挡土墙加固工程锚杆预应力损失与补偿

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.03.028 第25卷第3期 北京科技大学学报 Vol.25 No.3 2003年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2003 挡土墙加固工程锚杆预应力损失与补偿 金爱兵高永涛蔡美峰王金安 北京科技大学土木与环境工程学院，北京，00083 摘要以104国道预应力锚杆加固加筋土挡土墙为例，通过数值模拟和实验的方法，讨论 了二次补偿张拉解决此类问题的可行性.结果表明，一次张拉一段时间内进行二次补偿张拉， 不仅能够有效消除相邻锚杆间的影响，而且还能抑制锚杆的预应力衰减.对于土体预应力锚 固工程，其锚杆预应力设计和施工应充分考虑预应力损失，在实际施工中可以应用二次补偿 张拉手段解决这一问题. 关键词加筋土挡土墙；二次补偿张拉：预应力：锚杆；加固 分类号U416.14 某立交桥档土墙由于失稳需要进行加固处 表1一次张拉相邻锚杆之间的相互影响 理，经过前期的详细调查、大量现场实验以及严 Table 1 Reciprocity of the closer anchors after the first ten- 谨的理论计算以后，确定采用预应力锚杆与喷射 sion 混凝土联合加固方案对其进行加固.具体加固方 加截 载荷/kN 案为：预先在墙面上喷射一层8~15mm厚混凝 顺序 1 2 3 4 56 1 145 土，为加载预应力提供一可靠的承力层.喷射混 126 142 凝土完成以后在档土墙两侧对打1~3排预应力 118 147 锚杆，并在锚杆安装过程中实施二次高压（或中 4 115 141 压)注浆，预应力锚杆施工根据《土层锚杆设计与 5 127 144 施工规范(CECS22:90)》,预应力锚杆的具体设计 6 122 143 参数根据计算结果确定.在预应力锚杆施工过 O1 O2 O3 程中，通过现场的张拉试验，发现锚杆在一次张 拉后的6~7d内，预应力损失较大，达到10% 04 O5 6 22%,并且不能自我恢复，导致最终稳定的预应 图1预应力锚杆布置图 力值大大小于设计值，必须进行二次补偿张拉. Fig.1 Structure figure of the prestressed anchors m,上下排间距3m),张拉顺序：1→+2+3，（了解 1一次张拉相邻锚杆的影响 2,3对1的影响)，4+5→6，（了解5,6对4及对1的 1.1实验手段及结果 影响)，张拉锁定值为145kN. 出于加固后加筋土挡土墙的安全需要，在加 1锚杆张拉锁定至设计值145kN后，观测2”， 固设计方案中土层锚杆布置比较密集，致使相邻 3*锚杆张拉加载对锚杆预应力的影响，此时1” 锚杆间产生相互影响.为了了解相邻锚杆张拉过 锚杆的预应力值分别降低了13.1%和6.3%.应用 程中及其工作期间的相互影响，对锚杆张拉以及 同样的方法对4,5,6锚杆进行加载，观测到5°，6 工作过程的预应力值进行测试与观测 锚杆的加载使4锚杆的预应力值分别降低了 实验结果见表1，选择上下两排相邻6根锚杆 9.9%和3.9%.4*锚杆加载后对1“锚杆预应力影响 进行测试，锚杆布置如图1（左右相邻锚杆间隔2 较小，降低了约25%.加载全部完成后，1'锚杆的 预应力值为115kN,总共降低了约20.7%.由此可 收稿日期2002-1104金爱兵男，28岁，博士研究生 见，相邻锚杆之间的相互影响是比较大的，尤其 *国家自然科学基金资助课题(No.50074002)

