巖土錨固技術在巖土工程邊坡治理中的應用分析

涂自慧

【摘要】巖土錨固技術是巖土工程中常用的技術，在邊坡治理和地質災害治理中得到廣泛地應用，應用技術已發(fā)展得比較成熟。本文立足巖土工程邊坡治理。首先分析了邊坡錨固效果的影響因素，再分析了錨固技術的作用機理，然后探討了巖土工程中錨固技術的應用策略，最后指出了錨固技術在巖土工程邊坡治理中需要注意的相關事項。

【關鍵詞】巖土工程；邊坡治理；巖土錨固

在我國工程建設不斷推進中，巖土錨固技術發(fā)揮了十分重要的作用。采用該技術能夠增強巖土的穩(wěn)定性，增強邊坡的牢固性。

1.邊坡錨固效果的影響因素

1.1巖土體類型及性能對邊坡錨固效果的影響

不同類型和性能的巖土體，會使預應力受到不同的影響。如果巖土體比較堅硬、完整，則其受到的預應力損失就比較小。如果巖土體比較軟弱，在預應力的作用下，就會對巖層產(chǎn)生壓縮，從而導致巖層出現(xiàn)變形、移位甚至是斷裂，而這種變形是需要較長時間的，這樣就會產(chǎn)生較大的預應力損失。

1.2錨固時機對邊坡錨固效果的影響

在治理邊坡的工程建設中，一般是按照從上到下的順序，采用分段開挖和分段錨固邊坡的方式。在開挖過程中，由于外力和環(huán)境因素等作用下，會使巖土結構出現(xiàn)松動，甚至是滑動現(xiàn)象。為了防止這些現(xiàn)象，這就需要強化錨固力。選擇最佳的錨固時機，能夠有效減少邊坡滑動現(xiàn)象，從而使錨固效果達到最佳程度。

1.3外界環(huán)境變化對邊坡錨固效果的影響

溫度、天氣等外界環(huán)境變化會直接影響錨固效果。例如：不同的溫度變化下，會使巖土體內部產(chǎn)生溫度變化，從而影響錨固力。溫度上升增加預應力；溫度下降則減少預應力。降雨會使巖體內部的裂隙進水，巖體發(fā)生濕脹現(xiàn)象，拉伸鋼索時就需要適當增加錨固預應力。

2.錨固技術的優(yōu)缺點分析

在擋阻加固措施中，錨固技術是非常重要的一種，能夠有效地預防巖塊下滑，使錨桿、錨索與巖體緊緊地相貼，就會產(chǎn)生較強的摩擦力。錨桿和錨索能夠對斜坡軟弱結構面進行分割，形成若干個板狀巖體，構成有機整體，從而增強錨固的穩(wěn)定性。

2.1優(yōu)點

錨固技術在巖土邊坡治理中，其優(yōu)點很多，主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是所需工程造價較低。和其他邊坡加固支護技術比較而言，采用巖土錨固技術，所需要的工程成本要低一些，可以比其他加固支護技術低到20%～30%左右的造價。同時，還可以極大地減少工期，能夠極大提升施工效率。特別是在高邊坡防護過程中，巖土錨固技術不僅可以節(jié)約成本，而且可以將工期壓縮到最低程度。二是具有良好的性能。錨固技術具有較強的穩(wěn)定性、耐久性，在完成施工之后，無需再花費多少人力物力和財力進行維護管理。因此，后期的維護成本大大減少，便于維護管理。三是施工方便易行。由于這種施工非常方便，不需要設立模板，也不要搗筑，從而大大方便施工。

2.2缺點

當然，任何一種技術都不可能是萬能的，巖土錨固技術也是如此，是由自身的缺點所確定，尤其是安全性方面表現(xiàn)比較突出。在邊坡治理過程中，其危險系數(shù)較大，很容易發(fā)生安全事故，必須做好有效的安全措施。巖土錨固技術實施，需要較多的施工設備，特別是對安全措施方面的要求較高。加上巖土錨固施工技術工藝復雜，特別是在預應力錨索對高坡及陡坡進行加固時，技術難度非常大，很容易留下質量隱患。由于隱蔽工程較多，進行質量控制和檢查有很大的難度，也使得工程安全風險性增大[1]。

