陳喜栓

江蘇長江機械化基礎(chǔ)工程有限公司

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，各類工程項目的建設(shè)過程中，人們對巖土工程提出了更高的要求，一些工程項目中，常常存在邊坡失穩(wěn)的情況，造成了嚴重的工程質(zhì)量與安全問題。巖土錨固技術(shù)是巖土工程邊坡治理方面的有效技術(shù)，通過該技術(shù)能夠增強邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強度與抗變形剛度，從而使得邊坡具有更高的穩(wěn)定性與安全性。由于巖土錨固技術(shù)包含了多種的技術(shù)類型，其在工程實踐的過程中，需結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，選擇加固效果最好的錨固技術(shù)。

2 巖土錨固技術(shù)的基本概述

2.1 巖土錨固技術(shù)的機理

巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用，主要是通過錨桿與錨索的應(yīng)用來對周邊巖體實現(xiàn)加固處理，通過錨桿與錨索附近巖體抗剪力傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力，有效保障了巖土的穩(wěn)定性。其作用機理主要包含了以下內(nèi)容：（1）錨桿與錨索的使用減小了巖塊的下滑力，由于錨桿與錨索本身具有一定的預(yù)應(yīng)力，其應(yīng)用能夠發(fā)揮其自身優(yōu)勢，達到增強巖體強度的作用，進一步實現(xiàn)邊坡的加固處理。（2）錨桿與錨索的應(yīng)用能夠增強潛在的滑面法向力，使得潛在的滑面摩擦阻力進一步提高，邊坡更為穩(wěn)固。（3）錨桿變形可以對巖體施加一定的壓力，使得巖土體的受力狀態(tài)發(fā)生一定的變化，形成巖土體的三維應(yīng)力狀態(tài)，再加上承載環(huán)與承載拱作業(yè)的實施，能夠?qū)r體變形起到一定的約束作用，避免巖體較大變形所引發(fā)的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象[1]。（4）如果巖土工程現(xiàn)場為軟弱巖層，利用錨桿能夠在此巖層內(nèi)部進行骨架的構(gòu)建，進而實現(xiàn)巖體的整體性與強度更高?？傊?，巖土工程中，巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了巖土體與錨桿、錨索的相互作用，巖土體的強度大大提升，原有的低抗拉與低抗剪強度的情況有所改變，邊坡更為穩(wěn)定。

2.2 錨固技術(shù)的作用形式

巖土工程中，巖土體存在嚴重的塑性變形現(xiàn)象，為抑制這種變形，往往可以應(yīng)用巖土錨固技術(shù)來實現(xiàn)，在錨固技術(shù)下，巖土體能夠維持在最佳的塑形狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力錨索與錨桿的應(yīng)用能夠進一步增強對巖土體本身的作用，這種巖土體塑形處理的方式，避免了巖土體被破壞的現(xiàn)象，使得巖土體能夠保持結(jié)構(gòu)、形態(tài)的整體性，錨固技術(shù)下，在巖土體內(nèi)部構(gòu)建了基本骨架，由于存在約束力，能夠使得該基本骨架的整體性更強，實現(xiàn)對巖土體變形、結(jié)構(gòu)破壞等的約束與控制[2]。由于在各種的工程項目建設(shè)中，外部荷載可能會對巖土體產(chǎn)生一定的破壞，為發(fā)揮錨固技術(shù)的作用，常常需提升巖土體的抗荷載能力，通過錨桿與預(yù)應(yīng)力錨索的共同作用來進行巖土體的加固處理，當(dāng)錨桿與預(yù)應(yīng)力錨索共同作用于巖土體時，巖土體自身的重力會與此共同作用力實現(xiàn)相互分擔(dān)，進而保持巖土體的穩(wěn)定性。如果巖土體存在開裂的情況，錨桿與預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用過程中，能夠?qū)⒛z結(jié)材料利用二者所形成的復(fù)合應(yīng)力加以破碎處理，進一步保持巖土體加固的效果。巖土體的整體性控制中，為了延緩其變形速率，在巖土工程中，有關(guān)人員還可以利用鋼筋與錨索加固處理的方式。

