錨固技術在巖土工程中的應用研究

單人杰 核工業江西工程勘察研究總院有限公司

巖土工程是指建筑工程中涉及基坑、邊坡及隧道等內容的施工，其是土木工程的一部分，而錨固技術具有著防坍塌、防土裂等特征，因而在巖土工程中具有著較高的應用價值。

一、錨固技術

錨固技術是在土層或是巖土中被使用的一種基于新型受拉桿件來固定的技術，實際使用時其固定的一段也被稱作錨固端，而其另一端會承受多種壓力或是推力，保持著結構的穩定性。而在錨固技術中，核心結構自然是錨桿，其也是負責支護的主要構件，錨桿的性質對于錨固技術的運用好壞有著很大影響，錨桿的組成主要包括鋼索、錨頭、塑料套管定位分隔器以及水泥等，其作用于巖土體時，能夠有效控制其出現形態上的大幅度變化，從而產生不穩定情況，像是坍塌問題等。在不同情況下使用的錨桿也存在差異，當前市場上流通的錨桿主要是分為土層中應用、巖石中應用以及海洋中應用三種類型，而其傳力方式也各有不同，比如說有些是壓力式傳力，而有些則是拉力式或剪力式傳力，而在作用機理上，根據其是否存在預應力則可劃分為兩種類型，即預應力錨桿和非預應力錨桿，這兩種類型結構原理的差異性如圖1 所示，而從力學特征上來看，兩者的不同如圖2 所示。

圖1 預應力錨桿和非預應力錨桿的結構原理

圖2 預應力錨桿與非預應力錨桿的力學特征

二、巖土工程中錨固技術的選用原則

一是適應性原則，錨固技術是巖土工程中常用的工程技術，其實際選擇運用時要考慮到適應工程，與工程的實際需求相匹配，這樣才能夠發揮出作用，因此應用錨固技術之前，需要開展地質勘測和調研工作，同時各部門之間做好協調溝通，明確錨固技術的特點和應用可行性，針對實際應用可能出現的現實困難制定措施，確保該項技術有效運用。

二是實踐性原則，許多巖土工程的情況是較為復雜的，因而在應用錨固技術時也要考慮到可實踐性，若是實際應用時發現不可操作那就失去了意義，只依賴于理論技術的分析是不能夠判斷錨固技術應用是否可行的，通常是要對實際工程情況進行分析，最后確定實際使用的施工方案，同時還需要考慮到施工周期與施工成本等要素[1]。

三是經濟性原則，經濟性主要是指錨固技術應用的成本和效益，要在保證錨固技術應用確保施工質量的前提下盡量降低施工成本，因此，可供選擇的錨固技術也有許多種，要保證其控制在經濟范圍之內，還可通過優化施工工藝、施工技術等來減少施工成本，也可制作出不同的方案進行評定選擇，選出最佳經濟效益的方案。

三、巖土工程中錨固技術的實際應用

（一）土方開挖及邊坡修整中的應用

一般來說，巖土工程的基坑土方開挖都是采用分層開挖方式，每一層的開挖深度是重點把控的內容，其不可偏大，否則會使基坑整體開挖不符合標準，而在開挖的過程中，其邊坡在未進行支護之前可能會出現失穩問題，導致出現坍塌，因此，必須要采取一定的手段來提升邊坡的直立效果，對開挖深度的控制也要充分考慮到土方的直立高度，不能夠超過這一高度，使用錨固技術進行支護，還要確保邊坡周圍的泥漿不會對錨桿產生過強的作用力，確保其穩定性達標。另外，在實行錨噴網作業的過程中，需要控制實際作業的環境，控制好開挖時的砂層結構每層保持深度在1 米-1.5 米之間，控制好土層結構每層保持深度在2 米-2.5 米之間，嚴禁開挖時深度超過這個范圍，以此來保持邊坡的結構穩定，在相同軸線內，其實際開挖的長度控制在15 米-20 米之間，挖動時盡量避開支護土層，最后時邊坡的修整工作，根據相應規范來進行修整，除了要保證基坑外形尺寸達到標準以外，還要檢驗分層開挖的規格[2]。

