巖土錨固工程的長期性能與安全評價(jià)

樊亮

【摘要】巖土錨固是巖土工程或水利工程中較為常用的一種加固施工技術(shù)，一項(xiàng)能夠保持長期性能和安全性能的巖土錨固工程對于延長巖土工程建設(shè)使用壽命，保證巖土工程安全運(yùn)行有著重要意義?，F(xiàn)本文就主要對巖土錨固工程的長期性能進(jìn)行探討，提出提高長期性能的措施方法，并對其進(jìn)行安全評價(jià)，指出巖土錨固工程中存在的各種危險(xiǎn)因素，為保證巖土錨固工程的安全穩(wěn)定提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；錨固工程；長期性能；安全評價(jià)

所謂巖土錨固工程，就是指利用深埋在地下的錨桿來連接地表的結(jié)構(gòu)物，使地表結(jié)構(gòu)物在巖土上更加穩(wěn)定，并以此來緩解巖土體所承受的荷載力。之所以要在建筑工程、水利工程等工程建設(shè)中進(jìn)行巖土錨固工程施工，就是為了要起到長效加固作用，以保證建筑工程或水利工程的整體穩(wěn)定性與安全性。因此巖土錨固工程本身的長期性和安全性是其必須要具備的基本性能。以下筆者就結(jié)合自己的工作體會，來談?wù)勅绾翁岣邘r土錨固工程的長期性能和安全性能。

1、巖土錨固工程的長期性能

這里所指的長期性能主要是指巖土錨固工作中起到主要受力作用的錨桿或錨索能夠在任何環(huán)境下保持長期的穩(wěn)定。在對其長期性能進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，一般所依照的指標(biāo)主要有：錨桿或錨索的鎖定荷載是否發(fā)生變化，承載能力大小是否發(fā)生變化，外表是否出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，以及所錨固地區(qū)的地層結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變動。若在對上述指標(biāo)進(jìn)行檢測后所得變動結(jié)果都在允許范圍內(nèi)，則說明巖土錨固工程的錨桿與錨索發(fā)揮著正常的錨固作用。因此在進(jìn)行巖土錨固工程的設(shè)計(jì)施工時(shí)，要從上述幾點(diǎn)來加強(qiáng)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量管理，以保證錨固工程的長期性能。具體來講，提高巖土錨固工程長期性能的措施方法主要有以下幾點(diǎn)：

1.1加強(qiáng)錨桿的安全性設(shè)計(jì)。一般來講，若錨桿在受力的過程中所承受的力道不夠均勻，就會使錨桿的部分鋼絞線斷裂，從而削減了錨桿的抗拉能力。因此在對錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，一定要從安全方面考慮，對于錨桿的工作荷載以及自由張拉段的長度都進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)定，避免錨桿因本身抗拉能力較低而出現(xiàn)問題，影響錨桿使用的長期性能。一般來講，錨桿的抗拔系數(shù)必須要超過2，抗拉系數(shù)至少也要為1.8。只有這樣，才有可能使錨桿在拉應(yīng)力的作用下維持長期穩(wěn)定。

1.2加強(qiáng)對錨桿質(zhì)量驗(yàn)收的管理。在長期的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，影響錨桿使用長期性能的主要原因是錨桿受到嚴(yán)重的腐蝕而降低 錨桿的抗拔拉能力。由于錨桿所處的環(huán)境一般都很惡劣，尤其是在水利工程中的巖土錨固工程，更是會長期受到雨水或河水的沖擊與侵蝕。為此，我們必須要保證錨桿本身的質(zhì)量，做好其質(zhì)量驗(yàn)收工作，嚴(yán)重質(zhì)量檢測不合格的錨桿投入錨固工程施工中。除了要在施工時(shí)建立驗(yàn)收機(jī)制以外，還要在錨桿使用過程中設(shè)置一定的長效維護(hù)管理機(jī)制，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錨桿中出現(xiàn)的腐蝕問題，并給與其鍍膜或換件的有效處理，來延長錨桿使用的壽命。

1.3積極研制高性能的新錨桿。如上文所述，影響巖土錨固工程長期性能提高的主要因素在于錨桿本身的性能以及其安裝施工方式方法是否合理配套。因此加大科研投入，積極研發(fā)更多更高性能的新型錨桿或錨索是非常有必要的。如使用新型材料，使錨桿與其施工器具之間的配合更良好，施工更方便快捷，使錨桿安裝后受力更均勻合理，以延長其使用壽命。再例如使用新結(jié)構(gòu)形式，使錨桿的使用更靈活，能夠根據(jù)實(shí)際情況變化錨桿加固的受力性能。目前已經(jīng)研制成功的新結(jié)構(gòu)錨桿主要有自鉆式、讓壓式、高壓灌漿式、可拆式組合等等幾種新錨桿。只有不斷的研究出新型的高性能錨桿，才能使我國巖土錨固工程在提高長期性能上獲得更大的發(fā)展。

