抗浮錨桿在地下結構抗浮中的耐久性研究進展與發展方向

白曉宇， 王鳳姣*， 桑松魁， 何來勝， 王雪嶺， 張勝凱， 于龍濤， 涂兵雄， 許永亮

(1.青島理工大學土木工程學院， 青島 266520； 2.中國建筑第五工程局有限公司， 長沙 410004； 3.中鐵建恒誠實業有限公司， 珠海 519030； 4.中鐵建投(青島)城市開發建設有限公司， 青島 266033； 5.華僑大學土木工程學院， 廈門 361021； 6.中鐵建設集團有限公司， 北京 100040)

近年來，隨著中國基礎設施建設的飛速發展，地上空間用地日趨緊張，特別是在城市建設中。人們逐漸將目光轉向地下空間，地下空間建設中建筑物的抗浮問題亟待解決。在地下空間建設中，地下水浮力對建筑物的影響不可忽視，浮力過大會造成地下室底板破壞甚至使地下建筑整體上浮。為解決結構的抗浮問題，目前廣泛采用壓重法、抗浮樁及抗浮錨桿等方法。相較于壓重法和抗浮樁來說，抗浮錨桿造價低，效果顯著，應用更加廣泛[1-4]。

錨桿的耐久性問題是巖土錨固技術中重要但相對薄弱的研究環節[5]。20世紀80年代，總參工程兵科研三所開展了有關錨桿使用壽命的研究，提出了砂漿錨桿使用壽命的經驗公式，但室內相關試驗研究不夠深入，現場試驗取樣也不夠廣泛；90年代，該所據自身施工經驗以及借鑒國外相關研究成果，對錨索的防腐措施提出了新的要求[6]。周世峰等[7]開展了有關腐蝕環境下水泥砂漿的耐久性試驗，發現：通過預計水泥砂漿強度損失率的發展趨勢，在已知腐蝕介質濃度及給定強度損失率限值前提下，可推算水泥砂漿的耐腐蝕年限。但此試驗是基于單因素條件下的室內耐久性試驗，未考慮多因素耦合的影響[8]。21世紀初，曾憲明等[9]結合破壞試驗，分析了有關錨固類結構耐久性需著重關注的幾個問題，并對其防護措施的研究方法進行了探討。近年來，錨桿的耐久性問題是諸多學者研究的焦點，張思峰[10]為探究預應力錨固結構的耐久性，通過分析預應力變化的基本規律，并結合室內相似模型試驗，探討了錨固系統在不同荷載以及腐蝕介質作用下的耐久性問題。肖玲等[11]開展了承載錨桿和非承載錨桿在潮濕空氣和鹽類溶液中的腐蝕模擬試驗，對比分析了腐蝕環境下荷載對錨桿力學性能的影響。綜上所述，與錨桿受力機理的研究相比，目前對錨桿長期使用性能和耐久性的研究鮮有報道。因為抗浮錨桿作為一種地下隱蔽性工程，錨桿的工作狀況及工作環境較為復雜，在長期服役階段錨桿桿體的受力狀況難以監測，其耐久性也較難把握。

因此，在抗浮錨桿耐久性研究方面，要想取得突破性進展，有關錨固類結構耐久性方面的研究是必不可少的?，F就抗浮錨桿的耐久性問題，從其作用機理、影響因素以及解決方法等方面進行分析與總結。

1 抗浮錨桿結構及其作用機理

抗浮錨桿與普通錨桿的組成類似，由錨桿、錨具、錨固體三大部分構成。通常情況下，抗浮錨桿分為內外兩個錨固段，內錨固段是指錨桿與錨固體之間的錨固；外錨固段是指錨桿與基礎底板之間的錨固。將抗浮錨桿桿體與錨固體之間的界面稱為第一界面，錨固體與巖土體界面稱為第二界面[12]。錨桿桿體受到拉拔作用時，通過第一界面剪應力傳遞至錨固體；同理，錨固體再通過第二界面剪應力傳遞至周圍巖體[13]。圖1為抗浮錨桿結構的示意圖。首先利用模具將錨桿鎖死，而后在預留的錨桿孔洞中澆筑砂漿，待砂漿養護好后將鎖死的錨具與外錨固段一同澆筑于混凝土底板中[14]，如此才可保證錨桿與底板的整體性能。

