巖土邊坡錨桿加固技術的研究

葉捷先

摘 要：隨著我國交通基礎設施建設的提速，一大批山區高速公路、山區隧道項目上馬，為我國的巖土施工技術提出了新的挑戰。在土木工程領域，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結構，在未經擾動的情況下，其性質穩定；由于人類行為的干預，巖土原有的自平衡狀態被破壞，從而引發巖土地質災害，造成泥石流、坍塌、地表沉陷等不良后果。為了防止上述地質問題的發生，工程人員在巖土內加設錨桿錨固，以提高巖土的穩定性及強度。文章結合地質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。

關鍵詞：巖土邊坡；錨桿錨固技術；特性分析；整治

引言

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

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，計算巖土邊坡的穩定性，為后續加固提供理論參照。此外，對于設計安全系數較低的工程，可適當放寬對巖土沉降的要求，但必須確保不發生地質災害為前提。進行巖土邊坡特性計算時，以巖石力學及巖土結構為理論基礎，線判定巖土邊坡位置可能發生的災害類型，根據巖土結構類型，將巖土邊坡劃分為：塊狀，破壞面經多個子面構成，容易誘發契體破壞；層狀，破壞面由斷層構成，容易誘發整體滑動破壞；碎裂狀，經大量細微結構面構成，在破壞時容易引發多米諾骨牌效應[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定性。此外，結合巖土地質性質、發展時間等因素，預判巖土邊坡穩定性發展規律，進而為巖土邊坡穩定性加固提供理論參考。

2 巖土邊坡錨桿加固技術分析

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，防止內部滲流引發的透水事故；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 錨桿錨固加固技術分析

在加固實際中，錨固錨桿形式多樣，根據加固對象可分為：巖石錨桿、巖土錨桿及海洋錨桿；根據有無預應力施加可分為：非預應力錨桿及預應力錨桿；根據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；根據傳力形式可分為：承壓型錨桿、抗拉錨桿及抗剪錨桿；根據錨桿錨頭形態可分為：圓柱體錨桿、擴大錨桿及球形錨桿。錨桿選取應根據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、巖土結構面鉆孔、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，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構松軟，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，巖土層內不發生局部坍塌和失穩；由于鉆孔過程中，難免有水分滲入孔內，在埋設錨桿前，應保證孔內干燥、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《巖土錨桿加固技術規程》的有關規定，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《巖土邊坡工程技術規范》中涉及的有關規定，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《巖土錨桿加固技術規程》的規定，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，避免錨桿桿身扭轉，混凝土灌注管應隨錨桿一同伸入孔內，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

巖土邊坡經錨桿錨固后，應進行錨固錨桿灌漿加固，以提高錨桿的穩定性及強度，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，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。

在巖土工程加固領域，錨桿配合灌注砂漿加固法加固性能優異。該方法被廣泛應用于高速公路邊坡、隧道邊坡等工程領域。需要引起注意的是，傳統的巖土邊坡加固方式及使用材料已經無法滿足現代施工項目中的綠色、高效、環保的基本原則；加之高性能灌注材料加固高昂，阻礙了巖土邊坡加固技術的創新腳步。為了探索全新的巖土邊坡加固方式，必須不斷研發抗滲性好、強度高、和易性更優的環保灌注材料。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，有必要開發一套專用的可視化施工指導系統，為施工人員提供真實、可靠的現場情況。目前，計算機可視化建模技術為解決上述問題創造了條件，目前該技術已被應用于部分巖土錨桿加固工程中[3]。

3 結束語

綜上可知，巖土的錨桿錨固加固法具備顯著優勢。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。繼續研發更加環保、高效的灌注材料，進一步提高錨固質量和效率，對于巖土邊坡加固領域意義深遠。

參考文獻

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

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

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