白俊本

（中冶地勘巖土工程有限責任公司，河北 三河 065201）

近年來，在巖土工程領域中，巖土錨固為重要分支，巖土錨固的主要技術措施是錨噴支護，能在對巖土體進行整治或改造過程中，對巖土體自身穩(wěn)定性進行有效控制，同時，還能使巖土體具有一定服務功能。隨著我國工程建設日益發(fā)展，作為重要支護技術類型的巖土錨固，同樣得到了很快的發(fā)展，在很多工程領域都得到了應用，收獲了良好的效果。

1 錨固技術概述

1.1 作用機理

錨固技術是指借助錨桿或錨索和巖體之間密貼形成一定摩阻力，用于阻擋巖塊不斷向下滑動，借助錨桿或錨索使軟弱的結構面被切割成若干板狀巖體，進而形成穩(wěn)定且安全的結合體。

錨固原理為由設置錨桿后地層產(chǎn)生的抗剪強度對結構物自身拉力進行傳遞，同時，也能保證地層開挖面始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。

通過對錨固技術的合理應用，能使邊坡保持穩(wěn)定，主要體現(xiàn)在下列兩個方面：其一，通過對錨桿及錨索的設置，能有效減小下滑力；其二，通過對錨桿及錨索的設置，能使?jié)撛诨瑒用娈a(chǎn)生一定法向力，增加滑動摩阻力。在巖土體中按照一定密度與長度設置錨桿或錨索后，在與土體的協(xié)同作用情況下，能有效彌補強度不足。在錨桿或錨索形成復合體后，能主動制約和避免巖土體發(fā)生破壞，除了能彌補巖土體自身抗拉與抗剪強度相對較低的問題，還能增加巖土體自身剛度，并且能充分發(fā)揮出巖土體強度，使邊坡變形及破壞均得到有效的改變，進而從整體上增加巖土體的穩(wěn)定性。

1.2 錨固力

針對錨固力，在相關技術規(guī)范中，將其定義成錨桿和地層之間的約束力，地層受錨桿的力可分成兩個方向，即徑向與切向，其中，徑向的錨固力主要包括托錨力與黏錨力。對于托錨力，是指托板產(chǎn)生的擠壓力，其大小主要由預應力與錨桿實際工作狀態(tài)決定，在對錨桿進行拉拔試驗的過程中，其最大拉拔力即為最大托錨力。而黏錨力是指地層深、淺處存在變形差異，采用黏結劑后產(chǎn)生的黏結力，屬于剪切作用力范疇，在反作用力為錨桿軸力。針對抗拔力，錨桿作為一種受拉桿件，它可以承受的拉力，主要由以下兩個方面決定：其一，預應力筋自身截面積與抗拉強度；其二，錨固體自身抗拔力。因抗拔力在之前很難準確得出，因為它和錨固體的傳力方式、幾何形狀，以及與周邊地層之間的黏結摩擦力和上覆層實際厚度等都有一定關系，所以抗拔力會對錨桿自身承載力造成很大的影響，是設計與施工中必須充分考慮的因素。

1.3 錨固主要作用形式

完成錨固施工后，巖土體完成塑性變形以后，錨桿作用將顯著增強，實現(xiàn)對巖土體自身變形及破壞的有效改善。錨固中，錨桿或錨索主要發(fā)揮以下四個方面的作用：第一，能對巖土體進行約束，使其形成整體；第二，抵抗外部荷載，并承擔巖土體自身重量與產(chǎn)生的應力。如果巖土體開裂，則錨桿或錨索將發(fā)揮出明顯的分擔作用，產(chǎn)生復合應力，使膠結材料發(fā)生碎裂。另外，錨索的屈服還能延緩巖土體變形，防止巖土體在相對較短的時間內產(chǎn)生整體破壞，引起大規(guī)模滑坡災害；第三，在相同荷載條件下發(fā)生應力傳遞和擴散，相比之下，錨固巖土體自身應變水平較低，能有效延緩開裂的產(chǎn)生與發(fā)展；第四，能對坡面發(fā)生的變形予以有效約束。通過鋼筋網(wǎng)的布設與混凝土噴射，能起到良好保護作用，使巖土體保持穩(wěn)定，提高強度，避免被水流嚴重沖刷，同時還能遏制風化，發(fā)揮出良好的約束作用效果。

