預應力錨固技術在巖土工程施工中的應用

戴選鋒

（中國冶金地質總局青島地質勘查院，山東青島 266000）

1 引言

近年來，預應力錨固技術憑借其成本低、強度高、穩定性強、適用性強等優勢應用于巖土工程施工中，在保證工程質量的前提下，顯著提高了施工效率。為了進一步提高預應力錨固技術的應用水平，保證施工質量，需要立足巖土工程施工實際探索該技術的應用要點，使施工企業實現經濟效益和社會效益雙贏。

2 錨固技術概述

錨固技術，指的是借助錨固構件對巖土體進行加固的技術[1]。該技術應用范圍廣，并且施工成效顯著，既能保證巖體結構的穩固性，又能優化工程質量。尤其是將錨固技術應用于邊坡巖體加固時，具有周期短、成本低的優勢。鑒于巖土工程施工環境日趨復雜化，以及施工要求的多樣化，出現了多種錨固技術，如預應力錨固技術、錨索邊坡技術、短錨桿技術等，擴大了錨固技術的應用范圍。其中，預應力錨固技術的優勢顯著，既能取代立樁支護技術，又具有極強的適用性和安全性，贏得了巖土工程施工單位的認可。另外，錨固技術的應用，有利于從多方面優化配置資源，減少成本投入，使施工質量大幅提高，技術人員在實踐階段應注意相關事項，當錨固技術用于隱蔽工程施工時，應保證與質量管理人員的協同配合，在保證安全的前提下完成施工任務[2]。

3 預應力錨固體系設計

預應力錨固技術作用的發揮得益于錨固體系的科學設計。錨固結構是技術的核心，對于設計人員，要了解預應力錨桿的組成，并根據巖土工程項目合理選擇內錨頭、外錨頭、張拉機具，保證錨固體系的完整性。

3.1 預應力錨桿的基本構造

一般來說，預應力錨桿由錨根（內錨固段）、張拉段、外錨固段構成。其中，張拉段又被稱為自由段。錨根分為2 種類型：黏結式和機械式。黏結式錨根具有環境適用性強、承載速度緩慢等特點；機械式錨根應用范圍較為有限，但施工速度較快。張拉段是錨固力的產生段，在張拉過程中，張拉長度受多種因素的影響，包括張拉設備的噸位，錨筋的彈性模量、拉伸率等。錨桿張拉段自由狀態的維持，要以完好隔離、精細防護為前提條件。外錨固段主要起位置固定的作用，并且為相關檢測設備置放提供空間。

3.2 內錨頭的確定

內錨頭的位置、角度等因素直接影響了錨固力的大小，因此，為保證錨固技術作用的發揮，要準確置放內錨頭。通常情況下，堅固巖層中的內錨頭應滿足錨固力持續性平穩供應需求[3]。

3.3 外錨頭及張拉機具的確定

隨著預應力錨固技術應用經驗的累積，以及巖土工程施工要求的提高，外錨頭的類型也越來越多，為保證張拉施工的準確性，應合理選擇錨頭機具與錨頭類型。一般來說，應遵循實用性、安全性、便捷性等原則，使錨固效果最佳化。選擇張拉設備時，需了解待選機具的特點，經對比選出可靠的張拉設備，大大減少錨索張拉時間，優化張拉效果。

4 預應力錨固技術在巖土工程施工中的應用要點

為了更好地應用預應力錨固技術，應結合工程實例重點探究該技術的施工要點，從中總結技術應用規律，通過發揮預應力錨桿技術的優勢提升巖土工程的施工質量。以下結合工程實例，從多方面分析預應力錨固技術的應用要點。

4.1 工程概況

某水電站于2005 年建成，建成投用至今，存在壩體滲水、壩基位移等現象，在一定程度上增加了安全隱患。為繼續發揮水電站在農田灌溉、電能供應等方面的作用，巖土工程施工企業制訂了預應力錨固技術應用方案，以此保證壩體穩固性。

4.2 預應力錨固技術的應用要點

4.2.1 預應力錨固體的檢測

技術應用初期，檢測人員應動態記錄預應力錨固體系的變化情況，根據最佳錨固狀態維持要求，參照記錄信息調整錨固體的位置，使實際錨固力與工程需求一致。在此期間，制訂長效檢測方案，以保證預應力錨固體能夠正常發揮作用。此外，堅持全過程、全時段監測原則，尤其是預應力錨固施工階段，針對錨索應用、錨桿張拉力變化、錨桿松弛度、錨固體系移動情況進行記錄，為技術實踐方案調整提供依據。錨固施工完成后，仍要進行持續性監測，以便全面、系統地掌握錨固體系的工作狀態，一旦發現技術風險，要及時啟動應急處理方案，保證壩體耐久性和安全性。

4.2.2 邊坡治理

該水電站壩體邊坡高度在50～65 m，邊坡巖層分別為玄武巖、黏土巖。受外界風力以及內部水流的影響，巖層產生了不同程度的位移，因此，施工環節要做好安全防護，降低巖土滑落的風險。經測算可知，邊坡安全系數均值為0.4，可見預應力錨固措施刻不容緩[4]。預應力錨固技術用于邊坡治理時，需要施工人員與技術人員進行溝通，優選適合的技術類型，并按照技術規范運用預應力錨固技術。一般來說，施工前應做好準備工作，根據工程施工實際以及設計要求，準備足量的施工材料，并將材料放到規定區域，確保材料有序利用。材料應用全過程要做好管理工作，以防材料丟失，或者材料低效投用。然后，按照規定完成高精度鉆孔工作，以固定錨桿、錨索。在此過程中，要確保錨桿與巖體固定良好，使二者成為一個整體，以充分提供錨固力。錨桿張拉環節要適當控制張拉參數，如張拉長度，從而使錨桿的預應力滿足需求。另外，施工人員應平穩操作張拉設備，直到精準鎖定鉆孔，為注漿加固做準備。

