锚索预应力损失原因及防治措施
锚索加固高边坡预应力损失原因及影响分析
收稿日期：２０１９?０１?０７ 作者简介：刘明华（１９８２—），男，工程师，主要从事公路、桥梁工程的施工管理工作。
３期
刘明华：锚索加固高边坡预应力损失原因及影响分析
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２ 模 型 建 立
采用有限元软件 ＡＮＳＹＳ建立预应力锚索加固 边坡数值模型，主要由 ６节点 ５面体单元构成，共 含 ５６１８个单元和 ７２３５个节点，其有限元模型如 图 ２所示。
( ) ΔＰ ＝Ｐ× ０２１ｅ１４０６ｎ＋０６３４ｅ００００６Ｐ
（１） 式中：ΔＰ表示锚索预应力损失值，ｋＮ；Ｐ表示锚 索张拉荷载，ｋＮ；ｎ表示孔道偏斜率。
锚索张拉 系 统 主 要 组 成 包 括： 千 斤 顶、 压 力 表、增压油泵和输送油管。设备本身造成的锚索预 应力损失约为 １％，但实际工程中，使用张拉千斤 顶时会导致锚索预应力损失 （约 ２％ ～４％）。
目前，关于锚索加固边坡的研究主要集中在锚 索加固效 果 和 边 坡 稳 定 性 的 影 响 等 方 面［４］。 赵 晓 彦等［５］针对 坡 面 锚 索 与 坡 脚 抗 滑 桩 联 合 加 固 边 坡 设计方法展开了研究，实现锚索预应力和抗滑桩被 动力的协调作用，并提出最优设计方案；赵炼恒 等［６］对基于 失 稳 状 态 耗 能 最 小 原 理 的 预 应 力 锚 索 加固边坡稳定性上限进行了分析，得出锚索加固效 应可以有效地提高边坡的稳定性，预应力锚索设置 位置对边坡安全系数、临界滑裂面位置和锚索长度 有显著影 响； 陈 春 舒 等［７］对 基 于 全 局 极 限 响 应 面 的预应力锚索加固边坡抗震可靠度进行了探讨，结 果表明该方法很好地兼顾了变异参数空间的全局性 以及计 算 的 高 效 性；赵 军 祥 等［８］对 基 于 ＦＬＡＣ３Ｄ 的边坡加固稳定性进行了对比分析，得出加固后边 坡安全系数为 １４６，超出规范要求值 １２，在边坡 中部台阶拐角处发现破坏区，可对锚索加固位置进
边坡锚固锚索预应力损失原因浅析
边坡锚固锚索预应力损失原因浅析1引言预应力锚索广泛应用于岩土边坡锚固，锚固技术的关键在于其预应力的大小及损失的程度，只有保持足够的恒久预应力，才能达到最佳的锚固效果。
因此，预应力损失的大小直接关系到锚索的锚固效果，甚至于关系到整个工程的成功与否。
本文根据工程施工经验以及锚索应力监测数据的分析，探讨了影响预应力损失的诸多因素，针对性的提出了预应力损失的防治措施。
2锚索预应力损失影响预应力损失的因素较多也很复杂，既有锚索材料性能、锚具、张拉设备引起的损失，也有地层、结构物的压缩和徐变引起的损失，还有施工质量引起的损失。
总之，预应力损失主要分为三大类，即张拉过程的损失、锚索锁定过程的损失和锚索工作过程的预应力损失。
2.1张拉过程的损失2.1.1钻孔质量形成的预应力损失张拉过程的预应力损失主要指预应力锚索自由段索体同孔壁的摩擦所造成的损失。
如果钻孔平直，锚索安装后顺直，则锚索同孔壁的摩擦产生的预应力损失很小或不产生损失。
但目前国内锚索成孔主要采用气动潜孔锤冲击回转钻进，受钻进工艺的限制，钻孔弯曲不可避免，造成了自由段与岩壁间存在一个或多个接触点，这种接触点的存在，将导致摩擦力的产生，从而使锚固预应力发生沿程损失，而且孔斜率越大，錨索预应力损失也越大。
在相同的孔斜率条件下，锚索张拉荷载越大，预应力损失也越大。
2.1.2 锚垫板与锚索轴线的垂直度产生的预应力损失在锚索的施工过程中，施工队伍的技术水平直接关系到锚索锚垫板的安装质量。
本次以2012年山西某矿山边坡治理工程的14个锚索测力计的安装过程的预应力监测数据比较，分析锚垫板与锚索轴线的垂直度与预应力损失的关系。
工程设计选用了2700KN级预应力锚索，索体采用18根直径为15.24mm、7丝低松弛1860MPa钢绞线制作，锚固段长度8m，锚索长度40m及45m交错布置。
