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(yè)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(fā)展中，需要加強改進創(chuàng)新，優(yōu)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(tǒng)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(huán)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(yōu)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(tǒng)錯桿技術難以媲美的優(yōu)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(jié)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(fā)揮出來，實現超高層基坑支護穩(wěn)定性的優(yōu)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(fā)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(xié)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(fā)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(yōu)化，可以更加凸顯出其優(yōu)勢。

雖然存在諸多優(yōu)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(yōu)化，比如：

其一，各向異性。玻纖錨桿的縱向強度優(yōu)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(fā)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(fā)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(yōu)于鋼筋錨桿。其五，熱穩(wěn)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(jié)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(tài)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(yōu)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(qū)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(yōu)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(fā)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。