巖土錨固工程安全性能影響因素分析

趙 瑞（貴州大學(xué)明德學(xué)院，貴州 貴陽 550004）

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巖土錨固工程安全性能影響因素分析

趙 瑞
（貴州大學(xué)明德學(xué)院，貴州 貴陽 550004）

摘 要：巖土錨固工程在邊坡、隧道、深基坑、結(jié)構(gòu)抗浮或抗斜以及硐室結(jié)構(gòu)中保證工程的穩(wěn)定性問題越來越受到關(guān)注，本文對(duì)錨桿的安全系數(shù)、試驗(yàn)及驗(yàn)收技術(shù)以及不合格錨桿的處理方法三個(gè)直接影響其安全性的要點(diǎn)展開分析，為提升我國(guó)巖土錨固工程的安全系數(shù)，促進(jìn)巖土工程整體質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：巖土；錨固工程；安全性

錨固是以提升工程結(jié)構(gòu)牢固性，使工程中相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)結(jié)構(gòu)能夠共同工作且較好的承擔(dān)各種應(yīng)力為目的的技術(shù)，巖土錨固技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用，可以在充分發(fā)揮并提升巖土體自身的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的同時(shí)，使結(jié)構(gòu)物體積和結(jié)構(gòu)的自重明顯縮減，以達(dá)到對(duì)巖土工程變形有效控制，調(diào)整巖土體工程結(jié)構(gòu)內(nèi)力及分布，降低結(jié)構(gòu)開裂或工程坍塌滑坡發(fā)展概率的目的，現(xiàn)階段在復(fù)雜巖土工程中已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用。

1　錨桿的安全系數(shù)分析

錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù)以及錨桿桿體的抗拉安全系數(shù)共同決定了錨桿的安全系數(shù)，而兩者分別是錨桿極限抗拔力和錨桿桿體極限拉力與錨桿拉力設(shè)計(jì)值的比值，在巖土工程中，巖土層的性能、巖土地下環(huán)境及周圍環(huán)境的改變、灌漿工程自身的不穩(wěn)定性以及錨桿自身鉆孔工藝的變異、抗腐蝕能力、承載力、筋體內(nèi)鋼絞線或鋼筋的受力均勻性等不確定因素都會(huì)對(duì)錨桿錨固工程的安全系數(shù)構(gòu)成威脅，使其存在一定的風(fēng)險(xiǎn)［1-2］。例如某深度為24米的深基坑巖土工程，在應(yīng)用三道錨桿背拉排樁支護(hù)方式對(duì)其加固時(shí)，經(jīng)過計(jì)算其第2和第3道錨桿所具有的拉力要在 950至1150千牛頓之間，但其在施工過程中只采用直徑在15.2毫米的1860兆帕級(jí)鋼絞線，而且數(shù)量?jī)H有4根，其完全不能夠達(dá)到錨桿桿體安全系數(shù)的需要，鋼絞線的受力均勻性難以保證或在腐蝕性破壞的作用下，錨桿發(fā)生局部破壞的可能性增加，在自身應(yīng)力較大的鋼絞線的作用下，自身松弛量較大的筋材會(huì)對(duì)錨桿的預(yù)應(yīng)力損失造成影響，當(dāng)其承受的預(yù)應(yīng)力再起抗拉強(qiáng)度的60%左右時(shí)，錨桿自身出現(xiàn)裂痕的可能性非常大，使其使用壽命明顯縮短，使工程存在一定的安全隱患。

