錨固技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

張學樂

廣東省地質(zhì)局第二地質(zhì)大隊 廣東 汕頭 515000

隨著土地資源的日益緊缺，巖土工程建設(shè)呈現(xiàn)出向深、向大延伸的趨勢，而且建設(shè)規(guī)模也不斷增大。巖土工程地質(zhì)環(huán)境復雜，特別是邊坡治理、基坑支護中，如果施工技術(shù)不合理或不到位，就會出現(xiàn)失穩(wěn)坍塌等問題，引發(fā)重大的工程事故。錨固技術(shù)作為一種的重要技術(shù)，將其用于邊坡施工中，能夠加固邊坡，提高工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和工程質(zhì)量，防止坍塌事故的發(fā)生。為充分發(fā)揮錨固技術(shù)的價值，要提前了解工程現(xiàn)狀和要求，并深入研究錨固技術(shù)，利用該技術(shù)優(yōu)勢推進巖土工程順利完成。

1 錨固技術(shù)概述

1.1 錨固技術(shù)的概念

錨固技術(shù)是在地層埋入受拉桿，增強工程強度與穩(wěn)定性，加固巖土體及支護結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其原理是通過錨桿周邊地層的抗剪力，傳遞結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力，提高地層的穩(wěn)定性。在錨固技術(shù)的實際應(yīng)用中，主要通過以下方面保證邊坡的牢固性：其一，通過預應(yīng)力錨索或粘結(jié)錨桿，減小下滑力度；其二，通過預應(yīng)力錨索或粘結(jié)錨桿，增加滑面法向力，增大滑面摩擦力。實踐過程中，將預應(yīng)力錨索、錨桿放入巖土體，通過和巖土體的相互作用，彌補巖土體的強度缺陷；將由預應(yīng)力錨索、錨桿組成的復合體打入巖土內(nèi)，防止巖土體破損，從而提高巖土體的抗剪和抗拉強度，達到穩(wěn)定邊坡的作用[1]。

1.2 錨固技術(shù)的特點

分析發(fā)現(xiàn)，錨固技術(shù)具有以下特點：其一，即時性。地層開挖后，能夠立即為其提供支護抗力，防止其他操作對地層的干擾，保障施工作業(yè)的安全性；其二，滑動面。即使是存在滑移面的地層，也能借助錨固技術(shù)增強抗剪強度，提高邊坡的穩(wěn)定性；其三，靈活性。錨固技術(shù)應(yīng)用期間，可根據(jù)相關(guān)情況調(diào)整錨桿位置、方向等，施工作業(yè)更具靈活性。此外，錨固技術(shù)還能有機融合地層和結(jié)構(gòu)物，運用巖土結(jié)構(gòu)本身的強度形成穩(wěn)定體系，既減少了施工材料的使用量，更提高了工程的經(jīng)濟效益。

1.3 錨固技術(shù)的原則

1.3.1 經(jīng)濟性原則

多數(shù)情況下，建筑企業(yè)在錨固方面的投資較少?；趯嶋H分析，巖土工程受各因素影響，需要使用不同的錨固技術(shù)。在建筑企業(yè)編制施工計劃時，要以工程實際為基礎(chǔ)，在保證工程總體質(zhì)量的前提下，選擇性價比較高的錨固技術(shù)。

1.3.2 實踐性原則

由于巖土工程施工復雜，在編制施工計劃時要緊密結(jié)合現(xiàn)場情況和錨固技術(shù)特點，精準把控錨固技術(shù)應(yīng)用情況。同時，綜合考慮工程所用的施工設(shè)備、技術(shù)手段，結(jié)合情況制定針對性的施工方案。

1.3.3 適用性原則

建筑企業(yè)要比較施工技術(shù)的優(yōu)劣勢，確保施工技術(shù)在工程建設(shè)中充分發(fā)揮作用。比如，在錨固技術(shù)使用之前，相關(guān)人員要全面考量現(xiàn)場氣候、地形等因素，以便合理運用錨固技術(shù)。另一方面，由于錨固技術(shù)比較特殊，需要相關(guān)人員依托工程實際，對錨固技術(shù)的應(yīng)用效果進行精準評價?？傊?，在選擇錨固技術(shù)時要高度關(guān)注其的實用性，嚴禁盲目選擇。