錨桿桿體加固操作時，應先確定施工范圍，在附近安全區搭建作業棚。桿體加固環節要做好清潔工作，在自由端設置隔離層和防腐層，從而保證錨桿質量。在空氣溫/濕度達標的環境中存儲錨桿，避免因銹蝕、變形而影響錨桿的性能。錨孔鉆孔期間，應按照確定鉆孔位置→測量放線→鉆空的步驟進行施工。鉆孔期間，要使用性能合格的鉆機，堅持邊鉆邊清理原則，最后進行孔洞檢驗，待無誤后進行錨桿安裝。錨孔注漿過程中，要合理配置材料，結合材料種類和邊坡治理要求適當優化泥漿的配比，從而提高材料的性能。注漿環節應優選返漿法，保證注漿的連續性，同時，做好監督與記錄。錨桿張拉鎖定后，針對錨孔、自由段進行漿液填充，從而強化錨固效果。

4.2.3 錨桿擋墻

錨桿擋墻的形式有多種，如案例工程中的小錨桿擋墻（錨桿直徑約45 mm，深度為3～4.8 m）、豎向預應力錨桿擋土墻、重力式擋土墻等，個別施工區域根據擋土墻位置的不同，可應用山坡墻、路塹墻等。豎向預應力錨桿擋土墻的原材料包括漿砌片石、素混凝土、預應力錨桿等，其中，預應力錨桿兩端分別處于墻身和巖質地基中，錨桿拉力來自錨具和圬工砌體。墻身施工期間應用重力式擋土墻，錨桿與墻背為同側，構造形式為俯斜式、墻背形狀為垂直式。錨桿施工時，通過錨孔灌注泥漿進行擋土墻基底加固。為減少應力集中問題，在鉆孔上放置單元錨桿，達到復合錨固的效果。

4.2.4 地下工程支護

隨著用地資源日益緊張，地下工程施工越來越多，為保證工程施工的安全性和穩固性，應借助預應力錨固技術進行工程支護，使施工風險最小化。案例中水電站附近地下廠房采用了預應力錨固技術施工，具體的施工技術要點總結為：（1）進行地下連續墻施工時，應參照JGJ 120—2016《建筑基坑支護技術規程》的相關規定，先后規范地完成鋼筋制作、混凝土澆筑、墻段連接、預埋件等施工。其中，預埋件位置要合理、準確。（2）防水工程施工階段，結合所在施工區的水質、地下水位等因素，有效應用防水施工方法，使防水工程具備低成本、高效率等特點。（3）土方工程施工時，先進行土方開挖，接下來分層、均勻開挖土方，緩慢釋放周邊土體載荷，保證支護結構的穩定性和安全性。（4）結構洞口加固施工中，根據孔洞大小分別應用鋼筋混凝土邊梁與對撐結合法以及鋼筋混凝土邊梁法。應用錨固施工技術時，使用人工與機器配合的方式進行泥漿灌注，在此過程中，應準備速凝錨固劑，在材料拌制階段采用人工精準拌和。然后準備緩凝砂漿、注漿機以及錨桿安裝工具，注漿動作結束后安裝錨桿?；竟ぷ魍瓿珊螅珳蕼y量錨桿強度，將實際強度與張拉要求進行對比，直到強度值達到要求，最后進行錨索張拉鎖定。（5）后澆帶施工時，根據被利用結構面大小適當確定后澆帶位置，并合理設置誘導縫。基礎結構施工階段，后澆帶位置留出寬度約10 cm 的凹槽，目的是控制結構形變與裂縫，發揮后澆帶作用。

5 預應力錨固技術在其他工程中的應用

預應力錨桿技術多用于建筑基坑施工中，該技術對地層環境適用性較強，無論是黏土層、砂層，還是淤泥層、碎石層，均能進行預應力錨桿技術進行支護。施工過程中，應合理控制基坑挖掘深度與寬度，并且做好準備工作，如施工人員按照要求打入工字鋼直立柱，接下來鎖定預應力錨桿[5]。錨桿投用3個月后，應動態測定錨桿張力的變化，觀察地面是否出現沉降或裂縫。在高層建筑深基坑工程中應用預應力錨桿技術時，主要借助直立式鋼筋混凝土板樁進行預應力錨索支護，從而保證基坑穩定性，以最少的成本達到最佳支護效果，同時，工期會相應縮短，施工難度大大降低。對于技術人員，要掌握錨桿技術的工作原理，豐富自身技術實踐經驗，以便在技術應用環節熟練、規范地操作施工機械，實現錨桿與擋土墻、地基土層緊密相連，進而承受水平荷載，借助錨固力維持結構的穩定性，減少位移、變形等現象。

6 結語

綜上所述，新時期下巖土工程迅速發展，在工程施工階段應用預應力錨固技術可以彌補傳統技術的不足，保證工程質量、降低施工成本。鑒于巖土工程施工情況不同，要從實際情況出發，科學把握預應力錨桿技術實踐要點，確保高質量完成施工任務，促進建筑業繁榮發展。