巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中應(yīng)用研究

胡博林

摘 要：隨著我國逐步擴大的工程建設(shè)形勢，在鐵路隧道、巖土邊坡、抗傾浮結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定壩基及支擋基坑等多個不同領(lǐng)域中都得到了十分廣泛地應(yīng)用，作為巖土工程領(lǐng)域中非常重要的研究領(lǐng)域，錨固技術(shù)是利用錨噴支護作用的一項技術(shù)措施，在整治、利用及改造巖土體過程中使其保持較高的穩(wěn)定性，并有效發(fā)揮出巖土體的優(yōu)勢克服不足之處。在對公路邊坡的有效治理上，巖體錨固技術(shù)凸顯出重要作用，尤其是該技術(shù)在實際中的效果。鑒于此，本文是對巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中應(yīng)用進行研究和分析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：巖土錨固技術(shù)；公路建設(shè)；邊坡治理措施

1 巖土錨固技術(shù)概述

1.1 錨固的作用方式

在巖土錨固技術(shù)實際運用中，一般會在巖土體通過錨固進入了塑性變形階段才會發(fā)揮作用，而錨桿或錨索的作用慢慢增強，改善復(fù)合巖土體塑性變形以及破壞形狀等。要穩(wěn)固巖土體，首先要做好約束骨架，保障復(fù)合巖土體可以形成有機的整體。而錨固的作用方式是通過埋設(shè)于地層下的錨桿或錨索與地層巖體之間的緊密貼合，增強防止巖塊下滑的摩擦阻力，達到加固的目的。在公路邊坡中，可以通過錨桿或錨索對公路斜坡軟弱結(jié)構(gòu)面進行切割，形成板狀巖體類的穩(wěn)定結(jié)合體。錨桿或錨索在錨固過程中可抵抗巖土體自重應(yīng)力，也可抵抗外荷載作用力，通過分擔(dān)邊坡巖土體內(nèi)部力量而實現(xiàn)邊坡穩(wěn)固的作用。尤其是在巖土體出現(xiàn)開裂時，錨桿或錨索分擔(dān)力量的作用明顯，讓使巖土體更加堅固，防止出現(xiàn)整體性破壞和大規(guī)?；屡c坍塌問題。

1.2 錨固的作用機理

在巖土錨固中，其主要是通過錨桿或錨索附近低層巖體抗剪度傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力，其作用機理主要可以概括為以下幾種：第一種是錨桿或錨索能夠降低巖塊下滑力，且錨桿或錨索具有一定的預(yù)應(yīng)力，可增強巖土自身強度，穩(wěn)固邊坡；第二種是錨桿或錨索能夠增強潛在的滑面法向力，提高潛在的滑面摩擦阻力，保障邊坡穩(wěn)定性；第三種是利用錨桿變形對巖土體施予壓力，讓原有的巖土體轉(zhuǎn)變?yōu)槿S應(yīng)力狀態(tài)，通過其承載環(huán)與承載拱的相關(guān)作業(yè)，實現(xiàn)巖土體變形的限制與約束作用，進而穩(wěn)固邊坡巖土體；第四種是通過錨桿在軟弱巖土層中構(gòu)建骨架，提升破碎巖土體的整體性，進而增強巖土體的強度。

總之，巖土體和內(nèi)部的錨桿或錨索產(chǎn)生相互作用時，能夠增強巖土體強度，改善巖土體的低抗拉和抗剪強度等情況，提高巖土體整體剛度，增強邊坡穩(wěn)定性。

1.3 錨固系統(tǒng)的破壞方式

所謂錨固系統(tǒng)的破壞，是指組成材料的破壞，可概括為4種：第一種是錨桿桿體頸縮破壞，即錨桿受到拉力作用過大，使錨桿體發(fā)生的頸縮現(xiàn)象，從而破壞錨固系統(tǒng)；第二種是巖土基體錐形破壞，若巖土體基體和灌漿體之間的接觸界面黏結(jié)強度過大，同時巖土基體抗劈裂強度與錨桿體的錨固長度過小，就會導(dǎo)致錨桿在遭受外荷載力的情況下，灌漿體周圍基體發(fā)生呈椎體形狀的破壞；第三種是黏結(jié)破壞，其破壞位置通常是錨桿和膠結(jié)材料界面，或者是巖土基體界面和膠結(jié)材料的界面處。一旦錨桿、巖土基體以及灌漿體的黏結(jié)強度達到極限值，就容易出現(xiàn)這種破壞情況；第四種是椎體黏結(jié)復(fù)合破壞，即巖土基體既出現(xiàn)錐形破壞，也出現(xiàn)了黏結(jié)破壞的現(xiàn)象。正確認識錨固系統(tǒng)的多種破壞方式，便于采取措施更好地穩(wěn)固邊坡。