2　錨桿的試驗(yàn)及驗(yàn)收技術(shù)分析

錨桿的設(shè)計(jì)滿足安全系數(shù)要求，可以為巖土錨固工程質(zhì)量奠定一定的基礎(chǔ)，但錨桿的驗(yàn)收和實(shí)驗(yàn)技術(shù)是錨固施工實(shí)際質(zhì)量的重要保證，同樣不容忽視，考慮到錨桿安全系數(shù)在施工的過程中會(huì)受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、鉆孔質(zhì)量、注漿工藝等多方面因素的影響，所以在針對(duì)錨桿的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)擬建出與施工地質(zhì)極為接近的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。當(dāng)設(shè)計(jì)的錨桿極限拉力值與實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的極限拉力值相等的情況下，可利用設(shè)計(jì)的錨桿進(jìn)行施工，如果施工單位在施工的過程中隨意舍去此環(huán)節(jié)，將難以保證錨桿的安全系數(shù)滿足施工的實(shí)際需求，加大了錨固工程的危險(xiǎn)性。現(xiàn)階段部分施工單位雖進(jìn)行錨桿的試驗(yàn)和驗(yàn)收，但在實(shí)際操作的過程中隨意降低相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如我國(guó)相關(guān)規(guī)定明確指出，驗(yàn)收的錨桿數(shù)量應(yīng)在其施工總數(shù)量的 5%以上，最低數(shù)目在3根以上，其中永久性錨桿的試驗(yàn)荷載上限應(yīng)為錨桿軸向拉力值的1.5倍，這樣才能滿足錨桿安全系數(shù)的要求，使施工中的錨桿的安全儲(chǔ)備與設(shè)計(jì)時(shí)的安全系數(shù)相當(dāng)，但在實(shí)際的驗(yàn)收過程中，當(dāng)永久性錨桿荷載在其拉力設(shè)計(jì)值的1.05至1.1倍的情況下，就片面的認(rèn)為其合格，而這種標(biāo)準(zhǔn)的錨桿對(duì)環(huán)境改變的適應(yīng)能力和承受能力都較弱，當(dāng)其部分遭受腐蝕的情況下其將難以保證安全工作狀態(tài)。現(xiàn)階段在基坑支護(hù)工程中較為常見的錨桿初始預(yù)應(yīng)力在短時(shí)間內(nèi)迅速降低，基坑邊緣位置發(fā)生明顯位移甚至基坑發(fā)生崩塌等事故，發(fā)生的主要原因就是在錨桿試驗(yàn)和驗(yàn)收的過程中隨意的對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行降低，這在一定程度上被迫使巖土錨固工程的安全性減弱。

現(xiàn)階段我國(guó)錨桿標(biāo)準(zhǔn)明確指出只有在最大試驗(yàn)作用下，錨桿發(fā)生的彈性位移和蠕變程度在相關(guān)規(guī)定的范圍內(nèi)，才可確認(rèn)其驗(yàn)收合格，所以其初始荷載的設(shè)定要求必須嚴(yán)格，結(jié)合我國(guó)對(duì)錨桿在最大試驗(yàn)負(fù)荷條件下彈性位移與其自有長(zhǎng)度理論彈性伸長(zhǎng)值之間的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，在驗(yàn)收的過程中錨桿在最后荷載的作用下，其蠕變量應(yīng)控制在6分至60分鐘之間不超過2毫米，只有滿足要求，才可以證明錨桿實(shí)際的自由段長(zhǎng)度與錨桿安全系數(shù)設(shè)計(jì)保持一致，以免錨桿在巖土錨固工程中發(fā)生過度塑性位移的問題，這是對(duì)錨桿工作狀態(tài)進(jìn)行判定的有效途徑。