圖1 錨桿結構的示意圖[15]Fig.1 Schematic diagram of anchor rod structure[15]

高出底板水位的地下水浮力是抗浮錨桿荷載來源[12]，在地下水的作用下，基礎底板承受浮力作用，底板將會產生向上移動的趨勢，與此同時，與基礎底板相連的錨固體及錨桿桿體亦有上移的趨勢，但由于圍巖對錨固體以及錨固體對錨桿桿體的約束作用，限制了基礎底板的位移。錨固體及錨桿桿體通過彼此間的膠著力、摩擦力及機械咬合力的共同作用抵抗上拔荷載。

抗浮錨桿基本工作原理如圖2所示。

P為拉拔荷載；F為浮力；τ1為第一界面剪應力； τ2為第二界面剪應力圖2 抗浮錨桿工作原理[13]Fig.2 Working principle of anti-floating anchor[13]

2 抗浮錨桿耐久性影響因素

大量實踐經驗表明，工程結構耐久性差是導致結構提前破壞的最主要原因。而傳統地下工程，如礦山工程，服役時間較短，因此為降低開采成本，圍巖的長期耐久性往往受到忽視。而鑒于中國在大量的工程中使用了錨桿、土釘等支護結構，其先進性、可靠性、經濟性毋庸置疑。但問題是在諸多工程中將錨桿作為永久支護結構，錨桿的使用壽命還不確定，若發生破壞失穩現象，則會使工程毀于一旦，錨固系統是否成為永久性工程中的“定時炸彈”逐漸引起廣大科研工作者的擔憂[16-17]。錨固結構普遍面臨的問題是服役環境惡劣，隱蔽性強，對耐久性要求嚴格。因此對于埋置在復雜地下環境中的錨固體，影響其使用壽命的最大威脅是腐蝕問題[18]。錨桿服役環境中巖土介質及地下水中的侵蝕性介質、雙金屬作用以及地層中存在的雜散電流等是造成錨固結構腐蝕的主要因素[19]，尤其沿海地區地下水中氯離子、硫酸根等腐蝕性離子含量較高，易使金屬錨桿發生化學腐蝕[20-21]。下文將主要從腐蝕環境、黏結劑以及多因素耦合等方面分析與歸納對錨桿腐蝕的影響。

2.1 腐蝕環境的影響

2.1.1 應力腐蝕的影響

應力腐蝕是材料在應力(主要為拉應力)與腐蝕介質共同作用下發生的腐蝕現象，材料、力學及腐蝕環境可作為影響地下工程錨桿腐蝕的重要因素。其中材料因素與腐蝕環境因素相協同可造成一般腐蝕；材料因素與力學因素相協同可造成機械斷裂；其中應力腐蝕是在材料、腐蝕環境與力學三因素協同作用下產生的，是抗浮錨桿危害最大和最主要的腐蝕形式[16]。

應力腐蝕的作用表現為超非線性耦合，因而使鋼筋斷裂為脆性斷裂[24-25]，在斷裂之前不會發生明顯的塑性變形，因此其對工程安全的危害極大，需要對應力腐蝕的性能加以研究，并采取適當的措施予以避免[26]。

曾憲明等[17]提出錨桿腐蝕速度與地質環境條件、使用年限有關。處于干濕交替或觸水條件下錨桿腐蝕率較快，承載力下降也較為明顯。在惡劣的巖土環境下，抗浮錨桿(索)主要表現為電化學腐蝕，即產生腐蝕電池，反應過程如圖3所示[23]。朱萬旭[26]針對港珠澳大橋中的應力腐蝕進行了研究，目前對鋼筋中的應力腐蝕開展的足尺應力腐蝕試驗較少，一般均對尺寸較小的標準試件進行定性研究。因前者研究規律能否用于大直徑高強鋼筋尚且存疑，因此其參考歐洲應力腐蝕試驗標準[21]，設計了高強螺紋鋼筋足尺應力腐蝕試驗，采用恒負荷加載方法對于不同強度的高強螺紋鋼筋在高應力下的抗腐蝕性能進行了研究。結果表明，當高強螺紋鋼筋進入腐蝕裂紋擴展的第Ⅱ階段時，鋼筋所受應力的高低對腐蝕進程影響不大，該段主要受電化學反應的控制，該段越長，則表明抗應力腐蝕性能越好。而當進入第Ⅲ階段后，裂紋擴展速度將迅速增大，因而導致脆性破斷，符合應力腐蝕裂紋擴展規律，如圖4所示。

