标准规范下载简介

SL212-2012 水工预应力锚固设计规范.pdf

图7 无粘结预应力锚索基本结构图

表8锚索包裹材料厚度表

4.5.8在地下工程或水工建筑物的某些区域总是不同

索的腐蚀。 为防止杂散电流对锚索的腐蚀，不能使用与锚索体不同成分 的金属做部件，在可能有杂散电流的区域设置阴极防护措施，即 在钢绞线表面提供足够的电子，不失去电子就不会腐蚀。阴极防 护方法有两种：一种是外加电流（直流）法；另一种是在钢绞线 上连接活性金属。也可以采取引和排除杂散电流的各种接地电线 保护等措施，防止电化学腐蚀的发生。

应力锚索张拉完成后及时注浆益阳志溪河水利施工组织设计(第三标段)水利水电施工组织设计，并适时封闭锚头的主

4.5.9预应力锚索张拉完成后及时注浆，并适时封闭

4.5.10无粘结锚索锚头的防护往往容易被忽视，有些工程锚固 完成后，锚头长期裸露，这是十分有害的，不仅锚头容易腐蚀， 司时也不利于预应力的保持。为此，应及时进行保护，其措施主 要有涂防腐剂、混凝土或喷射混凝土包封，其包封厚度不应小于 100mm；也可采用保护罩封闭，但盒内应充满防护油脂，且保 证封闭严密。

4.6.1按10%的设计张拉力实施预张拉是保证预应力锚索正式 张拉时各股钢丝或钢绞线在相同长度条件下，同时起步施加张拉 力，是保证各股钢丝或钢绞线应力均匀的重要措施。实施预张拉 可采用小型张拉干斤顶逐股钢丝或钢绞线进行，并逐股锁定。

4.6.2实施超张拉，是考虑了钢绞线回缩，锚夹具压

的预应力损失，是保证预应力锚索锁定后能够保存设计所需要的 设计张拉力值。一般情况下规范充许的回缩量为5mm，按设计 张拉力的110%施加超张拉力可以满足锚索锁定后达到设计张拉 力的要求，但如果预应力锚索较长，锚夹具质量不好时，可能造 成的锁定损失较大，此时可适当提高超张拉力，但不宜超 过115%。

丝或钢绞线的变形较均匀和充分，有时间进行自行调整。每

荷载施加后，测定钢丝或钢绞线的实际伸长值是便于分析预应力 锚索的实际受力情况，分析确定实际施加的预应力的大小，这是 每根锚索施加张拉力时必须做的，而且应准确记录。 有些时候由于张拉设备本身存在一定的摩阻力，实测出力会 存在一定误差，所以确定每根预应力锚索的实际张拉力时，钢绞 线的实际伸长值应与张拉设备的出力联合进行综合分析才能准确 地确定锚索的实际锚固力。 对于锚索数量较多的锚固工程，张拉程序应专门设计，其设 计内容包括张拉顺序、每根锚索首次张拉的张拉力、张拉次数， 以避免某根锚索张拉时应力集中，对加固对象造成损害。 4.6.4膨胀性岩体和岩爆发生部位，围岩变形有特殊的变化规 律。膨胀性岩层由于组成物质不同，膨胀力、膨胀变形均不同； 岩爆地区由于岩体初始应力大小不同，释放的规律也不同。这些 特殊问题一般是通过原位监测结果进行分析，确定时、空变形规

律。膨胀性岩层由于组成物质不同，膨胀力、膨胀变形均 岩爆地区由于岩体初始应力大小不同，释放的规律也不同 特殊问题一般是通过原位监测结果进行分析，确定时、空 律后，再根据这些监测结果因地制宜地确定锚索的张拉程

5.1.1在水利水电工程建设中，儿乎所有的工程均会遇到岩质 边坡不稳定问题，这些不稳定边坡可能是自然边坡，也可能是人 工开挖的边坡。对不稳定边坡的加固方法很多，有的采用支撑结 构，有的采用抗滑桩，有的采用锚固洞，也有的采用锚杆或预应 力锚索，为了减少不稳定边坡的下滑力，也有的工程采用削坡减 压等措施。随着预应力锚固技术的发展，采用以预应力锚索为主 的综合加固方法是最为有效的工程措施，不仅施工方便、经济， 最主要的是可以充分利用不稳定块体的阻滑作用，提高滑动面的 摩阻参数，是一种主动的加固方法，也是一种对围岩扰动小、最 有利于环境保护的加固措施，所以对边坡采用预应力锚索加固在 工程中得到了广泛和大量的应用。 为了系统地总结采用预应力锚索对不稳定边坡的加固经验， 在修订SL212一98时，收集了近50座水利水电工程边坡锚固的 工程实例，其中应用吨位较大、预应力锚索数量较多、锚索长度 较长的工程：如龙滩水电站高边坡预应力锚索设计张拉力 3000kN，数量达3000根；漫湾水电站边坡预应力锚索最大设计 张拉力3000kN，锚索总根数2168根；三峡水电站船闸高边坡及 中隔墩，最大设计张拉力3000kN，锚索总根数为2113根；锦屏 一级水电站预应力锚索最大设计张拉力达5000kN，总根数3800 根，单根锚索最长达120m；小湾水电站边坡锚索最大设计张拉 力6000kN，锚索总根数1662根，单根锚索长度为80m等。可 见在边坡加固中，预应力锚索是非常重要且经常采用的加固 措施。 关于采用预应力锚索加固后的边坡稳定安全系数，因为《水 利水电工程边坡设计规范》（SL386一2007）已于2007年10月

