錨固技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及作用機(jī)理分析

魏輝球

摘要：巖土工程的數(shù)量和范圍都在擴(kuò)大，相關(guān)領(lǐng)域也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。為了保證巖土工程的建設(shè)質(zhì)量，需要提升工程中技術(shù)的實(shí)施質(zhì)量，錨固技術(shù)作為巖土工程中采用的重要技術(shù)類型，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化錨固技術(shù)的使用效果。錨固技術(shù)可以減少巖土工程發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的幾率，提高巖土工程的穩(wěn)定性，對巖土體的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，為巖土層的結(jié)構(gòu)提供支撐。目前錨固技術(shù)的應(yīng)用極其廣泛，本文對錨固技術(shù)的工作原理、技術(shù)分類、錨桿分類進(jìn)行了深入分析，并討論了錨固技術(shù)的具體應(yīng)用要點(diǎn)，力求可以提高巖土工程的建設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：錨固技術(shù)；巖土工程；應(yīng)用；作用機(jī)理

Application and mechanism analysis of anchoring technology in geotechnical engineering

Wei-Hui qiu

Geological Brigade of Geological Bureau of Guangdong Province Meizhou 519000

Abstract： with the continuous acceleration of Chinas economic development， the number and scope of geotechnical engineering are expanding， and the related fields also usher in new development opportunities. In order to ensure the construction quality of geotechnical engineering， it is necessary to improve the implementation quality of engineering technology. As one of the important types of technology used in geotechnical engineering， the application effect of anchoring technology should be strengthened. Anchoring technology can reduce the probability of geological disasters in geotechnical engineering， improve the stability of geotechnical engineering， change the stress state of rock and soil， and provide support for the structure of rock and soil layer. The application of anchoring technology is very extensive at present. This paper analyzes the working principle， technical classification and anchor classification of anchoring technology， and discusses the specific application points of anchoring technology， so as to improve the construction quality of geotechnical engineering.

Key words： anchoring technology；geotechnical engineering；application；mechanism of action

在巖土工程的建設(shè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種地質(zhì)災(zāi)害，例如地面沉降、山體滑坡等，不僅給巖土工程造成嚴(yán)重的影響，甚至威脅到周圍人員的生命安全。錨固技術(shù)屬于支護(hù)技術(shù)類型之一，成本較低，在巖土工程中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。目前錨固技術(shù)用于基坑支擋、邊坡加固等多個環(huán)節(jié)，根據(jù)錨固技術(shù)所使用的錨桿材料對巖體進(jìn)行加固，使巖土自身的穩(wěn)定性大幅度提高，進(jìn)而提升巖土工程整體的建設(shè)質(zhì)量以及穩(wěn)定性。錨固技術(shù)可以有效解決在巖土工程建設(shè)過程中遇到的復(fù)雜問題，并且應(yīng)用范圍已經(jīng)從城市基礎(chǔ)建設(shè)擴(kuò)展到能源基礎(chǔ)建設(shè)，交通體系建設(shè)以及水利工程建設(shè)中。因此施工隊(duì)伍應(yīng)當(dāng)對錨固技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行深刻分析，確保施工質(zhì)量的提高。

1.錨固技術(shù)在巖土工程中的作用機(jī)理

錨固技術(shù)的作用機(jī)理是使用錨桿提高附近范圍內(nèi)地層的抗剪水平，保證在開挖地層時(shí)可以讓開挖面處于穩(wěn)定的狀態(tài)，或者通過錨桿來傳遞結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的拉力[1]。錨固技術(shù)主要分為土錨和巖錨兩種形式，將錨桿的一端和圖強(qiáng)或者巖土工程中的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行連接，將另一端錨固在土層或者巖層之中，利用多種力達(dá)到提高結(jié)構(gòu)物的承受能力，例如錨固體以及巖土體在碰觸中所產(chǎn)生的摩擦力、拉桿和錨固體之間產(chǎn)生的握裹力、拉桿強(qiáng)度等。錨固技術(shù)具有主動控制、降低成本、加快施工速度、方便技術(shù)操作、實(shí)施深層控制、動態(tài)化水平高的多個優(yōu)勢，在巖土工程中有著廣泛的應(yīng)用。

2.錨固技術(shù)的分類和錨桿的分類

2.1錨桿技術(shù)的分類

錨桿技術(shù)在巖土工程中廣泛的應(yīng)用，也發(fā)揮了不同的功能。目前在巖土工程中經(jīng)常使用的錨固技術(shù)主要包括預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)、短錨桿、配筋噴射混凝土加固、自進(jìn)式錨桿網(wǎng)噴射混凝土加固技術(shù)等等。