圖3 預應力錨桿表面腐蝕電池[23]Fig.3 Prestressed bolt surface corrosion battery[23]

應力腐蝕雖破壞性大，危害高，但其只在特定的環境下發生，因此，若能針對腐蝕環境加以人為干預，則可大幅度降低應力腐蝕發生的概率。

2.1.2 酸堿鹽環境的影響

抗浮錨桿所處環境復雜，容易遭受鈣、鎂、硫酸鹽等各種鹽類的侵蝕，與此同時，環境污染愈加嚴重，酸雨現象頻發，更是為錨桿防腐工作帶來了新的考驗。因此不少專家學者對酸堿鹽環境下錨桿的銹蝕現象展開了詳細的研究。

混凝土中水泥水化產物一般呈強堿性(pH為12.5～13.5)[27]。在這種堿性條件下，鋼筋表面生成的鈍化膜可以使鋼筋免遭銹蝕，但當氯離子達到一定濃度時，鋼筋表面鈍化膜將在水、氧氣和氯離子的共同作用下受到破壞，鋼筋將產生銹蝕[28-30]。氯離子引起鋼筋銹蝕的過程如圖5所示[31]。鋼筋首先遭到氯離子侵蝕，而后產生銹脹使其體積變大，導致混凝土開裂，當混凝土裂紋貫通時將徹底破壞。

KISCC為應力腐蝕臨界應力強度因子；da/dt為應力腐蝕裂紋擴展 速率；為應力強度因子；KIC為材料的斷裂韌度； σ為平均拉應力；a為1/2裂縫寬度圖4 應力腐蝕裂紋的da/dt-KIC關系[26]Fig.4 The da/dt-KIC relationship of stress corrosion cracking[26]

圖5 氯離子引起的鋼筋銹蝕過程[31]Fig.5 Corrosion process of steel bar induced by chlorideion[31]

離子濃度變化會帶來腐蝕速率的變化。先前的諸多研究結果表明隨離子濃度增加，腐蝕速率增加。但文獻[11]及文獻[32]研究表明腐蝕速率與溶液濃度并不是單調關系，而是存在一個臨界濃度，小于或者超過該臨界濃度值時，腐蝕速率皆降低。

關于硫酸鹽的侵蝕過程，文獻[34]指出侵蝕過程中硫酸鹽的陽離子或離子濃度不同，導致其反應機理也不相同，侵蝕破壞類型大體可分為三類：一般硫酸鹽侵蝕破壞、鎂鹽侵蝕破壞、碳硫硅鈣石結晶破壞(TSA)。

文獻[37]說明pH大小會影響腐蝕速率的快慢，在pH≤4的溶液中錨桿均發生破壞，但在pH=5的溶液中，經過1個月的觀察，均未發生破壞。該研究說明應力腐蝕只發生在高酸性環境中，并且失效時間與酸堿度呈指數關系。原因是在pH≤4時，會有大量氫氣逸出，引起氫致開裂。而在較高pH(>4)下，氫濃度不足以引起應力腐蝕。

應力腐蝕發生在強酸環境中，pH較小時的腐蝕速率大于pH較大時的腐蝕速率。李英勇[38]試驗研究得出，當pH在5～9的范圍內時，隨著pH增大，鋼筋和鋼絞線單位長度的腐蝕量呈遞減趨勢，總體呈負指數形式發展。

2.2 黏結劑耐久性的影響

自20世紀90年代以來，國外開始采用非金屬錨桿并對其耐久性進行了相關研究。但研究主要集中在混凝土結構，分別從特殊環境下對纖維增強復合材料(fiber reinforced polymer, FRP)筋性能影響及FRP筋與混凝土界面黏結性能影響兩方面進行研究，并未對其斷裂性能進行分析，且主要針對FRP加固的整體性能進行研究，對其黏結劑的耐久性能進行同步研究較少[39]。

