对《岩土锚杆（索）技术规程》几个技术问题的探讨

1 对岩土锚杆（索）技术规程 几个技术问题的探讨 刘玉堂 总参工程兵科研三所 洛阳 471023; 摘 要锚固技术飞速发展并广泛应用于各个行业的工程加固。为了适应工程需要，水电、水利、国防、煤 炭等系统都颁布了各自的锚杆、锚索规范。目前在锚固技术方面尚有不少争议和值得探讨的问题，本文对近 期颁布执行的岩土锚杆（索）技术规程 （CECS222005）中的部分技术条款提出了不同的看法。为了便于 读者了解我们的观点，在指出规程的规定不妥之处的同时，详细阐述了理由，并提出了我们的观点。 关键词锚索；锚杆；规程； 中图分类号 11－5文献标识码A 岩土锚杆（索）技术规程， （编号为 CECS222005，以下简称规程）已于 2005年 8月 1日经中国 工程建设标准化协会批准执行。目前水电、水利、军工、煤炭等系统都有各自的锚杆、锚索规范，本 规程是跨行业的，格外引起我们的注意。看后，对规程中的某些规定有不同的看法，其中大部分意见 在本规程中的“征求意见稿”中已书面向编者提过，可能认识不一致，没有被采纳。现在规程已颁布 执行，特将我们对规程的规定有不同看法的地方，整理成本文，以与编者和锚杆（索）设计、施工人 员共同讨论，这对活跃学术气氛，使研究、设计、施工人员直接沟通，提高广大锚杆（索）爱好者的 水平有益无害。1 关于锚杆（索）永久性和临时性划分问题 按规程 2.1.12.和 2.1.13条的定义， “设计使用期超过 24个月的锚杆”为永久性锚杆， “设计使用期 不超过 24个月的锚杆”为临时性锚杆。规程第四章 4.8.4条无任何限制的规定缝管式锚杆和水胀式锚 杆使用期为 10年，按规程规定毫无疑问，这两种摩擦式锚杆都是属于永久性锚杆。众所周知，这两种 锚杆的外表面是紧贴钻孔壁的，没有任何防护，在我们的概念中它们只能用于服务年限不长的岩土加 固工程，规程却把他们当成永久性锚杆。要强调的是我们并不怀疑摩擦型锚杆能服务 10年，而是永久 性锚杆和临时性锚杆的划分以两年为界限的规定不科学合理，以致造成规程本身自相矛盾。上世纪 70 年代以前，西方一些家国的锚杆规范曾有过类似的划分，80年代以后，欧洲和日本的锚索规范中就再 也没有见到过类似的条文。其实规范只要把锚杆的构造及有关设计、施工的技术细节讲清楚就行了， 至于锚杆能用多长时间，设计者会根据工程的性质、锚杆的作用、锚杆所处的环境等恰当选择选择锚 杆的防护措施，不必在规程中加以具体的、硬性的规定。 2 关于锚杆的防护 锚杆（索）和锚具都是钢铁制品，锚杆的防护实质上是对钢铁的防护。钢铁的防护方法很多，有 隔离防护，即采用各种化学性质稳定的材料覆盖在钢铁表面，与周围的有害物质隔绝，如涂油、镀铬、 镀锌、渗铝及无贴粘结钢绞线套 PE 管等；有阴极防护、阳极防护，它们是利用电化学原理抑制钢铁 的氧2 端盖 隔离支架 束线环 对中支架 树脂类注浆体 图1锚固段双层波纹管 化、还原反应；全长粘结钢筋砼及预应力钢筋砼则是利用钢铁在强碱环境（PH≥11）中表面可形成一层 化学性质非常稳定的钝化膜来保护钢筋免受锈蚀。 从规程给出的标准图图 A.0.1、图 A.0.2、图 A.0.3 以及 8.3.1条一般规定的第 2款“自由段杆体上应 设置有效的隔离层” ，可以看出规程推荐的锚杆防护全部是隔离防护，对于我国应用最多、应用范围最广、 40年来积累了丰富的经验，至今许多国家重点工程如漫湾水电站、李家峡水电站、三峡水电站以及在建 的溪洛渡水电站等大型水电工程仍在采用的、结构简单、施工速度快、造价低的全长粘结预应力锚索只 字不提。