張明

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局407隊 湖南懷化 418000）

關(guān)于巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中應(yīng)用的研究

張明

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局407隊 湖南懷化 418000）

巖土錨固技術(shù)以錨噴支護為基礎(chǔ)，在巖土體改造工程的應(yīng)用中，巖土錨固技術(shù)主要依靠錨桿、鋼筋網(wǎng)、混凝土上層的共同作用來提高巖土結(jié)構(gòu)的強度和剛度，以此增強邊坡穩(wěn)定性。對此，本文首先介紹了巖土錨固的原理和作用形式，然后根據(jù)實例詳細探究了巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中的應(yīng)用。

巖土錨固技術(shù)；公路邊坡治理；應(yīng)用

1 引言

工程建設(shè)領(lǐng)域的快速發(fā)展和巖土錨固技術(shù)的進步有效推動了巖土錨固技術(shù)在鐵路隧道、巖土邊坡、基坑支擋、壩基穩(wěn)定等領(lǐng)域的具體應(yīng)用，實踐證明，巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中應(yīng)用效果顯著。

2 巖土錨固技術(shù)概述

2.1 錨固的作用方式

機械錨固是借助錨桿體端部的特制構(gòu)件或者空心鋼管與巖土介質(zhì)間產(chǎn)生的摩阻力來對巖土體進行加固?？p管式錨桿和水脹式錨桿都利用了機械錨固的原理，現(xiàn)場安裝過程如下：首先，將這種特制部件和空心鋼管放入預鉆孔內(nèi)；然后，通過注入高壓空氣或者高壓水，使得特制部件在高壓作用下向鉆孔的外圍膨脹，形成與孔壁的緊密接觸，盡而實現(xiàn)錨固效果。

粘結(jié)錨固，即采用粘結(jié)錨桿對巖土體實行錨固，也就是通過膠結(jié)材料（水泥砂漿、樹脂錨固劑等）將錨桿或者鋼絞線與巖土體粘結(jié)起來。在粘結(jié)錨固中使用的粘結(jié)錨桿可分為全長粘結(jié)錨桿、非全長粘結(jié)錨桿（含有自由段的粘結(jié)錨桿）、端部粘結(jié)錨桿。其中，全長粘結(jié)錨桿主要應(yīng)用于所需錨固力較大、錨固基體為土體或者破壞的軟弱圍巖；而非全長粘結(jié)錨桿（含有自由段的粘結(jié)錨桿）雖然應(yīng)用范圍較廣，但只能粘結(jié)小部分巖土體，不能滿足所需錨固力的要求；端錨式錨桿，則可視為只有一個粘結(jié)錨固點，硬質(zhì)圍巖隧道和巷道的支護均采用該方法進行支護和加固。

擴張錨固體的錨桿，有底端擴體型錨桿和多段擴體型錨桿兩種類型。擴張錨固體錨桿常應(yīng)用于軟土地區(qū)的錨固工程，該錨桿是利用錨固體的抗拉強度大于軟土的抗拉強度和錨固體與軟土界面的粘結(jié)強度比較小且均勻的特點，增大錨固體與軟土界面的接觸面積，從而獲得較大的錨固力。

