1、设计锚固力 设计锚固力根据滑坡下滑力来确定，设单宽滑坡下滑 力为F，则单宽滑坡所需锚固力为： Pt = F /［sin (α+β) tanΦ+ cos (α+β)］ （1） 再根据滑坡的总下滑力来确定设计的总锚固力。
2、预应力损失与张拉值 为减少锚索锁定后的预应力损失，可通过以下三种途 径： （1）加大垫墩尺寸，减小锚墩底面对岩土体的压力水 平。 （2）采用小吨位锚索，如500kN、750kN级锚索。 （3）多次张拉与超张拉。后一次张拉可补偿前一次张 拉后的预应力损失；按超过设计预应力进行锁定前的超张 拉，可弥补地层压缩徐变所致预应力损失。超张拉值根据 测试和经验而确定，一般土体控制在25%以内，岩体则控 制在10%以内。
对圆弧形滑面：F1=W1d1/R-W2d2/R) (K1-1) —荷载增大法(11-1)
F2=W1d1/R-W2d2/R) (K1-1)/ K1—强度折减法(11-2)
式中W1、W2分别为下滑段、阻滑段的滑体重，d1、d2
分别为W1、W2重心至滑面圆心铅垂线的力臂。
F1=K1×F2
（12）
（三）确定锚固力与张拉值
2、预应力损失
锚索预应力的损失有4个原因：
（1）锚具、夹片内缩所致预应力损失N1
Nl = A·σl
σl = ∑△L / L·Ey
（2）
（2）张拉系统摩阻所致预应力损失N2
PX = P0·e - (μα+ kx) （3）钢绞线松弛所致预应力损失N3
（3）
初始应力越小松弛损失预应力的终值也越低，设计预
（4）经济上，滑体较厚时宜用预应力锚索，滑体较 薄时宜用抗滑桩。因为锚索长度与滑体厚度呈线性关系， 而抗滑桩不但长度与滑体厚度呈线性关系，而且因滑体愈 厚则下滑力作用点愈高因而弯矩愈大，桩的截面积和配筋 与滑体厚度亦呈线性关系，因而桩的工程量大，不经济。
（5）施工上，预应力锚索工艺较复杂，松散滑体中 造孔难度较大，施工机械多且可受地形限制，而抗滑桩工 艺较简单，施工机械少，不受地形限制。同时，预应力锚 索的表观有效性不如抗滑桩，而抗滑桩人工开挖桩井的表 观安会性又不如预应力锚索。
3. 预应力锚索的主要问题 （1）预应力衰减问题。如前所述，加固松散体的锚索 的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的，在规范施工 的条件下，对预应力锚索的长期有效性的耽心是不必的。 （2）钢绞线腐蚀问题。对化学腐蚀，由于采用了钢绞 线防腐除锈、塑料套裹护、水泥砂浆裹护三道措施, 问题基 本解决。现最关注的是应力腐蚀，即钢绞线长期处于高拉 应力状态下产生缺损进而组成钢绞线的钢丝产生破断的问 题。由于预应力锚索面世仅数十年，作为百年大计的抗滑 工程, 尚未全程经受捡验，因此目前应以加大锚索钢绞线的 安全储备、规范张拉工艺来应对。
反算中滑动面位置、形态、滑体后缘裂隙状态、地下
水资料等非常重要，为此须进行详细的地质勘察工作。对 应急勘查中没有足够时间进行滑坡地质工作的工点，应充 分利用了施工地质资料进行反分析，即通过锚索钻孔揭示 的滑面情况对原设计进行修改，即动态设计。
确定了滑动面的强度指标后，根据不同工况、工程的 重要等级、地质情况清晰程度等确定所需的安全系数，根 据有关下滑力公式计算出滑坡下滑力。
（四）预应力锚索结构
拉力式非全粘结型预应力锚索由锚固段、自由段和外 锚固段构成，外锚固段又由结构物或抑制件（垫墩、格构 等）、钢垫板和锚具等组成。
锚索体采用高强度低松驰的钢绞线制作，钢绞线应符 合国标标准(GB/T5224-95) 或参照美国标准(ASTMA41690a) 执行。
锚固段是为锚索提供抗拔力的地段，加固滑坡时一般 置于滑动面（潜在滑动面）以下的稳定岩体中，通过灌浆 将钢绞线与岩体连为整体以提供抗拔力。锚固段提供的抗 拔力大小与锚索钢绞线强度、钢绞线与砂浆的握裹力以及 砂浆与孔壁岩体的结合力有关。
预应力锚索技术与设计
中铁二院 蒋忠信
C25砼 封闭锚头
岩面
4φs 15.24钢绞线
φ110钻孔
自由段
φs 15.24钢绞线 3000
28°
A A
A—A
水泥砂浆 φ25灌浆管 1000 1000 1000
扩张环
1∶1水泥砂浆 φ25塑料灌浆管 1:5
导向帽
φ110
锚固段
预应力锚索结构示意图
紧箍环
岩石坡面
220
钢板 300×300×20
D—D 锚墩封锚头
一、预应力锚索技术
（一）预应力锚固技术
预应力锚固技术的优点是： ①能充分发挥高强钢材、钢丝、钢绞线等材料的良好 性能； ②最大限度地利用岩土介质的内在强度和潜力，加强 自承和自稳能力； ③主动加载用以改善工程结构的应力状态，提高受加 固体的强度； ④确保工程施工的安全及岩土体的长期持续稳定，约 束其变形。
3、锚固力分布 锚索设计中以砂浆与孔壁间的剪应力沿锚固段全长均
匀分布，采用平均粘结强度来计算锚固段的长度。但剪应 力在锚固段并非均匀分布，而是在前段集中并形成峰值， 然后逐渐向末端减小并最终趋近于0。按剪应力均布计算锚 固段长度，所得安全系数往往比实际偏大，趋于不安全。
