巖土工程邊坡治理錨固技術(shù)探析

楊 哲

(重慶市勘測院，重慶 400000)

1 巖土工程邊坡治理錨固技術(shù)概述

1.1 原理

巖土錨固技術(shù)在巖土工程中起著關(guān)鍵性作用。該技術(shù)的顯著特點(diǎn)是具有較高的便捷性、適用范圍廣，能最大限度地發(fā)揮巖土強(qiáng)度、穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢。錨固技術(shù)的防水效果也表現(xiàn)優(yōu)異，其防護(hù)功能非常強(qiáng)大。工程實(shí)際應(yīng)用中，需做好結(jié)構(gòu)物與地層的連接，充分利用邊坡中布置的錨桿、地層強(qiáng)度，有效實(shí)施結(jié)構(gòu)物拉力輸送，提高加固作用及巖土層強(qiáng)度，改善巖土層實(shí)際的應(yīng)力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)物具有更好的穩(wěn)定性，從而達(dá)到預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的目的。

1.2 技術(shù)分類

巖土錨固技術(shù)能有效提高工程施工質(zhì)量、節(jié)約維護(hù)成本、縮短建設(shè)周期，避免巖土工程竣工后發(fā)生事故的可能性。隨著錨固技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，各種新技術(shù)在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷改善，出現(xiàn)了許多新工藝，如預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)、短錨桿技術(shù)、噴混凝土護(hù)坡錨固技術(shù)等。將預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)作為基礎(chǔ)，采用更穩(wěn)固的錨索替代傳統(tǒng)的立樁支護(hù)，可進(jìn)一步提升錨固效果。噴混凝土護(hù)坡錨固技術(shù)是根據(jù)邊坡工程的實(shí)際情況而實(shí)施的一種錨固技術(shù)，與使用錨桿和錨索相比，該技術(shù)具有更強(qiáng)的支護(hù)效果，施工速度更快。

1.3 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

1.3.1 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

①幫助實(shí)施錨固操作后的地層產(chǎn)生應(yīng)力，并提供荷載抗力，使地層的穩(wěn)定性更強(qiáng)。

②該技術(shù)不需要以工程模板為基礎(chǔ)，也無需利用額外的導(dǎo)柱，操作難度小，施工簡單、快捷，具有較高的施工效率和性價比，能有效提高邊坡的耐久度和穩(wěn)定性。

③該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是工程結(jié)束后，能有效避免安全事故的發(fā)生，最大限度地縮短邊坡維修周期，降低維修成本。

1.3.2 技術(shù)缺陷

①安全問題。尤其是對高陡邊坡治理時，要充分考慮其坡度、高度，做好安全防護(hù)工作，以免造成人員傷亡。

②對專業(yè)性要求高。該技術(shù)所需的技術(shù)設(shè)備較多，施工內(nèi)容復(fù)雜，雖然操作簡單，但對專業(yè)性要求非常高。

③質(zhì)量控制難。其存在的隱蔽性工程較多，造成施工質(zhì)量控制具有一定難度，不易管理。若有監(jiān)察不到位、驗(yàn)收不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)葐栴}，則有可能發(fā)生質(zhì)量事故。

④施工難度變化大。不同的邊坡治理過程中，需要對其施工細(xì)節(jié)、施工工藝等進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致其施工難度變化較大。

2 巖土工程邊坡治理錨固技術(shù)分析

2.1 錨固洞技術(shù)

錨固洞技術(shù)是指在同一結(jié)構(gòu)面上連續(xù)建造錨固洞，采用跳洞開挖的方式，以盡量避免削弱抗滑能力。它作為邊坡治理中一項(xiàng)較為基礎(chǔ)的技術(shù)，必須與其他技術(shù)手段有效結(jié)合，才能提高邊坡的穩(wěn)定性。在錨固洞加固過程中，施工人員要嚴(yán)格按照施工順序，從內(nèi)到外、從上到下操作，以達(dá)到更好的邊坡治理效果。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)

在巖土工程邊坡治理過程中，預(yù)應(yīng)力錨固是最常用的一種技術(shù)，它能充分利用預(yù)應(yīng)力的作用來提高底層的抗剪能力，遞送結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力，增強(qiáng)巖體的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)主要采用錨桿與錨索固定邊坡巖體內(nèi)部，有效地將應(yīng)力傳輸?shù)交炷两Y(jié)構(gòu)中，使松散的巖體得以穩(wěn)定。當(dāng)錨桿和錨索將坡體中富含的正壓力和摩擦力傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)時，可有效增強(qiáng)抗滑力。當(dāng)坡體結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定時，混凝土能與巖體共同產(chǎn)生應(yīng)力，完成邊坡結(jié)構(gòu)的加固。預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，一是防止巖體下滑，二是能實(shí)現(xiàn)應(yīng)力治理。另外，無論是對陡峭高邊坡的治理，還是對深基坑邊坡的改進(jìn)，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的施工操作都可以有效提高其穩(wěn)定性，減少工程的挖掘量，提高施工效率。