2 錨固技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用要點

2.1 施工準備

在工程正式施工前，相關(guān)人員要做好準備工作，確保錨固技術(shù)有效、合理的應(yīng)用。其一，認真勘察施工現(xiàn)場，了解地質(zhì)、氣候、地貌等，為施工方案的編制提供依據(jù)；其二，依托工程需求，科學選擇施工材料和設(shè)備，并進行測試，內(nèi)容包括漿體材料試驗、配套比試驗等；其三，結(jié)合設(shè)計方案，進行預應(yīng)力錨索和錨桿試驗，便于工作人員了解錨索、錨桿的性能，掌握施工技術(shù)，判斷其質(zhì)量是否滿足需求[2]。同時，對錨索的抗拔承載力進行分析，出現(xiàn)變形、松弛等情況后，及時采取有效措施解決。

2.2 基坑開挖和邊坡修整

在基坑開挖時，可采用分層開挖的方式，但每層開挖深度不能過大，以免影響基坑邊坡的穩(wěn)定性。在設(shè)計基坑深度時，要認真分析暴露坡面的直立能力，要求每層開挖深度不超過天然高度。同時，保證錨桿周邊水泥在凝固之前不會影響錨桿受力，充分發(fā)揮錨桿的固定作用，確保巖土工程順利施工?；娱_挖要嚴格控制每層的深度，比如砂層深度1.0m-1.5m，土層深度<2.5m，切勿出現(xiàn)超深開挖的情況。依托坡面的穩(wěn)定性，明確基坑的開挖長度，一般處于15m-20m之間。邊坡開挖時，要盡量減少對支護土層的影響，按要求和規(guī)定修整邊坡，避免開挖誤差導致尺寸、外形等不符合標準。

2.3 鉆孔

鉆孔作業(yè)易受外部環(huán)境影響，在鉆孔過程中，要結(jié)合土質(zhì)情況科學選擇孔的位置和直徑，防止直徑過大造成孔洞坍塌；嚴禁使用水鉆施工工藝，詳細記錄巖石層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。盡量縮短鉆孔周期，避免受外界壓力影響；謹慎選擇儀器設(shè)備，提高鉆孔效果。在選擇孔深和直徑時，要結(jié)合儀器設(shè)備測得的數(shù)據(jù)進行分析，從而得出合適的鉆孔方案。鉆孔完成后，用高壓空氣沖洗，完成檢查后再安裝錨桿；支護錨桿時，全面考慮錨桿口徑、長度等，以施工質(zhì)量、安全為目標，科學設(shè)計錨桿位置；選擇抗老化、抗腐蝕性能都比較好的錨桿，來配合錨索鉆孔技術(shù)；在距離地面1.5-2.0m處設(shè)置焊接支架，將錨桿放在孔中心，防止錨桿施工干擾孔壁，或者在相距錨固2.0m左右設(shè)置定位器，提高巖土工程的施工質(zhì)量。值得注意的是，由于施工現(xiàn)場的土質(zhì)不同，鉆孔方案也有所差異。比如，泥砂質(zhì)土鉆孔施工時，要配備相關(guān)套管，避免出現(xiàn)涌水、坍塌等情況。

2.4 錨桿制作和安放

2.4.1 錨桿制作

錨桿制作是基坑邊坡施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)乎著邊坡施工的進度和質(zhì)量。在錨桿制作過程中，鋼筋是主要材料，要結(jié)合工程需求和標準進行制作。分析基坑邊坡施工情況發(fā)現(xiàn)，錨桿種類較多，比如預應(yīng)力錨桿、拉力型錨桿、螺紋鋼筋錨桿等。一般來講，錨桿制作在施工現(xiàn)場進行，或在工廠按圖紙預制錨桿后運至現(xiàn)場。具體制作中，要盡量避免有害物質(zhì)，特別是粘結(jié)注漿體時，避免有害物質(zhì)影響粘結(jié)效果，保證錨桿質(zhì)量，延長使用期限[3]。另一方面，在錨桿制作期間，要科學設(shè)計注漿體保護層的厚度，以4.5mm為宜，結(jié)合基坑邊坡的具體要求進行調(diào)整，確保注漿體厚度符合需要。對于錨桿自由段的制作，要科學設(shè)計光滑套管隔離層。錨桿制作尺寸要求見下表1。