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 挡土墙加 固工程锚杆预应 力损失与补偿 金 爱 兵 高永 涛 蔡 美峰 王 金安 北 京 科 技 大学 土 木 与环 境 工 程学 院 ， 北京 ， 摘 要 以 国道 预应 力锚杆 加 固加筋 土 挡土 墙 为例 ， 通 过 数值模拟 和 实验 的方法 ， 讨论 了二次 补偿 张拉解决 此类 问题 的可 行性 结果表 明 ， 一 次 张拉一段时 间 内进行二次补偿张拉 ， 不 仅能够有效 消除相邻锚杆 间 的影 响 ， 而且 还 能抑 制锚杆 的预应力 衰减 对于土 体预应 力 锚 固 工 程 ， 其锚杆 预应力设 计和施 工 应 充 分考 虑 预 应力损 失 ， 在实 际施 工 中可 以 应 用 二 次 补 偿 张拉手段解决这 一 问 题 关 键 词 加 筋土 挡 土 墙 二 次补 偿 张 拉 预 应 力 锚 杆 加 固 分 类 号 某 立 交 桥 档 土 墙 由于 失 稳 需 要 进 行 加 固处 理 ， 经 过 前期 的详细 调查 、 大 量现 场 实验 以 及 严 谨 的理论计算 以 后 ， 确定 采 用 预 应 力锚杆 与喷射 混 凝 土联合加 固方 案对其进 行 加 固 具体加 固方 案 为 预 先 在 墙 面 上 喷射 一 层 一 巧 厚 混 凝 土 ， 为加 载 预应 力 提供一 可 靠 的承 力层 喷射混 凝 土 完 成 以 后 在 档 土 墙 两 侧 对 打 一 排 预 应 力 锚 杆 ， 并在 锚 杆 安 装过 程 中实施 二 次 高压 或 中 压 注浆 ， 预应力锚杆施 工根 据《 土层 锚杆设计 与 施 工 规 范 》 ， 预应 力锚 杆 的具体设计 参数根 据 计算结果 确定 【， 在 预应 力 锚杆施 工 过 程 中 ， 通 过 现 场 的张拉试 验 ， 发 现锚 杆 在 一 次 张 拉后 的 一 内 ， 预 应 力损 失 较 大 ， 达 到 一 ， 并且 不 能 自我恢 复 ， 导 致 最 终 稳 定 的预 应 力 值 大 大 小 于设计值 ， 必 须 进 行 二 次 补偿 张 拉 表 一 次 张 拉 相 邻锚 杆之 间 的相 互 影 响 加 载 载荷 顺序 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 次 张 拉 相 邻锚 杆 的影 响 实验手 段及 结 果 出于加 固后加 筋 土 挡 土墙 的安 全 需 要 ， 在 加 固设计方案 中土层 锚杆 布置 比较密 集 ， 致使相邻 锚杆 间产生 相互影 响 为 了 了解 相邻锚杆 张拉过 程 中及 其工 作期 间 的相 互 影 响 ， 对锚杆 张拉 以 及 工作 过 程 的预应 力 值进 行 测 试 与 观测 实验结 果 见表 ，选 择 上下 两 排相 邻 根锚 杆 进 行测试 ， 锚杆 布 置 如 图 左 右相邻 锚 杆 间 隔 收稿 日期 一 一 金爱兵 男 ， 岁 ， 博士 研 究 生 国 家 自然科学 基金 资助课 题 图 预 应 力锚杆布 置 图 ， 上 下 排 间距 ， 张拉顺序 一 ， 了解 ， 对 的影 响 ， 、 、 ， 了解 ， 对 及 对 的 影 响 ， 张拉 锁 定 值 为 锚 杆 张 拉 锁 定 至设计值 后 ， 观测 ， 洋锚 杆 张 拉加 载 对 锚 杆 预应 力 的影 响 ， 此 时 弃 锚 杆 的预应 力值分别降低 了 和 应 用 同样 的方 法 对 ， ， 锚 杆进 行 加 载 ， 观 测 到 肖， 召 锚 杆 的 加 载 使 “ 锚 杆 的 预 应 力 值 分 别 降 低 了 和 锚 杆加 载后 对 锚 杆 预 应 力 影 响 较小 ， 降低 了约 加 载全部完成后 ， 刀锚 杆 的 预应 力 值 为 巧 ， 总共 降低 了约 由此 可 见 ， 相 邻锚杆 之 间 的相 互 影 响是 比较 大 的 ， 尤 其 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．03．028