2.2 錨固的作用機理

錨固的主要用途就是充分發(fā)揮錨桿周圍巖土介質(zhì)的自穩(wěn)和自承能力，借助結(jié)構(gòu)物有效的傳遞外部荷載，從而控制有害變形的擴展，保證結(jié)構(gòu)物或開挖而的穩(wěn)定性。然而，這些作用的實現(xiàn)，離不開錨固作用機理的支撐，現(xiàn)有的錨固作用機理概括為：①懸吊理論。該理論體現(xiàn)在兩個方面。一方面是利用錨桿、錨索等錨固措施將松動區(qū)的巖塊懸吊在穩(wěn)定巖層上，防止破碎巖塊的脫落；另一方面，錨桿也可以將節(jié)理發(fā)育堅硬巖石區(qū)的巖塊拖住，阻止裂隙進一步擴展。②支撐理論。該理論的基本原理是通過錨桿變形向巖土體施加壓力，從而使處于二維應(yīng)力狀態(tài)下的原有巖層變?yōu)槿S應(yīng)力狀態(tài)，發(fā)揮承載環(huán)和承載拱的作用，限制和約束巖土體的變形。③組合梁理論。針對坡度較小的層狀圍巖，利用錨桿把每個巖層串聯(lián)在一起，形成組合梁結(jié)構(gòu)，增大層間摩阻力，提高圍巖的穩(wěn)定性。④增強理論。該理論常使用在裂隙較為發(fā)育的破碎巖土體加固中，通過施加錨桿的方式在軟弱巖土層中建立骨架，提高破碎的巖土體整體性，實現(xiàn)增強其強度的效果。⑤銷釘理論。銷釘理論就是利用銷釘?shù)淖杌辜粜阅埽瑢㈠^桿穿過兩個相對滑動的巖土體，這樣不僅可以增大滑動面的法向壓力和剪切強度，而且還能提升滑動面的抗剪切能力。⑥能量學理論。能量學的理論基礎(chǔ)就是能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。錨桿和巖石作為一個整體，能夠相互作用、協(xié)同工作。當圍巖中集聚的能量達到上限時，錨桿可以吸收掉其中的部分能量，保證圍巖的穩(wěn)定。⑦突破點理論。通常情況下，巖體的失穩(wěn)破壞是從一突破點開始逐步擴散形成的。而采用注漿錨桿進行錨固支護，恰恰可以彌補這一劣勢，消除突破點及時控制圍巖變形，避免出現(xiàn)工程破壞。

2.3 錨固系統(tǒng)的破壞方式

錨固系統(tǒng)的破壞主要是組成材料的破壞，通常有四種破壞形式：①錨桿桿體頸縮破壞。該破壞在理論上是指由于錨桿所受到的拉力過大，導致錨桿體產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，最終整個錨固系統(tǒng)被破壞。然而，這種破壞形式在實際工程中卻很少出現(xiàn)，因為錨桿在使用前經(jīng)過嚴格設(shè)計和檢測，其抗拉強度肯定遠遠大于所承受的外部荷載。所以，該破壞往往是由于錨桿體受腐蝕而引起的。②巖土基體錐形破壞。這是因為灌漿體與巖土基體接觸界面的粘結(jié)強度較大，而基體的抗劈裂強度和桿體的錨固長度又相對較小，使得錨桿在受到外載荷作用時，灌漿體周圍的基體呈錐形破壞。③粘結(jié)破壞。該破壞主要發(fā)生在錨桿體與膠結(jié)材料界面或者膠結(jié)材料與巖土基體界面處。具體的破壞形式，取決于錨桿體、灌漿體與巖土基體這三者之間的粘結(jié)強度是否達到極限值。④錐體—粘結(jié)復合破壞。一部分巖土基體發(fā)生錐形破壞，一部分巖土體發(fā)生粘結(jié)破壞，膠結(jié)材料隨桿體一起從巖土基體拔出。

3 巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中的應(yīng)用實例

3.1 工程概況

某公路沿線分布的地層，可以根據(jù)成因類型及時代劃分為第四系堆積物以及前第四系基巖。本合同段前段多以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、碳質(zhì)粉砂巖、細砂巖及部分砂礫巖的軟質(zhì)巖為主，本合同段的后段廣泛分布為花崗巖，為硬質(zhì)巖，有利于工程建設(shè)。

3.2 鉆孔施工

邊坡的平整和清理：對于坡面的淤積物、浮石進行清理，提高坡面的平整度。根據(jù)設(shè)計樁號，采用拉線尺量，并且結(jié)合水準測量進行放線，然后使用鐵釬和油漆標標記錨孔位置。采用測角量鉆孔角度，鉆進過程中禁止使用開水沖鉆及沖洗孔壁，而且還應(yīng)該嚴格控制鉆進速度，避免出現(xiàn)鉆孔偏斜。在鉆進施工中，應(yīng)該做好施工記錄。在鉆進過程中，鉆進至設(shè)計深度后，還應(yīng)該穩(wěn)鉆3～5min，并且對錨孔進行清理。在鉆進施工中，如果遇到塌孔，應(yīng)該立即停止，并且通知監(jiān)理工程師進行注漿，然后再繼續(xù)鉆進施工。鉆孔施工完成后，還應(yīng)該使用高壓空氣將孔中巖（上）粉及水全部清除出孔外，然后安裝錨筋體。

