预应力锚固技术自20世纪60年代开始引入我国以来,已在水电等行业广泛应用。在水电工程中,白山、李家峡、龙羊峡、漫湾、大朝山、小湾、龙滩等大型工程均应用此项技术进行地下厂房高边墙支护和治理岩质明挖高边坡,取得了巨大的工程效益和经济效益。最初采用机械式内锚头,例如丰满电站泄洪洞集渣坑边墙、白山地下厂房等,锚固力为600kN。这种内锚头沿用了十多年。后来经过改进,内锚固段采用灌浆(水泥浆或水泥砂浆),施工方便,锚固力大。现在,国内采用的预应力锚索的锚固力一般为1000～5000kN,10000kN的预应力锚索正在进行试验研究；在国外,预应力锚索最大锚固力已达10000kN以上。预应力锚索的孔深已达到80m以上,锚固对象已从岩体扩展到土层和堆积体。预应力锚索的结构形式和施工工艺也不断推陈出新,产生了无粘结预应力锚索、压力型内锚头、单孔多锚头等技术和工艺。目前国内采用的预应力锚索以拉力型为主,这种预应力锚索在锚固段外端拉应力集中,导致浆体开裂,影响锚固效果及耐久性。压力型预应力锚索克服了拉力型锚索的不足,受力合理,能够提供更高、更稳定的锚固力。压力分散型预应力锚索则是近几年来在国内开发和应用的一种新型预应力锚索,这种锚索可将荷载分散为几部分传递给钻孔,能更有效地利用天然地层强度,显著提高预应力锚索的锚固力,适用于土层及软弱破碎岩层的锚固。

目前,在国内施工中,预应力锚索内锚固段都是以水泥为基本粘结材料。由于水泥水化凝结时间长,早期强度增长慢,在短时间内无法对岩体施加预应力,在施工中,一般需在灌浆后20～28天才能施加预应力。在施加预应力之前,如果遇到岩体卸荷松弛,或者受爆破振动、地下水侵蚀等外界不利因素的影响,可能导致围岩或边坡失稳。所以,常规锚固工艺使预应力锚固的优越性受到很大限制。

近年来,国内外一些同行对快速锚固技术进行了深入的研究,取得了较好的效果。采用有机化学材料作粘结材料,可在1天内施加预应力。采用掺入早强剂的水泥基锚固材料,可在6～7天施加预应力。水利水电工程一般锚固面积大,材料消耗多,若选用有机化学材料,其毒性大,污染环境,对施工人员健康不利。选用早强锚固材料,虽然造价偏高,但能够进行快速锚固,保证危岩体的安全,加快施工进度,综合效益明显。

为提高效率,近年来,预应力材料的强度有所提高,但在某些情况下,强度的提高是以降低材料的延性与韧性为代价的。强度较高的预应力钢材,有时会增加氢的应力腐蚀的危险。这些不利的特性应予以重视。(www.daowen.com)

新开发的材料如纤维增强塑料(FRPS),可用作预应力材料,它具有下列优点：在各种环境下具有耐久和抗腐蚀的特性,重量轻,高强度和无磁性性能。这种材料过去主要用于航天和航空工业,现已进入建筑工业。这种材料的力学性能与预应力钢材不同,具有线弹性的应力—应变关系,直到拉断,所以要求采用新的设计方法。

利用世行贷款等国际资金的国内工程,一般采用相应的国际标准,如小浪底水利枢纽的预应力锚索施工,设计要求符合美国规范ASTM A416-90a的相应规定。所以,国内标准应尽可能与国际标准接轨。