锚固技术在岩土工程中的应用研究

2022-01-09单人杰核工业江西工程勘察研究总院有限公司

环球市场 2021年35期

单人杰核工业江西工程勘察研究总院有限公司

岩土工程是指建筑工程中涉及基坑、边坡及隧道等内容的施工，其是土木工程的一部分，而锚固技术具有着防坍塌、防土裂等特征，因而在岩土工程中具有着较高的应用价值。

一、锚固技术

锚固技术是在土层或是岩土中被使用的一种基于新型受拉杆件来固定的技术，实际使用时其固定的一段也被称作锚固端，而其另一端会承受多种压力或是推力，保持着结构的稳定性。而在锚固技术中，核心结构自然是锚杆，其也是负责支护的主要构件，锚杆的性质对于锚固技术的运用好坏有着很大影响，锚杆的组成主要包括钢索、锚头、塑料套管定位分隔器以及水泥等，其作用于岩土体时，能够有效控制其出现形态上的大幅度变化，从而产生不稳定情况，像是坍塌问题等。在不同情况下使用的锚杆也存在差异，当前市场上流通的锚杆主要是分为土层中应用、岩石中应用以及海洋中应用三种类型，而其传力方式也各有不同，比如说有些是压力式传力，而有些则是拉力式或剪力式传力，而在作用机理上，根据其是否存在预应力则可划分为两种类型，即预应力锚杆和非预应力锚杆，这两种类型结构原理的差异性如图1 所示，而从力学特征上来看，两者的不同如图2 所示。

图1 预应力锚杆和非预应力锚杆的结构原理

图2 预应力锚杆与非预应力锚杆的力学特征

二、岩土工程中锚固技术的选用原则

一是适应性原则，锚固技术是岩土工程中常用的工程技术，其实际选择运用时要考虑到适应工程，与工程的实际需求相匹配，这样才能够发挥出作用，因此应用锚固技术之前，需要开展地质勘测和调研工作，同时各部门之间做好协调沟通，明确锚固技术的特点和应用可行性，针对实际应用可能出现的现实困难制定措施，确保该项技术有效运用。

二是实践性原则，许多岩土工程的情况是较为复杂的，因而在应用锚固技术时也要考虑到可实践性，若是实际应用时发现不可操作那就失去了意义，只依赖于理论技术的分析是不能够判断锚固技术应用是否可行的，通常是要对实际工程情况进行分析，最后确定实际使用的施工方案，同时还需要考虑到施工周期与施工成本等要素[1]。

三是经济性原则，经济性主要是指锚固技术应用的成本和效益，要在保证锚固技术应用确保施工质量的前提下尽量降低施工成本，因此，可供选择的锚固技术也有许多种，要保证其控制在经济范围之内，还可通过优化施工工艺、施工技术等来减少施工成本，也可制作出不同的方案进行评定选择，选出最佳经济效益的方案。

三、岩土工程中锚固技术的实际应用

（一）土方开挖及边坡修整中的应用

一般来说，岩土工程的基坑土方开挖都是采用分层开挖方式，每一层的开挖深度是重点把控的内容，其不可偏大，否则会使基坑整体开挖不符合标准，而在开挖的过程中，其边坡在未进行支护之前可能会出现失稳问题，导致出现坍塌，因此，必须要采取一定的手段来提升边坡的直立效果，对开挖深度的控制也要充分考虑到土方的直立高度，不能够超过这一高度，使用锚固技术进行支护，还要确保边坡周围的泥浆不会对锚杆产生过强的作用力，确保其稳定性达标。另外，在实行锚喷网作业的过程中，需要控制实际作业的环境，控制好开挖时的砂层结构每层保持深度在1 米-1.5 米之间，控制好土层结构每层保持深度在2 米-2.5 米之间，严禁开挖时深度超过这个范围，以此来保持边坡的结构稳定，在相同轴线内，其实际开挖的长度控制在15 米-20 米之间，挖动时尽量避开支护土层，最后时边坡的修整工作，根据相应规范来进行修整，除了要保证基坑外形尺寸达到标准以外，还要检验分层开挖的规格[2]。