3.應用策略

錨固技術在工程實踐過程中得到了很大發(fā)展，其技術內容出現(xiàn)了多樣化的發(fā)展趨勢，常用的錨固技術有：預應力錨固和短錨桿及配筋噴射混凝土三者配合的邊坡加固措施；僅有預應力錨索的邊坡加固措施；短錨桿和配筋噴射混凝土配合的邊坡加固措施；自進式錨桿網(wǎng)與砂漿錨桿網(wǎng)兩種噴射混凝土配合的加固方式等、在邊坡的治理中得到具體應用其錨固技術應用策略有如下：

3.1增強對邊坡的約束力

要想充分發(fā)揮錨固技術的積極作用，就需要使巖土體受到錨固，增強其預應力。一是有效約束骨架。在約束骨架的作用下，能夠使巖土體成為整體。加上巖土體自重及外在荷載作用，能夠使預應力錨索來共同分擔邊坡巖土體內部的力量，有效抗擊和防止巖土體發(fā)聲開裂問題，從而體現(xiàn)出錨桿的分擔功效。正是借助系列復合應力作用，可以有效避免膠結材料發(fā)生碎裂現(xiàn)象。在錨桿的作用下，可以使巖土體的堅固性極大增強，減少破壞發(fā)生率，避免重大事故地發(fā)生，使錨桿能夠最大限度地發(fā)揮出積極作用。二是在錨固坡面上布設好鋼筋網(wǎng)，從而有效保護噴射混凝土面層，有效確保坡面土體的穩(wěn)定性和強度，防止水流對坡面表層巖土體產(chǎn)生沖刷，最終使邊坡坡面受到強有力地約束。

3.2發(fā)揮巖土錨固技術支護作用

在巖土工程中應用錨固技術，應該與邊坡的實際情況相結合，根據(jù)其具體類型、安全性和地質條件等因素，靈活有效地應用巖土錨固技術。

一是錨桿肋柱墻板結構的應用。如果被保護的是安全一級、二級的邊坡工程，被錨固的巖土體是全基巖，且有較高的臨空面高度時，可以采用此結構。錨桿肋柱墻板結構對技術的有著較高的要求，且所需的成本較大，一般應按照從上到下的順序，采用規(guī)范化的施工流程：先實施土石方工程，再進行錨桿錨固，最后加載肋柱墻板。在進行鉆孔過程，要將干鉆作為首選，并嚴格控制施工作業(yè)高度。二是排樁式錨桿擋墻的應用。該結構主要由鋼筋混凝土與錨桿聯(lián)合組成，排樁是挖孔樁或鉆孔樁，既可以是預應力錨桿，也可以選擇非非預應力錨桿。一般在以下幾種情形下應用：（1）對于因為開挖或路堤推力式滑坡而產(chǎn)生的滑坡區(qū)域中，在采取支護措施時，如果采用抗滑樁，所阻擋邊坡推力荷載的作用不會很好，此時，就可以采用鋼筋硅排樁式錨桿擋墻。（2）如果對邊坡進行切坡處理后，結構軟弱面成為臨空狀，很容易發(fā)生坍塌和嚴重的滑坡，這就需要采用此種機構來加固邊坡。（3）如果坡頂0.5m區(qū)域內的荷載較大或是存在比較重要的建筑，也應該采用此種支護結構。三是錨桿墻壁結構。如果被錨固的巖體有較強的穩(wěn)定性、巖面高度小、覆蓋土層薄時，可以采用此結構。在施工時，也是從上到下的順序，并對每個工作面高度進行嚴格控制。四是錨桿群支護結構。在進行邊坡治理工程中，選擇又長又密的抗拉構件，將抗拉構件埋入到邊坡中，從而使破體與支護結構形成有機復合體系，使邊坡的穩(wěn)定性有效增大。特別是對于比較松散的巖土體邊坡工程中應用較多。五是錨板支護結構。在巖石邊坡中，鋼筋混凝土面板與由錨桿聯(lián)合組建成錨固結構。在此結構中，借助錨桿的支護作用，可以增強承擔巖石的壓力，防止邊坡發(fā)生側向位移變形。借助混凝土面板，可以避免巖體表面遭受破壞，使巖石塊坍塌滑落的情況得到有效控制。

