巖土加固工程中的新型錨桿研究進(jìn)展

胡鈺睿，陳魯川，商淑杰

1.山東建筑大學(xué)交通工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；2.山東高速集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101；3.山東華鑒工程檢測(cè)有限公司,山東 濟(jì)南 250101

近年來(lái)，為滿足日益多樣的工程要求，國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷對(duì)錨桿進(jìn)行改良開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)大量的理論研究與工程實(shí)踐，研制出許多新型錨桿，這些新型錨桿大多采用新材料、新結(jié)構(gòu)來(lái)應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的工況。本文通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)，將適用于不同工況的新型錨桿進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)路基高邊坡工程、地下工程、城市基坑工程中的新型錨桿發(fā)展情況進(jìn)行總結(jié)闡述，并在此基礎(chǔ)上提出了現(xiàn)如今新型錨桿發(fā)展中存在的問(wèn)題，對(duì)巖土錨固工程實(shí)踐中錨桿的選用具有一定的指導(dǎo)意義。

1 適用于路基高邊坡工程的新型錨桿

隨著我國(guó)山區(qū)高速公路建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了大量的路基高邊坡工程，增強(qiáng)單根土錨的錨固力，提高邊坡穩(wěn)定性就顯得尤為重要。在這種需求下，擴(kuò)大頭錨桿應(yīng)運(yùn)而生。顧名思義，擴(kuò)大頭錨桿在錨桿的端部有一段擴(kuò)體錨頭。因此，相較于普通錨桿，擴(kuò)大頭錨桿的承載力不僅僅有錨固段注漿體與土體間的側(cè)摩阻力，還包含了擴(kuò)大頭段提供的端承力和擴(kuò)大頭段與土體間的側(cè)摩阻力。其屬于摩擦-端壓型錨桿。

“高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿”由深圳鉅聯(lián)錨桿技術(shù)公司于2008年率先提出。其原理是：利用高壓水泥漿在錨孔底部位置一定長(zhǎng)度內(nèi)噴射擴(kuò)孔，使錨孔底部形成一段規(guī)則的圓柱體。隨后取出噴管，安放錨桿桿體并向錨孔孔底注入水泥漿，直至孔口反漿為止。這種高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿施工工藝簡(jiǎn)單，一經(jīng)研發(fā)就被迅速應(yīng)用于多個(gè)工程中并展現(xiàn)出理想的效果。

2011 年，一種“新型承壓式囊袋擴(kuò)體錨索”問(wèn)世，其由京冶地基工程公司研發(fā)。擴(kuò)體段采用囊式擴(kuò)體，向囊袋內(nèi)部注漿后，囊袋均勻的擠壓周?chē)膸r土體，既保證了錨索的置中，又壓密了周?chē)馏w，提高了錨索的承載能力。同時(shí)，在囊袋中注入的是高標(biāo)號(hào)水泥漿液，形成的結(jié)石體強(qiáng)度遠(yuǎn)高于40MPa，提高了內(nèi)錨頭的強(qiáng)度。

2 適用于地下工程支護(hù)工程的新型錨桿

現(xiàn)如今，我國(guó)的地下工程建設(shè)越來(lái)越多，采礦等行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越迅速，隨之而來(lái)的是在施工過(guò)程中需要面臨更多的地下地質(zhì)危害（如巖爆、大變形等）。然而，傳統(tǒng)的拉力型或壓力型錨桿已經(jīng)難以適應(yīng)如此復(fù)雜的支護(hù)環(huán)境。因此一些適用于地下工程支護(hù)的錨桿應(yīng)運(yùn)而生。

2008 年，一種“高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿”由山東科技大學(xué)提出。其具有受力后可延伸的特點(diǎn)，能較好地應(yīng)對(duì)深井、軟巖和大變形巷道等工況。其工作原理是，在錨桿的端部設(shè)置了一個(gè)讓壓管，當(dāng)圍巖發(fā)生變形，讓壓管隨著圍巖的變形而延伸，從而維持了整個(gè)錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定。這種錨桿具有成本低、易安裝、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支護(hù)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。

2011 年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種恒阻大變形錨桿［1］，并被廣泛應(yīng)用于巷道支護(hù)工程中，以避免巷道發(fā)生大變形破壞。其原理是：在巷道出現(xiàn)大變形初期，恒阻大變形錨桿在結(jié)合面的恒阻裝置使得錨桿桿體在圍巖的作用下拉伸。當(dāng)巷道不再變形時(shí)，桿體周?chē)膸r體變形能得到釋放。此時(shí)，恒阻裝置恢復(fù)原狀，重新套回桿體，使得巷道圍巖恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

3 適用于用于城市基坑加固工程的新型錨桿

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，基坑加固后鋼絞線遺留在地下空間內(nèi)的問(wèn)題越來(lái)越受到大家的重視，這種問(wèn)題影響到周邊地下工程的施工。針對(duì)于這種情況，部分學(xué)者研發(fā)了可回收錨桿。這種錨桿可在施工結(jié)束后回收鋼絞線，減少周邊地塊的地下遺留物，有利于周邊地下空間的后期開(kāi)發(fā)。

2006 年，一種 “LTRA 可回收錨索”由廣州市泰基工程技術(shù)有限公司研制成功。與一般錨索不同的是，其鋼絞線分為工作索和回收索。在錨固時(shí)，工作索受力而回收索不受力，工作索拉動(dòng)回收錨具，其受力與普通壓力型錨桿類(lèi)似。在回收時(shí)，拉動(dòng)回收索即可使回收錨具失去錨固作用，而后抽出鋼絞線便能完成回收。

2007 年，由北京力川地基工程公司研發(fā)的“直列無(wú)級(jí)調(diào)壓式回收錨索［2］”問(wèn)世。相較于一般錨索，其錨索上設(shè)有保險(xiǎn)調(diào)壓機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)可以設(shè)定保險(xiǎn)閾值。當(dāng)需要回收時(shí)，使錨桿張拉力大于保險(xiǎn)閾值，錨桿就可以進(jìn)行回收。值得一提的是，其回收時(shí)只需要人力就可輕松抽出鋼絞線，且回收的鋼絞線不會(huì)損壞，可以重復(fù)利用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新型錨桿在承載能力及變形程度方面進(jìn)行了諸多改良，在相應(yīng)的工況下能最大程度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但也存在如下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）許多新型錨桿的研究還處于室內(nèi)試驗(yàn)或數(shù)值模擬階段，而真正應(yīng)用到實(shí)際工程中可能會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，需要我們?cè)诔霈F(xiàn)問(wèn)題后進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改良。

（2）目前，對(duì)于新型錨桿的錨固機(jī)理研究較少，在錨桿安全計(jì)算方面的研究不夠充分，今后應(yīng)向這一方向進(jìn)一步研究。

（3）關(guān)于新型錨桿的設(shè)計(jì)規(guī)范還沒(méi)有明確統(tǒng)一的規(guī)定，其施工工藝及施工步驟等細(xì)節(jié)有待于進(jìn)一步的完善。

（4）如今廣泛應(yīng)用的可回收型錨桿僅能回收其鋼絞線，而內(nèi)錨頭仍然留在地下空間內(nèi)，影響周邊地塊的施工。因此，如何回收錨桿內(nèi)錨頭也將是今后應(yīng)該重點(diǎn)研究和探討的方向。