锚固技术在岩土工程中的应用及作用机理分析 王峰

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:王峰
[导读] 摘要:岩土工程的数量和范围都在扩大,相关领域也迎来了新的发展机遇。
        辽宁省第二水文地质工程地质大队有限责任公司  辽宁大连
        摘要:岩土工程的数量和范围都在扩大,相关领域也迎来了新的发展机遇。为了保证岩土工程的建设质量,需要提升工程中技术的实施质量,锚固技术作为岩土工程中采用的重要技术类型,应当强化锚固技术的使用效果。锚固技术可以减少岩土工程发生地质灾害的几率,提高岩土工程的稳定性,对岩土体的应力状态进行转变,为岩土层的结构提供支撑。目前锚固技术的应用极其广泛,本文对锚固技术的工作原理、技术分类、锚杆分类进行了深入分析,并讨论了锚固技术的具体应用要点,力求可以提高岩土工程的建设质量。
        关键词:锚固技术;岩土工程;应用;作用机理
        引言
        岩土工程建设的数量,随着地下工程的发展,正逐步增加。岩土工程建设过程中,涉及复杂的地质条件,尤其是在边坡治理中容易出现塌陷、坍塌、冒顶等事故,因此,采用科学的技术,提升边坡治理效果、保障岩土工程建设质量,至关重要。岩土锚固技术在近些年来获得了迅速的发展,将其应用于岩土工程的边坡治理中,能够提升岩体改造效果,实现诸多岩体问题的整治,避免塌陷等事故的发生。
        1.岩土锚固工艺的基本原理
        岩土锚固工艺属于岩土工程核心工艺之一,具有广泛性、便捷性等特征,可提高岩土本身的稳定性、强度,并且由于锚固技术防水、稳固作用明显,所以被广泛运用于岩土工程边坡治理中[1]。其中,岩土锚固工艺的基本原理,是在岩土工程边坡区域布设锚杆,在锚杆与工程结构物件、地层充分衔接后,地层与锚杆所产生的抗剪强度,具有输送岩土工程结构物拉力的作用,继而可有效达成加固结构物的目标,强化岩土层整体强度,改变土体应力情况,使其与结构物之间保持稳定,最终起到防御地质灾害、治理边坡等作用。另外,岩土锚固工艺中预应力锚杆的应用,能够有效控制边坡下滑力,通过将特定密度、长度的预应力锚杆插入岩土内部,可使锚杆与岩土产生共同作用力,并起到增强岩土土体强度的效果。若将预应力锚杆、锚索所组成的“复合体”放入岩土内,可同步提升岩土体抗拉、抗剪强度,高效预防外部应力对边坡岩土层造成的破坏,确保岩土工程边坡稳定性。
        2.锚杆的分类
        在锚固技术的应用中锚杆是必不可少的一部分,属于主要的支护形式,对于锚固技术的使用有着重要的影响。锚杆是由锚头、钢索、水泥以及塑料套管定位分隔器组成的,可以对岩土体进行直接加固,控制住岩土体的形态变化,避免岩土工程出现坍塌。当前在市场上所存在的锚杆有百余种,可以按照不同的使用途径分类,分为岩石、土层以及海洋三种。根据不同的固定传力方式可以将锚杆分为拉力式、压力式以及剪力式,根据锚杆的作用机理可以划分为黏结型、摩擦型以及端头锚固式。
        3.岩土锚固技术优缺点
        岩土锚固技术将锚杆、锚索等构件,埋设在岩土地层中,形成了地层与构筑物的连接。与原有的地层边坡相比,锚固后的地层能够产生应力,提供额外的荷载抗力,加强地层稳定性。同时锚固技术不需要使用模板以及额外的导柱建设,施工较为简便快捷,与其他防护工程相比,岩土锚固技术的施工效率更高,能够获得更优的施工性价比,提升边坡的耐久性及稳定性。此外,岩土锚固技术的最大优势在于整个方案实施后,避免了边坡安全事故的发生,最大程度的降低了工程周期及造价,避免投入大量人力物力,完成边坡维护过程。尽管从目前的施工效果来看,岩土锚固技术在岩土工程边坡治理中,具有诸多优势,但仍然不可避免其实际施工具有一定的缺陷。例如,岩土锚固技术在针对高陡边坡进行治理时,需要考虑边坡坡度及高度,尤其是要做好安全防护、避免人员伤亡。此外,岩土锚固技术涉及的技术设备较多,施工内容较为复杂,尽管施工简便,但施工专业性要求较高。在进行边坡治理时,锚固技术存在较多的隐蔽工程,这就给施工质量控制及管理提高了难度,一旦对锚固细节监察不到位、对边坡治理工程验收不严谨,就可能引发质量事故。不同的边坡治理,需要调整岩土锚固技术的施工细节、施工工艺,这就在一定程度上提升了锚固技术的施工难度。