锚索张拉分4个区进行，每个区布置测力计3-4台，共布设14台锚索测力计。
布置测力计的锚索优先张拉，以确定该区域锚索的张拉工艺及超张拉值，确保锁定值符合设计及规范要求。
混凝土结构锚索预应力损失影响因素分析及措施
混凝土结构锚索预应力损失影响因素分析及措施作者：李凌宇来源：《中国住宅设施》 2019年第5期李凌宇/ 天津市建筑设计院天津300074摘要：本文先简要论述了预应力锚索加固技术的基本概念，然后剖析了混凝土结构锚索预应力损失的影响因素，如锚索材料钢绞丝欠缺紧固性、锚固岩土层形变或施工张拉力超限等，然后提出了切实可行的补偿措施，旨在强化预应力锚索加固效果，保证工程建设质量。
关键词：预应力锚索加固技术；影响因素；补偿措施预应力锚索加固技术具有施工工序简便、对岩土层结构干预小、安全系数高且成本低廉等优势，被广泛应用与岩土加固工程领域。
锚索在长期使用过程中的锚固力强度直接决定了整个岩土加固处理效果。
而影响锚固力的因素是多样化的，如锚索张拉强度、预应力等级等。
但是，在实际施工过程中，仍存在诸多导致锚索预应力损失的因素，应当对其予以探究。
1 简述锚索预应力加固技术的基本概念在现阶段的混凝土结构建筑中，锚索预应力加固技术的应用日趋普遍化，只有采取切实可行的处理措施控制预应力损失，才能保证工程施工安全。
在施加锚索预应力时，预应力损失会导致锚索预应力强度无法满足设计要求，进而影响锚索加固效果。
换言之，锚索预应力的损失程度直接决定了锚索加固处理效果，与施工安全息息相关。
近年来，国内相关行业专家逐步加大了对预应力锚索加固技术的专项研究，并围绕预应力锚索在路桥工程、水利工程与边坡工程中的损失问题进行了细致的探究。
通过相关调查反馈资料可知，影响大吨位预应力锚索锚固损失的主要因素是岩土层的形变与整体施工质量。
随着建筑物使用年限的推移，造成锚索预应力损失的影响因素主要是锚索钢绞丝紧固性不足、锚索锈蚀松弛、基础结构缺乏稳固性等。
基于此，本文剖析了各类导致锚索加固损失的影响因素，并提出了有针对性的补偿措施。
2 导致锚索预应力损失的影响因素及补偿措施根据以往的锚索加固处理工程所积累的实践经验可知，导致锚索预应力损失的影响因素是多样化的，如材料性能不达标、锚具规格不合理、张拉设备不配套等，也有因建筑结构压缩形变造成的损失。
预应力锚索常见问题分析
预应力锚索预应力锚索适用于构造发育的岩质路堑高边坡、顺层及滑坡地段、软硬质岩互层路堑高边坡地段等边坡加固工程和深大基坑支护工程。
其锚固在路堑深部稳定岩土层内的预应锚索产生抗拔力，使桩板、土体、预应力锚索体三者互相制约，改善土体力学性能，从而形成内力平衡的整体结构。
当坡面为强度高且较完整的岩质边坡时，设锚墩锚固；当坡面为土质或风化岩层时，应配合锚梁、方格或十字形框架梁使用。
下面就对施工中常出现的问题、原因及预防措施进行分析。
1、成孔过程中常出现的问题1.1、索孔位置未准确定位现象及危害：预应力锚索孔位偏差影响锚索下放及后续框架梁施工。
成因：①钻机放置在边坡上，导致钻机不稳②在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进钻头受力不均。
预防措施：①每次钻孔前须将钻机就位，钻机就位后需保持稳定，立轴角度正确。
②钻进过程中经常采用水平尺测量主轴钻杆角度，确保立轴角度与锚孔角度一致。
图1.1钻机平稳牢固1.2、孔底未清孔现象及危害：成孔后孔底还有部分虚渣，注浆管堵塞，钢绞线表面覆盖泥浆，降低水泥砂浆与锚索的粘结强度。
成因：钻孔结束未将虚渣清理干净。
预防措施：钻孔结束后采用高压风清孔。
2、锚索制作中常见问题2.1、扩张架线环被取下现象及危害：各钢绞线无间距、无保护层厚度，降低水泥砂浆与锚索的粘结强度。
图2.1-1设计锚索加工图2.1-2扩张架线环被取下成因：因锚索下放困难，工人将锚头部分架线环取下。
预防措施：进行现场技术交底，加强现场管理，指导施工。
3、注浆过程中常见问题3.1、不按配合比制浆现象及危害：现场采用普通砂浆搅拌机随意拌制砂浆，水泥砂浆强度达不到要求。
