錨固技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用研究

單人杰 核工業(yè)江西工程勘察研究總院有限公司

巖土工程是指建筑工程中涉及基坑、邊坡及隧道等內(nèi)容的施工，其是土木工程的一部分，而錨固技術(shù)具有著防坍塌、防土裂等特征，因而在巖土工程中具有著較高的應(yīng)用價(jià)值。

一、錨固技術(shù)

錨固技術(shù)是在土層或是巖土中被使用的一種基于新型受拉桿件來固定的技術(shù)，實(shí)際使用時(shí)其固定的一段也被稱作錨固端，而其另一端會(huì)承受多種壓力或是推力，保持著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而在錨固技術(shù)中，核心結(jié)構(gòu)自然是錨桿，其也是負(fù)責(zé)支護(hù)的主要構(gòu)件，錨桿的性質(zhì)對(duì)于錨固技術(shù)的運(yùn)用好壞有著很大影響，錨桿的組成主要包括鋼索、錨頭、塑料套管定位分隔器以及水泥等，其作用于巖土體時(shí)，能夠有效控制其出現(xiàn)形態(tài)上的大幅度變化，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定情況，像是坍塌問題等。在不同情況下使用的錨桿也存在差異，當(dāng)前市場(chǎng)上流通的錨桿主要是分為土層中應(yīng)用、巖石中應(yīng)用以及海洋中應(yīng)用三種類型，而其傳力方式也各有不同，比如說有些是壓力式傳力，而有些則是拉力式或剪力式傳力，而在作用機(jī)理上，根據(jù)其是否存在預(yù)應(yīng)力則可劃分為兩種類型，即預(yù)應(yīng)力錨桿和非預(yù)應(yīng)力錨桿，這兩種類型結(jié)構(gòu)原理的差異性如圖1 所示，而從力學(xué)特征上來看，兩者的不同如圖2 所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨桿和非預(yù)應(yīng)力錨桿的結(jié)構(gòu)原理

圖2 預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿的力學(xué)特征

二、巖土工程中錨固技術(shù)的選用原則

一是適應(yīng)性原則，錨固技術(shù)是巖土工程中常用的工程技術(shù)，其實(shí)際選擇運(yùn)用時(shí)要考慮到適應(yīng)工程，與工程的實(shí)際需求相匹配，這樣才能夠發(fā)揮出作用，因此應(yīng)用錨固技術(shù)之前，需要開展地質(zhì)勘測(cè)和調(diào)研工作，同時(shí)各部門之間做好協(xié)調(diào)溝通，明確錨固技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用可行性，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用可能出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)困難制定措施，確保該項(xiàng)技術(shù)有效運(yùn)用。

二是實(shí)踐性原則，許多巖土工程的情況是較為復(fù)雜的，因而在應(yīng)用錨固技術(shù)時(shí)也要考慮到可實(shí)踐性，若是實(shí)際應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)不可操作那就失去了意義，只依賴于理論技術(shù)的分析是不能夠判斷錨固技術(shù)應(yīng)用是否可行的，通常是要對(duì)實(shí)際工程情況進(jìn)行分析，最后確定實(shí)際使用的施工方案，同時(shí)還需要考慮到施工周期與施工成本等要素[1]。

三是經(jīng)濟(jì)性原則，經(jīng)濟(jì)性主要是指錨固技術(shù)應(yīng)用的成本和效益，要在保證錨固技術(shù)應(yīng)用確保施工質(zhì)量的前提下盡量降低施工成本，因此，可供選擇的錨固技術(shù)也有許多種，要保證其控制在經(jīng)濟(jì)范圍之內(nèi)，還可通過優(yōu)化施工工藝、施工技術(shù)等來減少施工成本，也可制作出不同的方案進(jìn)行評(píng)定選擇，選出最佳經(jīng)濟(jì)效益的方案。

