土層擴孔壓力型錨桿的錨固機理探析

向德強

摘 要：在文章中，作者首先簡單介紹了土層錨桿的基本概念及相關知識，而后結合某一特定的建筑工程，對擴孔壓力型錨桿的應用進行了實驗分析，包括擴孔過程及張拉實驗等。最后總結了該類錨桿的錨固機理，明確了壓力型錨桿的抗拉力和抗拔力量更強，符合當代建筑的建設理念。相信未來，擴孔壓力型錨桿會在我國各類工程建設中得到更為廣泛的應用。

關鍵詞：土層錨桿；擴孔壓力型錨桿；錨固機理

1 土層錨桿概述

作為巖土工程領域的重要技術手段之一，錨固技術的使用極大地改變、加固并提升了巖石的本質特征，充分地發揮出工程地點巖石土體的巨大潛力，極大地優化了工程結構的承壓能力。就我國目前研究情況來看，關于巖石錨固技術的研究較多，而關于土層錨固技術的相關文獻則比較少。近年來，隨著深基坑支護技術的不斷提高，土層錨桿技術也得到了更為廣泛的應用。

所謂土層錨桿錨固，就是指工作人員將其一端與工程地下的各種支護機構相連接，而另一端則固定于破裂面之下的穩固土體之內。這樣一來，錨桿就能將支護結構所承擔的側向的負荷傳遞到穩固的土體之中，提高結構的抗剪強度，從而進一步提高支護結構的穩定性。就目前來說，隨著各種新技術手段的不斷涌現，各種新型錨桿也在不斷問世，如擴孔型土層錨桿、重復高壓灌漿型錨桿以及分散壓縮型錨桿等。

2 土層擴孔壓力型錨桿的相關實驗研究及結果分析

層錨桿的支護過程主要包括以下幾個環節：在土層中成孔、插入錨桿、對錨桿周圍進行注漿以及張拉錨固等。這些工程環節的合理與否，將會對整個工程的質量產生十分重要的影響。為了進一步提高錨桿的承載能力，優化工程質量，擴孔型錨桿受到了廣大工程從業者的重視，其使用突破了傳統錨桿長度不足造成的不利影響。土層錨桿的承載力主要是由錨固體與周圍土體之間的界面特征所決定的，包括錨固段漿體與鋼筋界面之間的固力、摩擦阻力以及錨固土體保持穩定性的力等。擴孔型錨桿，也可稱為擴大頭錨桿，其受力來源主要包括以下幾個方面：第一，錨固段與土層之間產生的摩擦阻力；第二，擴孔段與土體產生的摩擦阻力；第三，擴孔端部的承載力。在施工之前，工作人員必須充分了解土層錨固技術的工作原理以及相應的受力情況，這樣才能使錨桿與周圍土層之間很好地連接起來，充分實現錨固的效果。

為了充分鑒定擴孔型錨桿的性能，作者對錨桿進行了實驗研究與分析?，F有一工程建設項目，其基本情況如下：該建筑有六層，同時有兩層地下室。項目施工人員計劃采用框架施工結構，在基坑開挖時采用兩級形式進行，其中第一級采用放坡、噴錨以及單雙軸水泥攪拌樁的支護形式，而第二級采用SMw技術功法、局部設內支撐、三軸水泥攪拌樁的支護形式。下面，作者將對該實驗的相關數值進行分析，并探討土層擴孔壓力型錨桿的錨固機理，以便使該類錨桿在未來得到更為廣泛的應用。

為了充分鑒定擴孔型錨桿在施工過程中應用的可行性，作者對錨桿進行了實驗，主要選取了5根錨桿，所有的錨桿均采用25精軋的螺紋鋼。工程施工地點的土層經檢驗為中砂，錨固段的直徑為20厘米。為了更好地了解錨桿的性能，作者對這五根錨桿進行了編號，并做好實時記錄。整個實驗周期為15天，實驗過程完全按照建筑工程的施工技術規范進行，并通過穿心式的油壓千斤頂對錨桿的承受壓力進行逐級增加。為了保證數據的真實性，作者在錨桿易于變形的方向安裝了百分表測讀。

同時，擴孔過程如下：首先，作者將鉆桿下方插至孔的底部，并以此來測算鉆管的深度與套管的深度是否一致或者合適。一般來說，鉆桿的深度必須大于套管的深度，同時兩者數量要保持一致。其次，進行第一節擴孔，按照“鉆進引孔→一節鉆桿到底后提升鉆桿→從上至下擴孔→一節鉆桿到底后，從下向上擴孔至套管深度→向前推進該節鉆桿，安裝第二節鉆桿”的步驟進行。之后，工作人員可以進行逐次擴孔、二次擴孔、三次擴孔等。當深度合理以后，作者停止鉆孔，同時要記錄下漿液的用量，看是否有返漿的現象。再次，取出鉆桿、拔出套管，然后進行注漿。同時，要做到及時補漿。作者對所有的錨桿進行了張拉實驗，經測定發現，上部非擴孔段長為14米，直徑為3.5米；擴孔段為4米，直徑為6米，土層特征E為30MPa，C為 40MPa。同時，經比較普通錨桿與土層擴張型錨桿，作者發現后者的抗拉力更強。

3 數值模擬

在本次實驗過程中，作者主要采用了FLAC計算方法，模擬了土層、巖石以及其他結構材料的特性，這些材料在達到屈服極限時會發生塑性流動。通過單元和區域的表達形式，工作人員可以自動地調解各個體系，從而模擬不同物體的形狀。FLAC程序還可以模擬滑坡和斷裂發生的位置，并進行動態分析。

通過分析，作者發現擴孔壓力型錨桿的抗拔能力遠遠大于拉力型的錨桿。一般來說，在同等荷載下，拉力型錨桿更容易被破壞，例如會表現出錨桿頂端出現位移，或者油泵出現回油等現象。這樣一來，它所承受的荷載就不能繼續增加。但擴孔壓力型錨桿的錨固段在相同荷載下，其承載力并沒有達到極限。因此，擴孔錨桿的抗拔力更強，同時成本投入較低，有利于提高工程的經濟效益等。

4 結束語

由于各種主客觀因素的影響，工程建設的情況也會有所不同。工作人員必須做好與工程建設項目相關的土層錨桿的力學特征研究，充分了解錨桿荷載的承受及傳遞情況。通過上面普通錨桿與土層擴張型錨桿的比較分析，我們可以看出，土層擴張型錨桿的抗拉力更強；在同等荷載下，拉力型錨桿更容易被破壞；擴孔錨桿的抗拔力更強，同時成本投入較低。因此，在未來的工程建設過程中，我們應該大力推廣土層擴張型錨桿的使用，這有利于優化提升工程的質量，對于減少企業的財支出，進一步提高企業的經濟效益等方面具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]賈金青，涂兵雄，王海濤，等.壓力分散型預應力錨桿的力學機理研究[J].巖土工程學報，2011（9）.

[2]劉國楠，溫科偉，李中國，等.擴大頭壓力型錨索的現場試驗研究[J].西北地震學報，2011（S1）.

[3]趙明華，劉思思，黃利雄，等.基于能量原理的壓力型錨桿數值模擬計算[J].巖土工程學報，2011（4）.