国内预应力锚杆(索)防护要求与存在的问题

　　摘要：国际学术界和工程界对岩石锚固预应力锚杆（索）的防护进行了大量的研究，制定了一系列强制性规定。我国岩土锚固规范中对锚杆（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发展，作为土建结构重要组成部分的岩土预应力锚杆（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。
　　关键词：预应力；锚杆(索)；腐蚀；防护
　　1.引言
　　近10a来，预应力锚索加固技术已广泛应用于建筑结构物加固、边坡治理、大型地下洞室及深基坑支护等工程。随着我国基础工程建设项目的迅猛发展，可以预见，预应力锚索加固技术将获得更为广泛的应用。
　　然而，根据国际后张预应力协会(FIP)的35例锚杆锚索腐蚀破坏实例的分析及我国近30a预应力锚索应用情况的调查，在高拉应力作用下，预应力筋会出现应力腐蚀，如法国米克斯坝，有几根13000kN承载力的锚杆仅使用几个月就发生断裂。我国梅山水电站的无粘结监测锚索(924绝缘胶浸泡及2～3层沥青麻袋包裹)在运行4～6a，先后有3束锚索因应力腐蚀兼氢脆而导致钢丝断裂。
　　国际学术界和工程界进行了大量的研究，制定了一系列强制性规定，我国学术和工程界起步较晚，设计、施工和使用均存在一定的随意性，各部门各行业的规定也不同，与国际规范的差距较大。
　　2.岩土锚杆(索)的腐蚀特点
　　岩土锚杆(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杆(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。
　　国际后张预应力协会(FIP)地锚工作小组收集到了35例预应力锚杆(索)腐蚀破坏实例，并对其破坏的原因进行了统计分析。
　　可以看出，其中永久锚杆(索)占69%，临时锚杆占31%，锚杆使用期在2a以内和2a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 两例都是由于锚固段内灌浆不足所致，其中一例是3m长的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。
　　（3）锚头问题 主要是缺乏防腐措施或工作期间保护剂充填不完全或塌落。
表1 35例地锚腐蚀破坏实例统计分析
　　3.中国规范中关于预应力锚杆(索)防护要求
　　3.1.水工预应力锚固设计规范(SL212-98)
　　这是国家水利部发布的行业标准：
　　（1）预应力锚固中的锚杆(索)体，可按标准进行防腐、防锈处理；
　　（2）锚杆(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）预应力锚杆(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也应符合第(2)条的规定；
　　（4）无粘结预应力锚杆(索)锚固段所使用的胶结材料也满足第(3)条的规定。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20 mm的保护层厚度。
　　注：A级防护材料，如石灰水、防腐油；B级防护材料，塑态防护，如凝胶、树脂或防锈油脂； C级防护材料，刚性防护，如水泥浆或水泥砂浆。
　　3.2.锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)
　　这是国家建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布的国家最新统一标准：
　　（1）预应力锚杆的锚固段灌浆体宜选用水泥浆或水泥砂浆，其抗压强度不宜低于30MPa。压力分散型锚杆锚固段灌浆体抗压强度不宜低于40MPa；
　　（2）锚固段内的预应力筋每隔1.5～2.0m应设置隔离架。永久性的拉力型或拉力分散型锚杆锚固段内的预应力筋宜外套波纹管，预应力筋的保护层厚度不应小于20mm。临时性锚杆预应力筋的保护层厚度不应小于10mm；
　　（3）自由段内预应力筋宜采用带塑料套管的双重防腐，套管与孔壁间应灌满水泥砂浆或水泥净浆；
　　（4）预应力锚杆体内的绑扎材料不宜采用镀锌材料；
　　（5）灌浆料可采用水灰比0.45～0.50的纯水泥浆，也可采用灰砂比为1∶1，水灰比为0.45～0.50的水泥砂浆；
　　（6）当采用自由段带套管的预应力筋时，宜在锚固段长度和自由段长度内采取同步灌浆；
　　（7）当采用自由段无套管的预应力筋时，应进行两次灌浆。第一次灌浆时，必须保证锚固段长度内灌满，但浆液不得流入自由段。预应力筋张拉锚固后，应对自由段进行第二次灌浆；
　　（8）永久性预应力锚杆应采用封孔灌浆，应用浆体灌满自由段长度顶部的空隙。