·200· 北京科技大学学报 2003年第3期 是同一排相邻锚杆之间的相互影响更是不容忽 距较小时，拉拔锚杆③不仅对锚杆②产生被牵动 视，如果按照原来的设计荷载直接对锚杆进行张 卸载作用，周围土体的移动还波及到锚杆①，对 拉锁定，则不能保证张拉锁定值为设计的预应 其产生间接的影响（图3（©）).同样，由于锚喷层 力值.一次张拉相邻锚杆之间的相互影响见表1. 具有一定的弹性，在锚杆张拉过程中，必然会产 12实验结果数值模拟分析 生一定的变形，这样也将造成锚杆预应力的损 为了更好地分析上述实验结果，找到预应力 失，而且是锚杆间距越小影响越大，先张拉的比 损失的真正原因，采用目前国际上比较流行的岩 后张拉的影响要大 士工程软件一FLAC对这一试验进行数值模 是上上上上 拟.数值模拟计算取实际锚杆长度为12m,自由 ① 段和锚固段长度均为6m,围压100kN,其他力学 F(u) ② 参数根据现场地质勘察资料选取.数值模拟简图 见图2. ③ 图3显示的是锚杆按顺序①一②一③拉拔过 程中，周围土体位移矢量场与锚杆轴力分布.当 TT1TTT 20m 拉拔锚杆②时，锚杆①周围的土体被带动向外牵 图2数值模拟锚杆相互作用计算简图 移，势必造成锚杆①在锚固段的拉拔力下降，使 Fig.2 Numerical analog calculation sketch of the anchor 锚杆的预应力锚固作用降低（图3(b)).当锚杆间 reciprocity (a) Dhaplcemed recar (b) Vedr:1.54-2 配-2 Arial Force on gtructire Hus.Valee 1 (Cnble)-2765E+2 12Gk-2+H2 3(Gabie) -1.67L2 十Hg 4 (Gbk) -1,67死+e 图3锚杆簇拉拔过程中周围土体位移矢量场与锚杆 轴力分布（拉拔顺序：(a)①→；(b)②一；c③） Fig.3 Displacement vector fields and the anchor force distributing of the soil around the anchors during the 竹出 tension -150 2一次张拉后预应力随时间衰减 140 +13米5 6 随着时间的推移，锚杆的初始预应力总是会 120 有所降低，而其影响因素极其复杂，其中有锚杆 结构内部材质的原因，也有地层力学性质以及外 100 部影响因素的原因.选取了两个工作面一共6根 锚杆做长期监测试验，测得的锚杆预应力随时间 80 0361015202530 的变化曲线如图4所示.由监测数据可以看出： t/d (1)锚杆张拉锁定后6~7d内，预应力值损失较 图4一次张拉后锚杆预应力变化曲线 大，达到10%~20%（其预应力损失量占总损失量 Fig.4 Prestress curves of the anchors after the first tension 的85%左右)，20多天后趋于稳定. 复.尚存的预应力已经不能满足设计要求 (2)预应力值单纯性地衰减，并且不能自我恢 经过分析，认为导致预应力随时间的衰减最

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 是 同一 排 相 邻 锚 杆 之 间 的 相 互 影 响 更 是 不 容 忽 视 如果按 照 原来 的设计荷 载直 接对锚杆进行 张 拉 锁 定 ， 则 不 能 保 证 张 拉 锁 定 值 为 设计 的 预 应 力 值 一次 张拉相 邻锚杆之间 的相 互影 响 见表 实 验 结 果 数 值 模 拟 分 析 为 了更好 地 分析上 述 实验结果 ， 找 到 预 应 力 损失 的真正 原 因 ， 采用 目前 国际上 比较流行 的岩 土 工 程 软 件 － 对 这 一 试 验 进 行 数 值 模 拟 数值模拟 计算取 实 际锚杆 长 度 为 ， 自由 段 和 锚 固段 长 度 均 为 ， 围压 ， 其他力 学 参数根 据现场地质 勘察资料选 取 数值模 拟 简 图 见 图 图 显 示 的是锚杆按顺 序 ①一 ②一 ③拉 拔 过 程 中 ， 周 围土 体位移 矢 量 场 与锚杆 轴力 分布 当 拉拔锚杆②时 ， 锚杆①周 围 的土 体被 带 动 向外牵 移 ， 势 必 造 成锚杆①在锚 固段 的拉拔 力 下 降 ， 使 锚 杆 的预应 力 锚 固作用 降低 图 当锚 杆 间 距较小 时 ， 拉拔锚杆③不仅对锚杆②产 生 被 牵动 卸 载作 用 ， 周 围土 体 的移 动 还 波及 到锚杆① ， 对 其 产 生 间接 的影 响 图 同样 ， 由于锚 喷层 具 有 一 定 的 弹性 ， 在 锚杆 张 拉 过 程 中 ， 必 然 会产 生 一 定 的 变 形 ， 这 样 也 将造 成 锚 杆 预 应 力 的损 失 ， 而 且 是 锚 杆 间距 越 小 影 响越 大 ， 先 张 拉 的 比 后 张 拉 的影 响要 大 ① ② ③ 耳一 图 数值模 拟 锚杆相 互 作 用 计 算简 图 娜暇的 傀山， 阮 甲忱 坛了 二 别目艰 吐 能 · 帅 改 毗 俄 。