狄卫平1 付兆茜2 杨超群3 付碧锋3
1西安有色冶金设计研究院有限公司 3陕西冶金设计研究院有限公司 陕西省西安市 710000
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摘要：预应力锚索在边坡防护、基坑支护中广泛使用，支护效果较好，但现行岩土工程行业有关预应力锚索的规范众多，在使用过程中存在一些理解分歧，使刚从事该类工程的技术人员产生了一定的困惑，有时甚至导致设计方案的失败，因此本文以现行规范以及相关资料为基础，对预应力锚索设计工程中的几个主要问题进行探讨及说明，以此希望对相关人员有所帮助。
关键词：边坡设计；预应力锚索
1 引言
预应力锚索广泛用于边坡防护、基坑支护、地质灾害治理、水利工程等众多行业中，取得了较好的工程效益和经济效益。但现行的有关预应力锚索的规范众多，规范的有些内容过于笼统和模糊，在执行和使用过程中不可避免的就会产生一定的理解分歧，使得设计人员产生困惑，进而导致设计不足。本文以相关规范为基础，结合自己的工作经验及向相关专家请教，对规范中预应力锚索设计内容阐述模糊的几个主要问题进行探讨和说明，希望对从事这一工作的技术人员有所帮助。
2 建筑边坡工程中锚索的使用年限问题
2.1问题的提出
对施加预应力的永久性边坡工程,设计文件中大多未明确提出锚索（锚杆）的使用年限，因此在安全性复核过程中就出现了困难，已施工的锚索（锚杆）需要多久的安全储备？
2.2锚索使用年限的答复
《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013编制组针对以上山区主要省份对锚索年限的疑惑，对该问题的答复如下：按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中第8.1.3条：“锚杆（索）设计使用年限应与所服务的边坡工程设计使用年限相同，其防腐等级应达到相应的要求”，第3.1.3条：“建筑边坡工程的设计使用年限不应低于被保护的建（构）筑物设计使用年限”，因此边坡工程中锚索的设计使用年限不应低于被保护的建（构）筑物设计使用年限。
2.3关于此问题的建议
在设计文件中，凡是使用锚索（杆）的工程，应明确该工程为临时工程或永久工程，临时工程的锚索（杆）使用年限不小于2年，永久工程的锚索（杆）使用年限不小于50年，特殊工程的使用年限应予以明确。
3 排桩式锚杆（索）挡墙、格构式锚杆（索）挡墙中锚索作用问题
3.1问题的提出
如下图（图3-1）所示：坡体间存在一潜在滑动面，与坡脚的水平夹角为 ，此时坡体的稳定系数为 （式3.1所示），治理期间在滑体上增设一预应力锚索（作用方向与潜在滑面法向夹角为 ），施加的预应力大小为Pn，施加预应力后按力学分析该边坡的安全系数为 （式3.2所示），在设计过程中采用式3.2是否安全可靠？
3.3关于此问题的建议
当考虑锚索对滑动面产生的法向压力有利作用时，应进行折减，特别是对土质边坡和锚索自由端较长的岩质边坡。土质边坡折减系数建议取0.55～0.65，岩质边坡根据岩体风化程度及坚硬程度折减系数取0.50～0.80，滑塌体存在竖向变形时，不考虑该有利作用。
4 排桩式锚索挡墙、格构式锚索挡墙中锚索预应力损失的计算问题
4.1问题的提出
按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第1.0.5条，排桩式锚索挡墙、格构式锚索挡墙中锚索预应力损失值应进行计算，但规范中未明确应如何考虑其损失？
4.2问题的答复
鉴于现行《混凝土结构设计规范GB50010-2010的第10章中对预应力损失已有全面、详细的规定，同时国内相关岩土锚杆技术规程也有论述，因此《建筑边坡工程技术规范》就没有再详细地表述这些内容。
4.3关于此问题的建议
边坡工程中的锚索因其锚固段和自由段坡体受力产生的变形特别是蠕变变形是造成锚索预应力损失的主要因素之一，目前国内相关规范主要采取现场试验进行处理。对后期使用中的预应力损失(钢绞线松弛、边坡岩土体压缩蠕变、锚具楔滑、支护结构变形)，可采取应力监测结合补张拉方式来保证其安全使用年限。在设计文件中一般应明确以下几点内容：
①永久性预应力锚杆和破坏后果严重的临时性预应力锚杆应进行拉力的长期监测。
②对预应力损失超过一定25%时应对锚索进行补张拉措施。
③当遇有降雨、临近地层开挖、爆破震动以及拉力测定结果发生突变情况时，应加强应力监测频率。
5 格构式锚索挡墙的肋柱基础设计问题
5.1问题的提出
格构式锚索挡墙的肋柱基础设计时竖向荷载应计入那些荷载？
5.2问题的答复
按《建筑边坡工程技术规范》第9.3.5条规定：“立柱基础应置于稳定的地层内，可采用独立基础、条形基础或桩基础等形式”，且基础设计计算应符合本规范第3.3.2和1.0.5条的规定。特别说明的是，立柱基础荷载计算时应考虑锚索的竖向分力（包括预应力的竖向分力）作用。
5.3关于此问题的建议
如图4-1所示，某岩质边坡高15.0m，中风化岩体c＝80kPa，φ=23°frbk=600kPa，边坡岩体类型为Ⅳ类，岩体等效内摩擦角φ=45°；
岩层层面：c＝17.3kPa，φ=20°。
该边坡分两级防护，上边坡高5.0m，采用锚杆支护，下部边坡10.0m，采用预应力锚索加固，施加预应力为800kN。
经计算预应力传至竖杆底压应力1.5MPa。
在后期的设计文件中对支护结构的基础及地基应引起重视，并专门设计。
6、结语
本文对边坡设计中容易引起困惑的几个问题结合《建筑边坡工程技术规范》编制组及相关文献做了简要的分析与介绍，主要的结论有以下几点
（1）使用锚索（杆）的工程，应明确该工程为临时工程或永久工程，临时工程的锚索（杆）使用年限不小于2年，永久工程的锚索（杆）使用年限不小于50年，特殊工程的使用年限应予以明确。
（2）考虑锚索对滑动面产生的法向压力有利作用时，应进行折减，特别是对土质边坡和锚索自由端较长的岩质边坡。土质边坡折减系数建议取0.55～0.65，岩质边坡根据岩体风化程度及坚硬程度折减系数取0.50～0.80，滑塌体存在竖向变形时，不考虑该有利作用。
（3）对后期使用中的预应力损失(钢绞线松弛、边坡岩土体压缩蠕变、锚具楔滑、支护结构变形)，可采取应力监测结合补张拉方式来保证其安全使用年限。
（4）格构式锚索挡墙的肋柱基础应引起重视，并专门设计。
参考文献
[1]《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013.
[2]《建筑基坑支护技术规程》GB50330-2013.
[3]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010.
[4]《锚杆喷射混凝土技术规范》GB50086-2001.
论文作者:狄卫平1,付兆茜2,杨超群3,付碧锋3
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/24
标签：预应力论文; 工程论文; 挡墙论文; 使用年限论文; 基础论文; 技术规范论文; 建筑论文; 《防护工程》2018年第12期论文;