3.3 土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(CECS 22∶90)
此規(guī)范由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會批準(zhǔn)的，屬協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)于錨桿設(shè)計(jì)，規(guī)定使用年限2 a以內(nèi)的錨桿，可按臨時(shí)性錨桿設(shè)計(jì)；使用年限大于2 a的錨桿，應(yīng)按永久性錨桿設(shè)計(jì)。
對原材料，有以下規(guī)定：
(1) 塑料套管材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，保證其在加工和安裝過程中不致?lián)p壞，具有抗水性和化學(xué)穩(wěn)定性，且與水泥砂漿和防腐劑接觸無不良反應(yīng)；
(2) 隔離架應(yīng)由鋼、塑料或其他對桿體無害的材料組成，不得使用木質(zhì)隔離架；
(3) 防腐材料應(yīng)滿足∶在錨桿服務(wù)年限內(nèi)，應(yīng)保持其穩(wěn)定性；在規(guī)定的工作溫度內(nèi)或張拉過程中不得開裂，變脆或成為流體；不得與相鄰材料發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)保持其化學(xué)穩(wěn)定性和防水性；不得對錨桿自由段的變形產(chǎn)生任何限制；
(4) 水泥漿體材料應(yīng)滿足：水泥宜使用普通硅酸鹽水泥，必要時(shí)可采用抗硫酸鹽水泥；不得使用高鋁水泥；細(xì)骨料應(yīng)選用粒徑小于2 mm的中細(xì)砂，砂的含泥量按重量計(jì)不得大于3%，砂中所含云母、有機(jī)質(zhì)、硫化物及硫酸鹽等有害物質(zhì)的含量，按重量計(jì)不宜大于1%；
(5) 混合水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水，永久性錨桿不得使用pH值小于4.0的酸性水和硫酸鹽含量按SO4計(jì)算不超過水重1%的水；
(6) 水泥漿中氯化物的總含量不得超過水泥重量的0.1%，一般不宜采用膨脹劑。
本規(guī)范由專章對錨桿防腐提出了要求，要求對腐蝕環(huán)境進(jìn)行充分的調(diào)查，防腐方法必須適應(yīng)使用目的，對錨頭，自由段和錨固段應(yīng)分別對待，規(guī)定永久性錨桿必須進(jìn)行雙層防腐，當(dāng)腐蝕環(huán)境特別嚴(yán)重時(shí)，臨時(shí)錨桿也應(yīng)采用雙重防腐。
4、國外關(guān)于預(yù)應(yīng)力錨桿(索)防護(hù)要求
經(jīng)初步查閱有關(guān)文獻(xiàn)，由于起步較晚，我國巖土錨固規(guī)范對錨桿(索)防護(hù)的要求與國際規(guī)范差距主要表現(xiàn)在：
(1)對地層侵蝕性的檢測與確定；
(2)錨桿的防腐級別和方法，尤其表現(xiàn)在永久性防護(hù)措施如灌漿材料和線材要求方面；
(3)施工后防蝕能力確定。
從發(fā)展過程來看，美國已經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段
(1)固定段鋼絞線無保護(hù)；
(2)使用單一波紋管；
(3)使用樹脂膜包裹鋼絞線，再分兩次灌漿；
(4)使用環(huán)氧樹脂包裹，再灌滿環(huán)氧樹脂錨固端；
(5)使用環(huán)氧樹脂包裹，再灌滿環(huán)氧樹脂錨固端，再加一層保護(hù)管。
美國PTI建議地錨分為1級(防腐蝕)和2級(非防腐蝕)，其中1級使用波紋管及環(huán)氧樹脂等材料保護(hù)。且建議，尤其是水壩工程，應(yīng)使用樹脂包裹鋼絞線及灌樹脂漿。
國際后張預(yù)應(yīng)力協(xié)會(FIP)1986年規(guī)范規(guī)定，永久性地錨采用單層波紋管內(nèi)灌樹脂漿或雙層波紋管內(nèi)灌水泥漿保護(hù)。
荷蘭、南非等國規(guī)范均規(guī)定使用樹脂漿。英國BSI規(guī)范、德國DSI工法、日本SEEE工法等國規(guī)范規(guī)定使用單一PE波紋管內(nèi)灌樹脂漿。樹脂漿的種類大體分為3類：
(1)不飽和聚酯樹脂，可加水泥、爐石粉、細(xì)紗、石粉；