2.2錨桿的分類

在錨固技術(shù)的應(yīng)用中錨桿是必不可少的一部分，屬于主要的支護(hù)形式，對于錨固技術(shù)的使用有著重要的影響[2]。錨桿是由錨頭、鋼索、水泥以及塑料套管定位分隔器組成的，可以對巖土體進(jìn)行直接加固，控制住巖土體的形態(tài)變化，避免巖土工程出現(xiàn)坍塌。當(dāng)前在市場上所存在的錨桿有百余種，可以按照不同的使用途徑分類，分為巖石、土層以及海洋三種。根據(jù)不同的固定傳力方式可以將錨桿分為拉力式、壓力式以及剪力式，根據(jù)錨桿的作用機(jī)理可以劃分為黏結(jié)型、摩擦型以及端頭錨固式。根據(jù)是否對錨桿施加預(yù)應(yīng)力分為預(yù)應(yīng)力以及非預(yù)應(yīng)力錨桿，預(yù)應(yīng)力錨桿與非預(yù)應(yīng)力錨桿的結(jié)構(gòu)及基本原理存在一定差異，如圖1所示，兩者在地層中的力系存在差異；如圖2所示，兩者的一般力學(xué)特性分析也存在差異。

3.錨固技術(shù)在巖土工程中的實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)

3.1基坑開挖和邊坡修整中的應(yīng)用

在深基坑開挖的過程中選擇分層的方式進(jìn)行開挖，但是每一層的深度不能處于過大的狀態(tài)，否則可能影響到邊坡的穩(wěn)定性，增加工程的安全隱患。當(dāng)對基坑的深度進(jìn)行設(shè)定時(shí)，針對暴露坡面所產(chǎn)生的直立能力進(jìn)行分析，要求每一層的開挖深度都要低于天然的自立高度[3]。與此同時(shí)，也需要保證在錨桿周圍附近的水泥在凝固之前不會給錨桿的受力造成限制，這樣才不會給錨桿的固定能力造成影響。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，每一層的土層深度應(yīng)當(dāng)控制在2.0m～2.5m之間，砂層的厚度需要控制在1.0m～1.5m之間，不能出現(xiàn)超深開挖的現(xiàn)象。當(dāng)確定開挖的長度時(shí)，應(yīng)當(dāng)分析不同施工隊(duì)伍在交叉施工過程中給坡面造成的影響，需要保證坡面的穩(wěn)定性。一般情況下，處于同一軸線的開挖長度應(yīng)當(dāng)保證在15m～ 20m之間。當(dāng)進(jìn)行邊坡開挖的時(shí)候，需要確保不給支付土層造成嚴(yán)重的影響或者擾動，按照施工規(guī)定對邊坡進(jìn)行整修，避免由于在基層開挖時(shí)出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致基坑最終的外形尺寸不符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

3.2鉆孔技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

在鉆孔技術(shù)應(yīng)用的過程中，首先確定鉆孔的孔徑，孔徑過大或者過小都會影響到錨固技術(shù)的固定效果，進(jìn)而給巖土工程的整體建設(shè)質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[4]。因此，當(dāng)保證了錨固力的標(biāo)準(zhǔn)性時(shí)，需要減少鉆孔所花費(fèi)的時(shí)間和周期，減少深部地層的內(nèi)應(yīng)力給錨固技術(shù)的應(yīng)用帶來影響。在鉆孔的過程中需要選擇高質(zhì)量的懸空設(shè)備和設(shè)施器具，明確錨固的拉力數(shù)值，設(shè)計(jì)好其他的有關(guān)參數(shù)，利用鉆孔技術(shù)的最佳狀態(tài)對孔徑進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果遇到軟土地基等特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，可以減少單索錨固釘?shù)膰嵨辉O(shè)計(jì)，直接選擇擴(kuò)大端部的方法縮小所鉆孔孔徑。如果遇到的所泥砂質(zhì)的巖土解雇，則需要在應(yīng)用鉆孔技術(shù)的時(shí)候跟進(jìn)套管，避免在施工過程中出現(xiàn)塌孔或者涌水。