楊文瑞等[40]通過將環氧砂漿試塊浸泡在酸堿鹽溶液中觀察發現，經腐蝕溶液腐蝕后，外觀并未發生明顯變化，在每種溶液中質量變化較小。由此可見，環氧砂漿分子之間的黏結性較好，可以有效抗腐蝕。由試驗得出，在力學性能方面，酸性環境對環氧砂漿的抗壓性能影響較大，隨腐蝕時間增長，抗壓強度降低；而對于堿性和鹽溶液環境中的環氧砂漿試塊而言，其抗壓性能非但沒有減弱，反而有增強的趨勢，如圖6所示。

聚酯纖維及環氧樹脂都是常用的黏結劑，但在同一環境下兩者的反應不同，對比其不同反應可選出性能較為優越的黏結劑，聚酯纖維和環氧樹脂在各種環境下如表1所示。

對比可知環氧樹脂在各種環境下的腐蝕程度要小于聚酯纖維。并且環氧樹脂與錨筋的黏結強度較高，而水泥漿與錨桿的黏結強度相對較低。因此，環氧樹脂作為黏結劑被廣泛應用于工程中。

朱街祿等[42]指出，將環氧砂漿浸泡于酸性溶液中時，隨著浸泡時間的延長，環氧砂漿試塊的抗壓強度損失較大，如圖7所示。長時間酸腐蝕環境會對環氧砂漿試塊產生嚴重的不利影響。文獻[43]也指出對于碳纖維增強復合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)錨桿而言，經酸溶液腐蝕后，產生的滑移量較大，增大50%以上，對黏結性能影響較大。

圖6 環氧砂漿抗壓強度隨腐蝕時間變化[40]Fig.6 The compressive strength of epoxy mortar changes with corrosion time[40]

表1 聚酯纖維及環氧樹脂在各類環境下的反應[41]Table 1 Reaction of polyester fiber and epoxy resin in various environments[41]

圖7 環氧砂漿試塊在酸腐蝕過程中性能指標的 損失比例[42]Fig.7 Proportion of performance index loss of epoxy mortar test block during acid corrosion[42]

2.3 多因素耦合的影響

在土壤及巖石環境中，影響錨固體結構耐久性的因素很多，且這些因素相互影響，表現出很強的隨機性和模糊性，由于巖土體是一種天然多孔介質，侵蝕性離子及地下水會在其中進行遷移、擴散和對流，并且地下環境復雜多變，在多因素影響下，侵蝕介質會在錨固系統內形成耦合遷移機制，會直接影響到錨固結構腐蝕進程[16]。

梁健[44]通過試驗及理論分析對多因素耦合條件下錨桿錨固系統的腐蝕退化機理及多種腐蝕介質與應力作用復合條件下錨桿錨固結構耐久性影響因素進行了研究，建立了“考慮熱學-細觀力學耦合的錨固體內部腐蝕介質擴散模擬方法”，并且在已有研究的基礎上，建立了新的氯離子擴散模型。汪劍輝等[32]研究表明錨桿在潮濕空氣中腐蝕的程度與溫度、濕度及大氣成分等氣象環境因素以及錨桿材料性質有密切關系，但與有無外荷載以及荷載數值的大小的影響較小。

張未林[45]在鋼筋疲勞荷載與腐蝕耦合作用下通過掃描電鏡對鋼筋斷口進行宏微觀分析發現，鋼筋在酸性及堿性溶液中均會產生腐蝕，但酸性溶液中的鋼筋腐蝕比堿性溶液中快，腐蝕更嚴重。且酸性溶液中鋼筋的變形能力、最大荷載及最大屈服強度均比堿性環境中的鋼筋小，如圖8所示。

另外，研究結果表明，腐蝕作用會影響材料的韌性，在同一腐蝕介質中，腐蝕的時間越長則材料塑性越差，脆性逐漸增強，在高應力與腐蝕介質的耦合作用下，桿件將出現突發性的脆性斷裂。試驗中選取了代表性鋼筋進行拉斷，對其斷口進行電鏡掃描。具體鋼筋選擇如表2所示。

圖8 酸堿環境下鋼筋平均單位長度腐蝕量對比[45]Fig.8 Comparison of the average corrosion amount per unit length of steel bars in acid-base environment[45]

