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》 （CECS22:2005）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 CECS22:2005，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