3.3 錨桿制作及安裝

預應(yīng)力錨桿為φ32的高強精軋螺紋鋼，對于接長可以采用YCL專用連接器，在剪裁錨桿時，可以使用砂輪機進行切割，確保錨桿有足夠地保護層。在安裝錨桿前，首先應(yīng)該刷漆、涂油，做好防腐措施。然后，將錨桿裝入HDPE管，套管直徑為φ40mm，值得注意的是，在HDPE管中也應(yīng)該灌入防腐油脂。沿桿體軸線方向每隔1.5m安裝一個對中器。制作完成后，首先對外觀進行檢查，然后做好防腐處理。在錨桿安裝前，還應(yīng)該對成孔進行檢查，然后將錨桿推送入孔內(nèi)，孔內(nèi)錨桿長度誤差應(yīng)該控制在4cm以內(nèi)，如圖1所示。

圖1 錨桿安裝施工圖

3.4 注漿施工

（1）錨桿注漿可以使用水泥漿或者水泥砂漿。在注漿材料的選擇方面，應(yīng)該參考設(shè)計要求和施工規(guī)范。通常情況下，水泥材料可以采用普通硅酸鹽水泥。如果地下水有腐蝕作用，則首先需要對水質(zhì)進行化驗，然后再確定注漿材料。

（2）水泥漿的水灰比應(yīng)該控制在0.45～0.5之間；水泥砂漿的灰砂比應(yīng)該控制在 1：0.5～1：1 之間。

（3）常壓注漿采用砂漿泵將漿液經(jīng)壓漿管輸送至孔底，然后由孔底返出孔口，當孔口溢出漿液時，停止注漿。

（4）錨固段注漿必須確保飽滿密實。

（5）注漿管制作：當采用一次注漿時，注漿管長度比錨桿長度長500mm；當采用二次注漿時，二次注漿管長度應(yīng)比第一次注漿管長度短500mm。

（6）注漿漿液應(yīng)該攪拌均勻并且過篩，漿液必須保證在初凝前使用完。

（7）注漿漿液硬化后，如果不能充滿錨孔，則應(yīng)該進行補漿，注漿量不得小于計算量。

（8）在注漿過程中，應(yīng)該邊灌注邊拔出注漿管。管口應(yīng)該始終處于漿面以下。

（9）拔管時，應(yīng)該嚴密觀察鋼筋有無被帶出的情況。

（10）注漿完成后，將外露的鋼筋清理干凈，做好保護措施。

3.5 框格梁施工

（1）根據(jù)設(shè)計尺寸對邊坡進行修整，開挖出框架輪廓，然后在坡面上打短鋼筋錨釘。

（2）注漿5d后澆筑混凝土，在澆筑前，首先需要在豎肋基礎(chǔ)上鋪墊5cm厚的混凝土墊層，然后用砂漿墊塊墊起預制好的鋼筋，并且與坡面保持一定距離，然后用短鋼筋釘與坡面進行連接。

（3）對于框架梁，應(yīng)該使用C25混凝土現(xiàn)澆，在施工現(xiàn)場對鋼筋質(zhì)量進行檢測，確定合格后，使用定做的組合鋼模，模板表面刷脫模劑，模板底部用油氈塞縫，以防漏漿，現(xiàn)場檢查框架截面尺寸，確認后澆筑混凝土并進行振搗。

4 結(jié)語

綜上所述，巖土錨固技術(shù)在公路邊坡的防治防護中至關(guān)重要，并且取得了良好的應(yīng)用效果。在具體的應(yīng)用過程中，必須加強質(zhì)量控制，合理選用施工方案，這樣才能保證巖土錨固施工質(zhì)量。

[1]蘇日健.巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中的應(yīng)用探討[J].科學之友，2011（14）：114～115.

[2]王 棣.巖土錨固技術(shù)在邊坡治理中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2015（19）：56.

[3]孫光武，張健.邊坡治理的巖土錨固技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用[J].四川水泥，2015（01）：231.

U418.52

A

1004-7344（2016）10-0214-02

2016-3-18

張 明（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事工程地質(zhì)勘察工作。