岩土锚固工程安全性能影响因素分析

赵 瑞（贵州大学明德学院，贵州 贵阳 550004）



岩土锚固工程安全性能影响因素分析

赵 瑞
（贵州大学明德学院，贵州 贵阳 550004）

摘 要：岩土锚固工程在边坡、隧道、深基坑、结构抗浮或抗斜以及硐室结构中保证工程的稳定性问题越来越受到关注，本文对锚杆的安全系数、试验及验收技术以及不合格锚杆的处理方法三个直接影响其安全性的要点展开分析，为提升我国岩土锚固工程的安全系数，促进岩土工程整体质量的提升。

关键词：岩土；锚固工程；安全性

锚固是以提升工程结构牢固性，使工程中相关联的两个结构能够共同工作且较好的承担各种应力为目的的技术，岩土锚固技术在岩土工程中的应用，可以在充分发挥并提升岩土体自身的强度和自稳能力的同时，使结构物体积和结构的自重明显缩减，以达到对岩土工程变形有效控制，调整岩土体工程结构内力及分布，降低结构开裂或工程坍塌滑坡发展概率的目的，现阶段在复杂岩土工程中已经得到了较广泛的应用。

1　锚杆的安全系数分析

锚杆锚固体的抗拔安全系数以及锚杆杆体的抗拉安全系数共同决定了锚杆的安全系数，而两者分别是锚杆极限抗拔力和锚杆杆体极限拉力与锚杆拉力设计值的比值，在岩土工程中，岩土层的性能、岩土地下环境及周围环境的改变、灌浆工程自身的不稳定性以及锚杆自身钻孔工艺的变异、抗腐蚀能力、承载力、筋体内钢绞线或钢筋的受力均匀性等不确定因素都会对锚杆锚固工程的安全系数构成威胁，使其存在一定的风险［1-2］。例如某深度为24米的深基坑岩土工程，在应用三道锚杆背拉排桩支护方式对其加固时，经过计算其第2和第3道锚杆所具有的拉力要在 950至1150千牛顿之间，但其在施工过程中只采用直径在15.2毫米的1860兆帕级钢绞线，而且数量仅有4根，其完全不能够达到锚杆杆体安全系数的需要，钢绞线的受力均匀性难以保证或在腐蚀性破坏的作用下，锚杆发生局部破坏的可能性增加，在自身应力较大的钢绞线的作用下，自身松弛量较大的筋材会对锚杆的预应力损失造成影响，当其承受的预应力再起抗拉强度的60%左右时，锚杆自身出现裂痕的可能性非常大，使其使用寿命明显缩短，使工程存在一定的安全隐患。

2　锚杆的试验及验收技术分析

锚杆的设计满足安全系数要求，可以为岩土锚固工程质量奠定一定的基础，但锚杆的验收和实验技术是锚固施工实际质量的重要保证，同样不容忽视，考虑到锚杆安全系数在施工的过程中会受到地质结构变化、钻孔质量、注浆工艺等多方面因素的影响，所以在针对锚杆的实验中应拟建出与施工地质极为接近的实验环境。当设计的锚杆极限拉力值与实验环境中的极限拉力值相等的情况下，可利用设计的锚杆进行施工，如果施工单位在施工的过程中随意舍去此环节，将难以保证锚杆的安全系数满足施工的实际需求，加大了锚固工程的危险性。现阶段部分施工单位虽进行锚杆的试验和验收，但在实际操作的过程中随意降低相关标准，例如我国相关规定明确指出，验收的锚杆数量应在其施工总数量的 5%以上，最低数目在3根以上，其中永久性锚杆的试验荷载上限应为锚杆轴向拉力值的1.5倍，这样才能满足锚杆安全系数的要求，使施工中的锚杆的安全储备与设计时的安全系数相当，但在实际的验收过程中，当永久性锚杆荷载在其拉力设计值的1.05至1.1倍的情况下，就片面的认为其合格，而这种标准的锚杆对环境改变的适应能力和承受能力都较弱，当其部分遭受腐蚀的情况下其将难以保证安全工作状态。现阶段在基坑支护工程中较为常见的锚杆初始预应力在短时间内迅速降低，基坑边缘位置发生明显位移甚至基坑发生崩塌等事故，发生的主要原因就是在锚杆试验和验收的过程中随意的对相关标准进行降低，这在一定程度上被迫使岩土锚固工程的安全性减弱。