表2 掃描電鏡試驗鋼筋選擇[45]Table 2 Selection of rebar for scanning electron microscope test[45]

掃描電鏡下放大30倍的斷口低倍宏觀分析如圖9所示。

圖9 試件斷口宏觀形貌[45]Fig.9 Macro morphology of the fracture surface of the specimen[45]

對比試件A-9與B-9可知，在同一加載次數下，堿性環境下鋼筋的頸縮現象更明顯，塑性更好。對比試件B-3與B-9可知，在pH相同條件下，拉伸次數越多的鋼筋纖維筋所占面積越大，塑性越好。這表明，疲勞荷載也是影響鋼筋腐蝕的重要因素，一定次數的疲勞荷載可以使鋼筋塑性增強。對B-3與B-9斷口區域放大1 000倍進行高倍掃描，高倍掃描圖像如圖10所示。

斷口1、3區域雖位于剪切唇上，但距鋼筋表面較遠，韌窩呈現輕微拉長趨勢，斷口4區域位于近鋼筋表面處，為明顯的拉長韌窩，斷口2區域為等軸韌窩。

由圖11可知，斷口1、2區域均為等軸韌窩，3區域為拉長韌窩。對比分析試件B-3及B-9可得，試件B-9的等軸韌窩區域大于試件B-3，且韌窩更均勻，韌窩深度更深。由此可證明試件B-9塑性高于試件B-3，進一步驗證了一定次數的疲勞荷載可以使鋼筋塑性增強這一結論[45]。

鑒于中國各地的地下構造、腐蝕介質環境差異較大，且不同材料的性能也各不相同，在宏觀因素及微觀腐蝕環境的共同影響下，腐蝕結果呈現多樣性，因此，對各地大型錨固結構所處地理位置及水文地質條件進行針對性調查，并詳細研究已發生腐蝕破壞的構件，結合其腐蝕環境共同分析，將各個研究成果統一起來，建立一個開放性的錨固結構耐久性大型數據庫，可有助于推動中國耐久性工作的進一步發展。

圖10 試件B-3斷口區域(×1 000)[45]Fig.10 Fracture area of specimen B-3 (×1 000)[45]

3 抗浮錨桿耐久性解決方法

目前而言，錨桿抗腐蝕主要采取的措施有錨桿涂鍍法、鋼套管法，采用高強混凝土并適當增加保護層厚度，使用低氯或無氯類促凝劑和防凍劑等。相較此類措施而言，更多新型防腐措施層出不窮，下面將從新材料的應用、阻銹劑以及多重防腐錨桿三方面進行闡述。

3.1 非金屬材料的應用

由于抗浮錨桿的服役環境比普通錨桿更為惡劣，因此使用傳統金屬錨桿，腐蝕問題和耐久性問題難以得到有效的解決，此時新型非金屬抗浮錨桿應運而生并得到工程界的認可[1]。其中FRP材料型錨桿應用廣泛。FRP是指由多股纖維與黏結介質膠合后，經過特制的模具擠壓、拉拔而成。據其纖維不同，可以分為多種類型，如玻璃纖維增強聚合物(GFRP)、碳纖維增強聚合物(CFRP)、玄武巖纖維增強聚合物(BFRP)等。

陳平[46]對浸泡于H2SO4溶液、NaOH溶液、NaCl溶液中的FRP-鋼筋錨桿通過電流加速腐蝕之后，對其各項力學性能進行了研究，并與同等條件下的鋼筋試件進行了對比分析，證明了相較于普通鋼筋錨桿而言，FRP-鋼筋錨桿具有更好的耐酸堿鹽和電流腐蝕的特性。

與傳統金屬錨桿相比，GFRP錨桿具有更高的比強度、更好的耐腐蝕性及介電性等優點，將玻璃纖維增強聚合物材料引入抗浮錨桿體系，可很大程度上改善傳統金屬錨桿存在的電化學腐蝕及地下水腐蝕等問題，特別適用于地鐵車站抗浮[12]。