从若干实例总结出，拉力型锚索锚固段的剪应力分布 曲线是以0为渐进线的单峰曲线。
近年国内外预应力锚固技术主要成就： ① 应用领域日趋广泛，工程规模愈益扩大，社会和经 济效益明显； ② 新结构、新工艺不断涌现，适用于各种复杂受力条 件； ③ 新型锚固机具不断改进和完善，提高了施工效率和 工程质量； ④ 开发了新的锚固材料，极大地改善了锚固工作性能； ⑤ 理论研究取得新成果，锚固工程设计和施工纳入了 规范化标准。
用三参数的高斯曲线来描述锚固段剪应力τ分布曲线 较为贴切。即：
a eb(Ld)2
（4）
式中：L为从与自由段交点起算的锚固段的长度；
a、b、d为待求的曲线参数，b为负值。
有：
剪应力的极大值： τmax = a 极值处的锚固段的长度： Lmax = d 剪应力曲线拐点的横坐标： L' d
20 φ60 20
C
φ8钢筋
φ60钢管 δ＝2.8 C 100
扩张环大样图 1:5
100
60
B
60°
B φ60钢管 δ＝2.8
导向帽大样图 1:5
φs 15.24钢绞线
φ8钢筋
φ60钢管 δ＝2.8
C—C 1:5
4φs 15.24钢绞线
φ60钢管 δ＝2.8
B—B 1:5
200 400
C25砼 封闭锚头
2. 预应力锚索与抗滑桩的比较 （1）原理上，预应力锚索是主动加固，可改善岩土体 及结构面的强度，而抗滑桩是被动支挡。同时，锚孔压浆 亦可进一步提高岩土体及结构面的强度。 （2）变形上，预应力锚索适合于保护允许变形较小的 工程结构（如隧道），而抗滑桩允许变形较大。同时，预 应力锚索加固面积大，滞后变形的未加固区较小，而抗滑 桩为线状支挡，滑体滞后变形较预应力锚索加固明显。 （3）地质上，预应力锚索用于岩质滑坡加固比用于土 质滑坡更好，因为预应力衰减较小；而抗滑桩用于土质滑 坡加固比用于岩质滑坡更好，因为下滑力作用点较低。
自由段为传递预应力的段落。为了达到预应力锚索对
滑带的加固效果，锚索自由段一般要穿过滑带。必须保证 自由段钢绞线的有效防腐，避免因钢绞线锈蚀导致锚索强 度降低。自由段钢绞线通过外套塑料管与砂浆隔离以达到 自由变形之目的，加固滑坡时自由段往往置于滑体部位。
外锚固段是通过锚具将锚索固定于结构物或抑制件上， 在承力的条件下锁定的部分，也是施加预应力张拉后的锁 定部件。滑体地表岩土体承载力较高时往往采用钢筋混凝 土垫墩，地表岩土体承载力较低或坡面过陡时，往往采用 地梁或格构梁。预应力锚索所用锚具应符合国家现行《预 应力筋用夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85)的规定。
（3）锚固段设计问题。如后所述，锚索设计中以剪应 力沿锚固段全长均匀分布，采用平均粘结强度来计算锚固 段的长度。但事实上，剪应力在锚固段并非均匀分布，而 是呈单峰曲线状分布，按剪应力均布计算锚固段长度趋于 不安全。目前，这一曲线的机理和模型尚在探讨中，锚固 段设计只能变通地解决。
（4）锚索施工问题。包括松散体中跟管钻进问题，深 长锚孔钻进的纠偏问题，扩孔与二次压浆问题，张拉与锁 定工艺问题。正改进中。
当滑动面形态典型时，可不通过上述反算滑面抗剪强
度指标再正算下滑力的过程，直接根据现状稳定系数K0、设计安 全系数K1、单宽滑体重量W以及滑面形态特征用下述公式估算下 滑力F：
对直线形滑面：F1=Wcosα(K1-K0) —荷载增大法(10-1)
F2=Wsinα(K1-K0)/K1—强度折减法(10-2)
的抗剪强度
├—→预应力张拉值—┤→确定锚索吨位、间距与排数
计算锚索———┘ ↓↑
├→确定垫墩尺寸与配筋
的下倾角 ←———— 确定锚固段的 └→封头与连梁
位置与长度
预应力锚索设计流程框图
（二）确定滑动面的强度指标及滑坡下滑力
滑动面的强度指标可直接通过现场的滑动面大剪试验 获取。但少量大剪试验往往离散性较大，大量大剪试验费 钱费工又不现实，因此往往根据滑坡主轴断面采用反算法 来确定，即根据当前的滑坡状态，据经验确定其稳定系数， 再反算c、Φ值指标。对滑坡体所处稳定状态的评估带有很 大的经验性，应据滑体变形现状来厘定。当滑坡处于蠕动 阶段、滑动阶段时，现状稳定系数可分别在1.10-1.00、 1.00-0.95范围内取值。当滑坡未明显变形或己剧滑时，现 状稳定系数无法确定，不适于反算。
பைடு நூலகம்
（六）预应力锚索加固松散体滑坡的机理
1、应力传递与响应 有限元分析显示了预应力锚索加固松散滑体的有效性： （1）预应力在松散介质中传递和响应的规律与在岩体 中相似，可以通过增大正应力和阻滑剪应力起到抗滑作用。 （2）施加预应力时，坡体存在拉应力区。最大拉应力 值远小于土体强度，不致使坡面表土开裂变形。 （3）锚索加固变形模量较小的松散介质与加固变形模 量较大的岩体同样有效。 （4）松散滑体的厚度并不影响锚索的加固效果。