2 公路邊坡治理過程中利用巖土錨固技術(shù)的優(yōu)勢和不足之處

在治理公路邊坡中，巖土錨固技術(shù)作用能夠有效發(fā)揮出來，其應(yīng)用效果在實際應(yīng)用中也有目共睹。主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：在構(gòu)筑物上錨固技術(shù)提供發(fā)揮作用的抗力對外部荷載承受，并產(chǎn)生對錨固地層巖石的加筋作用，也就是壓應(yīng)力區(qū)；使地層提高強度；相對于其它防護措施，高效、穩(wěn)定、具有良好的耐久性；便于施工，不需要搗筑和立模板；施工完成后，不需要較多的人力和資金養(yǎng)護維修；在對高陡邊坡處理過程中，相對于其它方案而言，該方案有效縮短了施工建設(shè)周期，也降低了建設(shè)預(yù)算。但在實際應(yīng)用中也存在不足之處，在控制質(zhì)量及檢查等過程中具有較高難度，若疏忽就容易引發(fā)質(zhì)量事故；在應(yīng)用施工過程中是比較復(fù)雜的工藝過程，特別是對加固預(yù)應(yīng)力錨索的選擇時，在一定程度上增加施工過程的難度。

3 對公路邊坡錨固效果產(chǎn)生影響的主要因素

其主要影響因素有三個：一是錨固的時間間隔。主要是邊坡開挖與加錨之間的時間間隔，在整個錨固工程中對時間間隔具有關(guān)鍵性作用。通常而言，開挖公路邊坡一般都是應(yīng)用自上而下分布的措施，與之對應(yīng)的是應(yīng)邊挖邊錨進行加錨，巖體難以持續(xù)保持原應(yīng)力狀態(tài)而出現(xiàn)臨空面，達不到巖體較充足的松動荷載能力。巖體若穩(wěn)定性不夠?qū)a(chǎn)生滑動進而轉(zhuǎn)化為滑動能，需增大錨固力對滑動能進行克服。所以，選擇適宜的錨固間隔時間能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用錨固技術(shù)的預(yù)期效果。二是環(huán)境影響。主要是發(fā)揮預(yù)應(yīng)力作用，主要體現(xiàn)在：自然環(huán)境變化的溫度使巖體溫度不同，造成錨固力產(chǎn)生差別。通常而言，在夏季隨溫度升高而增大預(yù)應(yīng)力，在冬季隨溫度降低而減少預(yù)應(yīng)力；降雨也影響預(yù)應(yīng)力。若雨水滲入巖體裂隙就容易產(chǎn)生濕脹現(xiàn)象，進而引起鋼索拉伸，隨之錨固預(yù)應(yīng)力增大。三是巖體條件。巖體具有堅硬、軟弱等多種類型，容易產(chǎn)生完全不同的蠕動。堅硬巖體的結(jié)構(gòu)面相對較少一些，蠕動與其它結(jié)構(gòu)相比也不大，所以預(yù)應(yīng)力損失相對較小，而軟弱巖體預(yù)應(yīng)力只是在巖層產(chǎn)生一定的作用，因巖層受壓縮作用產(chǎn)生的變形相對較大，變形將減少而速度也將降低，因此在預(yù)應(yīng)力損失方面相對較大一些。

4 公路邊坡治理中錨固技術(shù)的應(yīng)用

在實際工程中錨固技術(shù)的發(fā)展較快，其技術(shù)內(nèi)容的發(fā)展呈現(xiàn)出多樣化趨勢，在治理公路邊坡中應(yīng)用的錨固技術(shù)主要是：一是采用巖土錨固技術(shù)對圬工防護的不足進行彌補。常規(guī)的防護公路邊坡過程中，為使公路邊坡保持穩(wěn)定，圬工防護是比較常用的一種方法。但該技術(shù)存在不足之處，因圬工防護體只在坡面上產(chǎn)生作用并具有較低強度，若配以常規(guī)加固方法對于邊坡巖土體存在的一些問題難以有效解決而造成對其防護具有一定的難度。有效利用錨固技術(shù)可顯著縮短工程建設(shè)時間，不斷降低工程建設(shè)造價并在一定程度上將運營維護經(jīng)費顯著減少，確保工程達到較高的耐久性與穩(wěn)定性。

二是采用巖土錨固技術(shù)改善重力式擋土墻存在的問題。主要是因原料都具有廣泛的來源、施工工藝相對簡單及建設(shè)費用不高，而且重力式擋土墻存在很多問題有待于改進，如在體積上具有比較高的要求，目前還難以有效解決復(fù)雜地質(zhì)地形條件的情況，若可以配合巖土錨固技術(shù)就能妥善解決該問題。錨桿擋土墻、錨桿樁板式擋土墻及加筋擋土墻在巖土錨固技術(shù)中都能在治理公路邊坡中應(yīng)用，具有良好的穩(wěn)定性、輕型結(jié)構(gòu)及地基承載力不高等明顯優(yōu)勢。

5 結(jié)束語

總體而言，巖土錨固是通過埋設(shè)錨桿而使地層和結(jié)構(gòu)物之間緊密聯(lián)鎖，基于地層下錨桿或錨索和周圍地層抗剪強度而傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力，達到加固地層的作用，提高被加固巖土體的強度，同時改善該巖土體的應(yīng)力狀態(tài)，最終達到保持巖土體和結(jié)構(gòu)物之間穩(wěn)定性的目標(biāo)，實現(xiàn)巖土錨固對邊坡治理的目的。這一技術(shù)具有一定的推廣應(yīng)用價值，在了解其作用方式和原理的基礎(chǔ)上，克服其中的運用缺點和注意事項，可更好地發(fā)揮其在公路邊坡治理中的作用。

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