锚固技术在岩土工程中的应用及作用机理分析

2021-12-09魏辉球

西部资源 2021年2期

魏辉球

摘要：岩土工程的数量和范围都在扩大，相关领域也迎来了新的发展机遇。为了保证岩土工程的建设质量，需要提升工程中技术的实施质量，锚固技术作为岩土工程中采用的重要技术类型，应当强化锚固技术的使用效果。锚固技术可以减少岩土工程发生地质灾害的几率，提高岩土工程的稳定性，对岩土体的应力状态进行转变，为岩土层的结构提供支撑。目前锚固技术的应用极其广泛，本文对锚固技术的工作原理、技术分类、锚杆分类进行了深入分析，并讨论了锚固技术的具体应用要点，力求可以提高岩土工程的建设质量。

关键词：锚固技术；岩土工程；应用；作用机理

Application and mechanism analysis of anchoring technology in geotechnical engineering

Wei-Hui qiu

Geological Brigade of Geological Bureau of Guangdong Province Meizhou 519000

Abstract： with the continuous acceleration of Chinas economic development， the number and scope of geotechnical engineering are expanding， and the related fields also usher in new development opportunities. In order to ensure the construction quality of geotechnical engineering， it is necessary to improve the implementation quality of engineering technology. As one of the important types of technology used in geotechnical engineering， the application effect of anchoring technology should be strengthened. Anchoring technology can reduce the probability of geological disasters in geotechnical engineering， improve the stability of geotechnical engineering， change the stress state of rock and soil， and provide support for the structure of rock and soil layer. The application of anchoring technology is very extensive at present. This paper analyzes the working principle， technical classification and anchor classification of anchoring technology， and discusses the specific application points of anchoring technology， so as to improve the construction quality of geotechnical engineering.

Key words： anchoring technology；geotechnical engineering；application；mechanism of action

在巖土工程的建设过程中经常出现各种地质灾害，例如地面沉降、山体滑坡等，不仅给岩土工程造成严重的影响，甚至威胁到周围人员的生命安全。锚固技术属于支护技术类型之一，成本较低，在岩土工程中具有较高的应用价值。目前锚固技术用于基坑支挡、边坡加固等多个环节，根据锚固技术所使用的锚杆材料对岩体进行加固，使岩土自身的稳定性大幅度提高，进而提升岩土工程整体的建设质量以及稳定性。锚固技术可以有效解决在岩土工程建设过程中遇到的复杂问题，并且应用范围已经从城市基础建设扩展到能源基础建设，交通体系建设以及水利工程建设中。因此施工队伍应当对锚固技术的应用要点进行深刻分析，确保施工质量的提高。

1.锚固技术在岩土工程中的作用机理

锚固技术的作用机理是使用锚杆提高附近范围内地层的抗剪水平，保证在开挖地层时可以让开挖面处于稳定的状态，或者通过锚杆来传递结构物所产生的拉力[1]。锚固技术主要分为土锚和岩锚两种形式，将锚杆的一端和图强或者岩土工程中的结构物进行连接，将另一端锚固在土层或者岩层之中，利用多种力达到提高结构物的承受能力，例如锚固体以及岩土体在碰触中所产生的摩擦力、拉杆和锚固体之间产生的握裹力、拉杆强度等。锚固技术具有主动控制、降低成本、加快施工速度、方便技术操作、实施深层控制、动态化水平高的多个优势，在岩土工程中有着广泛的应用。

2.锚固技术的分类和锚杆的分类

2.1锚杆技术的分类

锚杆技术在岩土工程中广泛的应用，也发挥了不同的功能。目前在岩土工程中经常使用的锚固技术主要包括预应力锚索加固技术、短锚杆、配筋喷射混凝土加固、自进式锚杆网喷射混凝土加固技术等等。

2.2锚杆的分类

在锚固技术的应用中锚杆是必不可少的一部分，属于主要的支护形式，对于锚固技术的使用有着重要的影响[2]。锚杆是由锚头、钢索、水泥以及塑料套管定位分隔器组成的，可以对岩土体进行直接加固，控制住岩土体的形态变化，避免岩土工程出现坍塌。当前在市场上所存在的锚杆有百余种，可以按照不同的使用途径分类，分为岩石、土层以及海洋三种。根据不同的固定传力方式可以将锚杆分为拉力式、压力式以及剪力式，根据锚杆的作用机理可以划分为黏结型、摩擦型以及端头锚固式。根据是否对锚杆施加预应力分为预应力以及非预应力锚杆，预应力锚杆与非预应力锚杆的结构及基本原理存在一定差异，如图1所示，两者在地层中的力系存在差异；如图2所示，两者的一般力学特性分析也存在差异。