图3.1-1现场采用普通压浆机成因：掺水过多，掺水泥过少。
预防措施：加强质量教育，严格按照配合比施工，采用智能压浆设备注浆。
图3.1-2采用智能压浆设备3.2、注浆作业未连续进行现象及危害：出现卡管及渗透导致锚孔内注浆体不密实。
成因：注浆作业未一次注浆完成。
锚索预应力损失原因和解决措施
锚索预应力损失原因和解决措施摘要：工程建设作为一项基础性经济活动，对于我国社会的稳定发展具有重要意义。
本文主要对预应力锚索的应用进行深入研究，探究如何科学、高效地运用预应力锚索。
关键词：锚索、预应力、损失原因、解决措施前言预应力锚索主要是利用非应力集中传递出去荷载，传递荷载方式在钻孔内任一角落分布。
而且，在应用该工艺时可使已完成粘连部位避免绽开。
对于自然形成的地层地势具有重要改善作用，其效果优于其它施工方法。
通过对预应力锚索技术的深入研究，我们可以看出该技术的优点主要表现为以下三个方面：其一，在运用预应力锚索的过程中，人们能够向岩土结构施加预应力，延缓岩土形态的变形，从而缓解支护结构的压力，这有助于减少支护结构的加固成本；其二，在运用预应力锚索的过程中，人们只需在固定的地点开挖，对边坡整体的影响较小，这有助于保护边坡上的植被，从而保护生态环境；其三，在运用预应力锚索的过程中，人们可以通过设置返力结构来增强岩土结构的稳定性，从而提高整体的稳定性。
1预应力锚索结构施工人员应当明确预应力锚索结构是由锚头、锚固段和自由段三个部分共同组成，在设置预应力锚索结构的过程中要用到锚具、注浆板、钢绞线等工具。
与此同时，在正式搭建预应力锚索结构之前，施工人员应做好准备工作，了解岩土性质和地质特点，以便于确定预应力锚索的方向和长度，从而塑造完整的预应力锚索结构，进一步保障岩土工程的稳定性。
为了保证预应力锚索的锚固段能够按照指定要求进入到岩土结构内部，施工人员应当先对岩土结构进行检测，从而保证能够加长锚固段的长度，以便于锚索能够到达岩土滑动面的前部，对岩土滑动面周边的土体施加预应力，进一步增强岩体的稳定性。
在进行预应力锚索锚固段的灌浆作业之前，施工人员应当学习并掌握科学的注浆方法，从而保证灌浆作业的完成。
在具体实施过程中，施工人员要确保注浆压力处于指定范围内，将水泥浆注入到孔内，直至水泥浆从孔内溢出再停止灌浆作业。
与此同时，合理地利用钢绞线也十分重要。
浅谈锚索预应力损失原因及应对措施
浅谈锚索预应力损失原因及应对措施摘要：以青岛某医院大楼深基坑支护工程为例，对预应力锚索应力损失的各因素进行了分析并改进施工细节，在一定程度上减小了预应力锚索的应力损失。
减少预应力锚索的应力损失对基坑及周边建筑的的安全具有重大意义。
关键词：预应力锚杆；应力损失；基坑Abstract: the Qingdao a hospital building deep foundation pit bracing engineering as an example, the loss of prestressed anchor stress analysed the factors and improve the construction details, and, to some extent, reduce the loss of prestressed anchor stress. Reduce the loss of prestressed anchor stress of foundation pit and surrounding buildings of the safety is of great significance.Keywords: prestressed anchor; Stress loss; Foundation pit引言预应力锚固作为一种主动支护手段，在桩锚支护中，锚杆利用一定的预应力主动制约土体变形和结构破坏。
锚杆预应力大小对锚杆发挥主动制约作用与支护体系稳定至关重要。