(2)環(huán)氧樹脂；
(3)多元聚乙烯樹脂，可加水泥、爐石粉、細(xì)紗、石粉。
鋼絞線安裝灌漿后，F(xiàn)IP1996、瑞士1997、歐盟19個(gè)國家均采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1537∶1999規(guī)范，要求所有工作錨索施工前后均采用數(shù)字高阻計(jì)進(jìn)行絕緣電阻檢測，以確保其防蝕功能。
5、建議
綜上所述，我國巖土錨固規(guī)范(即使是最新的國家規(guī)范)中對錨桿(索)耐久性的要求相對較低，可操作性差，與當(dāng)前國際發(fā)展水平相差較大，結(jié)構(gòu)的安全性重點(diǎn)放在各種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求上，而對環(huán)境因素(如工程周圍水，土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕等)下的耐久性要求則相對考慮較少。這一方面是由于此類結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用時(shí)間不長，失事幾率較??；另一方面，我國有關(guān)規(guī)范要求零散，不具體明確。此外，與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低和國內(nèi)學(xué)者的不同認(rèn)識有一定的關(guān)系，導(dǎo)致工程決策時(shí)過多考慮當(dāng)時(shí)的費(fèi)用所致。
隨著我國基本建設(shè)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)耐久性問題已經(jīng)引起高度重視，但目前仍主要集中在混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方面，作為土建結(jié)構(gòu)重要組成部分的巖土預(yù)應(yīng)力錨桿(索)工程的耐久性問題的研究和重視，理應(yīng)引起相關(guān)研究、設(shè)計(jì)和實(shí)踐部門的高度重視。
此規(guī)范由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會批準(zhǔn)的，屬協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)于錨桿設(shè)計(jì)，規(guī)定使用年限2 a以內(nèi)的錨桿，可按臨時(shí)性錨桿設(shè)計(jì)；使用年限大于2 a的錨桿，應(yīng)按永久性錨桿設(shè)計(jì)。
對原材料，有以下規(guī)定：
(1) 塑料套管材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，保證其在加工和安裝過程中不致?lián)p壞，具有抗水性和化學(xué)穩(wěn)定性，且與水泥砂漿和防腐劑接觸無不良反應(yīng)；
(2) 隔離架應(yīng)由鋼、塑料或其他對桿體無害的材料組成，不得使用木質(zhì)隔離架；
(3) 防腐材料應(yīng)滿足∶在錨桿服務(wù)年限內(nèi)，應(yīng)保持其穩(wěn)定性；在規(guī)定的工作溫度內(nèi)或張拉過程中不得開裂，變脆或成為流體；不得與相鄰材料發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)保持其化學(xué)穩(wěn)定性和防水性；不得對錨桿自由段的變形產(chǎn)生任何限制；
(4) 水泥漿體材料應(yīng)滿足：水泥宜使用普通硅酸鹽水泥，必要時(shí)可采用抗硫酸鹽水泥；不得使用高鋁水泥；細(xì)骨料應(yīng)選用粒徑小于2 mm的中細(xì)砂，砂的含泥量按重量計(jì)不得大于3%，砂中所含云母、有機(jī)質(zhì)、硫化物及硫酸鹽等有害物質(zhì)的含量，按重量計(jì)不宜大于1%；
(5) 混合水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水，永久性錨桿不得使用pH值小于4.0的酸性水和硫酸鹽含量按SO4計(jì)算不超過水重1%的水；