朱街祿[42]研究得出CFRP錨桿在酸性溶液中浸泡90 d過程中，其尺寸和外觀顏色沒有發生顯著變化，物理性能的指標降低幅度較小，由此可見，CFRP錨桿的耐酸腐蝕性較好。羅小勇等[41]通過研究得出酸堿鹽的腐蝕環境對CFRP錨桿的強度影響較小，強度下降均在4%以內，可以發現碳纖維具有較好的耐酸、耐堿和耐鹽腐蝕的性質。并且在黏結強度方面，薛偉辰[47]的研究得出CFRP筋錨桿具有較高的界面黏結強度。

BFRP錨桿因其抗拉強度高、比重輕、耐腐蝕、絕緣性好等優點受到不少專家學者的推崇。天然玄武巖拉制的玄武巖纖維，是一種綠色、環保材料，繼碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維后受到廣泛好評，是目前大范圍推廣的纖維增強材料[48]。

非金屬錨桿雖在耐腐蝕方面效應顯著，但仍有許多問題亟待完善。非金屬錨桿如GFRP類錨桿，其抗拉性能較好，但其抗剪抗彎性能較差，在服役過程中易發生拔斷破壞或剪切滑移破壞。具體破壞形態如圖12所示[49]。

3.2 阻銹劑的運用

阻銹劑因其成本較低、防護效果明顯等優勢在各大工程中得到廣泛應用[50-52]，其作用機理是在鋼筋的表面形成致密的鈍化膜，或者是在鋼筋的鈍化膜受到破壞時，阻銹劑能夠使其及時修復，進而達到防腐蝕的目的。在電化學腐蝕中，阻銹劑也通過降低陰陽極的效率來減緩腐蝕速率[53]。因此，阻銹劑按照其作用機理主要可分為陰極阻銹劑、陽極阻銹劑以及復合阻銹劑。其中，復合阻銹劑因其在氯鹽環境下的阻銹效率較高，又可同時抑制陰陽極的反應，因此受到廣泛關注[54]。而其中氨基醇類阻銹劑因其高效、毒性小、環保等優點應用越來越廣泛[54-55]。其主要通過兩方面來達到阻銹的目的，一方面是和混凝土中的水化產物反應生成沉淀，增加混凝土的密實度，保護鋼筋避免銹蝕；另一方面是通過在鋼筋表面形成的保護膜來阻礙侵蝕性離子。

何林等[55]通過掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)表面分析方法以及電化學測試研究得出，隨著復合氨基醇阻銹劑(AMA)和傳統亞硝酸鈣阻銹劑(CN)摻量的增加，鋼筋的耐腐蝕性也得到提高，這兩者均可顯著延長鋼筋開始銹蝕的時間，且復合氨基醇阻銹劑(AMA)在鈍化膜遭到破壞后的抑制效果更明顯。練松松等[56]對比分析了阻銹劑在單摻和復摻下對鋼筋耐久性行為的影響研究，并通過X射線衍射、壓汞等微觀試驗分析了其影響機理。

目前有機阻銹劑的研究大多集中在分子結構篩選及機理探討[57-59]，對于較為成熟且商業化應用的阻銹劑研究較少。且工程中使用的阻銹劑多以無機鹽阻銹劑為主，而此類阻銹劑在保護鋼筋過程中自身也會不斷被消耗，并且無機鹽阻銹劑多為有毒致癌類物質，已有不少國家出臺禁用政策[60-61]。因此，開發綠色無污染、高強、經濟類有機阻銹劑已成為當今研究重點。

3.3 多重防腐技術

為使錨筋與地層中的水與空氣等腐蝕介質隔離開來，通常采用的方法有套管法、涂鍍法，采用高標號混凝土適當加厚保護層法等。只應用其中一種防腐措施的錨桿為單層防腐錨桿，采用兩種措施的錨桿為雙重防腐錨桿，采用三種及以上措施的錨桿稱為多重防腐錨桿[8]。

普通砂漿錨桿主要利用注漿層隔絕腐蝕介質來達到防腐效果，但注漿層中存在氣穴及毛細孔道，將會增加錨筋與腐蝕介質的接觸面，致使錨筋遭受腐蝕。且注漿過程中錨筋若發生偏移，將造成沿錨筋軸向注漿層薄處更易遭受腐蝕。普通砂漿錨桿防腐蝕效果并不理想，因此，為追求更理想的防腐效果，從多個方面達到防腐目的，多重防腐錨桿應運而生，其主要由錨桿桿體、注漿部位、塑料套管、錨固體組成。