编者认为全长粘结锚索没有防护，不承认 PH＞11 的碱性环境对钢铁的防护作用。我们曾在“岩 土锚固工程”2004年第四期著文进行了论证；认为全长粘结锚索属于临时锚索的观点，既不符合我国应 用锚索 40年来的应用实践，也不符合钢铁防护的基本理论。 3 关于锚索的隔离防护问题 3.1保持隔离层完整的重要性 凡是采用隔离防护的结构，对隔离层都要特别注意保护，哪怕局部破坏都将影响整个结构的使用寿 命。对于采用隔离防护的锚索，保护隔离层的完整性尤为重要，这是因为第一，锚索的隔离层都是强 度不高的塑料制品，在原材料的吊装、运输、储存以及锚索下料、组装、向孔内送索等多道工艺中，稍 不注意就会划破或磨破厚度不足 1mm 的塑料隔离层；第二，锚索是一项隐蔽性工程加固措施，隔离层破 后很难发现，更难以修补，尤其向孔内送索过程。国际预应力协会曾对工程锚索进行了调查，在 35个工 程中共发现 100 多例锚索破坏的实例，几乎全部是采用隔离防护的锚索，破坏的原因或者是结构不合理， 或者是施工不规范，没有保护好长期使用中的隔离层的完整性。 3.2永久性隔离防护锚索的规范作法 1、隔离层的原材料必须不导电、耐腐蚀、抗氧化、能有效隔绝任何气体和液体，并有一定的韧性。 水泥浆不得作隔离层，它既渗水又透气。水泥浆对钢铁的保护作用是水泥浆的 PH≥11 且直接接触才能在 钢铁表面生成钝化膜，不是隔离防护的范畴； 2、整个锚索都必须至少有两层隔离层，包括锚固段、自由段和锚头。这项规定的原意是强调隔离层 的重要性，提高隔离层的保险系数，在施工中万一磨破一层还有第二层保护； 3、永久性隔离防护锚索的对中隔离支架必须设两列，波纹管外侧设一列对中支架，它有两个作用 一是保证整个索体在钻孔内大致居中，以保证索体周围有大致均厚的浆体；二是保护索体，向孔内推送 时波纹管不会直接与孔壁摩擦。在波纹管内侧设第二列对中隔离支架，其作用也有两个一是保证索体 在波纹内大致居中，二是把各根钢绞线分隔开； 4、隔离防护锚索的捆扎用尼龙绳，隔离支架用模压塑料，不得用各种金属制品。 3.3、规程规定的不合理条款 1、规程 5.8.1条第 1款规定“隔离架应采用钢、塑料或其他对杆体无害的材料制成” 。第 8.3.3 条第 二款规定“绑扎材料不宜采用镀锌材料” 。这些规定是说采用隔离防护的锚索的对中支架可以用钢铁质的, 捆扎材料除镀锌材料外,其他金属丝都可以用。我们在全长粘结锚索的组装中，确实规定过捆扎材料不得 用镀锌铁丝，那是因为光面钢绞线与其他金属直接接触将产生自电池效应，引起索体的电腐蚀，因此强 调锚索组装时只能用纯铁丝。本规程涉及的锚索全部是无粘结型锚索，不仅不能用镀锌铁丝绑扎锚索， 任何金属丝均不得采用，也不能用钢制隔离支架，以免伤及隔离层； 2、规程附录 A 给出了三种永久性隔离防护锚索标准图，在波纹管外侧全部不设对中支架，在向孔内 送索时，隔离层直接与粗糙的孔壁相摩擦，隔离层破损的机率很高； 3、规程附录 A 中图 A.0.1 和3 4 5 6 7 3 2 1防护帽 1 2防腐油脂 3油脂注入孔 4防腐油脂 5密封环 6注浆体 7无粘结钢绞线 8 8导向帽 2 非粘结型锚索外锚具的防护 A.0.2 的锚固段图中标明是“无包裹钢绞线” ，其隔离防护层只有一层波纹管，是不能作为永久性锚索的。 对于这类锚索，或者在钢绞线涂环氧层，由环氧层和波纹管组成双层防护，或者按规范在锚固段采用双 层波纹管，如图 1所示。 4、规程附录 A 中的图 A.0.3 是把可拆除临时锚索作为“永久性压力