现阶段我国锚杆标准明确指出只有在最大试验作用下，锚杆发生的弹性位移和蠕变程度在相关规定的范围内，才可确认其验收合格，所以其初始荷载的设定要求必须严格，结合我国对锚杆在最大试验负荷条件下弹性位移与其自有长度理论弹性伸长值之间的关系可以发现，在验收的过程中锚杆在最后荷载的作用下，其蠕变量应控制在6分至60分钟之间不超过2毫米，只有满足要求，才可以证明锚杆实际的自由段长度与锚杆安全系数设计保持一致，以免锚杆在岩土锚固工程中发生过度塑性位移的问题，这是对锚杆工作状态进行判定的有效途径。

3　不合格锚杆的处理方法分析

在过去较长一段时间内我国并未对岩土锚固工程中所涉及的不合格锚杆的处理进行明确的规定，直至《岩土锚杆技术规程》的颁布，其明确规定，在对锚杆进行试验和验收的过程中必须增加实验和验收的锚杆样本数量，当验收的过程中发现不合格锚杆时必须增加不合格锚杆数量3倍以上的锚杆进行验收，不合格锚杆即荷载能力仅为设计中最大荷载50%及其以下的锚杆，在验收结束后结合验收中不合格锚杆在验收总锚杆数量中的比例，计算出在工程中所应用的总体锚杆中不合格锚杆的可能数目，并在此基础上对岩土锚固工程中锚杆的实际总抗力进行计算，将计算结果与设计中的总抗力进行比较，这一方面可以为岩土锚固工程的安全性评估提供有价值的依据；一方面为进行锚杆补偿提供标准。在针对锚杆进行的验收试验中，如果锚杆因自身受到破坏而导致其拉力实际值不足设计值的1.2倍或在荷载试验中为合格锚杆但未达到蠕变实验的要求，都将被判定为不合格锚杆；不合格锚杆中如果存在预留二次灌浆系统，可在系统操作后对其进行二次试验，重新对其是否合格进行判断，如果在不合格锚杆中不存在二次灌浆系统，可直接利用最大试验负荷与锚杆抗拔安全系数的关系对其进行锁定，将锁定结果直接纳入锚杆总抗力之中。

在对不合格锚杆处理的过程中需要对锚杆补偿进行计算，而在补偿的过程中所产生的费用在工程预算成本之外，所以我国法规明确规定这部分费用由责任方承担，这在一定程度上促使施工单位在施工过程中加大对锚杆检测和实验的重视程度，有利于岩土锚固工程安全性的提升，岩土锚固工程的安全性与其所应用的锚杆质量有着直接的关系，所以在对其安全系数、试验和验收、不合格锚杆有效处理的基础上，科学的保管、有效及时的维护，施工中严格的管理等也具有重要的作用。

4　结论

综上，由于岩土锚固工程的安全性直接关系到岩土工程的整体质量，所以在岩土工程施工过程中必须针对性的对其进行有效的管控和加强。

参考文献：

［1］程良奎，韩军，张培文. 岩土锚固工程的长期性能与安全评价［J］. 岩石力学与工程学报， 2008（05）:865-872.

［2］程良奎，张培文，王帆. 岩土锚固工程的若干力学概念问题［J］.岩石力学与工程学报， 2015（04）:668-682.

（责任编辑：雷 君）

中图分类号：P624.8

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.024

文章编号：1672–7304（2016）01–0052–02

作者简介：赵瑞（1990-），男，贵州毕节人，研究方向：土木工程（岩土）。

Analysis the main points of the rock and earth anchoring construction safety

ZHAO Rui
（Mingde College of Guizhou University， Guiyang Guizhou 550004）

Abstract:Rock and earth anchoring construction in the slope， tunnel， deep foundation pit， or anti inclined structure anti-uplift and cavern structure to ensure the stability of the engineering problem is more and more attention， in this paper， the anchor of safety coefficient， test and acceptance of the technology and methods of dealing with the unqualified anchor analyzes three main points of the directly affects the safety， to improve the safety factor of rock and earth anchoring construction in our country， promote the overall quality of nontechnical engineering.

Keywords:Geo technical； The anchoring engineering； security