口 肠 以“ 诩旧艰 一 一 彻即猫阶朴 棍雀翎舰 卜血山油伪肠即代阁洲叮 的 扣扣找 ， 加 闭妇“扫比 队户奋于护面 佃词 而概 如傲 叭 阮 相 奋 劫“ 一 之，瓜戒 奋之 山缺 一之” 龙砚 加 峋 俐 砚 呼叫卜司曰心目卜司卜月州备司卜司 护 沪 卜 沪 卜 卜 护 一 加 ， 一 闷卜闷卜 ‘ 十卜， 尸汾丫 泳洲 砂 沪 了 尹 洲 沪 了 丫 产 卜 日卜通奇闷日卜备哥闷卜合闷 一 一 一 几 万 了二 反二 ‘ 滋蕊欢乏三芬井岑井二二 二 罐籁袭象…共 二 绷勤帐好不幕纂军二二 、 、 、 “ 、 、 、 、 、 ‘ 、 洲 户 护 了 「 尸 尸 尸 产 产 ， 产 广 产 尸 尸 尹 产 产 产 ， 产 「 ， 军军〕协 毕洛乍丫丫丫飞〕 一 ” 二二牛 二二 二〕 二二二二二 一 铭 二石未阵林石书沐祥拢名汤 共认 一 卜 一 二二二二 ‘ ‘ “ “ 森 曰“ 谈‘ ‘ 斗州刊洲 心 闷碑宁寸，，，冲， 卜 一 “ ‘ ‘ 目么日‘ ‘ 厂 一 妇满月睡翻目‘ 妇居平妇汉礴寸小 ‘ 二 日计竹份伦介角结丝分州州份 一 、 、 二 ， ‘ 却 式浅撼哄娜脚补扮升一 一 井 二 涌赫翁豁级兰井 二 二二 日 州寸十 州冲钊中 价卜 斗于碗 ‘ ‘ 又 ’ “ 了 份创户竺生竺沈井士士士一 、 “ 卜 一 士士全全士全全 一 吻址 徽帅 肠 ，州时 二 幼沉 一此 拼拼一崔裕一升举补一一 一 竺 “ 、 、 ‘ 匕 ‘ 、 枯 公 “ 、 田 呼工呼十十小卜曰曰曰洲洲谈减城洲翔卜扣卜‘ 十峪碱叫神卜 ‘ 、 、 、 “ 工 墨笋…鑫 一 图 锚 杆簇 拉拔 过 程 中周 围土 体位 移 矢 场 与锚杆 轴 力 分布 拉 拔 顺 序 地〕一 下②一 知⑧ · ﹃︸一﹄︺﹄ ﹄︸﹃﹄ 口 一 闷卜 ’ 咭， 乏 触之 艺 运州 …写辈愁月 召、之叫 研 一 次 张 拉 后预 应 力 随 时 间衰 减 随着 时 间 的推移 ， 锚杆 的初 始 预应 力 总 是 会 有所降低 ， 而 其影 响 因素极 其 复杂 ， 其 中有 锚 杆 结构 内部材 质 的原 因 ， 也 有地层 力 学性 质 以及 外 部影 响 因素 的原 因 选 取 了 两 个工 作 面一 共 根 锚杆做长期 监测 试验 ， 测 得 的锚杆 预应 力 随时 间 的变化 曲线 如 图 所示 由监测 数据 可 以 看 出 锚杆张拉 锁 定后 一 内 ， 预应 力值损 失 较 大 ， 达 到 其预 应 力 损 失 量 占总 损 失 量 的 左右 ， 多 天 后 趋 于 稳 定 预应 力 值单 纯性 地 衰减 ， 并 且 不 能 自我 恢 图 一 次 张拉 后 锚杆预 应 力 变 化 曲线 复 尚存 的预 应 力 已 经 不 能 满 足设计要 求 经 过 分析 ， 认 为 导 致 预 应 力 随 时 间 的衰减 最

Vol.25 No.3 金爱兵等：挡上墙加固工程锚杆预应力损失与补偿 ·201· 直接最主要的原因是锚杆材料的松弛与受荷地 表2二次张拉相邻锚杆之间的相互影响 层的蠕变.预应力锚杆张拉后，预应力拉筋材料 Table 2 The reciprocity of the closer anchors after the sec- 及土层均处在较高的应力作用下，经过长期的作 ond tension 用，钢筋会蠕变而变长.由于挡土墙内为人工填 加载 载荷/kN 土，塑性指数从5.4到9.7之间，密实度在1.48到 顺序 1 3 3 5 6 145 1.96之间，天然孔隙比为0.605至0.818，这种土的 3 145 143 可压缩性比较大，蠕变也比较明显，因此土层也 144 146 会在力的作用下产生蠕变，使预应力钢筋松弛 144 145 144 144 3预应力补偿的工程对策 6 144 143 3.1工程对策 200一衰减术一静止不-增天来持久才 从以上分析不难看出，由于相邻预应力锚杆 150 张拉的影响以及随着时间推移预应力的衰减，单 纯地按设计荷载对锚杆进行张拉不能达到预期 100 的效果，难以保证加固工程的安全.