然而，锚杆在张拉过程中及锁定后的预应力均有不同程度的损失，如果损失过大，将达不到设计所要求的预应力值。
基坑支护中，锚杆张拉及锁定后的预应力损失是一普遍现象，本文通过某深基坑工程的现场测试，对基坑支护锚杆预应力损失问题加以说明和分析。
1. 工程概况该工程基坑深度为17.2米，土质以强风化、中风化岩为主。
锚索外部受力体系为间距2米，宽、厚各为30cm的C25钢筋混凝土格构梁。
超期使用基坑中锚索预应力的损失问题分析
综 述超期使用基坑中锚索预应力的损失问题分析Analysis on prestressed loss of anchor lines in extending use of base pit毕元领（中铁十六局集团城市建设发展有限公司，北京 100018）摘要：基坑支护工程大多数是按照临时结构设计，一般使用期限为1年，但有些深基坑因各种原因造成停工，导致再开工时部分基坑支护结构存在超期使用的情况。
预应力锚索作为保障基坑支护稳定性的主要受力构件，超期使用基坑再次施工时需对锚索预应力的损失情况进行分析，以确保基坑安全。
本文讨论了锚索预应力损失的原因、变化规律，并提出了对超期基坑锚索预应力损失的分析思路。
关键词：超期基坑；预应力锚索；预应力损失Abstract:Most of the foundation pit support projects are designed according to temporary structure, and the service life is usually one year. However, some deep foundation pits are shut down due to various reasons, which leads to the overuse of some foundation pit support structures during the restart period. Prestressed anchor cable is the main force component to ensure the stability of foundation pit support. It is necessary to analyze the loss of prestress of anchor cable when the foundation pit is reconstructed in excess of time in order to ensure the safety of foundation pit. This paper discusses the causes and changing rules of prestressing loss of anchor cables, and puts forward the analysis ideas of prestressing loss of anchor cables in overdue foundation pits.Keywords: extened using foundation pit；p restressed anchor cable；p restress loss中图分类号：TV551 文章标识码：B 文章编号：1003-8965（2019）03-0119-030 引言近年来随着我国建筑工程技术领域的不停的进步与发展，在满足功能性要求的同时，超高层建筑的应用也越来越多。
深基坑桩锚应力损失分析及处理
深基坑桩锚应力损失分析及处理摘要在深基坑桩锚支护体系施工中，发现预应力锚索的轴力存在不同程度的损失，有的甚至张拉后24小时内出现应力损失一半左右的情况，严重影响到基坑的稳定安全；本文从施工的各个工序进行分析和处理进行总结。