SL386一207第3.4.2条还规定经论证破坏后给社会、经 济和环境带来重大影响的1级边坡，在正常运用条件下的抗滑稳 定安全系数可取1.30～1.50。但是，也有些重要工程或特殊部 位布置的预应力锚索（如高拱坝的坝肩）一旦因安全储备不足而 使边坡失稳，将造成不可估量的重大损失。经过论证后，应采用 大于1.5的安全系数进行稳定分析，以增大安全储备，确保被加 固的边坡安全。 关于抗滑稳定安全系数标准的具体应用还应遵守SL386 2007第3.4.3条、第3.4.4条和第3.4.5条的规定。 5.1.2边坡加固的预应力锚索布置与边坡失稳的总下滑力、软 弱结构面的位置及单根预应力锚索的设计锚固力有关，应通过计 算比较，确定其布置。 一般情况下，预应力锚索的总长度为其计算确定的锚固段长 度、自由段长度（即岩面至滑动面的距离）和锚头段长度之和 对单根锚索来讲，由于拉力型、压力型预应力锚索，各股钢丝或 钢绞线的长度是一致的，但压力分散型、拉力分散型预应力锚索 各股钢丝或钢绞线由于锚固段的锚固位置不同，钢丝或钢绞线是 不等长的。对各根锚索而言，由于滑动面的位置不同，各根锚索 长度也可能是不一致的，所以各根锚索的长度应根据软弱结构面 的位置、产状等，进行计算确定。

5.1.3关于预应力锚索的间、排距，本标准建议为

对被锚固介质或不稳定岩体提供均匀的锚固力提出的，在实 计时，应根据锚索数量，设计张拉力大小及总锚固力综合计

从对被锚固介质或不稳定体提供均习的锚固力提出的，在实际 设计时，应根据锚索数量，设计张拉力大小及总锚固力综合计算 确定。 5.1.4本条有关预应力锚索最优锚固角度的确定方法为保留条 款。在边坡锚固设计中，预应力锚索布置方向是一个至关重要的 可题。最有效的布置方向为逆滑动方向布置。但由于受施工条 件、滑动体的边界条件限制，只能以一定的角度布置，所以必须 经过综合比较，选择最优的锚固方向，以达到最有效的加固效果 （见图8）。 图8中，β为锚索与滑动面的夹角；β为锚索与水平面的夹 角；α为滑动面的倾角，它们有如下关系：

由图8可知，由锚索提供的抗力为

P抗 = Psingptang + Pcosq

P抗 = Psinptand + Pcosq

式中中一一滑动面上的摩擦角。 当Φ一Φ时，可得最大抗滑力为P抗max二P/cosp，但此时锚 索最长，不经济。综合比较后，当9优=45°十?/2时，得到最优 的锚固角度，因此最优的锚固角应为：

有些时候，也不可能按最优锚固角进行布置，此时可对锚 行适当调整，但必须保证提供较好的锚固效果。

当确定的最优锚固角度为一10°<β<十10°时，锚索的注浆 不易密实，因而会影响锚固的效果，因此需要调整至β一10°或 β≥+10°。

5.1.5当孔口岩体较为破碎或风化较为严重，锚墩受力车

体会产生较大的压缩变形，以及会由于岩体流变性较大，因 成预应力损失加大，因此需要加大锚墩与围岩的接触面积 少接触压力，

5.1.6在岩质边坡锚固设计中，排水是士分重要的问题

边坡的失稳，往往是由于水的浸人，削弱了结构面的强度，造成 阻滑力减小。所以，无论采取哪种加固方案，都要首先解决排水 问题。岩质边坡顶部的水应截住，使之不进入滑动面或被锚固 体，同时结构面中或边坡中的水应设法尽快排出。施工用水也应 有排放规划，设置固定的排水通道。

化较严重，其力学参数可能较低，锚固段应适当加深，使锚索锚 固于完整、稳定的岩体中。

稳定的土体中，因土体本身力学指标较低，胶结材料与土体的粘 结力不大，锚固段提供的锚固力有限，当需要预应力锚索提供较 高锚固力时，应适当扩大锚索孔直径，或采用压力分散型锚索： 也可将锚固段的不同部位局部扩大使锚固段呈“糖葫芦状”，以 提高锚固段的承载能力。江苏省镇江市五峰山跨越长江的50 万伏高压输电铁塔所在的五峰山山体，其土质边坡锚固就采用了 这种做法，从血提高了预应力锚索的张拉力

5.2.4土质边坡加固同岩质边坡加固一样，也有最优锥

土体中锚索的隔离架加密布置是防止锚索与土体接触，

5.2.5土体中锚索的隔离架加密布置是防止锚索与土体接触： 加强锚索防护的措施。

了提高锚头的锚固效果，设置混凝土锚墩是十分重要的。各根锚 索的锚墩与纵横交叉的混凝土格梁相连，是为了加强锚固效果的 整体性。

5.2.7土质边坡顶部的截水、排水非常重要

质边坡稳定的措施之一。

6.1.1地下水工建筑物包括隧洞、地下厂房及与地下厂房相关 的洞室群，采用预应力锚索加固不稳定岩体往往是最经济的方 案。特别是大型地下广房，采用预应力锚索系统加固边墙非常普 遍，而且布置的预应力锚索非常多。例如金沙江下游的溪洛渡地 下厂房开挖跨度32m，最大开挖高度75.1m，连同主变室和尾水 洞室共布置1500kN和1750kN级预应力锚索共5716根；青海省 的拉西瓦水电站地下厂房布置1500kN和2000kN级预应力锚索 共1500根；云南省的大朝山水电站地下厂房布置1600kN级预 应力锚索1117根；河南省的黄河小浪底地下广房顶拱布置 1500kN级预应力锚索325根。 大型地下洞室采用预应力锚索加固的同时，相邻锚索之间还 布置了长锚杆及采用喷射混凝土对围岩加固。 地下洞室开挖后，由于应力重新分布形成的一定范围的塑性 区、压剪破坏区可通过有限元法进行分析；由软弱结构面形成的 下滑体和落体可通过极限平衡法计算。 对地下工程围岩的稳定分析应遵守《水电站厂房设计规范》 （SL266一2001）第5.2.3条的规定。 6.1.2地下洞室的塑性区和压剪破坏区是由洞室开挖后在岩体 初始应力作用下，由于应力重新分布而产生的，在塑性区和压剪 破坏区的岩体中拉应力可能超限，为此需施加一定数值的预压应 力，以改善岩体中的应力条件，施加预应力的大小和范围主要由 岩体中拉应力大小和塑性区的范围确定。由于塑性区和压剪破坏 区的分布面积较大，对这些部位的加固属于系统性加固，通常情 况下，是采用以预应力锚索为主，辅以长张拉锚杆（或长砂浆锚 杆）、钢筋网喷射混凝土（或钢纤维、树脂纤维喷射混凝土）等