因此，为了使 预应力锚杆按设计要求发挥其最大的作用，保证 0 ◆1 -×-4 这一永久工程的长期安全，就必须采取有效措施 2 5 3 广6 来控制预应力锚杆在施工过程中以及施工完成 036912151821242730 以后的预应力损失，使其能够达到设计要求的预 t/d 应力值.经仔细研究，认为通过二次补偿张拉的 图5锚杆二次张拉后预应力变化 方法，可达到有效控制预应力损失的目的 Fig.5 Prestress curves of the anchors after the second ten- 二次补偿张拉是指预应力锚杆经过一次张 sion 拉，在其预应力值趋于稳定后，再次对锚杆进行 纯衰减有所不同的是，二次张拉预应力经过衰减 二次张拉，使其预应力值再次达到设计值，满足 后有所回升并趋于稳定.二次补偿张拉锚杆预应 设计要求.这种方法不但能准确地锁定到设计预 力值大致经历了以下四个阶段： 应力值，而且补偿后的预应力变化比较稳定，是 (1)衰减期.预应力值在锚杆二次张拉后67 可行的控制预应力损失的技术手段 d内衰减较快，这是由于受拉土体发生塑性变形 3.2二次补偿张拉工艺 所致 在一次张拉完成后67d,即预应力基本达到 (2)静止期.在锚杆二次张拉后7~16d天，预 稳定时，进行二次补偿张拉，二次张拉荷载为145 应力值虽微有起伏，但总体逐渐趋于稳定 kN.利用图1所示的锚杆在一次张拉的基础上进 (3)增大期.在二次张拉1424d天内，应力又 行二次补偿张拉，通过锚墩及锁定螺母之间安装 突然增大，个别甚至超过了初始锁定应力，这表 的GML-2A(250)型锚杆测力计来测试二次张拉 明墙体发生轻微变形，导致应力增大 时锚杆间的相互影响程度及其大小以及预应力 (4)持久期.随着时间的推移(24d以后)，预应 随时间的损失 力值逐渐稳定，这表明挡土墙墙体的失稳变形被 33二次张拉时锚杆间的相互影响 有效抑制，可长期保持稳定 由实验结果（见表2）可以看出，相邻锚杆间 的影响程度不足1%，完全可以忽略不计 4原因分析 3.4二次张拉锚杆预应力衰减特征 图5为图1所示这6根锚杆的预应力随时间 一次张拉和二次补偿张拉后，预应力锚杆的 变化曲线图.从图5中可以发现二次张拉后锚杆 预应力变化特征有如此大的差别，其原因有以下 预应力的衰减与一次张拉后锚杆预应力衰减形 几点列： 态基本一致，即都在张拉后初期预应力下降速度 (I)在一次张拉过程中，当一根锚杆被张拉 快而且幅度大例.但是与一次张拉锚杆预应力单 后，相邻锚杆张拉时，使得原来已经张拉完成的

〕 一 金 爱 兵 等 挡 上墙 加 固 工 程 锚 杆 预 应 力损 失与补偿 直接 最 主要 的原 因是 锚 杆 材 料 的松 弛 与 受 荷地 层 的蠕 变 预应 力 锚杆 张拉后 ， 预应 力 拉筋 材料 及 土层 均处 在较 高 的应力 作用 下 ， 经 过 长期 的作 用 ， 钢筋 会蠕 变 而 变 长 由于 挡 土 墙 内为 人 工 填 土 ， 塑 性 指 数从 到 之 间 ， 密 实度 在 到 之 司 ， 天 然孔 隙 比为 至 ， 这种 土 的 可 压 缩 性 比较 大 ， 蠕变 也 比较 明显 ， 因此 土 层 也 会 在 力 的作用 下产 生蠕 变 ， 使 预应 力 钢筋松 弛 表 二 次 张拉 相邻锚 杆之 间 的相互 影 响 比 比 加 载 顺 序 载荷 预 应 力补 偿 的工 程 对 策 工 程对 策 从 以上 分析 不难看 出 ， 由于相 邻预应 力锚杆 张拉 的影 响 以及 随着 时 间推 移 预应 力 的衰减 ， 单 纯 地 按 设 计 荷 载 对 锚杆 进 行 张 拉 不 能 达 到 预期 的效果 ， 难 以保证加 固工程 的安全 因此 ， 为 了使 预应力锚杆按设计要 求发挥 其最 大 的作用 ， 保证 这一 永久 工程 的长期安 全 ， 就必 须采取有 效措施 来 