巖土邊坡錨桿加固技術(shù)的研究

葉捷先

摘 要：隨著我國交通基礎設施建設的提速，一大批山區(qū)高速公路、山區(qū)隧道項目上馬，為我國的巖土施工技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。在土木工程領(lǐng)域，巖土工程是受影響因素最多，理論計算作為復雜的部分。巖土作為復雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在未經(jīng)擾動的情況下，其性質(zhì)穩(wěn)定；由于人類行為的干預，巖土原有的自平衡狀態(tài)被破壞，從而引發(fā)巖土地質(zhì)災害，造成泥石流、坍塌、地表沉陷等不良后果。為了防止上述地質(zhì)問題的發(fā)生，工程人員在巖土內(nèi)加設錨桿錨固，以提高巖土的穩(wěn)定性及強度。文章結(jié)合地質(zhì)破壞特點及錨桿加固方法，深入研究了錨桿錨固加固方法在巖土治理中的應用。

關(guān)鍵詞：巖土邊坡；錨桿錨固技術(shù)；特性分析；整治

引言

巖土邊坡加固是巖土整治的重要方面，該技術(shù)的主要原理是，將錨桿打入巖土內(nèi)，依靠巖土抗剪強度平衡錨桿應力，以達到維持巖土穩(wěn)定的目的，使用該方法可顯著提升巖土穩(wěn)定性和強度，極大地降低了地質(zhì)災害的發(fā)生頻率。

1 巖土邊坡特性概述

巖土沉降量是控制巖土工程的關(guān)鍵，在巖土施工中，必須嚴格確保沉降不超限；在巖土邊坡施工中，應以巖土沉降理論計算值為根據(jù)，計算巖土邊坡的穩(wěn)定性，為后續(xù)加固提供理論參照。此外，對于設計安全系數(shù)較低的工程，可適當放寬對巖土沉降的要求，但必須確保不發(fā)生地質(zhì)災害為前提。進行巖土邊坡特性計算時，以巖石力學及巖土結(jié)構(gòu)為理論基礎，線判定巖土邊坡位置可能發(fā)生的災害類型，根據(jù)巖土結(jié)構(gòu)類型，將巖土邊坡劃分為：塊狀，破壞面經(jīng)多個子面構(gòu)成，容易誘發(fā)契體破壞；層狀，破壞面由斷層構(gòu)成，容易誘發(fā)整體滑動破壞；碎裂狀，經(jīng)大量細微結(jié)構(gòu)面構(gòu)成，在破壞時容易引發(fā)多米諾骨牌效應[1]。

考慮到邊坡巖土受力復雜，主要受自重、施工擾動、滲流等綜合作用影響，在受力分析中，選取契型體為研究對象，采用極限平衡法結(jié)合巖土有限元理論計算巖土在外力作用下的任意位置應力分布情況，進而計算出巖土邊坡的穩(wěn)定性。此外，結(jié)合巖土地質(zhì)性質(zhì)、發(fā)展時間等因素，預判巖土邊坡穩(wěn)定性發(fā)展規(guī)律，進而為巖土邊坡穩(wěn)定性加固提供理論參考。

2 巖土邊坡錨桿加固技術(shù)分析

在工程實際中，為了降低巖土邊坡沉降及塌陷，加強邊坡坡腳穩(wěn)定性，加固方法主要有以下幾類，即：加設坡腳擋土墻、埋設抗滑基礎、坍塌面混凝土內(nèi)部預埋剪切螺栓、錨桿或錨繩預應力加固等。在具體施工中，應提前鉆取排水巷道，排盡地下水，防止內(nèi)部滲流引發(fā)的透水事故；此外，為了降低邊坡自重，提高加固效率，應盡可能削減邊坡自重；采用錨桿錨固加固技術(shù)時，主要針對于以下工程類別：（1）高程及巖土破面破損嚴重的巖土邊坡；（2）巖層由于土方工程影響，導致層厚薄，容易風化的巖土邊坡；（3）容易引起整體坍塌及滑坡的巖土邊坡；（4）無法采取植被防護的巖土邊坡。

2.1 錨桿錨固加固技術(shù)分析

在加固實際中，錨固錨桿形式多樣，根據(jù)加固對象可分為：巖石錨桿、巖土錨桿及海洋錨桿；根據(jù)有無預應力施加可分為：非預應力錨桿及預應力錨桿；根據(jù)錨固加固原理可分為：壓力摩擦型錨桿、端頭錨固錨桿及復合錨固錨桿；根據(jù)傳力形式可分為：承壓型錨桿、抗拉錨桿及抗剪錨桿；根據(jù)錨桿錨頭形態(tài)可分為：圓柱體錨桿、擴大錨桿及球形錨桿。錨桿選取應根據(jù)施工條件及被加固巖土特性而定，具體的施工方法主要包括：錨桿配合高壓鋼筋混凝土加固；錨桿預應力加固；高強鋼筋混凝土噴射加固等[2]。