综合的加固措施来抵制塑性变形的发生。锚索提供的支护抗力与 施加的预应力大小和单根锚索的作用面积有关，张拉锚杆（或砂 浆锚杆）和钢筋网喷射混凝土（或钢纤维、树脂纤维喷射混凝 土）提供的支护抗力可按锚喷支护新奥法相关资料进行计算，各 种加固措施提供的支护抗力之和应大于不稳定岩体所需要的最小 支护抗力，并有1.5～1.8倍的安全储备

土）提供的支护抗力可按锚喷支护新奥法相关资料进行计算，各 种加固措施提供的支护抗力之和应大于不稳定岩体所需要的最小 支护抗力，并有1.5～1.8倍的安全储备。 6.1.3大型地下洞室的开挖尺寸较大，目前我国在金沙江、雅 江修建的水力发电站地下厂房开挖跨度均大于30m，开挖高度 大于70m，文采用分部开挖，布置的预应力锚索又是开挖完一层 施工一层，开挖下层时由于围岩变形的空间效应影响，上层变形 加大，此时由于上层锚索已施工完成，并起到了限制上部围岩变 形的作用，这就势必使锚索应力增加。如果变形增大，锚索受力 也要增加，例如四川省溪洛渡水电站地下厂房边墙锚索，开挖中 有的锚索应力增加了30%以上，为此采取了降低锁定应力的措 施，以适应由变形引起的锚索应力增大。 6.1.4、6.1.5预应力锚索应穿越塑性区，锚固段必须设置在围 岩的弹性区内，才能保证加固有效。对于较短的锚索而言，锚索 间距可按长度的一半考虑，但对于长锚索而言，按锚索长度的 一 半布置间距可能过大，根据已建工程的经验锚索间距以不小于 4m为宜，其间可以布置数根张拉锚杆或砂浆锚杆。 为了改善锚固段的应力状况，防止锚固段在同一断面的应力 集中，对系统锚索数量较多、且锚固区岩体质量较差部位，采用 长短相间的布置方式。 6.1.6、6.1.7由软弱结构面组成的不稳定块体属局部加固范 围，由于软弱结构面的出露位置不同、产状不同，产生的下滑力 以及与周围稳定岩体的嵌固作用是有区别的。一般来讲，对拱部 的塌滑体，预应力锚索设计时应考虑全部承担塌滑部位岩体的质 量；而分布于边墙的不稳定体，计算需要锚索数量及需提供的锚 固力时，则应充分考虑周围稳定岩体的嵌固作用。

6.1.8地下厂房与主变室的距离一般较近，其隔墙厚度

～30m，此处布置的锚索最好采用对穿式锚索加固其岩墙，施工 较为方便、快捷，有时对穿式锚索也可双向张拉，有利于减少锚 索的摩阻损失，提高锚固效果。

6.2.1岩壁吊车梁是采用锚杆或锚索将钢筋混凝土吊车梁锚固 在地下厂房顶拱两侧预留的岩台上，吊车荷载通过钢筋混凝土吊 车梁传到岩壁。采用岩壁吊车梁可缩小地下厂房的开挖跨度，及 早形成起重能力，加快施工进度。我国已建和再建的地下厂房 中，绝大多数采用了岩壁吊车梁，已建成的岩壁吊车梁大都做过 荷载试验，在吊车荷载下实测的锚杆应力和变位都较计算值小。 从运行与使用情况看，岩壁吊车梁也比较安全可靠。因此，岩壁 吊车梁在水电站地下厂房或其他大跨度地下洞室中越来越被广泛 地应用。例如：黄河小浪底水利枢纽地下厂房的岩壁吊车梁长度 219m，最大轮压800kN，吊车梁上部布置二排间距1.0m预应 力锚索，下部布置一排，设计张拉力500kN；三峡水利枢纽右 岸地下厂房和云南省小湾水电站地下厂房的岩壁吊车梁均布置了 500kN级预应力锚索，没有布置预应力锚索的岩壁吊车梁也都 布置了长锚杆。

6.2.2岩壁吊车梁是布置在边墙围岩稳定的基础上的，在岩壁

6.2.2岩壁吊车梁是布置在边墙围岩稳定的基础上的，在岩壁 吊车梁镭固力的计算中，经常采用的方法是刚体静力平衡法、弹 塑性有限元分析法等来确定锚索或锚杆的锚固力。 岩壁吊车梁采用的安全系数十分重要，而已建的工程采用的 安全系数值有着很大的差异，例如吉林省白山水电站（尾水闸

塑性有限元分析法等来确定锚索或锚杆的锚固力。 岩壁吊车梁采用的安全系数十分重要，而已建的工程采用的 安全系数值有着很大的差异，例如吉林省白山水电站（尾水闸 室）采用的安全系数K二1.65：云南省鲁布革水电站地下厂房 采用K一2.0；广州抽水蓄能电站一期、二期地下厂房均采用K 一2.5；挪威的Saurdal水电站采用的K=1.36～1.64；辽宁蒲 石河抽水蓄能电站采用的是K=1.8。经综合比较分析，一些专 家建议：1级建筑物可采用K=1.65，2级建筑物可采用K= 1.5。为保证吊车梁的安全运行，对于结构安全级别为1 级、

级、3级建筑物的岩壁吊车梁，安全系数可分别采用2.0、1.8 及1.5。 当采用刚体平衡法确定单位梁长中预应力锚索承担的拉力 后，可按本标准6.2.2条确定预应力锚索的用量。

当来用刚体平衡法确定单位梁长中预应力锚索承担的拉力 后，可按本标准6.2.2条确定预应力锚索的用量。 6.2.3用于岩壁吊车梁锚固的预应力锚杆，选用高强螺纹钢筋 主要理由是：高强螺纹钢筋强度大，握裹力好，安装方便，且有 一定的刚度。

