梅 成 焕
(山西路桥建设集团有限公司阳泉分公司，山西 阳泉 045000)
1 预应力锚固具有的特点
1)预应力锚固通过积极建立的后张预应力场，减少，抑制和消除了自然力场对工程地质体或结构造成的危害，从而达到强化和重整附加固体的目的。
2)预应力锚索主动调整能力强，能够充分发挥工程地质体或结构本身的潜在稳定性，提高其内部应力状态。预应力锚索可以主动调整叠加范围和叠加度后张预应力场和自然力，充分调用工程地质体的潜在自稳性，改变其内部应力分布特征和尺寸，限制有害变形的发生，提高工程结构的稳定性。
3)预应力锚具有很多的特性，比如灵活性，而且预应力锚索具有很强的可塑性。预应力锚杆的数量，位置，深度和方向以及施加的预应力的大小可以根据现场要求进行调整，并且可塑性很强。施加到加固物体上的力是别的加固措施难以达到的范围。
4)预应力锚具通过将结构与地层进行紧密地连接，使其形成一个通用的工作体系。这是一种工程技术，将工程地质体作为工程材料进行处理并改造。
5)预应力锚固以最小干扰和锚固条件实现了加固和稳定的目标。因此，预应力锚具作为一种补强技术，常见于边坡的防护工程。
6)预应力锚锁具有广阔的定位，与其他的工程技术都有很好的相容性。因其具有良好的界面所以与其他工程技术相结而成新的性能补强系统非常有效。
2 预应力锚索设计
因为有着预应力锚索支护结构以及抗滑桩支护结构的出现，才能在这个基础上出现发展起预应力锚索抗滑桩。预应力锚索支护结构是一种具有抗滑能力，减小边坡挠度，充分利用边坡土体自身稳定性的柔性支护结构。与普通的预应力锚索截然不同的是，预应力锚索抗滑桩的强度由锚索和抗滑桩的组合来协调，由锚索和抗滑桩组合而成。从单体的变形到锚索的协调变形以及桩身相互作用，因此在具体的预应力锚索抗滑桩的设计上，计算是较为复杂的。
2.1 预应力锚索预应力的确定
考虑是否将锚索添加到抗滑桩上有两个主要原因：1)桩顶位移超过设计要求;2)本项目采用较长的锚固段和较大的桩段来解决桩身应力问题。对于较大的问题，增加锚索会降低锚固长度和抗滑桩的横截面。
2.2 预应力取值的确定
在预应力值问题中需要考虑两个问题：是否应用预应力;如果它被应用，多少预应力是适当的。现列举如下：短期负荷即最不利负荷，以及常见的滑坡这些附加的滑坡推力和长期荷载统称为短期荷载。主要包括永久性建筑引起的斜坡自重和滑坡推力荷载。
为了确定锚索预应力值的合理值，必须考虑两个条件：1)桩顶位移满足设计要求，即抗滑桩顶部的位移满足短期负荷下的要求。2)桩中的力分布是否合理。我们由下列方法来确定具体的预应力的取值：a.在短期荷载的作用下，不施加预应力，计算出桩内力和桩顶位移，并在此基础上计算预应力数值的施工方法。如果不满足桩顶位移要求，则需要施加预应力;如果桩顶位移满足要求，则需要比较施加预应力时桩体的内力，最后确定其值。b.从第一种情况决定是否施加预应力。条件1：当桩顶位移不符合要求时，应施加预应力。条件2：满足位移设计要求时，比较预应力后施加于桩体的力是否合理。
2.3 锚索的设计
2.3.1 锚索基本构造
1)在我国，常见的预应力锚索由多根高强度钢绞线(通常每股绞合7股钢丝)组成，包括自由锚固部分。自由部分可以自由弹性拉伸。它能够将锚固部分的锚固力传递给桩体。锚固部分将载荷传递至围岩。这些绳股通常用于低松弛绞线，例如270级和290级绳股。
2)锚由锚头和锚板组成，可以使预应力锚松弛并承受压力。常用的锚类型包括HVM，QM和OVM。
3)浆料是在波特兰水泥中添加的其他添加剂的混合物，主要作用是将载荷从锚转移到基岩。浆材类型包括水泥砂浆和纯水泥浆。根据规范，抗压强度不应低于30 MPa。
2.3.2 锚索结构
目前常用的预应力锚索类型可分为全长预应力锚索和非粘结预应力锚索两类。预应力锚索全长为整个部分灌浆，锚板的全长不与泥完全接触。在边坡防护和基坑支护中，锚索结构较为常见。未交联预应力锚索自由断面锚索的外表面通常涂有黄油等防锈材料，并用PVC管套上将固定砂浆体与锚索(杆)分开，成品可在市场上使用。
在以前，我们通常使用PVC管或波纹管，将其放置在自由段电缆束的外侧，并且管填充有油脂以防止腐蚀，并且自由段和锚定件被灌注两次。由于施工质量难以控制，特别是防腐蚀，自由段与锚固段交汇处可能会出现应力腐蚀问题，因此该结构尚未推广应用。
目前有前景的一种锚索结构是无粘结预应力锚索。特别是近年来，通过在锚索的外侧添加一层或两层波纹管，锚索的耐腐蚀性大大提高。施工方法较简单，施工质量较易控制。
3 在实际边坡防护中预应力锚索的应用
3.1 工程概况
对于公路路段，最大挖掘深度为60 m。设计地质调查资料为灰色和浅灰色灰岩，路基开挖坡度按照石阶坡度设计，开挖边坡左侧有两个岩溶洞，漏斗的分布构成了不利的地形特征。右坡属于小型构造带。开挖后，岩质边坡破碎，地质变化多，易坍塌，应采用工程措施加以保护，采用预应力锚索加固。
3.2 对于预应力锚索使用
预应力锚索的混凝土施工过程包括钻孔，编织和下部缆索，灌浆和张拉。实际钻孔深度比设计值大1 m～2 m，并保持沉渣深度。灌浆用砂浆的比例根据实际情况确定。下面的混合比例可以是用途：水泥∶砂∶水=1∶1∶0.35～0.4。注浆的工作压力也应根据实际情况确定。一般为300 kPa～600 kPa。拉伸需要拉伸和锁定预应力110%锚索的价值，是因为锚索的应力松弛问题。锚索应力松弛由两部分组成，一部分是锚索本身的应力松弛，另一部分是预应力锚头端部岩石和土体的压缩变形。应力问题松弛也可以通过张紧两次或更多次来解决，这需要对锚索进行长期的应力监测。
3.3 加固效果
为了测试预应力锚索在斜坡上的加固效果，在斜坡上埋入10组监测点以记录锚索的应力。具体数值见表1。
表1 锚索应力值
从表1可以看出，测力计的读数在安装3 d后有不同程度的增加，然后存在内力变小的趋势，但通常锚索的内力确实变化不大。斜坡稳定，充分体现了预应力锚索在一定范围内的动态保护作用，可以改变岩石本身的稳定性，改善其内部应力状态，防止不稳定块体的塌陷和滑动。抑制膨胀的塑性区，并增加了斜坡的稳定性。
4 结语
本文系统分析了预应力锚索的受力机理，为数值模拟提供了可靠依据。岩石的稳定性能够被预应力锚索调动，保证边坡的稳定性，并且改变内部应力变化，保证边坡的稳定性，防止滑坡的发生。本文介绍了一个预应力施加于高速公路边坡的防护工程。通过对于本文提到的这一特定工程实践来看，预应力锚索在边坡防护中是非常有效的。
