爆破集渣坑的高边墙和白山水电站地下厂房与主变室间的岩体,天生桥二级水电站工程、漫湾水电站、李家峡水电站、桦树川工程、大山口工程、三峡水利枢纽永久船闸工程等的边坡加固也采用预应力锚索加固。