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      淺議錨桿錨固灌漿施工應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

      2009-07-22 03:35:34黃宗偉
      商情 2009年8期
      關(guān)鍵詞:抗拔拉桿拉力

      黃宗偉

      【摘 要】作為經(jīng)濟(jì)有效的加固措施,錨桿錨固技術(shù)已大量用于基坑護(hù)壁、隧洞、擋土墻、水壩加固和邊坡加固等工程,該技術(shù)的應(yīng)用可以節(jié)省大量圬工材料和經(jīng)費(fèi),本文根據(jù)這一技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)作一探討。

      【關(guān)鍵詞】錨桿錨固 灌漿技術(shù)

      一、在灌漿錨桿結(jié)構(gòu)中應(yīng)注意的問(wèn)題

      1.灌漿錨桿的抗拔力

      巖層中錨孔的深度應(yīng)超過(guò)破裂面,并需在穩(wěn)定地層中達(dá)到足夠的長(zhǎng)度,即有效錨固段。有效錨固段所能承受的最大拉力稱為錨桿的極限抗拔力。

      當(dāng)錨固段受力時(shí),拉力首先通過(guò)鋼拉桿邊的砂漿握裹力而傳遞到砂漿中,然后通過(guò)錨固段鉆周邊的地層摩陰力而傳遞到錨固地層中,因此,鋼拉桿除了鋼筋本身須在足夠的抗拉截面面積外,錨桿的抗拔作用還必須同時(shí)滿足:(1)錨固段的砂漿對(duì)鋼拉桿的握裹力需能承受的極限拉力。(2)錨固段地層對(duì)砂漿的摩擦力需能承受的極限抗力。(3)錨固段的土體在最不利的條件下仍能保持整體穩(wěn)定性。

      2.錨固段砂漿的握裹力

      一般在較完整的巖層中的孔壁摩阻力都大于砂漿的握裹應(yīng)力(水泥砂漿強(qiáng)度≥30MPa),所以巖層錨桿的抗拔力和最小錨固長(zhǎng)度一般取決于砂漿的握裹力。

      即Tμ≤πdLeμ

      式中:Tμ—錨桿的極限抗拔力(KN)

      d—鋼拉桿的直徑(m)

      Le—錨桿的有效錨固長(zhǎng)度(m)

      μ—砂漿對(duì)鋼筋的平均握應(yīng)力(KN/m2)

      其中,μ值的確定根椐鋼筋混凝土試驗(yàn)資料的建議:在一般情況下,鋼筋與普通混凝土之間的握裹應(yīng)力取砂漿標(biāo)準(zhǔn)施度的1/10。

      3.錨固段孔壁的抗剪強(qiáng)度

      在軟巖或土層中,錨桿孔壁對(duì)砂漿的摩擦力一般低于砂漿對(duì)鋼拉桿的握裹力。因此,在軟巖或土層中的錨桿極限抗拔力取決于錨固段地層對(duì)于錨固段砂漿所能產(chǎn)生的最大摩阻力。

      即Tμ≤πDLeτ

      式中:D—錨桿鉆孔的直徑(m)

      τ—錨固段周邊的抗剪強(qiáng)度(MPa)

      其余同前。

      τ值除取決于地層特性外,還與施工方法、灌漿質(zhì)量有關(guān)。如果工藝良好,土層錨孔壁對(duì)于砂漿的摩阻力應(yīng)取決于沿接觸面外圍的土層抗剪強(qiáng)度。

      τ=C+δtgφ

      φ—土的內(nèi)摩擦角

      δ—孔壁周邊法向壓應(yīng)力。

      其中,C、φ值取決于錨固區(qū)土層性質(zhì);δ則受地層壓力和藻漿工藝兩方面因素的影響,一般灌漿錨桿在灌漿過(guò)程中未加特銖壓力,其孔壁周圍的結(jié)向壓力與主要取決于地層壓力,所以有?

      τ=C+K。rhtgφ

      式中 h—錨固段以上的地層覆蓋厚度

      K?!^固段孔壁的土壓系敝

      R—上覆層容重

      一般情況下,土壓系敝K??赡芙咏?,或略小于1,如在軟巖及土層中往往采用增大D值來(lái)提高抗拉拔力的試驗(yàn)確定

      在軟巖和土層中,在計(jì)算錨固長(zhǎng)度時(shí),關(guān)鍵是決定孔壁抗剪強(qiáng)度值。資料表明,Tμ的計(jì)算值當(dāng)實(shí)測(cè)值有相當(dāng)大的離散性,因此,計(jì)算值只能作為一種估計(jì),具體數(shù)值必須依靠現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)驗(yàn)證后,才能成為可靠的依據(jù)。根據(jù)拉拔試驗(yàn)的極限抗拔力Tμ決定錨桿允許承載力To時(shí),要考慮安全系數(shù)K,即To=K Tμ對(duì)臨時(shí)性錨桿K=1.5∽2.0永久性錨桿K=2.5∽3.0,受長(zhǎng)期重復(fù)荷載作用時(shí),不應(yīng)小于3.0。