3　不合格錨桿的處理方法分析

在過去較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)并未對(duì)巖土錨固工程中所涉及的不合格錨桿的處理進(jìn)行明確的規(guī)定，直至《巖土錨桿技術(shù)規(guī)程》的頒布，其明確規(guī)定，在對(duì)錨桿進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)收的過程中必須增加實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)收的錨桿樣本數(shù)量，當(dāng)驗(yàn)收的過程中發(fā)現(xiàn)不合格錨桿時(shí)必須增加不合格錨桿數(shù)量3倍以上的錨桿進(jìn)行驗(yàn)收，不合格錨桿即荷載能力僅為設(shè)計(jì)中最大荷載50%及其以下的錨桿，在驗(yàn)收結(jié)束后結(jié)合驗(yàn)收中不合格錨桿在驗(yàn)收總錨桿數(shù)量中的比例，計(jì)算出在工程中所應(yīng)用的總體錨桿中不合格錨桿的可能數(shù)目，并在此基礎(chǔ)上對(duì)巖土錨固工程中錨桿的實(shí)際總抗力進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)中的總抗力進(jìn)行比較，這一方面可以為巖土錨固工程的安全性評(píng)估提供有價(jià)值的依據(jù)；一方面為進(jìn)行錨桿補(bǔ)償提供標(biāo)準(zhǔn)。在針對(duì)錨桿進(jìn)行的驗(yàn)收試驗(yàn)中，如果錨桿因自身受到破壞而導(dǎo)致其拉力實(shí)際值不足設(shè)計(jì)值的1.2倍或在荷載試驗(yàn)中為合格錨桿但未達(dá)到蠕變實(shí)驗(yàn)的要求，都將被判定為不合格錨桿；不合格錨桿中如果存在預(yù)留二次灌漿系統(tǒng)，可在系統(tǒng)操作后對(duì)其進(jìn)行二次試驗(yàn)，重新對(duì)其是否合格進(jìn)行判斷，如果在不合格錨桿中不存在二次灌漿系統(tǒng)，可直接利用最大試驗(yàn)負(fù)荷與錨桿抗拔安全系數(shù)的關(guān)系對(duì)其進(jìn)行鎖定，將鎖定結(jié)果直接納入錨桿總抗力之中。

在對(duì)不合格錨桿處理的過程中需要對(duì)錨桿補(bǔ)償進(jìn)行計(jì)算，而在補(bǔ)償?shù)倪^程中所產(chǎn)生的費(fèi)用在工程預(yù)算成本之外，所以我國(guó)法規(guī)明確規(guī)定這部分費(fèi)用由責(zé)任方承擔(dān)，這在一定程度上促使施工單位在施工過程中加大對(duì)錨桿檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)的重視程度，有利于巖土錨固工程安全性的提升，巖土錨固工程的安全性與其所應(yīng)用的錨桿質(zhì)量有著直接的關(guān)系，所以在對(duì)其安全系數(shù)、試驗(yàn)和驗(yàn)收、不合格錨桿有效處理的基礎(chǔ)上，科學(xué)的保管、有效及時(shí)的維護(hù)，施工中嚴(yán)格的管理等也具有重要的作用。

4　結(jié)論

綜上，由于巖土錨固工程的安全性直接關(guān)系到巖土工程的整體質(zhì)量，所以在巖土工程施工過程中必須針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行有效的管控和加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］程良奎，韓軍，張培文. 巖土錨固工程的長(zhǎng)期性能與安全評(píng)價(jià)［J］. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2008（05）:865-872.

［2］程良奎，張培文，王帆. 巖土錨固工程的若干力學(xué)概念問題［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2015（04）:668-682.

（責(zé)任編輯：雷 君）

中圖分類號(hào)：P624.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.024

文章編號(hào)：1672–7304（2016）01–0052–02

作者簡(jiǎn)介：趙瑞（1990-），男，貴州畢節(jié)人，研究方向：土木工程（巖土）。

Analysis the main points of the rock and earth anchoring construction safety

ZHAO Rui
（Mingde College of Guizhou University， Guiyang Guizhou 550004）

Abstract:Rock and earth anchoring construction in the slope， tunnel， deep foundation pit， or anti inclined structure anti-uplift and cavern structure to ensure the stability of the engineering problem is more and more attention， in this paper， the anchor of safety coefficient， test and acceptance of the technology and methods of dealing with the unqualified anchor analyzes three main points of the directly affects the safety， to improve the safety factor of rock and earth anchoring construction in our country， promote the overall quality of nontechnical engineering.

Keywords:Geo technical； The anchoring engineering； security