3.锚固技术在岩土工程中的实际应用要点

3.1基坑开挖和边坡修整中的应用

在深基坑开挖的过程中选择分层的方式进行开挖，但是每一层的深度不能处于过大的状态，否则可能影响到边坡的稳定性，增加工程的安全隐患。当对基坑的深度进行设定时，针对暴露坡面所产生的直立能力进行分析，要求每一层的开挖深度都要低于天然的自立高度[3]。与此同时，也需要保证在锚杆周围附近的水泥在凝固之前不会给锚杆的受力造成限制，这样才不会给锚杆的固定能力造成影响。根据工程实践经验进行分析，每一层的土层深度应当控制在2.0m～2.5m之间，砂层的厚度需要控制在1.0m～1.5m之间，不能出现超深开挖的现象。当确定开挖的长度时，应当分析不同施工队伍在交叉施工过程中给坡面造成的影响，需要保证坡面的稳定性。一般情况下，处于同一轴线的开挖长度应当保证在15m～ 20m之间。当进行边坡开挖的时候，需要确保不给支付土层造成严重的影响或者扰动，按照施工规定对边坡进行整修，避免由于在基层开挖时出现误差，导致基坑最终的外形尺寸不符合施工标准。

3.2钻孔技术在岩土工程中的应用

在钻孔技术应用的过程中，首先确定钻孔的孔径，孔径过大或者过小都会影响到锚固技术的固定效果，进而给岩土工程的整体建设质量造成严重影响[4]。因此，当保证了锚固力的标准性时，需要减少钻孔所花费的时间和周期，减少深部地层的内应力给锚固技术的应用带来影响。在钻孔的过程中需要选择高质量的悬空设备和设施器具，明确锚固的拉力数值，设计好其他的有关参数，利用钻孔技术的最佳状态对孔径进行设计。如果遇到软土地基等特殊地质结构的时候，可以减少单索锚固钉的吨位设计，直接选择扩大端部的方法缩小所钻孔孔径。如果遇到的所泥砂质的岩土解雇，则需要在应用钻孔技术的时候跟进套管，避免在施工过程中出现塌孔或者涌水。

3.3正确摆放锚杆杆体的位置

锚杆是完成锚杆技术的重要工具，锚杆过粗、过细、过长都会影响锚固技术的支护效果，因此应当将锚杆杆体的位置进行正确的摆放[5]。在目前的岩土工程施工过程中，需要结合实际的工程施工情况选择相应的参数，有效地避免出现坍塌和土裂等事故。当锚杆之后把地下的工程周壁挖出，应当对锚杆的质量进行检查之后再放进，有效地避免锚杆滑移问题出现。需要保证锚杆接受防腐处理，避免锚杆在应用过程中出现老化的现象，减少锚杆所受到的腐蚀。锚杆是否完整影响锚杆能否提供较强的上托力，可以提升锚杆抵抗土层压力、土层抗拔力以及地下水压力的关键因素，必须要将锚杆的两端分别放在土墙、工程结构以及地基岩层之中，并将注浆管一同放到钻孔之中，确保锚固技术的持久性。

3.4灌浆施工中岩土工程中的应用

对于岩土工程而言，灌浆施工所应用锚固技术最为关键的一个环节，和锚固件承载力强弱有着最为直接的关系，因此必须要结合施工中的综合因素分析灌浆施工的具体步骤。如果在冬天进行灌浆施工，需要对灌浆的凝固时间进行调整，增加一定的弹性时间，如果所在夏天进行灌浆施工，则需要对泥浆对温度进行控制和调整[6]。在灌浆时需要按照一次性的标准完成，这样才能够保证施工的有效性，因此在进行灌浆施工之前需要做好施工准备。以高压注浆预应力锚固技术在土墙稳定性提升工程的应用为例，表1即为经过注浆处理之后，土墙土体各种物理性质的改变情况。随着智能技术的不断发展，在岩土工程中开始使用智能压浆系统进行灌浆施工，浆液在智能压浆系统形成一个持续循环的路径，排除管道内部空气，及时解决管道堵塞的问题。对于水平状态或者曲线状态孔道，压浆的压力值需要保持在0.5MPa～ 0.7MPa，超长孔道压浆压力值应控制在1.0MPa之内，竖向孔道压浆压力值应控制在0.3MPa～0.4MPa之内。

3.5张力锁定在岩土工程中应用要点

为确保锚固技术的应用效果，需要使用人为的方式达到锚固技术所需要的应力标准，可以选择张拉锚杆体的方式完成[7]。使用张拉设备可以对锚杆体的自由段发生张力作用，进而使其变长。在实际的岩土工程应用过程中，结合锚杆体的实际材质以及锁定力参数选择合适的设备。在进行张拉的过程中，需要检查锚具之后，再进行夹具的安装。目前智能化张拉系统运用在岩土工程中，主要包括两部分，第一部分是安装张拉设备，第二部分则是进行智能化张拉控制。在安装设备时注意仔细安装工具锚，让工具锚和智能张拉系统前端的张拉端锚保持孔位一致，使两种锚具呈对称的状态[8]。

4.结语

我国地域辽阔，不同地区岩土工程会遇到不同类型的地质结构，在开展岩土工程中要根据地质结构选择合适的施工方法。随着锚固技术的不断发展，所使用的材料和工具质量也在不断地提升，促进了岩土工程質量的提高和发展。但是在实际的岩土工程建设过程中，由于所遇到的自然环境有较大的差异，在有些时候锚固技术的应用存在一定的限制，因此技术人员需要在施工建设过程中寻找锚固技术存在的问题，制订解决方案，提升锚固技术在岩土工程中的应用效果。