锚固技术在岩土工程中的应用

2020-12-19葛化永

中国金属通报 2020年11期

王媛，葛化永

（江苏省地质矿产局第五地质大队，江苏徐州 221000）

岩土工程技术多种多样，其中锚固技术是常用技术之一，被广泛应用于高层建筑、水利水电工程、隧道工程等工程方面，对于整个岩土工程范畴产生深远影响。由于岩土具有多样性和复杂性，现代大型建筑工程涉及到民生利益和国家财产安全，因此为保障建筑工程生产安全，杜绝在施工过程及施工完成后出现灾害和安全隐患，锚固技术通过一定的锚杆、锚索，并结合具体施工工程、地址条件、水文、地下水以及预估的地质灾害等因素，起到了一定的地质支护稳固作用，不仅保证了岩体稳定性，还因节约材料起到降低工程成本、经济效益良好等作用，因此锚固技术被广泛应用在岩土工程建设当中，有着广阔的应用前景[1]。

1 岩土工程锚固技术概述

岩土工程首要涉及对象就是复杂地质体，它经历过漫长的岁月变迁，有着千变万化的过程。如果地质体没有受到自然或者人为破坏，它的平衡状态就保持相当完好，反之如果地质体经受巨大的损坏，如地质灾害地质滑坡、地表沉陷等，会对岩体本身的强度和稳定性造成巨大影响。随着人类工程的不断发展进步，人们逐渐发现通过在岩土体植入一种具有特别受拉的杆件即锚杆，能有效起到对岩土体进行锚固的作用。通过依靠锚杆对周围地层自身强大的抗剪强度能力，能有效地保持地层开挖面本身的稳定，能充分发挥岩土体自身强大的强度和稳定性。

从上个世纪60年代开始，岩土工程学就得到了长足发展，无论在理论还是实践上，锚固技术在岩土工程中的应用逐渐走向成熟，锚固技术应用也趋向多样化发展。当前广泛采用的锚固技术有预应力锚固技术、短锚杆技术、凝土加固技术、配筋喷射混凝土边坡加固技术、自进式锚杆网喷射混凝土加固技术等等。由于锚固技术越趋向于细节化和专业化，锚杆的长度、粗细等研究参数已经细化到锚杆材料、前后端位设置、套接技术运用等参数的研究。锚固技术在施工过程中的运用结构、材料以及具体工艺等方面已成为建筑领域研究的重点，对于如何加强锚固技术在施工过程中不断加大承受力度、承载速度，提高适应性和处理效率更是成为研究的难点。这些都促进了锚固技术不断成熟和取得长足进展，科学合理的调整和改善着岩土工程中地质体的内部结构和岩土分布，提高地质体的稳定性和牢固性，最大限度地减少工程结构开裂、工程滑坡和工程坍塌等不良现象的发生，确保了各大重大建筑工程安全建成[2]。

2 锚固技术在岩土工程施工中的选用原则

2.1 适用性原则

作为工程技术，在应用实践过程中首要考虑要素是适用性，毕竟任何一项工程技术在实施过程中都会产生利和弊。为保障工程施工质量和经济效益，在采用锚固技术时要充分做好前期调研工作，如实地考察调研、地质勘测等，并协同上级和多个相关部门做好沟通协调，才能保证岩土工程的顺利实施。针对锚固技术特征的不明确性，必须对现实性困难做好充分的鉴别和实地调研，做出可行性报告，确保在不能用统一单位标准和统一技术评价衡量基础上可以选择最为合适的一种施工技术。

2.2 经济性原则

工程建设在考虑施工经济效益和节约成本的前提下是要确保施工质量符合要求，达到安全生产标准。因此在工程是否需要采用锚固技术需进行科学调研验证，以保证可以多种选择不同的锚固技术，确保控制在合理经济范围内。同时在进行锚固施工时，要充分优化施工流程和施工技术、施工工期及经费等问题，制作不同方案并参与评定，选择最经济合理施工方案进行锚固施工，以便最大程度控制成本，减少不必要施工支出[3]。

2.3 实践性原则

针对岩土工程施工情况存在复杂因素的特点，采用锚固技术并投入到具体实践中要充分考虑其实践可操作性能。单纯简单的技术分析和理论探讨不足以反映具体复杂的岩土施工情况，必须在具体岩土工程实践过程中，对施工方案要充分联系施工现状来考虑真实客观性，对经不起实践考核的施工方案，必须根据实际情况和锚固技术特点来进行实事求是的调整，由此才能确保施工成本不必要扩大，施工进度不受影响，确保工程顺利完成[4]。

3 锚固技术在岩土工程中的应用

3.1 基坑土方开挖与边坡修整

在开挖深基坑时需要分层来进行，且控制各层深度不可偏大，避免致使支护前深基坑边坡失稳情况出现。在实际开挖过程中务必要将暴露的坡面直立能力进行全面考虑，且控制各层开挖深度不得超过土的天然直立高度，同时需要确保锚杆周边水泥浆液凝固强不会对锚杆产生作用力，以确保锚杆具有良好的锚固力。除此之外，还需要营造一个良好的环境来实施锚喷网作业。在开挖过程中，各层砂层深度为1.0m～1.5m，土层深度约为2.0m～2.5m，禁止开挖深度超过规定范围。在明确开挖长度时需要确保在进行交叉施工时，坡面的稳定性良好，所以通常相同轴线其长度开挖控制在15m～20m。在开挖边坡过程中需要尽量不扰动到支护土层，同时切实根据规范来进行修坡，避免因为分层开挖不够准确而导致基坑外形尺寸不符合标准。