      二、灌漿錨桿的設(shè)計(jì)

      1.錨桿設(shè)計(jì)拉力的確定

      單根錨桿的設(shè)計(jì)拉力主要應(yīng)根據(jù)施工技術(shù)方面的可能性、可靠性及其便利與否而定。

      設(shè)計(jì)拉力過(guò)大則拉桿截面大,相應(yīng)重量也大,插入孔中較困難,施工質(zhì)量不易保證而且萬(wàn)一拉力試驗(yàn)和確認(rèn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題時(shí)也不好處理;過(guò)小,則需用錨桿根數(shù)過(guò)多,伎每噸拉力單價(jià)過(guò)高。現(xiàn)在二般選擇孔徑在90—120mm之間,設(shè)計(jì)拉力限制在600KN以下好。

      2.錨桿截面設(shè)計(jì)及錨頭聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)

      設(shè)計(jì)單根拉力確定后,根據(jù)受拉鋼筋設(shè)計(jì)方法確定錨桿截面,同時(shí)還應(yīng)考慮施工方面的要求也應(yīng)得到滿足否則應(yīng)重新調(diào)整;錨頭聯(lián)結(jié)可根據(jù)預(yù)應(yīng)力鉿設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)。

      3.錨桿位置設(shè)計(jì)

      錨桿沿墻面或坑壁的配置應(yīng)能承受墻面或坑壁的土壓力。因此,當(dāng)土壓力分布和單根錨桿的設(shè)計(jì)拉力確定以后即可設(shè)計(jì)錨桿的配置和根數(shù)。在考慮錨桿間距時(shí),大孔徑錨桿應(yīng)不小于3.0m,小孔徑錨桿不小于1.0m,若需要過(guò)密地設(shè)置時(shí)應(yīng)考慮組群效果問(wèn)題。

      4.錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)

      錨桿長(zhǎng)度包括:有效錨固段和非錨固段兩部分。非錨固段的長(zhǎng)度按建筑物與穩(wěn)定地層的實(shí)際距離而定,有效錨固段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)錨固段地層的性質(zhì)和極限抗拔力的大小來(lái)決定。由前述知,在完整硬質(zhì)巖層中,Tμ=πdLeμ又含鋼筋的極限拉應(yīng)力δs:則

      (πd×d/4)δs=πdleμ

      Lemin=δs?d/4μ

      實(shí)踐表明:采用熱軋螺紋鋼筋作拉桿,在完整硬質(zhì)巖層的錨孔中,其應(yīng)力傳遞深度不超過(guò)2m,影響巖層錨桿抗拔能力的主要因素是砂漿的握裹力,例如,當(dāng)完整硬質(zhì)巖層錨固深度超過(guò)1m時(shí),采用φ25mm的16Mn鋼筋,往往鋼筋被拉斷而錨固段不會(huì)從錨孔中拔出;φ32m的16Mn鋼筋被拉到屈服點(diǎn),巖層都未有較明顯的變化,但是,為保證錨桿的可靠性,首先必須判明錨固區(qū)山體有無(wú)塌方的可能及個(gè)別節(jié)理分割的巖塊受拉松動(dòng)的可能。因此,應(yīng)保證錨桿在巖體內(nèi)的錨固深度大于3.5m為佳。

      在軟巖和土層的極限抗撥力數(shù)值差異很大受許多復(fù)雜條件和地質(zhì)因素的影響,如地層性質(zhì),埋藏深度,地下水,灌漿方法等,因此以軟質(zhì)巖、土層作為錨固層時(shí),要求在施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拉撥試驗(yàn),在未進(jìn)行拉撥試驗(yàn)之前,為初步設(shè)計(jì)的需要,可根據(jù)前述方法及相關(guān)資料,進(jìn)行估算其有效錨固長(zhǎng)度。最終的錨固長(zhǎng)度應(yīng)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拉撥試驗(yàn)的極限抗撥力進(jìn)行修正。

      5.錨桿和結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

      在灌漿錨桿基本確定之后,還應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算,這是必要的。即使錨桿各部設(shè)計(jì)都非常合理,也很經(jīng)濟(jì),但整個(gè)結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性達(dá)不到要求,錨桿設(shè)計(jì)也必須重新考慮,加長(zhǎng)錨桿,并重新檢算,驗(yàn)算方法可參閱有關(guān)土體或巖體穩(wěn)定的檢算方法。

      參考文獻(xiàn):

      [1]國(guó)外土層錨桿.鐵道部科學(xué)情報(bào)研究所專題情報(bào).

      [2]吳肖.日本土層錨桿技術(shù).鐵道科技動(dòng)態(tài).

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