3.3正確擺放錨桿桿體的位置

錨桿是完成錨桿技術(shù)的重要工具，錨桿過粗、過細(xì)、過長都會影響錨固技術(shù)的支護(hù)效果，因此應(yīng)當(dāng)將錨桿桿體的位置進(jìn)行正確的擺放[5]。在目前的巖土工程施工過程中，需要結(jié)合實(shí)際的工程施工情況選擇相應(yīng)的參數(shù)，有效地避免出現(xiàn)坍塌和土裂等事故。當(dāng)錨桿之后把地下的工程周壁挖出，應(yīng)當(dāng)對錨桿的質(zhì)量進(jìn)行檢查之后再放進(jìn)，有效地避免錨桿滑移問題出現(xiàn)。需要保證錨桿接受防腐處理，避免錨桿在應(yīng)用過程中出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，減少錨桿所受到的腐蝕。錨桿是否完整影響錨桿能否提供較強(qiáng)的上托力，可以提升錨桿抵抗土層壓力、土層抗拔力以及地下水壓力的關(guān)鍵因素，必須要將錨桿的兩端分別放在土墻、工程結(jié)構(gòu)以及地基巖層之中，并將注漿管一同放到鉆孔之中，確保錨固技術(shù)的持久性。

3.4灌漿施工中巖土工程中的應(yīng)用

對于巖土工程而言，灌漿施工所應(yīng)用錨固技術(shù)最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，和錨固件承載力強(qiáng)弱有著最為直接的關(guān)系，因此必須要結(jié)合施工中的綜合因素分析灌漿施工的具體步驟。如果在冬天進(jìn)行灌漿施工，需要對灌漿的凝固時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，增加一定的彈性時(shí)間，如果所在夏天進(jìn)行灌漿施工，則需要對泥漿對溫度進(jìn)行控制和調(diào)整[6]。在灌漿時(shí)需要按照一次性的標(biāo)準(zhǔn)完成，這樣才能夠保證施工的有效性，因此在進(jìn)行灌漿施工之前需要做好施工準(zhǔn)備。以高壓注漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)在土墻穩(wěn)定性提升工程的應(yīng)用為例，表1即為經(jīng)過注漿處理之后，土墻土體各種物理性質(zhì)的改變情況。隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，在巖土工程中開始使用智能壓漿系統(tǒng)進(jìn)行灌漿施工，漿液在智能壓漿系統(tǒng)形成一個持續(xù)循環(huán)的路徑，排除管道內(nèi)部空氣，及時(shí)解決管道堵塞的問題。對于水平狀態(tài)或者曲線狀態(tài)孔道，壓漿的壓力值需要保持在0.5MPa～ 0.7MPa，超長孔道壓漿壓力值應(yīng)控制在1.0MPa之內(nèi)，豎向孔道壓漿壓力值應(yīng)控制在0.3MPa～0.4MPa之內(nèi)。

3.5張力鎖定在巖土工程中應(yīng)用要點(diǎn)

為確保錨固技術(shù)的應(yīng)用效果，需要使用人為的方式達(dá)到錨固技術(shù)所需要的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇張拉錨桿體的方式完成[7]。使用張拉設(shè)備可以對錨桿體的自由段發(fā)生張力作用，進(jìn)而使其變長。在實(shí)際的巖土工程應(yīng)用過程中，結(jié)合錨桿體的實(shí)際材質(zhì)以及鎖定力參數(shù)選擇合適的設(shè)備。在進(jìn)行張拉的過程中，需要檢查錨具之后，再進(jìn)行夾具的安裝。目前智能化張拉系統(tǒng)運(yùn)用在巖土工程中，主要包括兩部分，第一部分是安裝張拉設(shè)備，第二部分則是進(jìn)行智能化張拉控制。在安裝設(shè)備時(shí)注意仔細(xì)安裝工具錨，讓工具錨和智能張拉系統(tǒng)前端的張拉端錨保持孔位一致，使兩種錨具呈對稱的狀態(tài)[8]。

4.結(jié)語

我國地域遼闊，不同地區(qū)巖土工程會遇到不同類型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在開展巖土工程中要根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)選擇合適的施工方法。隨著錨固技術(shù)的不斷發(fā)展，所使用的材料和工具質(zhì)量也在不斷地提升，促進(jìn)了巖土工程質(zhì)量的提高和發(fā)展。但是在實(shí)際的巖土工程建設(shè)過程中，由于所遇到的自然環(huán)境有較大的差異，在有些時(shí)候錨固技術(shù)的應(yīng)用存在一定的限制，因此技術(shù)人員需要在施工建設(shè)過程中尋找錨固技術(shù)存在的問題，制訂解決方案，提升錨固技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用效果。

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