玻纖錨桿技術在超高層建筑基坑支護中的應用

趙光朋

摘?要：近些年玻纖錨桿技術在很多工程中都得到進一步的應用，很多行業都已經逐漸認可了該支護技術。不過該技術還沒有廣泛地應用于超高層建筑基坑支護當中，這和玻纖錨桿技術應用范圍受限、社會認可度等方面都有著一定的關系。在未來發展中，需要加強改進創新，優化玻纖錨桿技術在超高層建筑中應用的效果。

關鍵詞：玻纖錨桿技術;超高層建筑;基坑支護

1?玻纖錨桿概述

1.1?玻纖錨桿力學性能

玻纖錨桿全稱玻璃纖維錨桿，英文縮寫GFRP。和傳統鋼錨桿相比，玻纖錨桿是一種新型材料，有著更好的受力機理，便于破除。玻纖錨桿主要是將玻璃纖維加入樹脂基質中形成膠合體錨桿，具體結構如下圖所示。玻纖錨桿主要膠合成分包括多股玻璃纖維紗浸漬基質材料，其中又摻加了多種助劑的聚酞氨樹脂或環氧樹脂等，比如促進劑、固化劑等。制作玻纖錨桿的工藝主要包括三種，分別為手糊工藝、擠壓工藝和模壓工藝。根據增強體類型、成型方式不同要求利用牽引機和模具將其在高溫高壓下擠壓、拉拔成型然后固化，形成的玻纖錨桿外表可以有半螺紋、全螺紋類型，其抗拉強度高達250～1900MPa。

GFRP筋混凝土試件圖（單位：mm）

1.2?玻纖錨桿特點

和鋼錨桿技術相比，玻纖錨桿具有耐腐蝕性強、經濟性好等優點，玻纖錨桿正在逐步取代鋼錨桿。玻璃纖維是形成玻纖錨桿的主要材料，玻纖錨桿和數值同為可以增強支撐力的基體材料，在經過加工后形成的復合材料有著傳統錯桿技術難以媲美的優點。具體如下：

其一，較輕的自重。錯桿比鋼筋的密度小很多所以在應用中總體的質量也相對較輕，可以將運輸成本大大降低。同時安裝便捷可以節省安裝時間，提高施工效率。其二，較高的強度。玻纖錨桿有著比鋼筋更大的抗拉強度，較高的抗拉強度能夠將其效果充分發揮出來，實現超高層基坑支護穩定性的優化。其三，較強的耐腐蝕性。在酸堿鹽腐蝕作用下，玻纖錨桿不會發生顯著的性能變化，但是會降低其抗堿性。其有著鋼錨桿無可比擬的耐腐蝕性特點。其四，和混凝土相近的熱膨脹系數。混凝土的熱膨脹系數處于8～12xE6/℃范圍內，各向介質為同性。玻纖錨桿的熱脹系數縱向和橫向不同，但是和混凝土熱脹系數十分接近，所以能夠實現高效協調兩者的溫度形變。其五，不導電、不導磁。在雷達站、微波站等超高層建筑物和場合中應用玻纖錨桿技術可以充分發揮其不導電不導磁的特點，避免對信號產生干擾。其六，低松池。玻纖錨桿技術不會導致荷載損失過多，有著較高的可靠性。其七，經濟性良好。雖然玻纖錨桿價格較高，但是在實際應用中其性價比更高，而性價比也是很多人十分關系的問題，需要比較截面強度抗拉強度。通過比較可知，單位長度的玻纖錨桿成本僅為鋼筋錨桿的0.6～0.8，加上玻纖錨桿具有更長的使用壽命，其經濟性更高。經過不斷改進優化，可以更加凸顯出其優勢。

雖然存在諸多優點，但是玻纖錨桿在實際應用仍然存在一定的不足需要進一步改進優化，比如：

其一，各向異性。玻纖錨桿的縱向強度優于橫向強度。其二，塑形差。和鋼筋材料相比，玻纖錨桿的塑形不高，在施工中很容易發生脆斷的情況，這就增加了加工的難度。其三，缺乏足夠的抗剪強度。通常按照縱向強度10%以內的標準橫梁玻纖錨桿質量，在制作錨具、夾具過程中需要根據玻纖錨桿的情況制作，否則會影響玻纖錨桿的抗拉性能，這就增加了錨具、夾具制作的難度和成本。其四，缺乏足夠的彈性模量。一般玻纖錨桿和鋼筋的彈性模量分別為300Gpa和210Gpa，在受力時玻纖錨桿發生的變形量較大，但是同時又十分接近混凝土彈性模量，所以總體來講仍然優于鋼筋錨桿。其五，熱穩定性不高。玻纖錨桿在高溫下性能容易降低。其六，老化問題。玻纖錨桿材料類似于塑料制品，長期使用后會出現老化等不良問題，甚至受到特定物質的腐蝕還會降低錨桿的性能和使用質量。其七，離散型較大。玻纖錨桿的性能從很大程度上受到纖維和樹脂類型、含量等諸多因素的影響。

1.3?玻纖錨桿的生產工藝

加工玻纖錨桿的過程中所應用到的合成樹脂、玻璃纖維、組分等，這些都對錨桿力學性能產生不同程度的影響。當前加工玻纖錨桿的工藝較多，其中拉擠法是最為常用的一種方式，該方法能夠對加工質量更好地進行控制，可以快速完成玻纖錨桿生產，有助于提升加工效率，節省加工成本。

加工成型的玻纖錨桿有著光滑的外表，可以將黏結強度提高。螺紋式、粗糙表面式、麻花式是當前常見的玻纖錨桿生產工藝。其中筋錨頭做成麻花狀態的為麻花式玻纖錨桿，筋表面做成凹凸等外形的是粗糙表面玻纖錨桿，筋表面加工成螺紋狀歲最為常用的螺紋式玻纖錨桿。為了將玻纖錨桿的應用效果進一步優化，可以采用二次加工的方式提高錨桿的黏結強度。

2?玻纖錨桿應用實例

2.1?工程概況

A商場為超高層建筑，工程所在區域有著十分豐富的地下水，并且為淤泥質土層，地質情況不佳，如果采用鋼筋錨桿支護的話容易受到地下水的腐蝕。本工程開挖深度較大，而周邊的建筑物、道路等距離深基坑較近，僅為20m左右，所以需要嚴格控制好位移。通過深入地分析，采用雙排攪拌樁加錨噴支護的方式，臨時支護裝置選用GFRP錨桿Φ25，臨時支護的周期為1年。玻纖錨桿的長度和縱橫間距分別控制在10～15m、1.2m。

2.2?影響因素及應對措施

在具體使用中玻纖錨桿支護容易受到如下一些不確定因素的影響。

第一，原材料、制作工藝、制造過程等諸多因素都會影響玻纖錨桿的桿體質量，導致加工后的桿體材料優于鋼筋質量，為了進一步保證玻纖錨桿質量，需要采用抽檢的方式測試玻纖錨桿的質量情況。第二，玻纖錨桿有著光滑的外表，在特殊情況下無法和水泥砂漿錨固牢固地膠結到一起，應當提前通過膠著試驗明確玻纖錨桿材料應用的安全性，以免在施工中發生錨固體脫落的現象。第三，玻纖錨桿材料本身具有較強的脆性，當前仍然沒有有效的辦法解決錨頭錨固問題，所以施工中容易出現套筒滑落、夾碎等不良問題，為此在施工中需要高度重視施加的應力，避免應力過大損壞錨桿。