巖土錨固工程中存在的問題分析及解決措施

邢姣秀

摘 要：我國經濟正處于蓬勃發展的輝煌時期，城市化進程在不斷加快，隨之而來的基礎設施建設未曾停息過。由于西部大開發戰略的有效實施，我國的鐵路、公路逐漸從平原地帶向山區延伸，但是由此產生的難度呈指數提高，如高邊坡工程、采礦工程、隧道工程等。而這些都是巖土工程領域一直的難題。近年來巖土錨固技術以其特有的效用和經濟的成本在工程領域的研究和應用越來越廣泛。

關鍵詞：預應力錨固技術；錨固類桿體臨界長度；巖土錨固工程的設計

預應力錨固技術通俗講是先將錨桿埋在巖體中或土中，以此牢牢鎖定地層和結構物，靠中間的剪應力來充分傳導結構物的拉力，最終結果加固了地層結構。這一理論在近年來建筑工程中如新建工程的施工、建筑用途的改變、建筑翻新應用越來越廣泛。實際算下來預應力錨固技術在我國的應用已經將近50年，作為一種高應力結構，大多應用于一些安全性的加固工程中。所以對其作為理論研究的意愿尤為迫切。

1 巖土錨固工程概述

1.1 巖土錨固技術起源及發展

巖土錨固技術在工程史上存在了100多年，最早出現于1890的威爾士，當時的煤礦工人已經想到在巖層中加固鋼筋。到了1912年，美國的弗拉登（Frienden）煤礦第一次使用錨桿來支持頂板。而后到了1934年的法國Cheurfas大壩中首次應用了37根預應力錨索最終獲得成功。這之后英國和奧地利等國爭相效仿。顧名思義，錨固的主要作用是指依靠預應力較高的鋼材來加固巖層從而保證結構的自身穩定。但是直到二十世紀八十年代，該項技術在理論研究上才逐步受到重視。

1.2 巖土錨固技術的相關理論

巖土錨固是巖土工程領域重要的分支，其中錨桿錨固段側阻力的研究是當前研究的重點，其中錨桿錨固段側阻力的大小由錨固段長度確定，也是錨固設計的重點，其預應力錨桿錨固段側阻力的計算公式為：

其中σ為錨固段法向應力，Eb為鋼絞線的楊氏模量；Er為巖體的楊氏模量，Eg為灌漿材料的楊氏彈性模量，υr為巖體的泊松比，υg為灌漿材料的泊松比，dg為鉆孔直徑，d0為巖體影響直徑。

2 巖土錨固工程存在的問題及措施

2.1 錨固類桿體臨界錨固長度問題

錨固段長度的研究也是當前研究的重點之一，其中錨固段長度在一定的條件下，錨固體超過一定的長度，極限抗拔力增加較少。在一定巖土中，錨固力有時其自身長度不隨著錨桿長度延長而延長。由于我國在巖土錨固類理論研究明顯晚于西方，雖然借鑒了不少已經成型的成功經驗，但在系統性上仍然遠遠落后于西方國家，所以在理論問題上進展十分艱難。國際預應力混凝土協會使用規范中明確規定錨固段長度應在10m以下，若此長度不能滿足工程要求，則應改善錨固段結構。現場實驗和檢測是研究桿體臨界錨固長度的主要手段之一，但是在數據的準確性和可靠性上存在不小的困難。

段建立研究出一種自鉆式土釘和深層攪拌機相結合的復合式土釘支護技術。技術主要通過對深層水平位移的測試和分析，來研究符合土釘支護在受力情況下的工作性能。而這些工作為研究臨界錨固長度積累了大量的寶貴資料。

另一種有效方式為模型試驗法，很好地補充了現場試驗和檢測的方法。李國維研究了全長粘結玻璃增強型聚合物的錨桿破壞喇叭模型。研究中發現，在漿體強度過高時，錨桿可能發生破壞，也可能發生漿體剪切破壞。模型屬于典型的剪應力峰值和零值同時向深部轉移。但是轉移前后峰值和零值之間的距離是一個恒定的常數，通過證明得出這個常數就是臨界錨固長度。此后在研究錨固類結果桿體領域最為常用的研究方法是理論分析法，包括數值模擬、解析、辦理論半經驗分析等，且目前來看產出結論最多。總而言之，國內對于錨固類結構桿體臨界問題從認識到研究探索，期間提出了無數理論不斷反復驗證，到今天為止也只能算取得部分成果，仍然有許多問題需要解決，所有在探索的道路上仍需要后人持續努力。

2.2 巖土錨固工程的設計問題

錨索在地下挖掘，壩基工程等預應力錨固類工程中應用越發廣泛，到今年為止每年用量超過上百萬米，而錨索的使用直接關系到錨固工程中預應力設計的相關問題。在我國巖土錨固工程中經常使用到的結構有錨索抗滑樁、錨索地梁及錨索墩等，其中錨索墩應用最為廣泛。在巖土錨固工作的設計環節中質量把控非常重要，每個環節的些許失誤都會破壞整個工程的進度。所以在設計過程中應充分考慮各種不利因素，使整個工程盡可能順利。

在錨索的防腐問題上同樣值得警惕。錨索的防腐分為體外防腐和體內防腐。在體外防腐中可以用錨索張拉索切去多余鋼線，然后對著錨索空口補漿后，可以用砼封口。而在體內防腐中，設計環節必須實地了解地層性質，主要是為了防止有害物質對錨索的防腐材料的腐蝕。

3 結語

總之設計施工的基本準則是為了保證預應力錨固體能夠長期平穩地工作，在操作過程中應該避免錨固力的無端損失，同時設計人員應該對被加固巖體進行細致的研究，盡量選擇合理有效的防護手段，來保證錨固工作的順利開展。

參考文獻

[1] 葉根飛.巖土錨固荷載傳遞規律與錨固特性試驗研究[D].西安科技大學，2012.

[2] 曾憲明，林大路，李世民，左魁，徐孝華，杜寧波.錨固類結構桿體臨界錨固長度問題綜合研究[J].巖石力學與工程學報，2009，S2：3609-3625.

[3] 劉濤.復雜條件下巖土預應力錨固技術研究[D].重慶交通大學，2010.

[4] 張思峰.預應力內錨固段作用機理及其耐久性研究[D].同濟大學， 2007.