三、巖土工程中錨固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

（一）土方開挖及邊坡修整中的應(yīng)用

一般來說，巖土工程的基坑土方開挖都是采用分層開挖方式，每一層的開挖深度是重點(diǎn)把控的內(nèi)容，其不可偏大，否則會(huì)使基坑整體開挖不符合標(biāo)準(zhǔn)，而在開挖的過程中，其邊坡在未進(jìn)行支護(hù)之前可能會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)問題，導(dǎo)致出現(xiàn)坍塌，因此，必須要采取一定的手段來提升邊坡的直立效果，對(duì)開挖深度的控制也要充分考慮到土方的直立高度，不能夠超過這一高度，使用錨固技術(shù)進(jìn)行支護(hù)，還要確保邊坡周圍的泥漿不會(huì)對(duì)錨桿產(chǎn)生過強(qiáng)的作用力，確保其穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。另外，在實(shí)行錨噴網(wǎng)作業(yè)的過程中，需要控制實(shí)際作業(yè)的環(huán)境，控制好開挖時(shí)的砂層結(jié)構(gòu)每層保持深度在1 米-1.5 米之間，控制好土層結(jié)構(gòu)每層保持深度在2 米-2.5 米之間，嚴(yán)禁開挖時(shí)深度超過這個(gè)范圍，以此來保持邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在相同軸線內(nèi)，其實(shí)際開挖的長(zhǎng)度控制在15 米-20 米之間，挖動(dòng)時(shí)盡量避開支護(hù)土層，最后時(shí)邊坡的修整工作，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范來進(jìn)行修整，除了要保證基坑外形尺寸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以外，還要檢驗(yàn)分層開挖的規(guī)格[2]。

（二）錨固技術(shù)中錨桿的合理放置應(yīng)用

作為錨固技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，錨桿的合理放置也是實(shí)際在巖土工程中應(yīng)用的關(guān)鍵，其影響著錨固技術(shù)作用的發(fā)揮，同時(shí)在錨桿規(guī)格的選擇上也需要注意，根據(jù)巖土工程的實(shí)際支護(hù)需求來選擇不同粗細(xì)、不同長(zhǎng)度以及不同材質(zhì)套管的錨桿來進(jìn)行使用。例如，首先考慮到工程現(xiàn)場(chǎng)的安全性以及工程的實(shí)際穩(wěn)定程度，結(jié)合可運(yùn)用的技術(shù)條件來設(shè)計(jì)錨桿的具體選擇與放置方案，確保錨固技術(shù)運(yùn)用的更加可靠，一方面是根據(jù)巖土工程常常出現(xiàn)的土裂事故和坍塌事故，其選擇的錨桿要保證具有一定的抗腐蝕性能、完整特性以及抗老化性能等等，整體質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，在承受結(jié)構(gòu)物時(shí)，能夠扛得住一定的水壓、土壤壓力以及上托力，以此來保證錨固技術(shù)應(yīng)用后的穩(wěn)定性；另一方面是對(duì)錨桿的具體放置位置進(jìn)行規(guī)范調(diào)整，從巖土結(jié)構(gòu)的下周壁將錨桿挖出，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其合格以后再將其放入，調(diào)整其放置位置，使其能夠充分發(fā)揮出支護(hù)作用。除此之外，還需要控制好錨桿兩端的連接，其固定端主要是充分連接入地基巖層當(dāng)中，同時(shí)還要將注漿管也放入到連接的鉆孔當(dāng)中，保證其連接的絕對(duì)牢固，而另一端則是連接其他工程的相應(yīng)結(jié)構(gòu)或是擋土墻結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用加強(qiáng)筋進(jìn)行固定處理，或是使用支護(hù)鋼筋網(wǎng)片的方式來加固處理。

（三）鉆孔技術(shù)的應(yīng)用

在巖土工程中運(yùn)用錨固技術(shù)還需要運(yùn)用其中的鉆孔技術(shù)，保證鉆孔質(zhì)量能夠保證巖土工程的質(zhì)量。通常是要控制鉆孔的孔徑大小及孔的深淺。結(jié)合對(duì)工程實(shí)際情況的勘探來設(shè)計(jì)鉆孔規(guī)格，同時(shí)還要明確錨固的實(shí)際作用力和其他參數(shù)，在這基礎(chǔ)上確定鉆孔相關(guān)參數(shù)。例如，實(shí)際進(jìn)行鉆孔操作之前，還需根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)孔位進(jìn)行測(cè)量放線操作，確定具體位置并做好標(biāo)記，然后選擇合適的機(jī)具和懸空設(shè)備，一般來說根據(jù)巖土工程的固定介質(zhì)因素來選擇，其主要是包括空氣介質(zhì)、水介質(zhì)以及土壤介質(zhì)等等，使用鉆孔機(jī)穿入到地層以內(nèi)，還需確保鉆孔周期，控制好鉆孔應(yīng)力，同時(shí)，實(shí)際鉆孔的過程中可能會(huì)遇到一些地層地質(zhì)復(fù)雜的問題，這就會(huì)增添鉆孔施工的難度，因而要做好鉆孔操作的設(shè)計(jì)，比如說適當(dāng)減小鉆孔的孔徑，采用擴(kuò)大錨固端大小的方式來調(diào)整，或是設(shè)計(jì)單索錨固的噸位減小，若是在鉆孔施工中遇到地層中存在較多淤泥或是泥質(zhì)砂土，則可采用帶套管跟進(jìn)的方式進(jìn)行鉆孔，這樣可以防止鉆孔操作時(shí)出現(xiàn)涌砂或是涌泥的情況，避免出現(xiàn)塌孔問題[3]。

