4.5.1 锚杆的防腐保护等级与措施应根据锚杆的设计使用年限及所处地层的腐蚀性程度确定。
按锚杆的服务年限及所处环境有无腐蚀性来确定锚杆不同的防护等级与标准,能满足锚杆使用期间的化学稳定性,也是国外相关标准对锚杆防腐保护的基本要求。
4.5.2 当对地层的检测与调查中,出现下列一种或多种情况时应判定该地层具有腐蚀性:
1 pH值小于4.5;
2 电阻率小于2000Ω·cm;
3 出现硫化物;
4 出现杂散电流或可造成对水泥浆体与杆体的化学腐蚀。
4.5.3 腐蚀环境中的永久性锚杆应采用 Ⅰ 级防腐保护构造设计 ; 非腐蚀环境中的永久性锚杆及腐蚀环境中的临时性锚杆应采用 Ⅱ 级防腐保护构造设计 。
本条为强制性条文。埋设在岩层与土体中的锚杆的使用寿命取决于其耐久性。对寿命的最大威胁则来自腐蚀。预应力锚杆埋设在地层深处,工作条件十分恶劣,常常受到腐蚀介质的侵扰。再则,锚杆杆体一般由钢绞线组成,钢绞线则由抗拉强度很高,直径很小(仅为4mm和5mm)的钢丝组成,经常处于高拉应力状态下工作的钢绞线易出现应力腐蚀。国内外因锚杆防腐保护构造设计施工不当或锚杆工作应力水平过高,导致锚杆杆体、锚头锚具出现锈蚀,筋体有效截面减小,杆体受拉承载力降低乃至筋体断裂破坏造成工程败坏的事故时有发生。因此,为规避锚杆腐蚀风险,确保岩土锚固工程的长期稳定性,本条对永久性锚杆及腐蚀环境中的临时性锚杆的防腐保护构造设计作出了严格的规定。
4.5.4 非腐蚀环境中的临时性锚杆可采用Ⅲ级防腐保护构造设计。锚杆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防腐保护构造(本规范图A.0.1~A.0.3)应符合表4.5.4的要求。
表4.5.4 锚杆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防腐保护构造设计
4.5.5 锚杆各部件的防腐材料与杆体构造应在锚杆施工及使用期内不发生损坏并不影响锚杆使用功能。
为保证Ⅰ、Ⅱ级锚杆锚固段预应力筋的保护层厚不小于20mm,应设置对中支架。对处于腐蚀环境中的永久性拉力型锚杆,当锚杆受力时,锚固段灌浆体受拉易开裂,为阻止地下水的侵入,应设置波形管。波形管的功能是阻止地下水对筋体的侵蚀,但该管必须与水泥浆有足够的粘结强度,以不影响将锚杆拉力传递给地层。
4.5.6 锚杆锚固段防腐保护尚应符合下列规定:
1 采用Ⅰ、Ⅱ级防腐保护构造的锚杆杆体,水泥浆或水泥砂浆保护层厚度不应小于20mm;
2 采用Ⅲ级防腐保护构造的锚杆杆体,水泥浆或水泥砂浆保护层厚度不应小于10mm。
根据国际预应力混凝土协会对锚杆腐蚀破坏事故的调查统计表明,锚头及其附近的腐蚀破坏占有较大的比重。如以香港某锚杆背拉挡土墙工程为例。该锚杆的锚头腐蚀是因为从张拉到锚头封裹耽搁了很长时间。曾对45根锚杆的钢绞线进行了金相检验。其中耽搁1~8个月的钢绞线直径损失达2.7%,而耽搁16~36个月的钢绞线直径损失高达12%。因此,本条规定永久锚杆张拉作业完成后,应及时对外露的筋体、锚具和承压板进行防腐保护。永久性锚杆外露的筋体、锚具与承压板用混凝土封闭时,若混凝土厚度<50mm,易出现收缩龟裂、大气水的渗入,常导致锚头腐蚀。曾对我国西南地区某边坡锚固工程调查发现,一些锚杆锚头被包裹的砂浆仅2cm~3cm,剥开保护层后,发现钢绞线、锚具及承压板均有较严重的锈斑,因此本条规定,封闭保护锚头的混凝土厚度应具有一定的厚度。
4.5.7 锚杆锚头的防腐保护尚应符合下列规定:
1 永久锚杆在张拉作业完成后,应对锚头的有关部件进行防腐保护;
2 需调整预应力值的永久性锚杆的锚头宜装设钢质防护罩,其内应充满防腐油脂;
3 不需调整拉力的永久性锚杆的锚具、承压板及端头筋体可用混凝土防护,混凝土保护层厚不应小于50mm。