6.2.4地下厂房开挖，尤其是岩壁吊车梁部位的开挖，

采用光面控制爆破，但仍然存在一定的松弛区域，松弛区的影响 深度一般小于1.0m，所以吊车梁锚索（杆）的锚固长度在计算 的基础上再加1.0m的松弛深度影响区。在松弛区范围的锚筋， 应外包沥青或其他材料，以减少该范围的锚索（杆）与岩壁的摩 阻力。这样可避免孔口附近出现较高的局部应力。这一方法还能 减小施工期因下部岩石开挖，边墙围岩变形加大而引起的锚索 （杆）表层局部应力的增大。

6.2.5为使锚索较好地承受垂直方向的吊车荷载，锚索（杆）

与水平线的夹角越大越好，但当夹角过大时，锚索（杆）上方的 岩体过薄，不利于吊车梁的稳定，所以锚索（杆）与水平线的夹 角可按设计需要布置，一般取 15~25

车梁中的锚索（杆）承担，由于吊车梁的轮压较大，再加上岩体 变形比较复杂，为保证吊车梁的稳定，应布置一定数量的监测仪 器进行观测。

7.1.1大坝或其他水工建筑物的基础中，往往存在对坝基稳定 有一定影响的软弱结构面，或者由于基础岩体软弱、破碎，使大 坝或其他水工建筑物的抗滑稳定安全系数不能满足规范要求。为 了增加大坝或其他水工建筑物的稳定，采用预应力锚索是经济、 有效的加固措施之一。例如安徽省梅山水库大坝高88.24m， 1958年投入运行，由于坝基存在的断层、裂隙交错切割，完整 性很差，再加上缓倾角节理的存在，造成右岸坝头和坝基不稳 定，经复核抗滑安全系数仅为0.95。为此，于1962年采用了预 应力锚索进行加固，共安装预应力锚索110根，施加预压应力 277140kN。加固后坝基抗滑稳定安全系数提高到1.05，满足了 大坝稳定要求，同时减少了渗漏量。在国内采用预应力锚索对坝 基加固的工程还有湖南省麻石水电站支墩大头坝基础，共安装预 应力锚索99根，施加的锚固力220500kN；湖南省双牌水电站 溢流坝下游，共安装预应力锚索274根，提供锚固力893750kN； 吉林省丰满水电站共安装预应力锚索361根，提供的总锚固力为 707250kN，还在51号坝段安装了6000kN级预应力锚索，其中 部分锚索的锚固段在基础之中；云南省小湾水电站在左右两岸坝 址贴角及紧邻大坝的抗力体部位布置了462根6000kN级预应力 锚索：陕西省石泉水电站为消除坝拉应力，在7个非溢流坝段 中共布置29根张拉吨位为6000kN级和1根张拉吨位为8000kN 级预应力锚索，设计总张拉荷载176.6MN。国外也有不少工程 采用了预应力锚索对其基础进行了加固。 为满足防洪、供水或增加发电量的需要，需对已建坝体进行 致造、加高。但坝体加高后，如何解决坝体抗滑稳定是一个很重 要的问题。通过预应力锚索，对坝体提供足够的正应力，则是解

决坝体稳定的重要途径之一，而且也是十分经济的办法，如图 9a）所示；由于运行或其他的原因，已修建的坝体或其他水工建 筑物，出现裂缝和其他局部破坏，影响工程的安全运行，需要采 取加固补强措施，应用预应力锚固技术也是非常简便可行的方 法，如图 9b） 所示。

图9坝体加高与补强示意图

例如，吉林省丰满水电站建成于20世纪40年代，已运行近 70年，由于设计与施工先天不足，混凝土存在渗漏、低强、抗 冻标号低、整体性差等缺陷，20世纪80年代对大坝进行了加固 处理，除采用灌浆补强外，还采用了预应力锚固技术。预应力锚 索不仅布置在坝体不同部位，还有部分锚索从坝顶或廊道伸入坝 基。单根预应力锚索施加张拉力最大达6000kN，锚索长度达 61.2m，对提高坝体稳定起到了良好的作用。国内对坝体及水工 建筑物加固的还有吉林省白山水电站、辽宁省参窝水电站、河北 省潘家口水电站等工程。 由于坝型不同，对基础稳定的要求是不同的，稳定性分析的 方法和标准也有区别。为了使基础稳定适应相应上部结构的要 求，必须采用与上部结构类型相适应的规范规定，对不稳定部位 的基础进行加固。加固后，由预应力锚索提供的阻滑力计入总稳

定荷载，再校核结构物的稳定程度是否满足相应规范的要求。 对坝基施加锚固荷载，增大了坝基或坝体的正应力。为防止 由于正应力的增加而引起的破坏，必须校核由锚固荷载引起的正 应力增加幅度。一般情况下，原有荷载和锚固荷载之和而引起的 正应力值不得大于坝基的充许应力，而坝基或坝体的拉应力也应 在允许范围内，并满足相应规范的要求。

引起的，倾角一般都在20°以内，为减少预应力锚索的数量 固荷载，在充分考虑方便施工和场地条件后，按照本标 1.4条的规定，选择最优的铺固角度。

1.3坝基的锚固往往因为施工场地狭窄，锚索的布置受至 场地条件的制约。在设计时应充分考虑这一因素，选择满足 要求、方便施工的布置型式。

7.1.3坝基的锚固往往因为施工场地狭窄，锚索的布置

当单根锚索设计张拉力大于3000kN，锚固段可能很 改善锚固段受力状况，可考虑采用拉力分散型或压力分 型锚索。

1.4一般情况下，坝基加固在水下实施，有时承受的水压 比较大，因此对锚索的防护特别重要，应按本标准4.5.2条 中的C级标准进行防护。当地下水有腐蚀性时，应全孔进 结灌浆，并按D级进行防护