2.3 噴混凝土護(hù)坡技術(shù)

噴混凝土護(hù)坡技術(shù)是邊坡治理中較為核心的技術(shù)內(nèi)容。其核心點(diǎn)是混凝土的澆筑，通過澆筑工作，使邊坡巖體與混凝土結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合。澆筑操作可以由噴射工藝完成，該工藝能將混凝土材料充分噴入土層內(nèi)，加快沖擊速度，還能做到深入噴射，使其支撐效果更好，提高土層的承力水平，支撐起邊坡結(jié)構(gòu)。

在各種護(hù)坡技術(shù)中，噴混凝土護(hù)坡技術(shù)在生產(chǎn)效率和施工速度方面具有明顯優(yōu)勢。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)不需要借助模板，只需結(jié)合混凝土的澆筑和搗固，實(shí)現(xiàn)連續(xù)機(jī)械化的新型施工工藝。該技術(shù)是借助沖擊力進(jìn)行混凝土噴射，在臨時支撐的表面，其強(qiáng)度遠(yuǎn)高于木結(jié)構(gòu)，而相對于鋼結(jié)構(gòu)，其經(jīng)濟(jì)性更高。實(shí)際應(yīng)用過程中需要與錨桿配合，減少開挖洞室的數(shù)量，盡量減少襯砌厚度，節(jié)約混凝土用量。施工過程中無需搭設(shè)拱架，就能擴(kuò)大洞內(nèi)的操作空間，保證了挖洞和噴射同時進(jìn)行，盡量減少巖體外露時間，避免巖土風(fēng)化，有效控制周圍巖體變形。混凝土材料需謹(jǐn)慎選擇，在搗固、澆筑、運(yùn)輸過程中，應(yīng)充分考慮施工時所用材料是否具有足夠的穩(wěn)定性。

3 巖土工程邊坡治理錨固技術(shù)工藝要點(diǎn)

3.1 注漿

錨孔注漿時，要嚴(yán)格按照試驗(yàn)合格的比例進(jìn)行注漿所需的材料和備料配比，同時，還要保證材料充分?jǐn)嚢杈鶆颉τ谧{的應(yīng)用方法，要采用孔底返漿技術(shù)來實(shí)施，注漿過程中禁止間斷操作，要保證一次完成，每次注漿要做一次漿體強(qiáng)度試驗(yàn)，直到砂漿強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計要求時，才能張拉錨索。應(yīng)嚴(yán)格、全面地記錄現(xiàn)場的實(shí)際情況，在錨索張力鎖定后，對錨頭與自由段之間的孔隙進(jìn)行灌漿填充。

3.2 錨孔鉆造

3.2.1 鉆機(jī)進(jìn)場

邊坡工程中需要根據(jù)實(shí)際情況，使用錨桿專用鉆機(jī)，借助先進(jìn)的跟管鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行鉆設(shè)孔位的操作。使用腳手架搭設(shè)鉆孔平臺，充分利用錨桿、邊坡坡面的固定平臺和三角支架提升鉆機(jī)，使其與平臺高度一致，鉆機(jī)才能就位。鉆機(jī)就位后，要合理調(diào)整鉆機(jī)，保證鉆機(jī)與孔位中心的誤差控制在-50～50mm之間，鉆孔傾斜角的最大偏差應(yīng)在-1°～1°之間，錨桿與水平面的交角應(yīng)在10°～30°之間。

3.2.2 鉆孔方式

針對錨桿孔的不同要求，應(yīng)選擇合適的鉆孔方式。在巖土工程中，由于水鉆易引起工程地質(zhì)條件惡化，因此，多采用干鉆。干鉆需要科學(xué)確定鉆速，應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)的使用性能和錨固地層情況，合理控制鉆孔速度，避免出現(xiàn)孔位變形問題，給錨桿下放帶來不利影響。

3.2.3 鉆進(jìn)孔位

錨桿孔鉆進(jìn)時，應(yīng)安排專業(yè)人員詳細(xì)記錄地層變化、鉆孔鉆速、鉆壓等情況。鉆進(jìn)時如出現(xiàn)縮孔、塌孔等情況，必須立即停止鉆進(jìn)，采用固壁灌漿處理。待灌漿的砂漿初凝后，施工人員才能重新進(jìn)行掃孔鉆進(jìn)。鉆進(jìn)孔位時，錨桿孔的孔徑和孔深應(yīng)小于設(shè)計數(shù)值，孔徑誤差要精確控制在-50～50mm之間，孔深偏差最大為20cm。

3.2.4 清理孔位

當(dāng)錨桿孔鉆進(jìn)到設(shè)計深度時，需保持1～2min的鉆速，孔壁上不能出現(xiàn)水體黏滯、沉渣殘留等現(xiàn)象，要及時清孔。一般情況下，施工人員采用壓縮空氣的方式來清除孔內(nèi)的巖石粉末和水體，以避免破壞砂漿與孔壁黏結(jié)在一起的強(qiáng)度。清孔過程中盡量避免使用高壓水沖洗，如鉆孔內(nèi)部有承壓水流出，應(yīng)采用灌漿封堵處理。