3.3高邊坡的加固防護技術

在巖土錨固技術應用時，應根據(jù)與巖土體結構、特性、邊坡高度、地表及地下水等實際情況，來選擇合適的防護措施，如可以采用護坡、土釘墻、漿砌片石網(wǎng)格、錨桿鐵絲網(wǎng)等。在進行邊坡加固防護中，如果用土工格柵，比使用鐵絲網(wǎng)的工程造價更低，并能使護面柔韌性大大增強，減少和避免開裂問題，對坡面位移現(xiàn)象有著明顯的阻止作用。在進行高邊坡加固防護過程中，如果邊坡巖石的破碎風化面向路基傾向，這樣的邊坡非常容易因為外界變化而產(chǎn)生坍塌滑坡等災害，故此可以采用錨索、錨桿護坡等措施，按照從上到下，邊開挖邊防護的方式，具有很強的可靠性，容易獲得良好的加固效果。在山區(qū)施工時，相關工程人員往往對邊坡穩(wěn)定性方面的地質勘查不夠重視，很容易在邊坡開挖時出現(xiàn)滑坡、坍塌等事故。因此，在邊坡加固治理，可以采用預應力錨索抗滑樁。

3.4增強邊坡穩(wěn)定性

錨桿能夠減少巖土體的下滑力，同時，潛在滑面上的方向力在錨桿作用下能夠增強摩擦阻力，從而使摩擦力更加有力地作用在滑面上。與預應力錨索作用于巖土體內部，從而構成整體，使巖土體自身強度得到明顯增強。正是借助結構的整體合力，能夠有效阻止巖土體被破壞，從而使巖土體的抗剪強度極大增強。同時，還可以增強巖土體的剛度和強度，有效確保邊坡的整體穩(wěn)定性。

4.巖土工程中錨固技術的施工工藝探討

4.1制作和存儲錨桿桿體

在制作和存儲錨桿桿體時，應在施工現(xiàn)場、工廠的作業(yè)棚內，錨固段桿體上不能存在可能對注漿體粘接和錨桿使用壽命產(chǎn)生影響的有害物質，并應確保注漿體保護層具有符合要求的厚度。應將光滑套管設置在自由段桿體上，使其起到隔離保護的作用。在切割錨桿桿體時，要使用切割機，并做好相應的防腐處理。在完成錨桿體制作后，要及時使用，而不能長時間的存放。特別是在桿體制作完成后，不得露天存放，而應該存放在干燥清潔的地方；要盡可能地避免油漬濺落或是桿體機械損傷；特別是做好桿體外露部分的防潮處理。對于長時間存放在外的桿體，要進行嚴格仔細地檢查。

4.2錨桿孔的鉆鑿

在進行鉆鑿錨桿孔時，因為鉆鑿施工造價較高，必須確保鉆鑿方法的準確性，也是影響工程進度的關鍵所在，故此，鉆鑿作業(yè)的進度。在沖洗鉆桿的方法中。不同的沖洗方法，會使鉆鑿速度及質量受到直接影響，氣洗法是最為常見的。采用水洗方法，可以使巖層與灰漿間的粘結力極大增強，即使巖層中比較潮濕，也能有著良好的鉆鑿效果。如果是在泥灰?guī)r層中采用水洗鉆孔時，必須非常慎重，這樣才能使其達到理想的效果。

4.3桿體就位

在鉆孔中放入桿體之前，應確保桿體的加工質量，確保錨桿得到有效的防腐處理。在進行桿體安放時，應嚴防出現(xiàn)扭壓和彎曲。在治理邊坡工程，當桿體放進孔內時，必須保持與鉆孔一樣的角度，使防腐層不能受到損壞。在插入時，必須將錨桿體插入深度控制在長度的95%，預應力錨桿插人孔內深度應大于或等于錨桿設計長度的90%。在安放好桿體之后，切勿隨意敲打，也不得將重物懸掛在上面。