7.1.5如果坝基软弱破碎，锚固荷载施加之前应进行固

理，以提高锚固效果。固结灌浆的技术措施、灌浆压力选择 液配比选择等均应符合相应规范的要求，防止措施不当引走 加应力增加，或降低锚固效果。

7.1.6有些工程，由于长期运行和施工中存在一些薄弱环

在高温差的反复作用下，出现了裂缝。为限制裂缝扩展，采取预 应力锚固是最有效的方法之一。预应力锚索可在廊道中施工，也 可在坝面施工。锚索应穿越裂缝，达到稳定部位。在锚索布置的 设计中，为减小坝体的附加应力，并力求锚固力分散于坝体内 减少锚固段部位的应力集中，锚固段应错开布置。

7.1.7 一般情况下，对采用预应力锚索加固，防止裂缝扩展的 工程，均要进行封闭裂缝的灌浆。如灌浆压力过大，势必会加大 裂缝的宽度。为了使灌浆起到封闭裂缝的作用，一定要适度选择 灌浆压力

7.2预应力混凝土闸墩锚固

7.2.1随着我国国力的提高和经济的发展，兴建的大型水利水 电工程越来越多，许多大型水利工程由于泄洪流量大，往往采用 大跨度的弧形闸门以减少闸墩数量，增大泄洪孔口净宽以满足泄 洪需要。泄洪孔口尺寸加大后，弧形闸门所承受的推力也随之加 大。例如长江葛洲坝二江泄水闸弧门推力为42000kN；福建省 水口溢流表孔弧门推力为43200kN；广西壮族自治区岩滩表孔 泄洪闸弧门推力为45394kN；云南省景洪溢流表孔弧门推力为 51200kN；陕西省喜河溢流表孔弧门推力为53200kN；湖南省五 强溪溢流表孔弧门推力为60200kN；四川省紫兰坝潜孔泄水闸 弧门推力为60960kN；云南省大朝山泄洪排沙底孔弧门推力为 66000kN；重庆市草街冲沙闸弧门推力为69300kN；云南省小湾 放空底孔弧门推力高达120000kN。随着弧门推力的加大，闸墩 受力也随之增大，但由于溢流宽度的限制，闸墩尺寸不可能设计 得过大，这就势必恶化了闻墩的应力状态。计算结果表明，支铰 附近的闸墩内，由于水推力的作用，将产生5～6MPa的拉应力： 再加上运行的要求，闻墩往往处于偏心受拉的工作状态。这一应 力状态，采用常规的钢筋混凝土结构难以保证其在长期的持续荷 载作用下的正常使用。为改善弧门支撑结构的应力状态，确保建 筑物安全运行，便将预应力技术应用于大型弧门的钢筋混凝土闸 墩上。 预应力技术应用于闸墩最早可追溯到20世纪50年代末修建 的突尼斯梅列格溢洪道。比较系统、成熟的应用则要到20世纪 60年代美国哥伦比亚河的瓦纳庞溢洪道工程。在我国，预应力 闸墩起步较晚，但发展迅速。20世纪70年代末，修建葛洲坝水

利枢纽时，首次应用了预应力闸墩结构，在大江、二江的泄水闸 表孔闸墩中布置了30根长度为15.4～24.0m的主锚索，每根锚 索设计张拉力为3175kN。随后，青海省龙羊峡、云南省鲁布格 革、广西壮族自治区岩滩、陕西省安康、福建省水口、湖南省五 强溪、广西壮族自治区天生桥、辽宁省蒲石河、重庆市草街及云 南省小湾等水利水电工程的大型弧门闸墩也采用了预应力锚索 都取得了较好的效果。近几年，我国在预应力闸墩的结构理论 设计、锚索体系与施工工艺和材料与设备等方面，均进行了更加 深入的研究并取得了很大进展，在工程中也得到了进一步的提 高。实践证明，在大型弧门的支撑结构中采用预应力锚索，对改 善闸墩的应力状态、限制闻墩的变形、降低工程造价及保证工程 安全运行是最为合理的技术措施。 锚块与闸墩和与大梁相连的颈部，以及闸墩的锚固区上游混 凝土中的主拉应力，应满足SL191的有关规定。混凝土支撑结 构的强度及变形应满足结构及运行的要求。 弧形门的支撑结构系空间结构，在荷载作用下呈三向应力状 态，加上混凝土收缩和温度作用，其应力分布比较复杂。在预应 力闻墩的设计初期，往往采用全预应力设计，即钢筋混凝土闻墩 中的主拉应力全部由布置的预应力锚索承担，这显然是不经济 的，同时也难以保证结构任何部位都不开裂。为了节省投资，方 便施工，提出了按部分预应力进行设计的思想。并从结构强度， 变形、裂缝控制、运用要求、施工条件及技术经济等方面进行综 合分析比较，寻求较为合理和先进的控制标准。一般情况下，混 凝土拉应力不应超过混凝土轴心抗拉强度标准值的0.7倍，且拉 应力分布范围不大；或允许闻墩混凝土出现一定的裂缝，但最大 裂缝宽度不超过0.2mm。青海省龙羊峡水电站底孔、深孔及中 孔均采用了预应力闸墩，共布置预应力锚索131根，施加预应力 总值为486626kN。预应力闸墩采用“部分预应力设计理论”， 其控制标准为：在闸墩和深梁锚固区，正常情况下，主拉应力 i<0.35MPa；特殊情况下，主拉应力g2<0.70MPa；在闸墩与