控 制 预 应 力 锚 杆 在 施 工 过 程 中 以 及 施 工 完 成 以后 的预应 力损 失 ， 使其 能够达 到设计要求 的预 应 力 值 经仔细研 究 ， 认为通 过 二 次 补 偿 张拉 的 方 法 ， 可达 到有效 控制 预应 力 损失 的 目的 ‘划， 二 次 补 偿 张 拉 是 指 预 应 力 锚 杆 经 过 一 次 张 拉 ， 在 其 预 应 力 值趋 于 稳 定 后 ， 再 次对 锚 杆 进 行 二 次 张拉 ， 使其 预应 力 值再 次达 到设计值 ， 满 足 设计要求 这种 方法 不但能 准确地锁 定 到设计预 应 力值 ， 而且 补偿后 的预应 力 变 化 比较 稳 定 ， 是 可行 的控 制预 应 力 损失 的技术 手 段 二 次 补偿 张拉 工 艺 在 一次 张拉完成后 一 ， 即预应 力基 本 达到 稳定 时 ， 进行 二次补偿 张拉 ， 二次 张拉荷 载 为 利用 图 所示 的锚杆 在一 次 张拉 的基础 上进 行 二 次补偿张拉 ， 通 过锚墩 及锁 定螺母 之 间安 装 的 一 型 锚 杆测 力计来 测试二 次 张 拉 时 锚杆 间 的相 互 影 响程 度 及 其大 小 以 及 预 应 力 随 时 间 的损失 二次 张拉 时锚 杆 间 的相互 影 响 由实验结果 见 表 可 以看 出 ， 相 邻 锚 杆 间 的影 响程 度 不 足 ， 完全 可 以 忽 略 不计 二 次 张拉 锚杆预 应 力 衰 减特 征 图 为 图 所示 这 根 锚杆 的 预应 力 随时 间 变 化 曲线 图 从 图 中可 以 发 现 二 次张拉 后锚 杆 预 应 力 的衰减 与一 次 张 拉后 锚杆 预 应 力 衰 减 形 态基本一 致 ， 即都在 张拉 后初 期 预应 力 下 降速度 快 而 且 幅度 大 ‘ ， 但 是 与一 次 张 拉 锚 杆 预 应力 单 七 靓干嘛 持久 夕 ‘ 楼 些 二，空 名 名、叫 一 卜 ，全 以 一 一，卜 一 一 一一一一 一 一 一 一」 图 锚 杆 二 次张 拉 后预 应 力 变 化 韶 比 纯 衰减 有 所不 同的是 ， 二 次 张拉 预应 力 经 过 衰减 后 有 所 回升 并趋 于稳定 二 次补偿张拉锚 杆预 应 力 值大致经 历 了 以 下 四 个 阶段 衰减 期 预 应力值 在锚杆 二 次 张 拉后 一 内衰减较 快 ， 这 是 由于受 拉土 体发 生 塑 性 变形 所致 静 止期 在 锚 杆 二 次 张拉 后 一 天 ， 预 应 力值虽 微 有起伏 ， 但 总体逐 渐趋 于 稳 定 增 大 期 在 二 次 张拉 一 天 内 ， 应力 又 突然 增 大 ， 个 别 甚 至 超 过 了初 始锁 定 应 力 ， 这 表 明墙体发 生轻微 变形 ， 导 致 应 力 增 大 持 久 期 随着 时 间 的推移 以 后 ， 预 应 力值逐渐稳 定 ， 这 表 明挡 土墙墙 体 的失 稳变形被 有 效 抑 制 ， 可 长 期保持 稳 定 原 因 分 析 一 次 张拉 和 二 次 补偿张拉 后 ， 预应 力锚 杆 的 预应力 变化特征 有 如此大 的差别 ， 其原 因有 以 下 几 点 “ 刁“ 在 一 次 张拉 过 程 中 ， 当一 根 锚 杆 被 张拉 后 ， 相邻 锚 杆 张 拉 时 ， 使 得 原 来 已 经 张拉 完 成 的

·202· 北京科技大学学报 2003年第3期 锚杆周围喷层以及锚固范围内的土体产生位移， 张拉，不但能够有效地降低甚至消除锚杆间的相 从而导致其原有预应力值的降低.然而在二次补 互影响，而且能够抑制锚杆预应力的衰减，改变 偿张拉时，由于经过一次张拉后墙面以及其周围 了预应力值原本单纯衰减的特性. 的松散土体已经被压实，墙面及土体在二次张拉 (3)对于与本工程中人工杂填土挡土墙类似 过程中位移很小，所以张拉时相邻锚杆间的影响 的锚固工程，其预应力锚杆的设计和施工应充分 极小.因此，从这种意义上来讲，二次张拉可以避 考虑相邻锚杆之间的影响以及预应力随时间衰 免群锚效应带来的影响 减的问题，在实际施工中，可以考虑利用采用二 (2)仅仅实施一次张拉后，被加固墙体塑性变 次补偿张拉手段加以解决，并通过试验、监测等 形未被有效抑制，而墙体本身的变形量又不足抵 手段进行验证，确保加固工程的长期稳定 偿其塑性变形量，表现出的只是预应力值的单纯 参考文献 性衰减且不可恢复 1王松根，高永涛，边国强.