4.4注漿施工

在進行注漿施工時，可以用水泥漿來固定錨桿與地層。在硬化之后，鉆孔中堅實的材料能夠給地層傳遞錨桿拉力，同時，還要對鉆孔周圍的巖土體進行硬化。注漿材料的粘結強度、防腐性，取決于拌合料的成分、注人方法及拌制。故此，要在短鋼筋錨桿和預應力錨桿的首次灌漿中使用，切勿在錨固段二次劈裂灌漿中應用此法。

4.5錨桿的張拉鎖定

對錨桿張拉就是通過張拉設備使錨桿預應力筋的自由段產(chǎn)生彈性變形，并將初始預應力通過錨固段傳遞給地層與被錨固的結構物，以加固地層的不穩(wěn)定部位或利用地層承受結構物的拉力。錨桿（索）的張拉試驗，在某種程度上可以判定錨桿（索）的適用性，預測錨桿（索）的長期工作性能，揭示出錨桿（索）設計和施工中的缺陷。錨桿（索）張拉的最適當方法是直接拉拔，有時對低承載力的鋼筋錨桿、自鉆式錨桿也可采用扭力扳手擰緊螺母張拉，但這種張拉的方法存在許多不確定性[2]。

5.需要注意的問題

5.1嚴格控制材料質量

要高度重視材料質量問題，科學制定計劃和流程，嚴格控制施工材料的進場。在材料進場時，要嚴格進行質量檢查，既要查看水泥、鋼筋、錨索等相關材料的生產(chǎn)合格證，又要重點查看水泥等原材料的標號、強度等級等，更要對有的特殊材料性能進行檢測，對于質量不合格的材料，堅決不能讓其混入場內。如果這些材料質量不達標，就會對工程質量產(chǎn)生直接影響，故此，需要對錨桿的焊接、接頭等重要部位進行重點關注，確保焊接質量。

5.2嚴格控制鉆進速度

在進行鉆進施工過程中，如果孔內不慎發(fā)生事故，必須采取有效的防護措施。切不可盲目地追求進度，而要合理把握鉆進速度，并嚴格控制鉆進參數(shù)。要根據(jù)實際情況，對鉆進時可能存在的埋鉆等困難、問題，采取強有力的防范措施這樣才能保證施工的順利實施。

5.3強化工程檢查工作

在進行工程施工時，必須加強監(jiān)督檢查。事前，要編制質量事故預案，采取有效的預防措施，事中，采取過程控制法，抓早抓小，便于及時發(fā)現(xiàn)和解決存在工程中質量隱患。特別是在每段支護完成后，要及時檢查，仔細查看坡頂是否發(fā)生位移，以此減少或避免質量問題。事后要分析并認識到坡頂沉降對巖土錨固的影響，如果出現(xiàn)問題，必須及時采取行之有效的措施。故此，在施工過程中，不僅要確保工程進度，還有保證工程質量，這樣才能使錨固技術的作用發(fā)揮到最佳水平[3]。

6.結語

綜上所述，巖土錨固技術是巖土工程加固和支護技術中非常重要的技術之一，它能夠增強邊坡的穩(wěn)定性和牢固性，所需工程造價較低，施工比較簡便易行，具有較強的穩(wěn)定性、耐久性，因此，在巖土工程中得到了比較成功和廣泛地應用。在實際應用中，要按照揚長避短的原則，充分發(fā)揮其積極作用，掌握好巖土錨固技術的施工工藝和技術要領，特別是加強施工材料質量的控制，科學安排施工進度，強化工程的督促檢查，確保工程質量、安全和進度。

參考文獻

[1]徐斌.淺析巖土錨固技術在公路邊坡治理中的應用[J].價值工程，2012，34：82-83.

[2]葉秋生.巖土錨固技術在公路邊坡治理中的應用[J].門窗，2014，11：170-171.

[3]郭琳.淺析巖土錨固技術在公路邊坡治理中的應用[J].中華民居（下旬刊），2013，05：266-267.