底板交界处，01≤0.7MPa，2≤1.5MPa；在预应力锚固区端 部，一般不控制其应力值，但必须采取构造措施和配置局部承压 非预应力筋，用来保证强度和控制裂缝开展宽度。 7.2.2由于预应力闸墩中应力比较复杂，文处于三向应力状态 可采用结构力学法计算，并采用三维有限元分析方法对闸墩进行 应力复核。重要的工程还可采用结构模型试验确定其结构型式和 预应力锚索的布置。例如湖南省五强溪、湖北省葛洲坝、广西壮 族自治区岩滩、云南省漫湾、福建省水口、广西壮族自治区天生 桥及辽宁省蒲石河等水利水电工程的预应力闻墩，不仅进行了大 量的计算分析，还专门开展了试验研究工作。 7.2.3闸墩的支撑结构在受到弧门水推力和主锚索张拉力的作 用，应力状态极为复杂，在垂直于主锚索方向上会出现较大范围 和量值的次生拉应力。为了抵消这部分次生拉应力对锚块产生的 不利影响，应在闸墩的支撑结构中不仅布置一定数量的主锚索还 应布置适当数量的次锚索。 7.2.4闸墩预应力锚索在立面，大都沿弧门水推力合力方向布置： 尽可能使预应力合力与水推力合力重合，但也应考虑闸墩内部应力 尽可能达到均匀分布。为使支铰区附近应力集中得以扩散，多呈扇

应力状态极为复杂，在垂直于主锚索方向上会出现较大范 量值的次生拉应力。为了抵消这部分次生拉应力对锚块产生 利影响，应在闸墩的支撑结构中不仅布置一定数量的主锚索 布置适当数量的次锚索。

尽可能使预应力合力与水推力合力重合，但也应考虑闸墩内部应力 尽可能达到均匀分布。为使支铰区附近应力集中得以扩散，多呈扇 形状态布置。统计国内闸墩预应力锚索在立面布置的扩散角为5°～ 15。例如广西壮族自治区岩滩闸墩为8.3°，福建省水口闸墩为10° 锚索沿弧门推力方向的平面内布置，主要有平行、交叉、弯 曲和倾斜等四种布置方式，见图10

10闸墩内预应力锚索平面布置图

这四种布置在国内外均有实例。例如广西壮族自治区岩滩闸 墩中的锚索采用平行布置，湖北省葛洲坝二江闸墩中的锚索采用 交布置，陕西省安康闸墩中的锚索采用弯曲布置。近年发展趋 势是以平行布置为主，上游锚头稍向闻墩内移动，以便改善施工 预留孔口的拉应力。云南省漫湾水电站闸墩锚索采用倾斜布置， 将下游镭头的位置移到弧门推力作用线附近，不仅可以提高颈部 的预压应力，而且使锚块上游面水平方向受压，将施工预留孔的 拉应力明显减小。弧门推力在闻墩内产生的拉应力是外侧面大， 内部小。因此，锚索布置应尽量靠闸墩外侧布置，以得到更有效 的预应力效果。 此外，当锚索上游端在闸墩上开孔或留槽锚固时，锚索应 长、短相间布置，以避免应力集中，恶化闸墩应力状态。 四川省二滩闸墩主锚索首次采用了U形锚固体系，该体系 在闸墩内的锚固只需预理U形钢管形成孔道，U形段周围的应 力分布比直线形对穿锚索要均匀。贵州省构皮滩中孔闸墩预应力 主锚索共采用84套U一1型锚固体系。 7.2.5大型弧门预应力混凝土支撑结构形式主要有深梁式（简 支梁、固端梁）和锚块式。深梁式一般用于高水头泄洪孔口，闸

7.2.5大型弧门预应力混凝土支撑结构形式主要有深梁式（简 支梁、固端梁）和锚块式。深梁式一般用于高水头泄洪孔口，闸 敦为缝墩或孔口宽度较小的情况；锚块式一一般用于弧门跨度较大 的情况，

锚块是闸墩预应力锚索外锚固端，其结构形式对其应力状态 有很大影响。在受弧门水推力和主锚索张拉力的作用下，应力状 态极为复杂，为使锚块尤其是颈部应力条件得到改善，将锚块设 计成不同形式。有些工程还采用了钢锚块，如湖北省五强溪水电 站表孔闸墩。采用钢筋混凝土锚块也有简单型和复杂型，陕西省 安康水电站表孔弧门支撑体即采用了复杂锚块，如图11所示。 近儿年，为了使锚块内部的应力得以释放并提高领部的预压 应力效果，设计通常采用在锚块内开设预留槽的结构形式，如图 12所示。开设预留槽锚块的结构形式较复杂锚块简单，受力性 能较简单锚块合理，可减少主、次锚索数量，降低拉锚系数，经

济效益显著。这种形式的锚块在广西壮族自治区天生桥、内蒙古 自治区尼尔基、辽宁省蒲石河、贵州省构皮滩及云南省景洪等水 利水电工程的预应力闸墩上均有应用。

图12开设预留槽锚块的结构形式

为抵消在垂直于主锚索方向上出现较大范围和较大量值的次 生拉应力，应在支撑结构中布置适当数量的次锚索，以改善支撑 结构的应力状况。次锚索布置有两种：一种为水平布置；另一种 为垂直布置。有些工程水平和垂直次锚索同时布置。次锚索不宜 少于3排，第一排应靠近弧门铰支承面，其余布置在离支承面 2h/3的范围内，h为支撑结构的高度。闸墩中主锚索和锚块中 锚索布置见图13。 由工面垃口核 劲

1一主锚索；2、3一水平次锚索；4、5一垂直次锚索；6一斜

图13闸墩中主锚索和锚块中次锚索布置图

的通道中，安装锚索，实施张拉，最后封孔灌浆。为了安装方 便，保证索体水泥浆或水泥砂浆的保护层厚度，预留的锚索通道 要有足够的空间。预留空间的大小同锚索张拉荷载和采用的锚索 材料有关。一般情况下，当主锚索张拉力为3500kN时，预埋管 外径宜采用107mm，内径不小于100mm；次锚索单束张拉力为 2000kN时，预理管外径宜采用92mm，内径85mm。 锚索通道采用预理法施工，预埋管的材料可为波纹管或钢 管。采用钢管钢材用量大，造价高，而采用波纹管，可降低造 价。福建省水口工程闻墩预埋锚索通道由钢管改为波纹管后，每 米可节省58元，仅预理埋管一项就节省投资91万元 闻墩主锚索的锚固端型式，不仅应考虑对闸墩应力状态的影 响，而且还应考虑施工方便。目前已建工程锚固端的布置主要有 两种形式：一种是在闸墩上游预留锚固井、锚孔及浅槽，例如福 建省水口、陕西省安康等水利水电工程；另一种形式是在闸墩上 游面预留锚固槽，例如湖北省葛洲坝、广西壮族自治区天生桥及 辽宁省蒲石河等水利水电工程。