表1 錨桿制作尺寸表

2.4.2 錨桿安放

錨桿安放對錨固支護有著直接的影響，為確保錨固技術(shù)發(fā)揮最大作用，要全面考量錨桿粗細、長度等。在保證工程安全的前提下，結(jié)合技術(shù)要求和具體情況，科學的選擇錨桿類型，使錨桿的選擇、安放等工作更加可靠。為防止土裂、坍塌等問題的出現(xiàn)，要選擇符合標準的錨桿，保證錨桿具有良好的抗老化和抗腐蝕性能，能夠承受結(jié)構(gòu)物的水壓、上托力等；規(guī)范安放位置，從地下周圍挖出錨桿支護，并進行全方位的檢查，待桿體質(zhì)量達標后再放入，避免桿體滑移。在錨桿安放過程中，一方面要保證錨桿一端不空，和擋土墻相連。另一方面，將錨固放于地基巖層，為保證錨固的穩(wěn)定性，可將注漿管、錨桿同時放在鉆孔內(nèi)。

2.5 灌漿

灌漿施工是錨固技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工效果和錨固件的承載力息息相關(guān)。在灌漿施工中，施工人員要嚴格把控施工時間，夏季灌漿時要控制和調(diào)整溫度，冬季灌漿時要調(diào)整凝固時間，增加彈性時間。重視灌漿施工的連續(xù)性，嚴格控制灌漿壓力，以0.4-0.6MPa為宜，保證錨桿和孔壁的注漿質(zhì)量。按照從內(nèi)向外的順序灌漿，封閉孔口，防止水泥砂漿流出，灌漿結(jié)束后填實孔口。同時，結(jié)合錨桿技術(shù)參數(shù)灌漿操作，在確保其滿足施工標準的前提下，減少對周圍環(huán)境的影響；隨時關(guān)注灌漿情況，精準把控二次注漿的時間[4]。多數(shù)情況下，二次注漿在張拉、錨索施工完成后進行，用水玻璃漿液、水泥操作，這類漿液黏稠度低，方便澆灌，而且凝固速度也比較快，安全無污染。以高壓注漿預應(yīng)力錨固技術(shù)為例，表2是注漿后土體物理性質(zhì)的改變情況。伴隨著智能技術(shù)的發(fā)展，開始在巖土工程灌漿施工中使用智能壓漿系統(tǒng)，使?jié){液在該系統(tǒng)的輔助下形成循環(huán)的路徑，促進管內(nèi)空氣排出，有效解決管道堵塞的問題。對于曲線、水平狀態(tài)的孔道，壓漿壓力值控制為0.5-0.7MPa；對于豎向狀態(tài)的孔道，壓漿壓力值控制為0.3-0.4MPa；對于超長的孔道，壓漿壓力值要小于1.0MPa。注意事項，灌漿施工要重視水灰配比，一般水灰比介于0.4-0.6之間，反復試驗，以選擇配比最佳的注漿液；邊灌漿邊攪拌，確保一次性灌漿到位，避免混入空氣影響灌漿質(zhì)量。

表2 注漿處理后土體物理性質(zhì)變化

2.6 張力鎖定

為發(fā)揮出錨固技術(shù)的作用，可采用人為方式達到錨固技術(shù)的應(yīng)力標準，比如張拉錨桿體。張拉設(shè)備的應(yīng)用，可以使錨桿體的自由段產(chǎn)生張力，使其變長。在巖土工程施工中，基于錨桿體的材質(zhì)、鎖定力參數(shù)對設(shè)備進行選擇。張拉過程中，要認真檢查錨具，安裝夾具?，F(xiàn)階段，智能化張拉系統(tǒng)被廣泛用于巖土工程，主要包括兩個部分：其一，設(shè)置張拉設(shè)備；其二，智能化張拉控制。在張拉設(shè)備安裝過程中，要認真安裝工具錨，保證工具錨、張拉系統(tǒng)（張拉端錨）的孔位一致，使兩種錨具處于對稱狀態(tài)。利用錨具定位支座孔的位置，確保錨索鋼絞線順利通過。針對孔口摩擦力存在的損失，借助二次張拉的方式處理，兩次張拉間隔2d，防止二次張拉造成鋼絞線彎曲。在正式張拉錨索前，要增加20.0%左右的荷載，并進行預張拉操作（至少兩次），確保錨索、錨具始終處于緊密狀態(tài)，鋼絞線處于平直狀態(tài)。