2、巖土錨固工程的安全評價(jià)

2.1安全評價(jià)模式

當(dāng)前，巖土錨固工程在我國處于一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，但是對于巖土錨固工程的長期性能缺乏系統(tǒng)、深入的了解，對于錨固工程的長期性的監(jiān)理力度也不夠，因此而導(dǎo)致部分錨固工程在受到一些不良因素的影響下，長期性能受到很大的影響。為了更加有效的對錨固工程的危險(xiǎn)源進(jìn)行識別，增強(qiáng)錨固工程的長期性能，有必要建立起一定的錨固工程的安全評價(jià)模型。

2.2錨固工程危險(xiǎn)源識別

對于錨固工程危險(xiǎn)源的識別，主要應(yīng)當(dāng)對巖土錨固工程的長期性能的影響因素進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和研究，其主要的事項(xiàng)有：①工程的防水和排水設(shè)施是否齊全、完好無損，是否能夠保持正常工作；②工程施工范圍內(nèi)是否存在可能引起錨桿服飾的介質(zhì)；③如果處在夏天多雨的地區(qū)，是否會由于雨水的深入而對邊坡和錨桿產(chǎn)生侵蝕；④周圍是否有不利于錨桿安全不利的危險(xiǎn)因素；⑤錨桿錨頭、傳力裝置以及工程影響范圍內(nèi)的建筑物與巖土土體是否存在異?，F(xiàn)象。

2.3錨固長期性能的監(jiān)測與檢測

為了對巖土錨固工程的危險(xiǎn)源進(jìn)行有效的識別，并且對錨固工程的安全狀態(tài)和危險(xiǎn)源的影響度進(jìn)行科學(xué)的分析，必要對能夠反映錨固工程長期性的指標(biāo)進(jìn)行長期的監(jiān)測。其中，主要的監(jiān)測項(xiàng)目有以下幾個(gè)：

①錨桿現(xiàn)有極限承載力：可選取工程總量的10%的錨桿進(jìn)行抗拔試驗(yàn)。其要點(diǎn)是采用將錨桿外露鋼絞線接長的方法，對工作錨桿實(shí)施再張拉，可測得錨桿現(xiàn)有的極限承載力及極限承載力的損失率。同時(shí)也可獲得錨桿失效時(shí)錨固段灌漿體與巖土層間的平均黏結(jié)力。

②錨桿初始預(yù)應(yīng)力變化：對于永久性錨桿來說，應(yīng)當(dāng)將其10%的工作錨桿初始預(yù)應(yīng)力變化作為主要的監(jiān)測目標(biāo)。主要的方法是在錨桿的荷載鎖定時(shí)，進(jìn)行測力計(jì)的安裝，并且對其頻率進(jìn)行設(shè)定和定期的校對，這樣便能夠通過測力計(jì)的變化對錨桿初始預(yù)應(yīng)力的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。

③錨桿錨頭位移及被錨固結(jié)構(gòu)物變位：在通常的錨固工程中，可以選擇具有代表性的橫斷面積作為監(jiān)測點(diǎn)，對于錨桿錨頭的位置變化 以及坡面和坡體的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。針對錨桿錨頭的監(jiān)測，一般選擇高精度經(jīng)緯儀，這樣能夠有效的保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

④錨桿腐蝕狀況：根據(jù)國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會統(tǒng)計(jì)的世界各國35項(xiàng)錨桿腐蝕破壞案例，預(yù)應(yīng)力錨桿的腐蝕主要發(fā)生在錨頭和臨近錨頭的桿體自由段長度內(nèi)。因而，錨桿腐蝕狀況檢查的重點(diǎn)是拆除錨頭的混凝土保護(hù)層和離錨頭1.0m范圍內(nèi)的灌漿體，檢查筋體的腐蝕及直徑變化情況。

2.4巖土錨固工程危險(xiǎn)度評價(jià)

對于巖土錨固工程的危險(xiǎn)度評價(jià)，首先需要根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對錨固工程的安全臨界技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，對于一些影響錨桿長期性能的因素進(jìn)行分析，保證錨固工程的長期性不受影響，保證巖土錨桿工程的有效性。

3、結(jié)語

綜上所述，巖土錨固工程作為一種重要的結(jié)構(gòu)加固工程，在現(xiàn)代化工程建設(shè)中所起到的作用是無可替代的。而要想提高巖土錨固工程的長期性能和安全性，使其在工程建設(shè)中發(fā)揮更長期更可靠的作用，就需要結(jié)合錨固工程的特點(diǎn)以及其所處的環(huán)境進(jìn)行科學(xué)分析，找出影響錨桿使用質(zhì)量的因素，并加以防范和解決，還應(yīng)該建立一定的安全評價(jià)模型，以更好的分析和保證巖土錨固工程的有效性。

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