7.2.7由于闸墩和锚块尺寸较小，而承受的荷载又较大，所以 混凝土应有足够的强度，同时还应布置一定数量的钢筋。已建工 程经验表明，闸墩混凝土强度等级不宜小于C30，钢筋混凝土锚 块和颈部等部位的混凝土强度等级不宜小于C40。

室、消力池（塘）和挡墙

7.3.1由于预应力锚索施工方便、造价低及易于实施，越来越 一泛地应用于水工建筑物的加固、补强和工程改造。例如抵御较 大上浮力的重力式闸室，不仅工程量大，施工工期长，也不经 济，而采用预应力锚索，可将上浮力传递至基础深部，通过穿越 建筑物的锚索，对闸室施加预压应力。这部分预压应力，可以抵 消全部或部分的上浮力，使闻室结构处于稳定状态，如图14a） 所示。为抵御水压力、土压力而修建的钢筋混凝土挡墙，也可以 布置预应力锚索，施加较大的主动压力，并通过锚索体将这部分 主动压力传递至岩体或土体深部，保证挡墙的稳定，这样便可将 挡墙修建成轻型结构，以节省投资， ，如图14b）所示

图14闸室、挡墙锚固示意图

7.3.2闸室、消力池（塘）本身自重不能满足抗浮稳定需要时， 应布置预应力锚索，其数量与张拉力应满足抗浮稳定的需要，其 安全系数应符合《水闸设计规范》（SL265）、《溢洪道设计规范》 (SL 253) 的规定。

闸室、消力池（塘）中布置预应力锚索后，应校核各种计算 情况下的闸室基底平均压力，其基底平均压力和基底压力的最大 与最小值之比都应满足SL265的规定。 7.3.3布置在挡墙中预应力锚索，对挡墙施加与岩体或土体滑 动方向相反的主动压力，同挡墙自重共同提供阻滑力。挡墙的预 应力锚固设计时，应充分考虑滑动体本身的阻滑作用与挡墙自重 所起到的阻滑作用，阻滑力不足部分由预应力锚索承担。按这一 要求确定预应力锚索的数量，并决定设计张拉力。预应力锚索的 锚固段应布置在稳定的岩层中，并应按本标准5.1.4条的规定选 择最优锚固角度。 7.4水工隧洞混凝土衬砌环形预应力锚索 7.4.1当压力引水隧洞承受的内水压力较大，混凝土衬砌中产 生较大的拉应力时，为了克服使衬砌开裂的拉应力，在混凝土衬 砌施工中预先施加一定与内水压力相反的预压应力，用来抵消 部分内水压力产生的拉应力，在湿凝土衬砌中布置可以张拉的环

7.4.1当压力引水隧洞承受的内水压力较大，混凝土衬砌中产 生较大的拉应力时，为了克服使衬砌开裂的拉应力，在混凝土衬 砌施工中预先施加一定与内水压力相反的预压应力，用来抵消一 部分内水压力产生的拉应力，在混凝土衬砌中布置可以张拉的环 形锚索是有效的措施之一。 压力引水隧洞中的环形镭索式混凝土预应力衬砌的主要构件 是衬砌周圈的环形锚索，通过紧固装置可以施加张拉力，使混凝 土衬砌受到一定数值的预压应力，并通过灌浆将这部分预压应力 保存在衬砌中，这种预压应力可抵消部分拉应力，这种技术措施 已成功用于压力隧洞的设计与施工，自前国内外环形锚索式预应 力衬砌主要工程特性指标见表10。

国内外环形锚索式预应力衬砌主要

使压力引水隧洞获得预应力的方法很多，如在混凝土衬砌外 缘布置可以紧固的拉筋或钢箍，也可以对混凝土与围岩之间的缝 隙进行高压灌浆等。在采用预应力衬砌的时，应根据工程特点， 运行要求，地质条件等因素，进行技术经济比较，选择技术先 进、经济合理的预应力衬砌形式。 7.4.2、7.4.3环形预应力锚索混凝土衬砌设计的主要内容 是确定环形锚索的间距和每束锚索的设计张拉力，这两项内 容均与隧洞衬砌承受的内水压力大小、混凝土衬砌采用的强 度等级及环形锚索承担的内水压力比例有关。关于环形锚索

式预应力衬砌的内力计算，应按《水工隧洞设计规范》（SL 279）要求进行。由衬砌应力计算确定了应由锚索提供的预 应力后，即可计算确定锚索的间距和单根锚索的设计张拉力。 对一些重要工程还应通过有限元法或模型试验对施加环向锚 索后的衬砌应力状态加以复核。黄河小浪底水利枢纽排砂洞 就进行了模型试验，通过模型试验确定采用无粘结钢绞线做 为环形锚索的材料

7.4.4由于衬砌中的环形锚索是沿衬砌周圈布置，在

7.4.5环形锚索布置在混凝士衬砌外缘，是为了有效的

土衬砌提供预压应力，以最大限度的发挥锚索的预应力效果。锚 索间距宜为400～500mm是根据已建工程经验确定的。

7.4.6对混凝土衬砌施加环向预应力时，由于施加的张

大，为防正局部应力集中而导致衬砌外缘混凝土损坏，为此要求 衬砌混凝土有较高的强度，并且在达到设计强度后方可进行环形 锚索的张拉。

置，为了保证混凝土均匀的受到锚索的环向压力，锚具槽不 应布置在衬砌断面的同一位置，而应错开布置在不同位置上。 广西天生桥一级水电站环形锚索预应力衬砌张拉槽布置见图 15。黄河小浪底排砂洞环形锚索预应力衬砌，为了减少锚具 槽对断面削弱的影响，采用全断面设置一个锚具槽的方案， 为了使施加的预应力荷载所产生的应力分布更加均匀，对锚 具槽沿洞轴线方向采用环向交错布置方式。对于有粘结钢绞 线方案，曾对整个衬砌环采用4个锚具槽和6个锚具槽两种 不同的交错布置情况进行了预应力叠加效果的比较，最终选 定了6个锚具槽沿圆环均匀分布，纵向间距为0.25m的交错 布置方案。对于无粘结钢绞线方案所采用的锚具槽是布置在 衬砌环的下半圆，分别对两个锚具槽中心线的角为90°和 120°两种不同布置情况进行了分析论证，最终选定两个锚具 槽中心线的夹角为90°，纵向间距为0.5m的交错布置为推荐 的设计方案。 经分析计算，所选定方案的结构应力状况满足全预应力的设 计要求。预应力锚索及锚具槽

