黃宗偉

【摘 要】作為經(jīng)濟(jì)有效的加固措施，錨桿錨固技術(shù)已大量用于基坑護(hù)壁、隧洞、擋土墻、水壩加固和邊坡加固等工程，該技術(shù)的應(yīng)用可以節(jié)省大量圬工材料和經(jīng)費(fèi)，本文根據(jù)這一技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)作一探討。

【關(guān)鍵詞】錨桿錨固 灌漿技術(shù)

一、在灌漿錨桿結(jié)構(gòu)中應(yīng)注意的問(wèn)題

1.灌漿錨桿的抗拔力

巖層中錨孔的深度應(yīng)超過(guò)破裂面，并需在穩(wěn)定地層中達(dá)到足夠的長(zhǎng)度，即有效錨固段。有效錨固段所能承受的最大拉力稱為錨桿的極限抗拔力。

當(dāng)錨固段受力時(shí)，拉力首先通過(guò)鋼拉桿邊的砂漿握裹力而傳遞到砂漿中，然后通過(guò)錨固段鉆周邊的地層摩陰力而傳遞到錨固地層中，因此，鋼拉桿除了鋼筋本身須在足夠的抗拉截面面積外，錨桿的抗拔作用還必須同時(shí)滿足：（1）錨固段的砂漿對(duì)鋼拉桿的握裹力需能承受的極限拉力。（2）錨固段地層對(duì)砂漿的摩擦力需能承受的極限抗力。（3）錨固段的土體在最不利的條件下仍能保持整體穩(wěn)定性。

2.錨固段砂漿的握裹力

一般在較完整的巖層中的孔壁摩阻力都大于砂漿的握裹應(yīng)力（水泥砂漿強(qiáng)度≥30MPa），所以巖層錨桿的抗拔力和最小錨固長(zhǎng)度一般取決于砂漿的握裹力。

即Tμ≤πdLeμ

式中：Tμ—錨桿的極限抗拔力（KN）

d—鋼拉桿的直徑（m）

Le—錨桿的有效錨固長(zhǎng)度（m）

μ—砂漿對(duì)鋼筋的平均握應(yīng)力（KN/m2）

其中，μ值的確定根椐鋼筋混凝土試驗(yàn)資料的建議：在一般情況下，鋼筋與普通混凝土之間的握裹應(yīng)力取砂漿標(biāo)準(zhǔn)施度的1/10。

3.錨固段孔壁的抗剪強(qiáng)度

在軟巖或土層中，錨桿孔壁對(duì)砂漿的摩擦力一般低于砂漿對(duì)鋼拉桿的握裹力。因此，在軟巖或土層中的錨桿極限抗拔力取決于錨固段地層對(duì)于錨固段砂漿所能產(chǎn)生的最大摩阻力。

即Tμ≤πDLeτ

式中：D—錨桿鉆孔的直徑（m）

τ—錨固段周邊的抗剪強(qiáng)度（MPa）

其余同前。

τ值除取決于地層特性外，還與施工方法、灌漿質(zhì)量有關(guān)。如果工藝良好，土層錨孔壁對(duì)于砂漿的摩阻力應(yīng)取決于沿接觸面外圍的土層抗剪強(qiáng)度。

τ=C+δtgφ

φ—土的內(nèi)摩擦角

δ—孔壁周邊法向壓應(yīng)力。

其中，C、φ值取決于錨固區(qū)土層性質(zhì)；δ則受地層壓力和藻漿工藝兩方面因素的影響，一般灌漿錨桿在灌漿過(guò)程中未加特銖壓力，其孔壁周圍的結(jié)向壓力與主要取決于地層壓力，所以有？

τ=C+K。rhtgφ

式中 h—錨固段以上的地層覆蓋厚度

K?！^固段孔壁的土壓系敝

R—上覆層容重

一般情況下，土壓系敝K?？赡芙咏?，或略小于1，如在軟巖及土層中往往采用增大D值來(lái)提高抗拉拔力的試驗(yàn)確定

在軟巖和土層中，在計(jì)算錨固長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)鍵是決定孔壁抗剪強(qiáng)度值。資料表明，Tμ的計(jì)算值當(dāng)實(shí)測(cè)值有相當(dāng)大的離散性，因此，計(jì)算值只能作為一種估計(jì)，具體數(shù)值必須依靠現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)驗(yàn)證后，才能成為可靠的依據(jù)。根據(jù)拉拔試驗(yàn)的極限抗拔力Tμ決定錨桿允許承載力To時(shí)，要考慮安全系數(shù)K，即To=K Tμ對(duì)臨時(shí)性錨桿K=1.5∽2.0永久性錨桿K=2.5∽3.0，受長(zhǎng)期重復(fù)荷載作用時(shí)，不應(yīng)小于3.0。