3.3 錨桿張拉

錨孔注漿施工完成7d后，方可對錨桿進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉操作，在張拉過程中，要確保張拉力不超過設(shè)計數(shù)值的30%。在邊坡治理工程中，一般要分批次進(jìn)行張拉，并根據(jù)具體的設(shè)計要求進(jìn)行鎖定。張拉的鎖定應(yīng)滿足注漿體強(qiáng)度高于設(shè)計強(qiáng)度80%的條件。安裝錨具時，必須保證其與錨墊板、千斤頂軸線高度一致，使其得到均勻的承載力。

3.4 錨桿制作與存放

錨桿的制作與存放都需要依靠固定作業(yè)來實(shí)現(xiàn)。錨固段的桿體上不得有任何有害物質(zhì)存在，避免影響注漿體的黏結(jié)效果，縮短錨桿的使用時間，注漿體保護(hù)層的厚度需滿足設(shè)計要求。在錨桿自由端的桿體上需設(shè)置光滑套管隔離層，并結(jié)合設(shè)計要求，采取有效手段適當(dāng)處理。錨桿制作完成后，應(yīng)盡快投入使用，存放時間不宜過長。制作完成的桿體不能存放在露天環(huán)境中，應(yīng)放置在干燥、清潔的地方，盡量防止機(jī)械損傷或油漬濺落。

4 巖土工程邊坡治理錨固技術(shù)應(yīng)用

4.1 影響因素

4.1.1 巖體類型

正常情況下，巖體發(fā)生蠕變是造成預(yù)應(yīng)力損失的主要因素，不同的巖體類型有具體的劃分（見表1），其對預(yù)應(yīng)力損失的程度有一定影響。完整、堅強(qiáng)的巖體預(yù)應(yīng)力損失較小，軟弱的巖體預(yù)應(yīng)力損失較大。

表1 巖體類型劃分

4.1.2 錨固時機(jī)

錨固時機(jī)通常是指在邊坡開挖工程結(jié)束后，錨固的施工時機(jī)。錨固技術(shù)的應(yīng)用過程中，錨固時機(jī)的選擇直接影響錨固效果。因?yàn)榇蠖鄶?shù)邊坡工程的施工方法都是分步施工，所以，錨固施工往往伴隨著邊坡開挖，而此時巖體的應(yīng)力狀態(tài)被破壞，不僅會產(chǎn)生臨空面，而且會引發(fā)卸荷松動，因此，邊坡治理時需要選擇合適的錨固時機(jī)，以保證錨固效果。

4.1.3 封孔灌漿

封孔灌漿對預(yù)應(yīng)力有一定影響。水泥在水化過程中會產(chǎn)生大量的熱量，這種熱量會引起鋼索膨脹，降低其預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力的損失情況與錨索等級有一定關(guān)聯(lián)。巖體的裂隙率對預(yù)應(yīng)力損失程度也有影響，若施工的巖體裂隙較大，則灌漿完成后即可填充裂隙，使巖體膨脹變形，有效提高預(yù)應(yīng)力。

4.2 注意事項(xiàng)

邊坡治理過程中，施工人員必須嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行錨固施工。

（1）施工材料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，需安排專人管理，保證材料的安全和劃分規(guī)范。制定嚴(yán)格的材料審核制度，篩查施工現(xiàn)場材料的合格證，根據(jù)圖紙仔細(xì)核對材料參數(shù)和型號，杜絕質(zhì)量不合格的施工材料進(jìn)場。

（2）在錨桿、錨索和鋼材之間進(jìn)行焊接施工時，施工人員應(yīng)注意焊接頭的選擇，開工前做好試驗(yàn)，以確保焊接質(zhì)量。同時，在鉆進(jìn)施工過程中，施工人員要嚴(yán)格控制施工速度，切忌盲目提高鉆進(jìn)速度，要核算鉆進(jìn)參數(shù)，按照鉆進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)流程作業(yè)，確保鉆進(jìn)質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

（3）施工前，應(yīng)制定應(yīng)急預(yù)案，確保在突發(fā)情況下能及時控制風(fēng)險。

（4）施工檢查必不可少，施工人員每完成一段施工后都要進(jìn)行施工檢查，避免施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題。

5 結(jié)語

綜上所述，邊坡治理技術(shù)發(fā)展十分迅速，在邊坡治理的巖土工程中得到了廣泛應(yīng)用。在實(shí)際工程施工中，必須科學(xué)、合理地應(yīng)用邊坡治理技術(shù)，才能有效保證巖土工程質(zhì)量。同時，必須對巖土錨固技術(shù)的基本原理進(jìn)行深入的分析、研究，在具體施工過程中，結(jié)合工程實(shí)際，制定科學(xué)的操作流程，充分發(fā)揮錨固技術(shù)在巖土工程中的優(yōu)勢，采取合理的施工方案，提高施工人員操作的安全性，在進(jìn)行邊坡治理時提高巖體的穩(wěn)定性，最大限度地保證施工質(zhì)量。