2.3 錨固系統(tǒng)的破壞方式

在巖土工程邊坡治理中，巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用過程中，也常常會出現(xiàn)錨固系統(tǒng)的破壞現(xiàn)象，而這種破壞主要是組成材料的破壞，主要包含了以下方面：（1）錨桿桿體頸縮破壞，當(dāng)錨桿在應(yīng)用的過程中受到較大的拉力作用時，一旦此拉力超過了自身的承受極限，將會使得錨桿體出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，進而破壞整個的錨固系統(tǒng)。（2）巖土基體錐形破壞，當(dāng)在實際的施工過程中，巖土體基體與灌漿體之間的接觸界面存在較大的黏結(jié)強度、巖土基體抗劈裂強度與錨桿體的錨固長度較小時，如果受到強大的外力荷載作用，灌漿體周圍的基體極易出現(xiàn)錐體形狀的破壞現(xiàn)象。（3）黏結(jié)破壞，這種破壞一般出現(xiàn)在錨桿與膠結(jié)材料的界面位置、巖土基體界面與膠結(jié)材料的界面位置，當(dāng)錨桿、巖土基體、灌漿體的黏結(jié)強度超過了其自身的極限以后，這種破壞現(xiàn)象最為常見。（4）錐體黏結(jié)復(fù)合破壞，主要表現(xiàn)為錐體破壞與黏結(jié)破壞的同時出現(xiàn)[3]。

2.4 巖土錨固在邊坡治理工程中的應(yīng)用

2.4.1 促使邊坡更加的穩(wěn)定

現(xiàn)階段，在巖土工程中，常常會使用圬工防護的方式來進行邊坡防護，從此類邊坡防護工程的實際應(yīng)用效果來看，邊坡的穩(wěn)定性難以保證，其圬工的整體強度相對較低，僅僅對坡面加固有效。在巖體工程邊坡治理方面，如果采用的是傳統(tǒng)的加固方式，由于巖土體存在層理與節(jié)理發(fā)育，普遍的防護方式難以實現(xiàn)對這些現(xiàn)象的防護。而如果采用的是巖土錨固技術(shù)，邊坡治理的效果更為理想，通過這種錨固技術(shù)，滑動體與穩(wěn)定巖體之間的摩擦力進一步提高，邊坡巖土體的強度大大增強，邊坡更為穩(wěn)固與安全。

2.4.2 錨桿的支擋作用較好

在很多的邊坡治理工程中，也常常采用重力式擋土墻的方式，雖然這種邊坡防護存在材料來源的廣泛性、施工工藝的簡單性、施工成本的可控性優(yōu)勢，但是，在實際的巖土工程邊坡治理中，這些支擋工程的劣勢也逐步顯現(xiàn)出來，比如，在邊坡體積較大、坡度較陡、地形地質(zhì)復(fù)雜、惡劣的邊坡工程中，就無法采用這些支擋工程來進行防護。而巖土錨固技術(shù)包含了多種的技術(shù)，比如，錨桿擋土墻、錨定板擋土墻、錨桿樁板式擋土墻等，這些不同的擋土墻具有不同的適用條件，在各類的邊坡治理中，都能夠取得良好的應(yīng)用效果，發(fā)揮錨桿良好的支擋作用[4]。

3 巖土工程中邊坡治理的巖土錨固技術(shù)

3.1 錨固洞

在巖土工程邊坡治理中，為提高邊坡的穩(wěn)定性，可以通過對錨固洞的加固來實現(xiàn)。在錨固洞的加固過程中，切忌加固的盲目性與隨意性，相關(guān)人員需結(jié)合相應(yīng)的加固規(guī)范與要求，開展有效地加固。錨固洞加固中，總體需遵循從內(nèi)到外、從上到下、循序漸進的加固原則，如果錨固洞位于同一個結(jié)構(gòu)面上，在開挖過程中需跳動開挖，避免開挖不當(dāng)對結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的破壞[5]。

