土层锚杆常见病害及其防治

《基坑工程》课程论文题目土层锚杆常见病害及其防治专业城市地下空间工程班级0734121姓名周开放学号073412156任课教师杨国洲老师完成时间2014年11月12日河南城建学院基坑工程1目录摘要:.............................................................21引言.............................................................22常见病害类型及原因介析...........................................22.1腐性破坏...................................................22.2脱粘.......................................................32.3断裂.......................................................32.4锚头松动、脱落或损坏.......................................33防治措施.........................................................43.1设计方面...................................................43.2施工方面...................................................43.3试验与监测.................................................53.4验收.......................................................54小结.............................................................5参考文献............................................................6河南城建学院基坑工程2土层锚杆常见病害及其防治摘要:系统论述了土层锚杆的病害类型(锚杆的腐蚀、脱粘、预应力筋的断裂、地基变形过大、锚头松动等)，分析了病害产生的原因，得出土层锚杆设计、施工和管理过程中的薄弱环节是产生病害的直接原因。针对这些薄弱环节，提出了相应的病害防治措施。可供今后此类病害防治工作参考。关键词:土层锚杆病害防治措施1引言土层锚杆是在岩石锚杆的基础上发展起来的，1958年联邦德国Bauer公司在深基坑开挖中成功使用土层锚杆技术后，引起了各国工程界的普遍重视，1969年在墨西哥召开的第七届国际土力学和基础工程会议上，曾把土层锚杆技术作为一个专门的问题来讨论。土层锚杆技术于20世纪80年代初在我国开始应用。北京的京城大厦、王府饭店、上海太平洋饭店等大型基坑工程采用预应力土层锚杆背拉桩墙结构。目前，该项技术作为岩土加固与结构稳定的经济而有效的方法，具有广泛的应用领域，如水利、交通、建筑、电力、市政、采矿等领域。然而，由于我国土层锚杆技术的实践时间不长，加之岩土体本身的复杂性，支挡工程出现病害甚至失事的现象屡见不鲜，给国家造成重大的经济损失。因此对存在病害的土层锚杆进行病害原因分析，针对其变形破坏原因，采取有效的防治措施是十分必要的。2常见病害类型及原因介析引起土层锚杆破坏的因素很多，其破坏形式也各不相同，但归纳起来主要有以下4种。2.1腐性破坏(1)锚固段预应力筋的腐蚀破坏。锚固段灌浆不足，受到土层中酸性物质的侵蚀，或锚固段没有进行套管保护，都是使锚固段发生腐蚀的原因。(2)自由段预应力筋的腐蚀破坏。造成自由段预应力筋腐蚀的原因很多，主要有以下几种:①地层运动造成拉筋超应力，使其产生裂纹；②在有氯化物的情河南城建学院基坑工程3况下，水泥浆包裹不足或无水泥浆；③由于耐久性差导致沥青包裹层破坏；④保护材料选择不当；⑤所有拉筋在无保护情况下存放了很长时间。实际工程中自由段预应力筋的腐蚀破坏形式多种多样，有单一型腐蚀，也有复合型腐蚀。(3)锚头的腐蚀破坏。锚头或锚头附近的腐蚀破坏原因也是各种各样的，既有安装后缺乏防腐保护，也有工作期间防护剂充填不完全或塌落。如香港一锚固挡土墙锚杆头的腐蚀是由于张拉后到封裹锚头耽误了很长时间；我国西南地区某边坡的预应力锚杆使用10年后发现部分锚杆的锚头处顶应力筋出现锈迹，原因是锚头保护层太薄。