(6) 水泥漿中氯化物的總含量不得超過水泥重量的0.1%，一般不宜采用膨脹劑。
本規(guī)范由專章對錨桿防腐提出了要求，要求對腐蝕環(huán)境進(jìn)行充分的調(diào)查，防腐方法必須適應(yīng)使用目的，對錨頭，自由段和錨固段應(yīng)分別對待，規(guī)定永久性錨桿必須進(jìn)行雙層防腐，當(dāng)腐蝕環(huán)境特別嚴(yán)重時(shí)，臨時(shí)錨桿也應(yīng)采用雙重防腐。
4、國外關(guān)于預(yù)應(yīng)力錨桿(索)防護(hù)要求
經(jīng)初步查閱有關(guān)文獻(xiàn)，由于起步較晚，我國巖土錨固規(guī)范對錨桿(索)防護(hù)的要求與國際規(guī)范差距主要表現(xiàn)在：
(1)對地層侵蝕性的檢測與確定；
(2)錨桿的防腐級別和方法，尤其表現(xiàn)在永久性防護(hù)措施如灌漿材料和線材要求方面；
(3)施工后防蝕能力確定。
從發(fā)展過程來看，美國已經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段
(1)固定段鋼絞線無保護(hù)；
(2)使用單一波紋管；
(3)使用樹脂膜包裹鋼絞線，再分兩次灌漿；
(4)使用環(huán)氧樹脂包裹，再灌滿環(huán)氧樹脂錨固端；
(5)使用環(huán)氧樹脂包裹，再灌滿環(huán)氧樹脂錨固端，再加一層保護(hù)管。
美國PTI建議地錨分為1級(防腐蝕)和2級(非防腐蝕)，其中1級使用波紋管及環(huán)氧樹脂等材料保護(hù)。且建議，尤其是水壩工程，應(yīng)使用樹脂包裹鋼絞線及灌樹脂漿。
國際后張預(yù)應(yīng)力協(xié)會(FIP)1986年規(guī)范規(guī)定，永久性地錨采用單層波紋管內(nèi)灌樹脂漿或雙層波紋管內(nèi)灌水泥漿保護(hù)。
荷蘭、南非等國規(guī)范均規(guī)定使用樹脂漿。英國BSI規(guī)范、德國DSI工法、日本SEEE工法等國規(guī)范規(guī)定使用單一PE波紋管內(nèi)灌樹脂漿。樹脂漿的種類大體分為3類：
(1)不飽和聚酯樹脂，可加水泥、爐石粉、細(xì)紗、石粉；
(2)環(huán)氧樹脂；
(3)多元聚乙烯樹脂，可加水泥、爐石粉、細(xì)紗、石粉。
鋼絞線安裝灌漿后，F(xiàn)IP1996、瑞士1997、歐盟19個(gè)國家均采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1537∶1999規(guī)范，要求所有工作錨索施工前后均采用數(shù)字高阻計(jì)進(jìn)行絕緣電阻檢測，以確保其防蝕功能。
5、建議
綜上所述，我國巖土錨固規(guī)范(即使是最新的國家規(guī)范)中對錨桿(索)耐久性的要求相對較低，可操作性差，與當(dāng)前國際發(fā)展水平相差較大，結(jié)構(gòu)的安全性重點(diǎn)放在各種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求上，而對環(huán)境因素(如工程周圍水，土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕等)下的耐久性要求則相對考慮較少。這一方面是由于此類結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用時(shí)間不長，失事幾率較??；另一方面，我國有關(guān)規(guī)范要求零散，不具體明確。此外，與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低和國內(nèi)學(xué)者的不同認(rèn)識有一定的關(guān)系，導(dǎo)致工程決策時(shí)過多考慮當(dāng)時(shí)的費(fèi)用所致。
隨著我國基本建設(shè)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)耐久性問題已經(jīng)引起高度重視，但目前仍主要集中在混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方面，作為土建結(jié)構(gòu)重要組成部分的巖土預(yù)應(yīng)力錨桿(索)工程的耐久性問題的研究和重視，理應(yīng)引起相關(guān)研究、設(shè)計(jì)和實(shí)踐部門的高度重視。