2.2 巖土邊坡錨桿加固具體施工方法研究

巖土邊坡錨桿加固具體施工方法主要分以下步驟進行，即：加固施工前籌備、巖土結(jié)構(gòu)面鉆孔、錨桿預制及埋設、錨桿部位灌漿、錨桿張拉及端頭錨固。在對挖方巖土邊坡施工時，應先明確巖土的高寬比；其次，在錨桿埋設位置進行打孔作業(yè)，打孔前，應先對錨桿埋設部位的具體坐標及巖土各層厚度進行確認，如果埋設錨桿部位地層結(jié)構(gòu)松軟，承載力低，應先采用高強混凝土灌注加固，如果不滿足灌注加固條件，應及時更換錨桿埋設位置。此外，在打孔階段，應根據(jù)巖土條件，選擇針對性的打孔設備及打孔工法，確保錨桿在埋設及后期灌漿過程中，巖土層內(nèi)不發(fā)生局部坍塌和失穩(wěn)；由于鉆孔過程中，難免有水分滲入孔內(nèi)，在埋設錨桿前，應保證孔內(nèi)干燥、清潔，提升錨桿與孔壁的錨固性能，如果條件允許，可直接選用無水鉆。錨桿埋設完畢后，在孔道灌注水泥砂漿的過程中，如果砂漿在振搗過程中發(fā)生泌水問題，應立即注入少量干硬性混凝土，防止錨固端出現(xiàn)滲流，從而影響端頭錨固效果。為了保證打孔的精確性，保證施工質(zhì)量，應借助直線度控制打孔方向，孔道實際軸線位置與設計位置誤差應低于5%；錨桿安設的間距應嚴格依照《巖土錨桿加固技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，即：在擋墻高于1.5m的錨固加固中，在設計錨桿排間距時，應參考《巖土邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中涉及的有關(guān)規(guī)定，豎向距離不高于2.5m，橫向距離不高于2m。采用錨桿配合混凝土噴射加固法時，錨桿間距應介于1.25-3m間，并且間距應低于錨桿長度的1/2，錨頭長度應參考《巖土錨桿加固技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，其中，巖土巖石位置錨桿長度應介于3-8m，巖土層錨桿錨固長度應介于6-12m。錨固錨桿桿身主要料選用螺紋帶肋鋼筋、高強螺栓、鋼絞線及高強混凝土等材料；在具體安裝階段，應保證錨桿慢速準確伸入孔內(nèi)，避免錨桿桿身扭轉(zhuǎn)，混凝土灌注管應隨錨桿一同伸入孔內(nèi)，錨桿安設完畢后，迅速灌注混凝土。

2.3 巖土邊坡錨桿灌漿加固具體施工方法研究

巖土邊坡經(jīng)錨桿錨固后，應進行錨固錨桿灌漿加固，以提高錨桿的穩(wěn)定性及強度，灌漿材料為混凝土或水泥砂漿，具體依照孔道直徑而定。若選取水泥砂漿，為了保證砂漿的和易性，水泥與砂比例應介于1：1-1：2，考慮到水泥砂漿只能用于一次性灌注，為了提高水泥砂漿流動性，可適當加入減水劑、早強劑及防泌水劑等。在灌漿階段，管徑應介于12mm-25mm，灌注管安放完畢后，采用泵送方式，提高水泥砂漿壓力，保證孔內(nèi)灌注密實。在灌注過程中，灌注管管徑、砂漿粘稠度與錨桿孔直徑及頂角密切相關(guān)，一般情況下，水泥砂漿泵送壓力應介于0.1-0.8MPa。灌注應分如下兩步，即首次灌注階段，為了保證水泥砂漿能迅速泵入孔底，并將孔內(nèi)壁細微縫隙密實，泵送壓力應介于1.5-2.5MPa；再次灌注時，重點向錨桿錨固端部灌注水泥砂漿，等端頭砂漿凝結(jié)硬化后，采用預應力張拉設備張拉錨桿，以提高錨桿的承載能力；最后，對錨桿的非錨固部位灌注普通水泥砂漿，主要用于保護錨桿的作用。

在巖土工程加固領(lǐng)域，錨桿配合灌注砂漿加固法加固性能優(yōu)異。該方法被廣泛應用于高速公路邊坡、隧道邊坡等工程領(lǐng)域。需要引起注意的是，傳統(tǒng)的巖土邊坡加固方式及使用材料已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代施工項目中的綠色、高效、環(huán)保的基本原則；加之高性能灌注材料加固高昂，阻礙了巖土邊坡加固技術(shù)的創(chuàng)新腳步。為了探索全新的巖土邊坡加固方式，必須不斷研發(fā)抗?jié)B性好、強度高、和易性更優(yōu)的環(huán)保灌注材料。此外，在巖土邊坡加固施工中，由于巖土加固進程的不可預見性，在實際加固施工中，只能依照以往經(jīng)驗設計加固方案，為了提高加固施工方案的針對性，有必要開發(fā)一套專用的可視化施工指導系統(tǒng)，為施工人員提供真實、可靠的現(xiàn)場情況。目前，計算機可視化建模技術(shù)為解決上述問題創(chuàng)造了條件，目前該技術(shù)已被應用于部分巖土錨桿加固工程中[3]。

3 結(jié)束語

綜上可知，巖土的錨桿錨固加固法具備顯著優(yōu)勢。在巖土邊坡加固的施工實踐中，不僅有效提升了巖土邊坡的強度及穩(wěn)定性，而且施工簡便，造價低廉，具備廣泛推廣使用的條件。繼續(xù)研發(fā)更加環(huán)保、高效的灌注材料，進一步提高錨固質(zhì)量和效率，對于巖土邊坡加固領(lǐng)域意義深遠。

參考文獻

[1]查亮，周存.基于巖土邊坡錨桿加固技術(shù)的分析[J].低碳世界，2014（19）：169.

[2]夏良武.錨固技術(shù)及其在邊坡治理工程中的應用[J].陜西建筑，2012（06）：57.

[3]徐斌.淺析巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中的應用[J].價值工程，2013（12）：78-79.