关键词钢围囹锚索张拉应力损失1、工程概况：东孚隧道是厦门（海沧）至漳州（天宝）高速公路的起点段工程，该隧道主要位于厦门市海沧区境内，下穿东孚火车编组站39股道及东孚工业区，线路起讫里程为LK14+960～LY（Z）K15+960段（路线总长1000m），其中LY（Z）K15+315～LY（Z）K15+415段为明挖段，开挖深度达20m，基坑四周均采用钻孔桩结合锚索、旋喷桩进行支护，共设四层锚索，基坑顶四周为海沧工业区厂房及街道干道，因此控制好基坑的稳定至关重要。
2、锚索设计情况2.1锚索设计参数基坑LY（Z）K15+315～LY（Z）K15+415段支护主要是钻孔桩直径1.0m，水下C30混凝土灌注，桩间距1.2m，桩顶设置1m×0.8m冠梁，桩间设φ600mm高压旋喷桩止水，基坑竖向设置四道锚索，锚索设置在钢腰梁上，与围护桩形成共同作用；锚索横向间距为1.2m（见图1锚索立面图）；每道锚索的根数和自由段长度见表1。
表1支锚道号支锚类型钢筋或自由段长度锚固段长度实配[计算]面积锚杆刚度钢绞线配筋实用值(m)实用值(m)(mm2)(MN/m)1锚索3s15.216.023.0420.0[323.5] 4.482锚索4s15.213.524.0560.0[497.6] 6.843锚索6s15.211.027.0840.0[733.8]11.574锚索5s15.28.522.0700.0[600.1]12.672.2锚索的结构锚索与钢腰梁、围护桩连接形成共同受力，是基坑的主要支护作用（见图2锚索构造及锚索与孔桩连接大样图）图2 锚索构造及锚索与孔桩连接大样图3、锚索施工应力损失原因分析3.1施工工艺流程：孔位放线、钻孔→锚索制作、安装→注浆→钢腰梁制作、安装→锚索张拉→锚具锁定→锚具保护3.2对施工过程中的施工工艺进行调查（见表2）基坑第一层施工的275根锚索选取不同里程的60根锚索施工进行跟踪调查。
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锚索预应力损失原因及防治措施
摘要:文章结合工程实践，通过对锚索预应力损失进行分析统计,阐述了预应力损失的原因,提出了避免和减少预应力损失的措施。
关键词:预应力锚索; 应力损失; 影响因素
0 前言
使用预应力锚索对不稳定边坡加固是一种高效经济的实用工程技术。
在施工中,实际施加给锚索的预应力值是否达到设计值是关系工程安全的大问题。
本文依托工程为京石客专石家庄隧道工程，工程全线主要采用明挖法施工，由于基坑跨度较大，隧道支护方式主要采用“预应力锚索+钻孔灌注桩的方式”。
加上隧道西侧紧邻既有京广铁路线，预应锚索的施工质量直接关系到隧道的整体稳定性，以及既有线的安全，为本项工程的主要风险源之一。
本文根据工程中预应力锚索设计、施工的经验以及测试结果的分析,探讨了影响预应力损失的诸多因素,提出了预应力损失的防治措施。
1 锚索预应力损失的分析
实践经验表明,影响预应力损失的因素较多也很复杂,既有材料性能、锚具、张拉设备引起的损失;也有地层、结构物的压缩和徐变引起的损失;另外还与张拉顺序、外界环境条件等有关。
主要影响因素如下:
1.1锚索材料对预应力损失的影响
由于锚索在巨大的初始应力作用下会发生变形,从而产生松弛损失。
研究表明:不同型号类型的钢材,具有不同的损失值,但有以下共同的性质:
①松弛损失的大小,与张拉应力有关,张拉应力越大,松弛损失就越大。
②松弛损失在张拉后初期几分种内发展最快,24 h 后将完成80 % ,大约20 d 以后,基本上已不再发展。
③松弛损失与材料性能有关,与材料直径、环境温度也有关。
④若在短时间内把钢绞线超张拉一下,并相应持荷一段时间,然后回到原来的张拉力值,则可使钢绞线的松弛损失大大减少。
1.2锚头夹具产生的预应力损失
目前国内生产的各系列锚具都存在夹片回缩问题,据据厂家资料及产品说明,
其中QM、OVM、YM、B&S 型锚具钢绞线的回缩量均为6 mm。
因此钢绞线回缩产生的预应力损失可由下式求得
NS = A ·σS = A ·rΔL ·Ey / L
其中, N S 为预应力损失值; A 为钢绞线的截面积;ΔL 为锚具、夹片的变形回缩值; Ey 为钢绞线的弹性模量; L 为自由段的有效长度。