便环形锚索施工的具体措施，其是采用有粘结钢绞线作为锚索 材料时是必须有的措施，对无粘结钢绞线也可简化施工，增加对 钢绞线的防护。

7.4.9对穿索孔道的及时进行回填灌浆是十分必要

于环形预应力锚索式的衬砌混凝土强度等级一般不低于C30，因 此锚索孔道的回填灌浆材料强度也要与其匹配，不宜低于 30MPa。对于锚具槽，由于尺寸较小，为了防止收缩产生裂缝， 建议采用无收缩混凝土。

a）有粘结预应力钢绞线布置图

b）有粘结锚具槽展开示意图 图16有粘结钢绞线锚具槽布置图（单位：mm）

a）无粘结预应力筋布置图

混凝土及抹灰表面施涂乳液薄涂料施工工艺安全技术交底.doc无粘结钢绞线锚具槽布置图（单

8.0.1、8.0.2预应力锚固对象地质条件较为复杂，勘测设计时 不可能查的十分清楚，即使安排了较多的勘测工作，但随着工程 的进展，还可能发现新的情况，因此加强预应力锚固工程安全监 测是必要的。根据监测结果，对锚固参数进行调整是锚固设计的 动态控制措施，自前我国的长江三峡、黄河小浪底、四川省溪落 渡、云南省向家坝、四川省锦屏等大型水利水电工程均开展了安 全监测工作，并责成专门队伍实施。 安全监测结果还是工程验收和工程安全评价的依据，为了做 好安全监测，本标准规定了应遵守的基本原则和对监测仪器选型 的要求。 8.0.3在锚固设计文件中，应明确锚索施工中的技术要求和相 应的质量评价标准，便于指导施工和工程的质量评定及验收。 8.0.4～8.0.7预应力锚索安全监测主要是锚索体受力状况和被 锚固对象的锚固效果两部分。锚索体的受力状况是逐根都要监测 和记录的，对被锚固对象则是根据建筑物的安全等级、锚固工程 的重要程度，按锚索总数的比例进行安排的，评价锚固工程的安 全程度时，两个部分的监测结果要综合对照分析。 8.0.8对于特殊部位的监测应根据锚固工程的特点和设计要求 专门进行设计。 8.0.9对监测要求中强调了安全监测仪器要及时安装，并优先 安排监测锚索的施工，主要的是要尽早并在施工初期就要获得监 测数据，防止实测值的丢失，保证获得实际的、真实的变化数 据，以指导施工，发现异常情况及时进行处理。 8.0.10在锚固工程的监测结果中，经常会发生实测锚固力大于 20%和小于10%的情况，当实测锚固力大于设计锚固力20%时，

8.0.1、8.0.2预应力锚固对象地质条件较为复杂，勘测设计时 不可能查的十分清楚，即使安排了较多的勘测工作，但随着工程 的进展，还可能发现新的情况，因此加强预应力锚固工程安全监 侧是必要的。根据监测结果，对锚固参数进行调整是锚固设计的 动态控制措施，自前我国的长江三峡、黄河小浪底、四川省溪洛 渡、云南省向家坝、四川省锦屏等大型水利水电工程均开展了安 全监测工作，并责成专门队伍实施。 安全监测结果还是工程验收和工程安全评价的依据，为了做 好安全监测，本标准规定了应遵守的基本原则和对监测仪器选型 的要求。

应的质量评价标准，便于指导施工和工程的质量评定及验收。 8.0.4～8.0.7预应力锚索安全监测主要是锚索体受力状况和被 锚固对象的锚固效果两部分。锚索体的受力状况是逐根都要监测 和记录的，对被锚固对象则是根据建筑物的安全等级、锚固工程 的重要程度，按锚索总数的比例进行安排的，评价锚固工程的安 全程度时，两个部分的监测结果要综合对照分析。 8.0.8对于特殊部位的监测应根据锚固工程的特点和设计要求 专门进行设计。

6.0.9刘蓝测安求 则仪器安及的安农，开优光 安排监测锚索的施工，主要的是要尽早并在施工初期就要获得监 测数据，防止实测值的丢失，保证获得实际的、真实的变化数 据，以指导施工合肥市装配式建筑关键岗位作业人员培训简明教程（装配工）.pdf，发现异常情况及时进行处理。 8.0.10在锚固工程的监测结果中，经常会发生实测锚固力大于 20%和小于10%的情况，当实测锚固力大于设计锚固力20%时， 说明锚索中钢丝或钢绞线的平均应力将超过钢材抗拉强度标准的

70%，如果增加趋势没有减缓，这对预应力锚索而言将是十分危 险的；当实测锚固力小于设计锚固力10%时，说明被锚固对象 的安全储备减小，也是十分危险的。所以，当遇到上述二种情况 时，应及时分析，找出原因，研究处理措施，以确保工程安全。 8.0.11对于预应力锚索使用数量较大，且地质条件较为复杂 采用本标准4.3.1条确定锚固段的胶结长度有一定困难，或对胶 结材料与锚索孔孔壁粘结强度取值不十分准确时，应安排进行锚 固段的拉拔试验，以合理确定胶结材料与孔壁的粘结强度指标 指导锚固段长度的确定。锚固段的拉拔力试验可分为非破坏性试 验和破坏性试验两种，试验要求和方法可见附录A