如果缺乏有效的施工规划,就有可能影响边坡治理效果。
        4.锚固技术在岩土工程中的实际应用要点
        4.1预应力锚固技术
        预应力锚固技术是在岩土工程边坡治理过程中最为常见的岩土锚固技术,这一技术,通过预应力提升底层的抗剪能力,实现传递结构的拉应力,稳定岩体。预应力锚固技术通过锚杆和锚索,固定在边坡岩体内部,再将边坡岩体的应力传输给混凝土结构,起到稳定松散岩体的作用。当锚杆与锚索将不稳定坡体的正压力及摩擦力传递给混凝土时,就有效的增强了整个岩体的抗滑力,这样在坡体发生不稳定发育时,混凝土能够与岩体形成统一的应力整体,加固边坡结构。预应力锚固技术的优势十分明显,一方面能够阻止岩体下滑,另一方面整个边坡能够实现完整的应力治理。此外,从预应力锚固技术的施工方面来看,无论是较为陡峭的高边坡还是深基坑边坡的治理,预应力锚固技术都能够提升边坡稳定性,同时能够降低挖掘量,提高施工效率。
        4.2 基坑开挖和边坡修整中的应用
        在深基坑开挖的过程中选择分层的方式进行开挖,但是每一层的深度不能处于过大的状态,否则可能影响到边坡的稳定性,增加工程的安全隐患。当对基坑的深度进行设定时,针对暴露坡面所产生的直立能力进行分析,要求每一层的开挖深度都要低于天然的自立高度。与此同时,也需要保证在锚杆周围附近的水泥在凝固之前不会给锚杆的受力造成限制,这样才不会给锚杆的固定能力造成影响。根据工程实践经验进行分析,每一层的土层深度应当控制在2.0m~2.5m之间,砂层的厚度需要控制在1.0m~1.5m之间,不能出现超深开挖的现象。当确定开挖的长度时,应当分析不同施工队伍在交叉施工过程中给坡面造成的影响,需要保证坡面的稳定性。一般情况下,处于同一轴线的开挖长度应当保证在15m~20m之间。当进行边坡开挖的时候,需要确保不给支付土层造成严重的影响或者扰动,按照施工规定对边坡进行整修,避免由于在基层开挖时出现误差,导致基坑最终的外形尺寸不符合施工标准。
        4.3 喷混凝土边坡法
        作为岩土锚固工艺的重要组成部分,喷混凝土边坡法在岩土工程边坡治理中,具有施工效率高、加固施工耗时短等优势,可应对传统锚固工艺中存在的不足。混凝土浇筑、混凝土结构运输是喷混凝土边坡法的技术核心。施工人员在混凝土浇筑、运输作业的有效结合中,能够使注浆设备冲击速度增加,保障混凝土混合料喷射效果。同时可配合锚杆,控制岩土工程洞室的开挖量,缩小其开挖厚度,并且在实际喷射期间,施工人员无须搭设专用拱架,有助于节约洞室内部空间,满足岩土工程中喷射、边坡开挖共同操作的基本需求,以此缩短材料风化时间,预防边坡区域的围岩变形。
        结束语
        随着锚固技术的不断发展,所使用的材料和工具质量也在不断地提升,促进了岩土工程质量的提高和发展。但是在实际的岩土工程建设过程中,由于所遇到的自然环境有较大的差异,在有些时候锚固技术的应用存在一定的限制,因此技术人员需要在施工建设过程中寻找锚固技术存在的问题,制订解决方案,提升锚固技术在岩土工程中的应用效果。
        参考文献:
        [1]张景元, 王海涛, 金慧, 闫帅, 何永. 岩土锚固黏结性能的国内外研究现状[J]. 工程建设, 2016, 48(06):13-15+24.
        [2]卢艳涛. 关于岩土工程施工中锚固技术的深入研究[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2018(04):98.
        [3]张晓勇. 岩土锚固技术在公路边坡治理中应用研究[J]. 河南建材,2018(02):329-330.
        [4]赵云鹏, 董慧玲. 岩土锚固理论与技术的研究现状与展望[J].四川建材, 2016, 42(01):139-140+149.
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