2.2脱粘(1)杆体与砂浆的脱粘。说明砂浆对杆体的握裹力小于锚杆的极限承载力。这主要是由于砂浆强度不足或灌浆不密实引起的。(2)砂浆与锚孔的脱粘。锚固体长度不足、倾角不合适或锚固体未设在良好土层中，使得锚杆抗拔力大大低于设计拉力值。这是引起砂浆与锚孔脱枯的主要原因.严重时土层锚杆将从土体中拔出。2.3断裂(1)锚固体的断裂。施加预应力的过程中，内锚固段握裹层会产生张裂缝，留下腐蚀隐患。当腐蚀发生时、裂缝会随腐蚀的加剧而继续延伸，逐渐贯通直至断裂。当锚固段存在握裹层厚度为零的部位时，更容易出现这种破坏。(2)预应力筋的断裂。张拉时发生的断裂主要由于预应力筋截面过小或强度不够。使用时发生的断裂则主要由于后期腐蚀破坏而引起，如法国朱克斯坝有几根承载力为1300kN的锚杆预应力钢丝由于受到腐蚀仅使用几个月就发生断裂。2.4锚头松动、脱落或损坏当锚杆长度不足不能抵抗锚固对象的整体滑移时，由于地基变形过大，锚头就会出现松动；和抗滑桩联合作用时。由于竖向间距过大造成抗滑桩抗弯能力不足，也会引起锚头松动；此外预应力损失也是造成锚头松动的原因。锚头脱落则主要是由于预应力张拉后锚具没有锚固住。锚头的损坏主要指承压板的破裂，这主要是由于承压板参数设计不当引起的。除上述的破坏类型外，还有由于土的类型(比如冻胀)、水的作用等引起的破河南城建学院基坑工程4坏。3防治措施通过以上分析，土层锚杆(索)设计、施工和管理过程中的薄弱环节是产生病害的直接原因，为防止出现以上病害，应从以下几个方面人手。3.1设计方面(1)在设计前应对地层进行详细的调查。获得锚杆设计与施工的必要资料；(2)合理设计锚杆，包括锚杆间距、锚杆的倾角、锚杆长度(锚固段和自由段)、钢筋截面，合理选用安全系数，并且反复核算，避免错误；(3)严格按照规范选择锚具型号与尺寸；(4)塑料套管要有足够的强度，具有抗水性和化学稳定性；(5)防腐材料要有耐久性、化学稳定性和防水性，且对自由段的变形不产生限制；(6)浆体强度不宜过低；(7)不得使用高铝水泥。3.2施工方面(1)编制合理的施工组织设计；(2)认真检查原材料的规格、质量及性能，确保材料合格；(3)孔壁要求平直，不得坍陷和松动，且保证钻孔的深度；(4)钻孔时不得使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与土壁间的摩阻力；(5)杆体组装前要平直、除油和除锈；(6)必须使用对中支架，避免因锚固段有的部位握裹层过薄引起杆体的腐蚀；(7)做好防腐处理；(8)拌合水泥浆或水泥砂浆所用的水，一般应避免采用含高浓度抓化物的水，因为它会加速钢拉杆的腐蚀。若对水质有疑问，应事先进行化验；(9)注浆液必须充满锚固体，有必要时，须进行二次注浆；(10)锚杆的张拉与锚固应由有经验技工操作，如无经验，应经过培训并由有河南城建学院基坑工程5经验工人予以指导；(11)做好锚头防护；(12)严禁偷工减料。3.3试验与监测(1)严格按照有关规程进行验收试验和蠕变试验，严禁试验数据造假；(2)对永久性锚杆及用于重要工程的临时性锚杆，要做好长期观测工作，确认锚杆的长期工作性能，必要时，采取二次张拉锚杆或增设锚杆等措施，以确保锚固工程的可靠性。3.4验收验收工作要严格按照设计要求和质量合格条件进行，对于不合格的锚杆应采取修复、废除或更换等措施。4小结(1)就技术性和经济性而言，土层锚杆在边坡稳定、深基坑支护以及地下结构抗浮等工程中，是一种值得优先选择的支挡结构方案，然而由于各种原因(包括设计不合理、施工质量等)。有些土层锚杆在使用过程中出现了各种变形和破坏，产生这些变形和破坏的类型主要有:腐蚀、脱粘、断裂和锚头松动、脱落或损坏。而锚杆的变形破坏是一个逐渐积累和发展的过程，直接关系到支挡工程的安全与稳定。因此，对土层锚杆的病害防治是十分必要的。(2)针对引起土层锚杆发生病害的原因，提出了在设计、施工和验收方面的防治措施。(3)对已产生病害的土层锚杆，其相应的工程处治技术与方法有待进一步探讨。河南城建学院基坑工程6参考文献[1]程良奎，范景伦.韩军等.岩土锚固.北京:中国建筑工业出版杜，2003[2]孔宪宾。任育文，注洪武.土层锚杆技术的发展及研究动态.水利水电科技进展，1999,19(6):12-16[3]王维广，朱俊波.浅谈深基坑结构设计及施工要考虑的因素及问题[J].黑龙江科技信息.2011（25）[4]范建海，张世飘，陈建平等.锚杆锈蚀对锚喷支护安全性影响分析明.安全与环境工程2002,9(4):48-50[5]汪班桥，门玉明，沈星.土层锚杆的常见病害及防治对策研究阴.安全与环境学报，2010.10(01):154-159