3.2 噴混凝土護坡

巖土工程邊坡治理中，可以結(jié)合邊坡的具體情況，開展護坡施工。護坡施工技術(shù)具有多樣性，幾種的護坡施工相比較，噴混凝土護坡的施工效率更高、速度更快，且在實際的施工過程中，往往不需要進行模板護坡施工，就能夠取得理想的施工效果。噴混凝土護坡施工技術(shù)的應(yīng)用過程中，施工人員需將混凝土運輸、澆筑、振搗等加以結(jié)合，采用機械化作業(yè)的方式，保障施工的連續(xù)性。在噴混凝土護坡施工時，混凝土的噴射需借助于專業(yè)的設(shè)備來完成，沖擊速度的存在使得噴射效果更好，需保障噴射的均勻性、完整性。如果邊坡治理中所采用的是臨時支撐結(jié)構(gòu)，噴混凝土護坡技術(shù)下所形成的支撐結(jié)構(gòu)面強度明顯高于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)支撐強度，且與鋼結(jié)構(gòu)相比，這種混凝土支撐結(jié)構(gòu)更具經(jīng)濟性與實用性。如果將噴射混凝土作為長久性支護結(jié)構(gòu)，噴混凝土護坡下行程的結(jié)構(gòu)面強度遠遠高于現(xiàn)澆混凝土襯砌強度。在一些巖土工程邊坡治理中，可以將噴混凝土護坡與錨桿技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，二者的結(jié)合應(yīng)用減少了洞室的開挖量，襯砌厚度大大減小，在一定程度上減少了施工中的水泥用量，從節(jié)材角度來看，有利于邊坡治理中的成本控制。噴混凝土施工的過程中，完全不需要進行模板的使用，且不需要搭設(shè)拱架，節(jié)余了洞內(nèi)空間，在施工過程中能夠保持開挖與噴射的同步性，縮短了結(jié)構(gòu)面暴露風(fēng)化的時間，實現(xiàn)了巖土體穩(wěn)定性的控制。

3.3 預(yù)應(yīng)力錨固

預(yù)應(yīng)力錨索加固是邊坡治理中一種極為有效地技術(shù)，將合金錨索錨固于坡體與巖土體中，能夠發(fā)揮錨索的結(jié)構(gòu)加固作用。具體來說，錨固在坡體與穩(wěn)定在巖土體中的合金錨索能夠進行應(yīng)力的傳輸，其可以將應(yīng)力傳輸于混凝土框架中，針對邊坡工程中的不穩(wěn)定坡體，可以對該混凝土框架施加一定的預(yù)應(yīng)力，使得其可以對巖土體中的不穩(wěn)定巖體、松散巖土起到一定的擠壓作用，使得巖體之間的正壓力、摩阻力、抗滑力都大大提升，實現(xiàn)對不穩(wěn)定巖體的科學(xué)控制，達到穩(wěn)固邊坡、加固坡體的作用[6]。在邊坡治理方面，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，在高陡邊坡、隧道洞口的明挖施工中，這種加固技術(shù)的應(yīng)用效果極為理想，不僅實現(xiàn)了邊坡加固，還使得開挖作業(yè)量大大減少，為提前進洞創(chuàng)造了相對良好的條件。在一些水利工程項目中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)能夠起到對壩基的加固作用；在混凝土裂縫的修復(fù)方面，利用此加固技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)荷載力的分散處理；洞室加固中預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的應(yīng)用改善了洞室的受力條件。