（二）锚固技术中锚杆的合理放置应用

作为锚固技术中的关键技术，锚杆的合理放置也是实际在岩土工程中应用的关键，其影响着锚固技术作用的发挥，同时在锚杆规格的选择上也需要注意，根据岩土工程的实际支护需求来选择不同粗细、不同长度以及不同材质套管的锚杆来进行使用。例如，首先考虑到工程现场的安全性以及工程的实际稳定程度，结合可运用的技术条件来设计锚杆的具体选择与放置方案，确保锚固技术运用的更加可靠，一方面是根据岩土工程常常出现的土裂事故和坍塌事故，其选择的锚杆要保证具有一定的抗腐蚀性能、完整特性以及抗老化性能等等，整体质量符合标准，在承受结构物时，能够扛得住一定的水压、土壤压力以及上托力，以此来保证锚固技术应用后的稳定性；另一方面是对锚杆的具体放置位置进行规范调整，从岩土结构的下周壁将锚杆挖出，对其质量进行检验，确保其合格以后再将其放入，调整其放置位置，使其能够充分发挥出支护作用。除此之外，还需要控制好锚杆两端的连接，其固定端主要是充分连接入地基岩层当中，同时还要将注浆管也放入到连接的钻孔当中，保证其连接的绝对牢固，而另一端则是连接其他工程的相应结构或是挡土墙结构，同时使用加强筋进行固定处理，或是使用支护钢筋网片的方式来加固处理。

（三）钻孔技术的应用

在岩土工程中运用锚固技术还需要运用其中的钻孔技术，保证钻孔质量能够保证岩土工程的质量。通常是要控制钻孔的孔径大小及孔的深浅。结合对工程实际情况的勘探来设计钻孔规格，同时还要明确锚固的实际作用力和其他参数，在这基础上确定钻孔相关参数。例如，实际进行钻孔操作之前，还需根据设计对孔位进行测量放线操作，确定具体位置并做好标记，然后选择合适的机具和悬空设备，一般来说根据岩土工程的固定介质因素来选择，其主要是包括空气介质、水介质以及土壤介质等等，使用钻孔机穿入到地层以内，还需确保钻孔周期，控制好钻孔应力，同时，实际钻孔的过程中可能会遇到一些地层地质复杂的问题，这就会增添钻孔施工的难度，因而要做好钻孔操作的设计，比如说适当减小钻孔的孔径，采用扩大锚固端大小的方式来调整，或是设计单索锚固的吨位减小，若是在钻孔施工中遇到地层中存在较多淤泥或是泥质砂土，则可采用带套管跟进的方式进行钻孔，这样可以防止钻孔操作时出现涌砂或是涌泥的情况，避免出现塌孔问题[3]。

（四）张力锁定的应用

岩土工程中锚固技术的应用还需要注意张力锁定，一般来说会选择合适的张拉设备来进行锁定力，其主要是依据锚杆的材料属性来进行选择。例如，想要保证锚固技术达到对应的应力值，需要对其锚杆进行张拉，通过使用张拉设备来完成该项操作，在实际张拉的过程中，锚杆体的自由锻会产生一定的弹力与拉力，在这两种作用力下锚杆也会发生一定形变，然后检查锚固体与其固定的混凝土结构之间的相互作用是否符合规范，可通过检查各项锚具来判断，最后将夹具进行安装即可，其锚杆杆体应当与张拉力之间具有着垂直角度。

（五）灌浆施工技术应用

在应用锚固技术的过程中，灌浆施工技术的使用可以说是十分关键，灌浆施工的质量会影响到锚固技术应用后的承载力，影响到岩土工程的安全性。具体进行灌浆施工时还需要注意以下几点，一是要选择合适的灌浆施工时间，灌浆施工效果会受到外界气候的影响，比方说在夏天进行灌浆施工时，要考虑到温度对其的影响，合理选择灌浆温度时点，以免温度过高造成浆液效果下降，而在冬天灌浆时，则应当考虑到温度过低时，浆液的凝固时间，设置弹性的实际灌浆时间，保证灌浆效果；二是灌浆施工操作要具有连续性，不可中断，先是要将灌浆操作的压力控制在标准范围，一般来说在将锚杆安装好后，对其孔内进行灌浆操作，控制内部压强在0.4mpa-0.6mpa 之间，从内部向外部方向注入，保证其整个孔壁都能够注满，同时在注浆达到孔口位置距离约为30厘米-40 厘米之间时，再手动使用水泥砂浆填满压实，防止浆液从内部流出，同时还要控制好注浆材料的质量；三是不可采用分段或分步骤的方式开展灌浆施工，要保证一次性完成灌浆，因此实际开始进行灌浆之前还需要做好准备工作，确保材料充足且施工的人力完备，在实际灌浆时，取出锚杆不能够快速抽取，而应当缓慢抽出，这样做的目的是防止锚杆在抽取时损坏。