关于失稳加筋土挡土墙加 (3)由于在一次张拉以后，墙体塑性变形趋于 固问题的探讨).公路交通科技，2001,18(4)：6 收敛，土体的固结度有明显提高，所以在二次张 2高水涛，吴顺川，孙金海.预应力锚固段分布规律及 拉以后，挡土墙墙体虽然继续产生塑性变形，但 应用[.北京科技大学学报，2002,24(4)：389 很快受抑制，因而锚杆预应力损失也就明显减 3彭振斌.锚固工程设计计算与施工M.北京：中国 少.此时，墙体由于受动载而产生轻微变形，引起 地质大学出版社，1997.147 锚杆预应力值回升，当二者达到平衡状态后，预 4吴顺川，张怀静.某特殊露天土质边坡稳坡方案研 应力又再次达到稳定状态.由此说明，在回填土 究与应用，黄金，1999,20(3上11 体的加固施工过程中，由于土体被压密的过程比 5黄庆享，公路隧道TZL预应力锚杆支护效果对比试 较缓慢且土体的塑性变形较大，因此在一次张拉 验研究).西安公路交通大学学报，2000,20(4)：39 6陈荣，等.砂固结预应力锚杆的试验及数值模拟) 后的-一定时间内进行二次张拉很有必要 岩石力学与工程学报，2000,193)：330 7高永涛，孙金海，李长洪，含高承压水黄土层中注浆 5结束语 堵水的理论与实践.有色金属，1997(2)：6 8范成国，童顺军，张兰柱，高速公路路堑边坡高压注 (1)在人工杂填土中使用的锚杆，依据《土层 浆预应力描固综合技术U】.铁道标准设计，2000,20 锚杆设计与施工规范(CECS22:90)》进行预应力 (9:4 锚杆的设计施工，其一次张拉往往不能达到设计 9 Bergado D T,Anderson L R.Soft Improvement in Low- 预应力值，其预应力损失率可能会超出工程所允 land and Other Environments[M].American ASCE Pre- 许的范围. ss,1997 (2)在一次张拉后一段时间内进行二次补偿 Prestress losing and Compensate Method in the Reinforcement Project of Retain- ing Wall JIN Aibing,GAO Yongtao,CAI Meifeng,WANG Jinan Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT The feasibility of using the second compensate tension to solve the prestress losing problem was analyzed with the methods of numerical analog caculation and experiment according to the reinforcement project of 104 nationl road in Shangdong Province.The result indicated that the reciprocity of the closer anchor and the pre- stress attenuation can be effectively eliminated using the second compensate tension.It is concluded that the prob- lem of prestress losing shoud be considered in the course of design and construction and be solved with the method of the second compensate tenstion in the soil reinforcement project of prestressed anchors. KEY WORDS reinforced retaining wall;second compensate tension;prestress;anchor;reinforcement