1.4 預應力錨固

預應力錨固是指采用特殊技術手段使鋼絞線變?yōu)槭冀K處在高應力狀態(tài)的受拉結構，把穩(wěn)定的巖層和滑動的巖土層相串聯(lián)，增強巖土層自身抗滑力與抗傾覆能力，確保邊坡保持穩(wěn)定。這項技術不僅安全可靠，而且成本較低，工期不長，在很多工程領域得到了應用。通過對錨索自身受力過程的深入研究，能為施工提供合理化指導，這對提高這項技術的理論與實際操作水平有重要作用和意義。對于預應力錨索，它主要由三個部分組成，分別為內外錨頭與錨索體。其中，內錨頭處在穩(wěn)定巖體中，利用水泥砂漿和巖體之間相連，由此產(chǎn)生錨固力；錨索體通常采用鋼絞線制成；外錨頭采用錨具與夾具兩部分組成，設置外錨頭后，能為巖體施加一定預應力。

2 巖土錨固技術應用

邊坡治理工程中，巖土錨固可以將滑動體錨固于處在穩(wěn)定狀態(tài)的巖體上，提高滑動體和處在穩(wěn)定狀態(tài)下巖體之間的摩阻力，作用效果十分顯著。邊坡防護工程中，大多采用圬工，缺點很多，比如，成型后結構強度并不高，而且僅僅可以作用在坡面上，在地質缺陷較發(fā)育的地區(qū)，該方法的防護效果很一般。而通過對錨固技術的應用，如錨桿結合掛網(wǎng)噴漿技術，則能大幅提高巖土體整體強度，使邊坡保持穩(wěn)定。

在支擋工程中，因石料的來源比較豐富，而且施工工藝相對簡單、造價較低，所以大多采用重力擋墻的方法。然而，由于重力擋墻主要由自身重力起到支撐作用，所以必須有足夠的體積，否則，無法滿足實際要求。對此，在地質與地形地勢相對較差的情況下，采用重力擋墻難以發(fā)揮應有的效果，和周圍環(huán)境無法良好的適應。而如果采用以錨固技術為核心的擋墻，如錨桿擋墻、錨定板擋墻等，則能有效處理以上實際問題。采用錨固技術的擋墻，其不僅結構簡單、輕便，而且具有很高的穩(wěn)定性，對地基承載力沒有很高的要求。

錨固效果會受到以下幾個方面因素的影響：

巖體的類型與結構，預應力損失產(chǎn)生原因以巖體蠕變?yōu)橹?，對于不同巖體類型，其預應力損失嚴重程度也不同，當巖體較為完整而且堅硬時，其預應力損失相對較小，而當巖體較為軟弱時，預應力損失相對較大，變形不會減小或減小得很慢。

錨固的時機在一定程度上直接影響錨固效果。對于錨固時機，主要指的是在完成對邊坡的開挖施工后，和錨固施工之間的時間間隔?？紤]到邊坡工程大多采取分步的方法，錨固過程也要伴隨開挖。開挖時，巖體自身應力狀態(tài)將被破壞，不僅產(chǎn)生臨空面，而且還會發(fā)生一定的卸荷松動現(xiàn)象。對于不穩(wěn)定的巖體，在此時很有可能發(fā)生滑動，當巖體發(fā)生滑動時，將產(chǎn)生一定滑動能。此時，錨固力為了克服這一滑動能必須得到相應的增加?？梢?，確定適宜的錨固時機十分重要，決定了最終的錨固效果。

對外錨段進行的封孔灌漿施工會對預應力造成一定影響。對外錨段進行封孔灌漿施工時，因水泥發(fā)生水化反應會放出一定熱量，這些熱量會使鋼索產(chǎn)生膨脹，致使預應力明顯減小，對于3000kN的錨索，其預應力損失在33.7～48.8kN范圍內；而對于1000kN的錨索，其預應力損失在15.6～27.6kN范圍內。由此可見，預應力損失和錨索的等級存在一定關聯(lián)。另外，還和巖體自身裂隙率存在一定關聯(lián)，如果巖體中的裂隙較大，則灌漿后能使巖體的裂隙被填充，促使巖體產(chǎn)生一定程度的膨脹變形，使預應力增加。

惡劣的環(huán)境也會對預應力造成一定影響，比如，溫度變化和降雨都會影響實際的錨固效果。其中，溫度變化會使巖體溫度產(chǎn)生變化，對錨固力造成影響，在氣溫相對較高的情況下，會使預應力明顯增加，而氣溫較低時，則會使預應力明顯減小。降雨因素對錨固效果造成的影響體現(xiàn)為錨固力不同程度的增加，這是因為巖體中裂隙如果被水充填會產(chǎn)生膨脹，使錨索處于拉伸的狀態(tài)，進而使預應力增加。

3 結語

綜上所述，在工程建設不斷發(fā)展的局勢下，巖體邊坡數(shù)量越來越多，邊坡穩(wěn)定性和綜合治理引起了社會的廣泛關注。通過對錨固技術的合理應用，能有效提高巖土強度與穩(wěn)定性，減小結構自身重量，減少工程材料的投入，表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟效益與社會效益。