3.3.1 錨桿桿體的制作和儲存

圖1 錨桿構(gòu)造圖

在預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的應(yīng)用過程中，錨桿桿體的制作與存儲是最為基礎(chǔ)性的環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系著后期的加固效果。通常情況下，錨桿桿體的制作與存儲多是在工廠或者施工現(xiàn)場的固定作業(yè)棚內(nèi)進行的。錨桿錨固段對質(zhì)量的要求很多，錨固段桿體上部不得存在其他的雜物或者有害物質(zhì)，一旦存在這些雜物，將會影響注漿體的黏結(jié)效果，且會縮短錨桿的使用壽命。在錨桿制作過程中，還需要注意對注漿體保護層厚度的控制，此保護層厚度需嚴格根據(jù)工程的總體設(shè)計要求來進行。在錨桿自由端桿體上，需進行光滑套管隔離層的設(shè)置，并根據(jù)工程的總體要求進行相應(yīng)的設(shè)計與處理[7]。當(dāng)錨桿制作結(jié)束以后，需盡快投入使用，過長的存放時間可能會影響其使用效果；對于制作完成的錨桿桿體，不得將其存放于露天環(huán)境下，需存放于干燥、清潔的環(huán)境中；避免錨桿桿體的機械損傷現(xiàn)象；對存放環(huán)境的濕度加以嚴格控制，對于桿體外露的部分，需做好相應(yīng)的防腐保護、防潮設(shè)計。錨桿構(gòu)造如圖1所示。

3.3.2 錨孔鉆造

錨孔鉆造同樣是預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，在實際的施工過程中，有關(guān)人員需根據(jù)預(yù)先設(shè)計的樁號，利用拉線測量的方式，在洞室內(nèi)開展相應(yīng)的測量工作，并根據(jù)測量結(jié)果來進行相應(yīng)的開挖作業(yè)與施工。放線工作需以水準測量為主，施工人員還需要根據(jù)施工的具體要求，保障錨孔位置的準確性，將位置偏差控制在合理的范圍內(nèi)。當(dāng)錨孔定位結(jié)束以后，施工人員需利用鐵釬與油漆來進行錨孔位置標記。鉆機就位的過程中，需嚴格根據(jù)孔位、傾角、方位設(shè)計等要求，保障就位的精確性。錨索鉆孔時，一般采用的是干鉆工藝，切忌采用水鉆。在鉆進的過程中，有關(guān)人員需密切關(guān)注鉆進過程中地層條件的變化情況，及時對錨孔進行相應(yīng)的處理。在鉆孔結(jié)束以后，施工人員要立即清除孔內(nèi)的巖土粉、水等雜物，利用高壓空氣來加以清除，根據(jù)相應(yīng)的現(xiàn)場檢驗，來驗證鉆孔的質(zhì)量，只有當(dāng)檢驗合格以后，方可進行后續(xù)的錨桿安裝作業(yè)。

3.4 錨孔注漿

錨孔注漿施工過程中，最為關(guān)鍵的就是要保障注漿材料的質(zhì)量，且要保障注漿材料配比的科學(xué)性。在注漿作業(yè)開始之前，專業(yè)人員往往會根據(jù)錨固施工的要求，進行注漿材料配比的設(shè)計，在施工過程中，漿料需嚴格根據(jù)前期的配比設(shè)計來進行，并要保障漿液混合料攪拌的均勻性與充分性。通常情況下，錨孔注漿采用的是孔底返漿法，注漿過程最好保持一次性完成，且要保持注漿的連續(xù)性，注漿中間不能存在中斷過程。當(dāng)砂漿強度與設(shè)計強度保持一致時，方可進行錨索的張拉施工。注漿過程中，有關(guān)人員需做好施工記錄，各個批次的注漿作業(yè)開始之前，都需要對漿體的強度進行試驗，只有當(dāng)強度試驗合格以后方可開始注漿。當(dāng)錨索張拉完全鎖定以后，需立即對錨頭與自由段間的孔隙實施灌漿填充處理。