（二）錨固技術中錨桿的合理放置應用

作為錨固技術中的關鍵技術，錨桿的合理放置也是實際在巖土工程中應用的關鍵，其影響著錨固技術作用的發揮，同時在錨桿規格的選擇上也需要注意，根據巖土工程的實際支護需求來選擇不同粗細、不同長度以及不同材質套管的錨桿來進行使用。例如，首先考慮到工程現場的安全性以及工程的實際穩定程度，結合可運用的技術條件來設計錨桿的具體選擇與放置方案，確保錨固技術運用的更加可靠，一方面是根據巖土工程常常出現的土裂事故和坍塌事故，其選擇的錨桿要保證具有一定的抗腐蝕性能、完整特性以及抗老化性能等等，整體質量符合標準，在承受結構物時，能夠扛得住一定的水壓、土壤壓力以及上托力，以此來保證錨固技術應用后的穩定性；另一方面是對錨桿的具體放置位置進行規范調整，從巖土結構的下周壁將錨桿挖出，對其質量進行檢驗，確保其合格以后再將其放入，調整其放置位置，使其能夠充分發揮出支護作用。除此之外，還需要控制好錨桿兩端的連接，其固定端主要是充分連接入地基巖層當中，同時還要將注漿管也放入到連接的鉆孔當中，保證其連接的絕對牢固，而另一端則是連接其他工程的相應結構或是擋土墻結構，同時使用加強筋進行固定處理，或是使用支護鋼筋網片的方式來加固處理。

（三）鉆孔技術的應用

在巖土工程中運用錨固技術還需要運用其中的鉆孔技術，保證鉆孔質量能夠保證巖土工程的質量。通常是要控制鉆孔的孔徑大小及孔的深淺。結合對工程實際情況的勘探來設計鉆孔規格，同時還要明確錨固的實際作用力和其他參數，在這基礎上確定鉆孔相關參數。例如，實際進行鉆孔操作之前，還需根據設計對孔位進行測量放線操作，確定具體位置并做好標記，然后選擇合適的機具和懸空設備，一般來說根據巖土工程的固定介質因素來選擇，其主要是包括空氣介質、水介質以及土壤介質等等，使用鉆孔機穿入到地層以內，還需確保鉆孔周期，控制好鉆孔應力，同時，實際鉆孔的過程中可能會遇到一些地層地質復雜的問題，這就會增添鉆孔施工的難度，因而要做好鉆孔操作的設計，比如說適當減小鉆孔的孔徑，采用擴大錨固端大小的方式來調整，或是設計單索錨固的噸位減小，若是在鉆孔施工中遇到地層中存在較多淤泥或是泥質砂土，則可采用帶套管跟進的方式進行鉆孔，這樣可以防止鉆孔操作時出現涌砂或是涌泥的情況，避免出現塌孔問題[3]。

（四）張力鎖定的應用

巖土工程中錨固技術的應用還需要注意張力鎖定，一般來說會選擇合適的張拉設備來進行鎖定力，其主要是依據錨桿的材料屬性來進行選擇。例如，想要保證錨固技術達到對應的應力值，需要對其錨桿進行張拉，通過使用張拉設備來完成該項操作，在實際張拉的過程中，錨桿體的自由鍛會產生一定的彈力與拉力，在這兩種作用力下錨桿也會發生一定形變，然后檢查錨固體與其固定的混凝土結構之間的相互作用是否符合規范，可通過檢查各項錨具來判斷，最后將夾具進行安裝即可，其錨桿桿體應當與張拉力之間具有著垂直角度。

（五）灌漿施工技術應用

在應用錨固技術的過程中，灌漿施工技術的使用可以說是十分關鍵，灌漿施工的質量會影響到錨固技術應用后的承載力，影響到巖土工程的安全性。具體進行灌漿施工時還需要注意以下幾點，一是要選擇合適的灌漿施工時間，灌漿施工效果會受到外界氣候的影響，比方說在夏天進行灌漿施工時，要考慮到溫度對其的影響，合理選擇灌漿溫度時點，以免溫度過高造成漿液效果下降，而在冬天灌漿時，則應當考慮到溫度過低時，漿液的凝固時間，設置彈性的實際灌漿時間，保證灌漿效果；二是灌漿施工操作要具有連續性，不可中斷，先是要將灌漿操作的壓力控制在標準范圍，一般來說在將錨桿安裝好后，對其孔內進行灌漿操作，控制內部壓強在0.4mpa-0.6mpa 之間，從內部向外部方向注入，保證其整個孔壁都能夠注滿，同時在注漿達到孔口位置距離約為30厘米-40 厘米之間時，再手動使用水泥砂漿填滿壓實，防止漿液從內部流出，同時還要控制好注漿材料的質量；三是不可采用分段或分步驟的方式開展灌漿施工，要保證一次性完成灌漿，因此實際開始進行灌漿之前還需要做好準備工作，確保材料充足且施工的人力完備，在實際灌漿時，取出錨桿不能夠快速抽取，而應當緩慢抽出，這樣做的目的是防止錨桿在抽取時損壞。

四、結論

綜上所述，在巖土工程當中，錨固技術的應用十分常見，其有效運用會影響到巖土工程開展的安全性及施工質量。由本文分析可知，巖土工程中錨固技術的實際應用包括：土方開挖及邊坡修整中的應用、錨固技術中錨桿的合理放置應用、鉆孔技術的應用、張力鎖定的應用、灌漿施工技術應用。