一 · 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 锚杆周 围喷层 以及 锚 固范 围 内的土 体产生 位移 ， 从而 导致其原有 预 应力 值 的降低 然 而 在 二次 补 偿张拉 时 ， 由于经 过 一 次 张拉后 墙 面 以 及 其周 围 的松散土 体 已 经被 压 实 ， 墙 面及 土体在 二 次 张拉 过程 中位 移很 小 ， 所 以 张拉 时相邻 锚杆 间 的影 响 极小 因此 ， 从这 种 意 义上来讲 ， 二次 张 拉 可以 避 免群锚 效应带 来 的影 响 仅仅 实施一 次 张拉后 ， 被 加 固墙 体塑 性 变 形 未 被有 效抑 制 ， 而墙 体本 身 的变形 量 又 不 足抵 偿其 塑性 变 形 量 ， 表现 出 的 只是 预应力 值 的单 纯 性 衰减 且 不 可 恢 复 由于在一 次张拉 以后 ， 墙 体塑性变形 趋 于 收敛 ， 土 体 的 固结度 有 明显 提 高 ， 所 以 在 二 次 张 拉 以 后 ， 挡 土 墙 墙 体虽 然 继 续 产 生 塑性 变 形 ， 但 很快 受 抑 制 ， 因 而 锚杆 预 应 力损 失 也 就 明显 减 少 此 时 ， 墙体 由于受 动 载 而 产生 轻微变形 ， 引起 锚杆 预 应 力 值 回升 ， 当二者 达 到平衡状态 后 ， 预 应 力 又再次 达 到稳 定 状 态 由此 说 明 ， 在 回填 土 体的加 固施 工 过程 中 ， 由于 土 体被压 密 的过 程 比 较缓 慢 且 土体 的塑性 变形 较 大 ， 因此在 一 次 张拉 后 的一 定 时 间 内进 行 二 次 张 拉 很 有 必 要 张 拉 ， 不 但能够 有效地 降低甚 至 消除锚杆 间 的相 互 影 响 ， 而 且 能 够抑 制 锚 杆 预 应 力 的衰减 ， 改 变 了预 应力 值 原 本 单 纯 衰 减 的特性 对 于 与 本 工 程 中人工 杂 填 土 挡 土 墙 类 似 的锚 固工 程 ， 其 预应 力锚杆 的设计和施 工 应 充分 考 虑 相 邻 锚 杆 之 间 的影 响 以 及 预 应 力 随 时 间衰 减 的 问题 ， 在 实 际施 工 中 ， 可 以 考 虑 利 用 采用 二 次 补 偿 张 拉 手 段 加 以解 决 ， 并通 过 试验 、 监 测 等 手 段 进 行 验 证 ， 确保 加 固工 程 的长 期 稳 定 结 束 语 在 人工 杂填 土 中使用 的锚 杆 ， 依据 《土 层 锚杆设 计 与施 工 规 范 》进 行 预应 力 锚杆 的设计施 工 ， 其一 次 张拉往 往 不 能达 到设 计 预应力 值 ， 其预应 力 损 失 率可 能会超 出工 程 所 允 许 的 范 围 在 一 次 张 拉 后 一 段 时 间 内进 行 二 次 补 偿 参 考 文 献 王 松根 ， 高永 涛 ， 边 国强 关于 失稳 加筋 土 挡 土 墙加 固 问题 的探讨 公路交通 科技 ， ， 高永涛 ， 昊顺 川 ，孙金 海 预 应 力锚 固段 分布规律及 应 用 」北京 科技 大学 学报 ， ， 彭 振斌 锚 固工程 设计计算与施工 北 京 中国 地 质 大学 出版 社 ， 吴 顺川 ， 张 怀静 某 特殊露 天 土 质边坡稳坡方 案研 究 与应 用 【 」 ， 黄金 ， ， 黄 庆 享 公 路隧道 预 应 力锚杆支护 效果 对 比试 验研究 西 安公 路交通 大学 学报 ， ， 陈荣 ， 等 砂 固结 预应力 锚杆 的试验及数值模拟 岩石力 学 与工 程学 报 ， ， 高永涛 ， 孙金海 ， 李 长洪 含高承压水 黄土 层 中注 浆 堵水 的理论 与 实践 有 色金 属 ， 范 成 国 ， 童顺军 ， 张 兰 柱 高速公路路堑 边坡 高压 注 浆预 应力 锚 固综 合技术 铁道标准设计 ， ， ， ， 刀 ， 洲口 ， 五 代伦旅， 洲刃 ” ， ， ， 切