3 錨固技術(shù)質(zhì)量控制措施

伴隨著巖土工程數(shù)量的增多，規(guī)模的擴大，對施工技術(shù)的要求也越來越嚴格，給工程的順利施工帶來一定難度[5]。現(xiàn)階段，錨固技術(shù)憑借自身作用，被廣泛用于多個項目。在實際應(yīng)用中，要規(guī)范技術(shù)標準，明確質(zhì)量管理規(guī)劃和目標，確保工程質(zhì)量達到標準。同時，基于錨固技術(shù)規(guī)程和行業(yè)標準，提升錨固技術(shù)的質(zhì)控水平。具體可從以下幾點進行：

3.1 加強施工材料的管理

在基坑邊坡施工中，影響施工效果的因素除了錨固施工技術(shù)外，還有施工材料。因此，必須做好施工材料的進場、存放等管理。施工人員結(jié)合基坑邊坡施工的要求和計劃，對施工材料進行分類和管理。在施工材料進場時，要進行質(zhì)量檢驗，符合標準后將其存放于合適位置，并做好防潮、防水保護。在基坑邊坡施工中，施工材料的使用要結(jié)合施工場景進行調(diào)配，在提高施工材料使用效率的同時，充分發(fā)揮各種材料的作用。同時，做好施工現(xiàn)場的勘察工作，結(jié)合施工計劃規(guī)劃每個環(huán)節(jié)的施工材料，分類存放，張貼標簽，防止材料混放影響施工進度和質(zhì)量，確?；舆吰率┕ろ樌M行。

3.2 科學選用施工設(shè)備

為提高錨固技術(shù)的應(yīng)用效果，要科學合理的選擇施工機械設(shè)備。比如，選擇導向好、性能穩(wěn)定的錨固鉆機，如果資金和技術(shù)允許，可以為錨桿鉆機加裝雙動力頭，方便對不同地質(zhì)的工程進行鉆孔操作，提升錨固技術(shù)的質(zhì)量。在鉆孔機具選擇過程中，要以地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，例如結(jié)構(gòu)復雜的地質(zhì)條件，要選擇強度、硬度都比較好的沖擊器或鉆頭，并在沖擊器、鉆頭的位置加裝導向性好的鉆具，減少鉆孔彎曲度，進一步提升錨固質(zhì)量。

3.3 合理選擇施工工藝

在錨固技術(shù)應(yīng)用過程中，要科學選擇施工工藝，避免鉆孔孔壁出現(xiàn)縫隙影響施工質(zhì)量。其一，在錨桿施工之前，先制作一個錨桿檢驗性能，評估其是否符合國家標準，并適當調(diào)整錨桿設(shè)計方案。錨桿施工結(jié)束后，每層要留下兩根錨桿，方便工程竣工驗收[6]；其二，在灌漿施工中，使用型號為JBW150/40的降壓泵，工作壓力0.15-0.30MPa。高壓補漿，出現(xiàn)清水泥漿后返還兩次，時間間隔8h以內(nèi)。水泥砂漿進入孔內(nèi)后，嚴禁移動錨索，同時做好養(yǎng)護工作。通常情況下，養(yǎng)護時間不能少于7d，待錨桿桿體強度超過15MPa后，再張拉處理；其三，保證鋼絞線完好，彎曲后及時調(diào)直，做好防銹處理。

4 結(jié)語

綜上所述，不同地區(qū)巖土工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，在巖土施工中要結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)選擇施工方法。隨著錨固技術(shù)的發(fā)展，所用工具、材料質(zhì)量也在不斷提升，推動了巖土工程的發(fā)展。但是在實際施工中，由于環(huán)境、地質(zhì)等存在巨大差異，錨固技術(shù)的應(yīng)用會受到一定限制，除了要嚴格把握施工技術(shù)要點外，還要加強材料質(zhì)量控制，科學選擇施工設(shè)備，優(yōu)化施工方案，在提高錨固技術(shù)有效性、工程質(zhì)量的同時，推動建筑行業(yè)發(fā)展。