岩土锚固工程的长期性性能分析与安全评价

2013-08-15姜海峰

河南科技 2013年17期

卢遥姜海峰

（河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，河南郑州 450001）

0 前言

岩土锚固是指通过将苗杆埋藏在地层中，使之联接地层和结构物来加强岩土体的强度，改善岩土体的受力状况。岩土锚固技术在我国水利工程、土木工程、隧道工程中应用相当广泛，是一道提高工程安全性能的有效措施。岩土锚固工程的长期性能和安全评价是当前岩土工程界的一个热点问题，也是影响相关工程安全性的一个关键问题。本文简要阐述了岩土锚固的概念及其发展状况，并就如何提高岩土锚固技术的长期性和安全评价给出了自己的见解，供大家参考。

1 岩土锚固技术简介

1.1 苗杆和岩土锚固技术的概念

苗杆是一种杆件类的物体，用来固定在地基和边坡的岩土层中，另一端与工程物相连，主要用来支撑水、土压力加载在工程物上的推力。锚固技术是岩土工程中一个重要的分支，在近年来的工程项目中应用十分广泛。它能有效减少工程上滑坡、坍塌、岩土崩裂等地质灾害。与传统结构材料相比，苗杆有着自身特有的性质：主动控制性能比较强，比传统材料更加先进，可以利用一些高科技材料来加强苗杆自身的稳定性。

1.2 岩土锚固技术在国内的发展

锚杆起源于美国，一开始作为支护顶板用于矿产开采的隧道中。发展至今，国内外各种类型的锚杆已经达到六百多种。我国从上个世纪五十年代才开始使用岩土锚固技术，技术水平和国外相比，相对落后，尤其是对岩土锚固长期性能研究不足，国家和行业标准对岩土锚固工程长期性能与安全评价的规定也不够完善。许多永久性岩土锚固工程的长期监测力度还不足，部分岩土锚固工程潜伏着大量安全隐患，一旦出现失稳或破坏，后果不堪设想。

1.3 锚杆安全性问题分析

锚杆的安全问题是锚固技术的核心问题，导致锚杆安全性问题的原因有：第一，锚杆的安全系数。锚杆的安全系数由抗拔安全系数和抗拉安全系数组成。要选择合理的安全系数，才能保证整个工程的安全性能。第二，腐蚀问题。造成腐蚀的原因有外部自然因素和自身内部构造。锚杆工作环境恶劣，长期受到空气或雨水中酸性物质的腐蚀作用，容易出现腐蚀破坏。

2 提高岩土锚固长期性能的策略分析

2.1 提高锚杆设计的安全系数

当锚杆受力不均匀时，容易导致钢绞线断裂，提高锚杆设计的安全系数是解决此问题的有效手段。在对预应力锚杆进行设计时，要充分考虑锚杆的工作载荷和自由张拉段长度。通常情况下，锚杆的抗拔安全系数要大于2，抗拉安全系数要大于1.8。

2.2 完善锚杆验收机制和防护体系

锚杆是整个锚固技术的核心，完善的锚杆验收机制和防护体系是保证工程质量的有效手段。在实际施工工程中，会经常遇到一些试验不合格或内部腐蚀的锚杆，只有制定完善的验收机制，才能有效杜绝不合格混入工程施工中。防护体系主要为了防止环境因素对锚杆造成腐蚀。我们应该对锚固工程建立长效维护管理机制，当发现有腐蚀的锚杆，我们应该对其进行镀膜处理或采取更换部件等措施。

2.3 加大科研投入，开发新型锚杆

为了提高岩土锚固工程的长期性能和安全性，实现其不断发展，加大科研投入是很有必要的。我们改用新型材料，让锚杆配套锚固机具更加高效、便捷和耐用。其次，要大力开发新式锚杆，如自钻式锚杆和让压锚杆、高压灌浆式锚杆和可拆式组合锚杆等等。只有采取这样的措施，才会促使我国岩土锚固技术更加成熟。

3 如何对岩土锚固工程进行有效的安全评价

随着锚固工程在我国的广泛应用，对锚固工程的安全性能评价也越来越受到大家关注。一般情况下，锚杆的使用环境都比较恶劣，随时可能出现失稳、破坏等不利情况，影响锚杆失效的各种因素长期存在，因此，如何对岩土锚固工程进行有效的安全评价显得迫在眉睫。

总的来说，对岩土锚固工程的安全评价模式应该包含两个方面：岩土锚固危险源识别和危险等级评价。对锚固危险源识别时，先要对影响锚固长期性能的一般危险源进行仔细周密的检查。检查事项有：工程排水设施是否正常工作，有无局部损伤或破坏；工程范围内是否存在电流环境或腐蚀介质；雨水渗入坡边引起锚杆腐蚀程度；锚杆锚头及传力装置是否发生变形迹象等等。关于锚固危险等级的评价，首先要设置安全临界技术指标，根据国内外锚杆的技术参数，及对一些出现恶化和破坏的岩土锚固工程的研究分析，设置安全临界技术指标值，作为确定工程是否要进行处治补强的判断依据，具体步骤，有待在工程实践中细化和修正。