3.5 錨桿(索)的張拉鎖定

錨桿與錨索的張拉鎖定是注漿之前的作業(yè)環(huán)節(jié)，在張拉過程中，需利用張拉設(shè)備來對錨桿與錨索預(yù)應(yīng)力筋的自由段實施張拉，在此張拉過程中，自由段會出現(xiàn)彈性變形，初始預(yù)應(yīng)力能夠在此過程中通過錨固段傳遞給地層與相應(yīng)的被錨固結(jié)構(gòu)物，這種情況下，有效對地層的不穩(wěn)定部位等實施了加固處理。張拉試驗的進行能夠進行錨桿與錨索適用性、實用性的可靠判定，根據(jù)張拉結(jié)果，有關(guān)人員能夠準確對錨桿錨索的工作性能、設(shè)計缺陷等加以分析。錨桿錨索的張拉中，直接拉拔是最為有效地手段，當(dāng)然，有時也會采用扭力扳手擰緊螺母的方式進行張拉，但是，此種張拉方式下，存在一些不確定性因素的影響，往往難以保障張拉的效果。在張拉過程中，由于拉力始終作用于錨桿的軸線方向上，為了避免此作用了造成的預(yù)應(yīng)力筋彎曲現(xiàn)象，一般需在錨固結(jié)構(gòu)或者巖土層表面進行承載板的設(shè)置，保持張拉荷載方向與錨桿軸線方向的一致性。

4 邊坡治理中應(yīng)用巖土錨固技術(shù)時需要注意的問題

4.1 材料質(zhì)量嚴格把關(guān)

在巖土工程邊坡治理過程中，如果要發(fā)揮巖土錨固技術(shù)應(yīng)有的作用，在實際的操作過程中，相關(guān)人員必須要嚴格遵守相應(yīng)的施工流程與計劃，尤其是要對各種的工程材料質(zhì)量加以嚴格控制，對于進場的材料，需進行科學(xué)、合理的安排，保障擺放的有序性，并對各種材料實施分類擺放。巖土錨固技術(shù)中，涉及了大量的鋼材、水泥、錨索等材料，需嚴格控制這些材料的質(zhì)量，避免劣質(zhì)材料的使用。在錨桿、錨索的焊接處理上，需注意焊接方式的選擇，保障焊接質(zhì)量。

4.2 嚴控鉆進施工過程

鉆進作為錨固技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵工序，在鉆進的過程中，有關(guān)人員需嚴格進行鉆進速度、質(zhì)量的控制，尤其是要保障鉆進作業(yè)過程中，相關(guān)的鉆進參數(shù)符合工程的要求。鉆進作業(yè)還需要結(jié)合工程現(xiàn)場的實際情況來進行，分析現(xiàn)場鉆進中可能存在的問題，比如埋鉆、塌孔、掉塊等問題，并針對這些問題采取相應(yīng)的預(yù)防與控制策略，最大程度上避免鉆進過程中各種質(zhì)量與安全問題的出現(xiàn)。

4.3 充分注意錨桿、錨索注漿

錨桿與錨索的注漿質(zhì)量會影響加固施工的效果，在實際的作業(yè)環(huán)節(jié)，有關(guān)的施工人員需嚴格根據(jù)前期所設(shè)計、計算的水泥漿、水泥砂漿比例進行漿液質(zhì)量控制，實現(xiàn)漿液強度等各個性能的控制。在注漿開始之前，要檢查注漿設(shè)備與管道，保障后期注漿作業(yè)的順利進行。如果存在泥漿堵塞等情況，專業(yè)人員需進行原因分析，并進行相應(yīng)的處理，保障注漿的規(guī)范性。

4.4 做好工程檢查工作

巖土錨固技術(shù)在邊坡治理的應(yīng)用中，當(dāng)各個部分的支撐作業(yè)結(jié)束以后，專業(yè)人員需立即進行支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的檢查，重點檢查斜坡頂端位移與斜坡位移情況。此外，在檢查過程中還需要關(guān)注周邊環(huán)境等因素。

5 結(jié)束語

近年來，巖土工程逐步成了各類工程建設(shè)的基礎(chǔ)，通過對工程現(xiàn)場巖土體的分析與處理，能夠為施工創(chuàng)造相對良好的條件。巖土錨固是邊坡治理中極為有效地技術(shù)，通過此技術(shù)能夠進一步保障邊坡的穩(wěn)定性，避免邊坡失穩(wěn)所造成的巖土工程質(zhì)量、安全等問題。