3.2 钻孔技术

锚固技术中的钻孔在岩土施工过程中起着重要影响，因为钻孔的孔径大小和深浅都影响着岩土施工的固定效果。通过工程勘测计算设计，在明确锚固拉力和其他参数设计前提下，钻孔孔径大小和孔深已经确定。钻孔前按照设计的孔位进行测量放线，确定孔位做好标记，重点考虑岩土工程中水、空气、土壤等固定介质因素，选择质量较好的悬空设备和机具，以确保钻孔能快速穿过地层，形成相应的应力，从而确保钻孔周期。在具体钻孔过程中，如若地层情况较为复杂，就会导致钻孔作业难度上升。所以要求工作人员能够由设计层面着手，将单索锚固设计吨位减小，或是采取端部扩大型锚固段的方式来将钻孔孔径减小。如若施工区域存在淤泥质砂土或是淤泥，那么在实际钻孔时能够带套管跟进，防止有涌水涌砂或是塌孔等情况发生[5-8]。

3.3 锚杆杆体放置技术

锚杆是锚固技术最主体最关键的工具组成部分，锚杆的合理放置对锚固支护起到关键作用。为保证在锚固支护过程中锚固技术的运用发挥出最佳效果，必须充分考虑锚杆的粗细、长度和套管的使用。在首要考虑工程安全性和施工人员人身安全的基础上，联系实际并结合当前技术条件设计不同的锚杆选择方案，确保锚杆选取、固定等环节安全可靠。为避免岩土坍塌、土裂等安全事故发生，一是要选择符合标准的锚杆，锚杆必须质量高，能抗腐蚀、防老化且完整性强，可承受结构物一定的上托力、水压、土壤压力等。二是要规范锚杆放置环节，在将锚杆支护从岩土工程地下周壁挖出来后，必须全面检查杆体质量合格了才能将其放入，这样才能避免杆体滑移。三是锚杆连接上应确保锚杆一端连接挡土墙或者其他工程结构并上支护钢筋网片和加强筋，另一端固定在地基岩层并把注浆管和锚杆一起放入钻孔。

3.4 灌浆施工技术

锚固技术实施最关键一个环节就是灌浆施工。灌浆施工操作能否成功关系到锚固件的承载能力。一是要充分考虑灌浆施工时间因素，如夏天时期灌浆必须注意温度的调试和控制，冬天则要考虑灌浆凝固的标准时间来设置相对长的弹性时间。二是充分考虑灌浆操作手法的连贯性。首先控制好灌浆的压力，一般在安好锚杆的孔内以0.4MPa～0.6MPa的压强注入水泥浆，水泥浆由内向外注入，要确保锚杆和孔壁之间注满浆。为避免浆液流出，在水泥浆距离孔口30cm～40cm时要用水泥砂浆填实，防止浆液流传并注满孔道。这个过程必须要保证注浆的水泥符合锚杆的相关技术参数和相关环境及设计要求。三要确保灌浆施工要一次性全面完成，不能出现因分阶段、分步骤的中断施工行为。因此必须在锚杆固定和灌浆前期，做好灌浆人力和物力等充分准备，选择准确的灌浆时机。在灌浆操作工程中要做到不能快速取出锚杆，而应缓慢抽提，从而避免因快速抽提造成锚杆断裂或损坏。

3.5 张力锁定

锚固技术在岩土工程施工应用中还应根据锚杆提的材料属性、锁定力来选择对应的张拉设备。因为锚固技术要求的应力值一般需要通过张拉锚杆体来实现。通过一定张拉设备运用，锚杆杆体自由锻会产生张力和弹性并拉长变形，通过检查每一个锚具，确保锚固体和它所承载的结构混凝土的强度必须符合技术规范要求，才能再安装夹具，从而确保张拉力和锚固杆体有着标准垂直度，进而进行张拉。

4 在岩土工程中锚固技术的质量控制措施

这些年来，我国在岩土工程领域不断增加资金投入，受益于此岩土工程建设规模也不断增加，而较为常用的一项技术就是岩土锚固技术，并且该项技术的研究也获得了良好发展。在实际应用过程中不单单要对其工艺技术进行规范，并且还需要强化质量控制力度，如此一来方可保证整体工程质量。首先，在开始锚杆施工前，需要实现制作一根锚杆，对其性能进行验证判断其与标准要求是否相符，并且结合实际过得结果来针对性的调整锚杆设计与施工。锚杆施工完毕后，需要做到每层制作两根锚杆，以作为验收使用。其次，在实施注浆施工时可以使用JBW150/40型号的压降泵，同时维持其压力在0.15Mpa～0.30Mpa，并且实施高压补浆，直至返出清水泥浆2次以上，严格把控其时间间隔不超过8h。将水泥浆注入毛孔后，需要做好充足的养护工作，且严禁将锚索移动。一般养护锚杆的时间以7日为宜，只有确保杆体其强度大于15Mpa的情况下才能实施张拉作业。再者，需要确保钢绞线的完好，不出现破损的情况，同时进行相应的调直。而且还需要采取除锈措施。如若钢绞线孔径一致，则需要确保其长度相同，将其切断后，还需要利用铁丝来捆绑与固定住其两头。当锚杆作业完成后，对于暴露在外的锚头则需要使用沥青来进行涂封。不过需要一提是，在进行钢绞线施工时，不管是选择试验或是质量要求，亦或是张拉锚索，都必须要严格根据相应标准要求来进行，禁止规章作业。