二、灌漿錨桿的設(shè)計(jì)

1.錨桿設(shè)計(jì)拉力的確定

單根錨桿的設(shè)計(jì)拉力主要應(yīng)根據(jù)施工技術(shù)方面的可能性、可靠性及其便利與否而定。

設(shè)計(jì)拉力過(guò)大則拉桿截面大，相應(yīng)重量也大，插入孔中較困難，施工質(zhì)量不易保證而且萬(wàn)一拉力試驗(yàn)和確認(rèn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題時(shí)也不好處理；過(guò)小，則需用錨桿根數(shù)過(guò)多，伎每噸拉力單價(jià)過(guò)高?，F(xiàn)在二般選擇孔徑在90—120mm之間，設(shè)計(jì)拉力限制在600KN以下好。

2.錨桿截面設(shè)計(jì)及錨頭聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)單根拉力確定后，根據(jù)受拉鋼筋設(shè)計(jì)方法確定錨桿截面，同時(shí)還應(yīng)考慮施工方面的要求也應(yīng)得到滿足否則應(yīng)重新調(diào)整；錨頭聯(lián)結(jié)可根據(jù)預(yù)應(yīng)力鉿設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)。

3.錨桿位置設(shè)計(jì)

錨桿沿墻面或坑壁的配置應(yīng)能承受墻面或坑壁的土壓力。因此，當(dāng)土壓力分布和單根錨桿的設(shè)計(jì)拉力確定以后即可設(shè)計(jì)錨桿的配置和根數(shù)。在考慮錨桿間距時(shí)，大孔徑錨桿應(yīng)不小于3.0m，小孔徑錨桿不小于１.0m，若需要過(guò)密地設(shè)置時(shí)應(yīng)考慮組群效果問(wèn)題。

4.錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)

錨桿長(zhǎng)度包括：有效錨固段和非錨固段兩部分。非錨固段的長(zhǎng)度按建筑物與穩(wěn)定地層的實(shí)際距離而定，有效錨固段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)錨固段地層的性質(zhì)和極限抗拔力的大小來(lái)決定。由前述知，在完整硬質(zhì)巖層中，Tμ＝πdLeμ又含鋼筋的極限拉應(yīng)力δs：則

(πd×d/4)δs=πdleμ

Lemin=δs?d/4μ

實(shí)踐表明：采用熱軋螺紋鋼筋作拉桿，在完整硬質(zhì)巖層的錨孔中，其應(yīng)力傳遞深度不超過(guò)２ｍ，影響巖層錨桿抗拔能力的主要因素是砂漿的握裹力，例如，當(dāng)完整硬質(zhì)巖層錨固深度超過(guò)1m時(shí)，采用φ25mm的16Mn鋼筋，往往鋼筋被拉斷而錨固段不會(huì)從錨孔中拔出；φ32m的16Ｍn鋼筋被拉到屈服點(diǎn)，巖層都未有較明顯的變化，但是，為保證錨桿的可靠性，首先必須判明錨固區(qū)山體有無(wú)塌方的可能及個(gè)別節(jié)理分割的巖塊受拉松動(dòng)的可能。因此，應(yīng)保證錨桿在巖體內(nèi)的錨固深度大于3.5m為佳。

在軟巖和土層的極限抗撥力數(shù)值差異很大受許多復(fù)雜條件和地質(zhì)因素的影響,如地層性質(zhì),埋藏深度,地下水,灌漿方法等,因此以軟質(zhì)巖、土層作為錨固層時(shí)，要求在施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拉撥試驗(yàn)，在未進(jìn)行拉撥試驗(yàn)之前，為初步設(shè)計(jì)的需要，可根據(jù)前述方法及相關(guān)資料，進(jìn)行估算其有效錨固長(zhǎng)度。最終的錨固長(zhǎng)度應(yīng)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拉撥試驗(yàn)的極限抗撥力進(jìn)行修正。

5.錨桿和結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

在灌漿錨桿基本確定之后，還應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，這是必要的。即使錨桿各部設(shè)計(jì)都非常合理，也很經(jīng)濟(jì)，但整個(gè)結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性達(dá)不到要求，錨桿設(shè)計(jì)也必須重新考慮，加長(zhǎng)錨桿，并重新檢算，驗(yàn)算方法可參閱有關(guān)土體或巖體穩(wěn)定的檢算方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)外土層錨桿.鐵道部科學(xué)情報(bào)研究所專題情報(bào).

[2]吳肖.日本土層錨桿技術(shù).鐵道科技動(dòng)態(tài).