1.3 岩体蠕变引起的预应力损失
由于岩体本身的不连续性和各向异性,受荷区的岩体内部结构各个组成单元在应力作用下将产生塑性压缩或相对变位,且随时间变化,这就是岩体的蠕变。
蠕变引起的预应力损失与岩体的软硬及密实程度有关,岩石越坚硬,蠕变越小,预应力损失值也就小。
1.4 张拉系统引起的预应力损失
锚索张拉系统包括油泵、油表、油管和千斤顶等部分。
张拉系统的摩阻损失为2 %～4 % ,也就是说油表所反映的张拉力,比千斤顶底部钢绞线的受力要大2 %～4 %。
一般张拉都是以油表读数为基础的,故应考虑张拉系统引起的预应力损失量。
1.5混凝土的收缩及蠕变产生的预应力损失
通常锚索的锚头端固定在抗滑桩、框架梁及锚垫墩上,这些混凝土构筑物本身也具有收缩、蠕变性质,且受到较大压力后也会产生一定量的压缩变形进而引起预应力损失。
1.6 爆破与地震等振动或冲击力引起预应力损失
爆破、重型机械和地震力发生的冲击也会引起预应力损失,且该损失量较之长期静荷载作用引起的预应力损失量大得多。
研究表明,当在距锚索3m 以内进行爆破时,锚索预应力有明显损失,其预应力损失量比锚索在相似时间受静载作用发生的损失量大36 倍左右。
1.7张拉顺序引起预应力损失
当同一个结构物上有多孔锚索时,理论上讲最合理的张拉方式是同步张拉,但往往受设备的限制,通常是1台设备依次进行张拉,这样当张拉后面的锚索时,由于压应力增大,受荷区进一步产生压缩变形,此时前面己张拉的锚索预应力就会损失一部分。
1.8 降雨及温度变化引起预应力损失
降雨量及降雨历时对锚固力的影响集中反映在岩体裂隙较为发育、渗透系数较大的部位。
降雨对锚索预应力的影响主要表现为锚固应力的增加,而且,具有时间滞后效应。
但随着裂隙水的消散,增加的锚固预应力也会消散。
温度的变化使索体发生变化,从而导致预应力的变化。
2 抑制预应力损失的措施
抑制预应力损失的措施如下:
(1)锚索材料的优选。
选用高强度低松弛钢绞线和与之配套的锚固体系,如锚具、锚垫板等。
(2)注重岩体条件的选择。
将锚固段置于坚硬完整的岩体中,使锚索有稳定的根基。
外锚段桩后或梁下岩土必须密实,以避免应力集中区岩体徐变过大造成预应力损失。
(3)设计时避免张拉力过大。
由于锚索预应力损失也与张拉力成正比,张拉力越大,预应力损失越大,设计时尽量避免大吨位,即以多孔位、小吨位为宜。
(4)采用超张拉。
结构强度许可的情况下,采用超张拉可使桩(锚梁、锚墩) 后地层处于超压密、超固结状态,减少后期预应力损失。
(5)定期监测补拉。
对大型滑坡或重要工程使用预应力锚索时,应设置一定数量的测力计(一般不少于锚孔数的5 %) 。
定期观测锚索受力情况,现预应力损失过大,应立即采取补张拉进行弥补。
(6)同步张拉。
当同一个结构物上设置多个锚索时,张拉时最好使用多个千斤顶同步张拉。
如果没有条件,必须进行循回补张拉,即回过头来再张拉前面的锚索。
如果结构物对称时,最好采取对称循环补张拉,最大限度地消除因张拉顺序引起的预应力损失。
(7)避免爆破和大的振动。
在锚索施工场地,尽量避免爆破和重型机械振动,若不得不使用时,尽量离锚索远一点,或将锚索张拉锁定工作安排在最后。
(8)采用格构锚固。
对上部较为破碎的台阶坡体,采用格构锚固,提高承压梁与坡面接触面积,整体刚度增大,以减少局部或小范围的岩体压缩徐变。
(9)锚索型式设计锚索采用压力分散型锚索,使锚固段剪应力更均匀,也可以改变锚固段区域的应力集中,锚索的水平间距不小于2.5m ,垂直间距不小于3m ,
避免相邻锚索应力干扰。
3 结束语
预应力锚索有一定的适用条件,使用时应力损失是锚索自身的特点。
只有避免一些注意事项才能使锚索预应力体系达到最优效果,在施工工程中要采取多种综合控制手段,降低预应力损失。
参考文献：
[1]. 铁建设[160]号，铁路混凝土工程施工质量验收补充标准.
[2]. GB50204-92，混凝土结构工程施工及验收规范.
[3]. 吕康成.隧道工程试验检测技术. 北京：人民交通出版社，2001.。