（四）張力鎖定的應(yīng)用

巖土工程中錨固技術(shù)的應(yīng)用還需要注意張力鎖定，一般來說會(huì)選擇合適的張拉設(shè)備來進(jìn)行鎖定力，其主要是依據(jù)錨桿的材料屬性來進(jìn)行選擇。例如，想要保證錨固技術(shù)達(dá)到對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，需要對(duì)其錨桿進(jìn)行張拉，通過使用張拉設(shè)備來完成該項(xiàng)操作，在實(shí)際張拉的過程中，錨桿體的自由鍛會(huì)產(chǎn)生一定的彈力與拉力，在這兩種作用力下錨桿也會(huì)發(fā)生一定形變，然后檢查錨固體與其固定的混凝土結(jié)構(gòu)之間的相互作用是否符合規(guī)范，可通過檢查各項(xiàng)錨具來判斷，最后將夾具進(jìn)行安裝即可，其錨桿桿體應(yīng)當(dāng)與張拉力之間具有著垂直角度。

（五）灌漿施工技術(shù)應(yīng)用

在應(yīng)用錨固技術(shù)的過程中，灌漿施工技術(shù)的使用可以說是十分關(guān)鍵，灌漿施工的質(zhì)量會(huì)影響到錨固技術(shù)應(yīng)用后的承載力，影響到巖土工程的安全性。具體進(jìn)行灌漿施工時(shí)還需要注意以下幾點(diǎn)，一是要選擇合適的灌漿施工時(shí)間，灌漿施工效果會(huì)受到外界氣候的影響，比方說在夏天進(jìn)行灌漿施工時(shí)，要考慮到溫度對(duì)其的影響，合理選擇灌漿溫度時(shí)點(diǎn)，以免溫度過高造成漿液效果下降，而在冬天灌漿時(shí)，則應(yīng)當(dāng)考慮到溫度過低時(shí)，漿液的凝固時(shí)間，設(shè)置彈性的實(shí)際灌漿時(shí)間，保證灌漿效果；二是灌漿施工操作要具有連續(xù)性，不可中斷，先是要將灌漿操作的壓力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍，一般來說在將錨桿安裝好后，對(duì)其孔內(nèi)進(jìn)行灌漿操作，控制內(nèi)部壓強(qiáng)在0.4mpa-0.6mpa 之間，從內(nèi)部向外部方向注入，保證其整個(gè)孔壁都能夠注滿，同時(shí)在注漿達(dá)到孔口位置距離約為30厘米-40 厘米之間時(shí)，再手動(dòng)使用水泥砂漿填滿壓實(shí)，防止?jié){液從內(nèi)部流出，同時(shí)還要控制好注漿材料的質(zhì)量；三是不可采用分段或分步驟的方式開展灌漿施工，要保證一次性完成灌漿，因此實(shí)際開始進(jìn)行灌漿之前還需要做好準(zhǔn)備工作，確保材料充足且施工的人力完備，在實(shí)際灌漿時(shí)，取出錨桿不能夠快速抽取，而應(yīng)當(dāng)緩慢抽出，這樣做的目的是防止錨桿在抽取時(shí)損壞。

四、結(jié)論

綜上所述，在巖土工程當(dāng)中，錨固技術(shù)的應(yīng)用十分常見，其有效運(yùn)用會(huì)影響到巖土工程開展的安全性及施工質(zhì)量。由本文分析可知，巖土工程中錨固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用包括：土方開挖及邊坡修整中的應(yīng)用、錨固技術(shù)中錨桿的合理放置應(yīng)用、鉆孔技術(shù)的應(yīng)用、張力鎖定的應(yīng)用、灌漿施工技術(shù)應(yīng)用。