中國主要流行的多重防腐錨桿為DCP型多重防腐錨桿，其構造特點為：在錨筋外設置波紋套管及注漿囊，注漿后可形成錨筋-波紋套管內壁和波紋套管外壁-鉆孔壁雙層護壁；錨筋一般采用全螺紋實心鋼筋，也可采用精軋螺紋鋼筋或螺紋鋼筋，通長螺紋可增加錨固件強度，同時可對錨筋進行涂鍍，在錨筋表面形成保護層，增強其多重防腐效果；錨固件為鋼質漲殼錨固件，可及時形成端頭錨固。在多重防腐錨桿中，兩層注漿體及套管，外加涂鍍層，可對錨桿桿體形成多重防護，有效隔離腐蝕介質，以達到防腐目的[62]。

由于抗浮錨桿通常位于水下或干濕交替區，尤其在濱海地區，服役環境異常嚴酷，錨桿腐蝕往往是荷載、環境等多因素共同作用的結果，針對這種情況，可綜合運用多重防腐技術來解決其耐久性問題。

4 結論

隨著抗浮錨桿在地下工程中的應用愈加廣泛，抗浮錨桿的耐久性成為地下抗浮工程中亟待解決完善的問題，通過對對抗浮錨桿在地下結構工程中的應用進行以下總結。

(1)錨筋的腐蝕以應力腐蝕居多，是抗浮錨桿危害最大及最主要的腐蝕形式，且應力腐蝕作用表現為超非線性耦合，導致鋼筋發生脆性破壞，對工程危害大，但其只在特定的環境中發生，若能對錨桿所處環境進行人為干預，則會大大降低應力腐蝕的發生。鹽類離子中，氯離子對筋材的腐蝕速率影響最大。

(2)抗浮錨桿中，黏結劑的耐久性對錨桿壽命也存在一定的影響，而環氧樹脂的黏結效果明顯優于其他類型的黏結劑，黏結性能更具優勢，可用于今后的工程應用和研究之中。

(3)在土壤環境中，錨桿腐蝕往往表現為多因素共同作用的結果，在高應力與腐蝕介質的耦合作用下，桿件將出現突發性的脆性斷裂，并且在多因素情況下，侵蝕介質往往會形成耦合機制，致使錨桿腐蝕呈現復雜多變的情況。

(4)針對錨桿抗腐蝕現象，采用的傳統方法主要有套管法、涂鍍法等。目前，非金屬錨桿以及新型阻銹劑的研究開展得如火如荼，尋找更有效、更經濟的抗腐蝕方式將成為今后的研究重點。

5 現有研究存在不足與展望

在對以往的研究總結發現，對抗浮錨桿的研究仍存在一些不足。

(1)非金屬錨桿在耐腐蝕性方面具有明顯的優勢，其絕緣性質可有效避免地下雜散電流的影響，但實際工程中對于非金屬錨桿應用不普遍，存在局限性，對非金屬錨桿耐久性研究還不夠全面，相關規范介紹不夠詳細。

(2)有關抗浮錨桿試驗研究多為室內試驗，周期較短，缺乏長期的現場足尺試驗，若想在抗腐蝕性方面取得進一步進展，結合實際工程開展現場長期試驗研究是必不可少的。

在對目前研究現狀全面梳理的基礎上，結合該方向亟需解決的關鍵問題，提出以下展望。

(1)有關錨桿的應力腐蝕機理較為復雜，受多種因素共同作用的影響，腐蝕機理有待進一步深入研究。同時，可考慮進行合理選材及優化設計錨固方法和錨固裝備進一步規避應力腐蝕。

(2)應進一步完善錨桿服役期的監測機制，對復雜環境中已服役的錨桿，應對其建立完善的長期服役性能監測系統，對可能出現的危害加以規避。

(3)由于地區不同，所處地質環境不同，錨桿腐蝕結果呈現多樣性與差異性，因此，若能對各地典型錨固結構進行詳細調查，并對已發生腐蝕的構件進行對比分析，在此基礎上，建立起錨桿耐久性數據庫，將進一步推動中國基礎設施耐久性工作的發展并避免工程事故的發生。