■李啟帆，張 偉，李 英，張 超

■1.空軍勤務(wù)學(xué)院機(jī)場(chǎng)工程與保障系，江蘇 徐州 221000;2.空后機(jī)場(chǎng)營(yíng)房部，北京 100036;3.中南航空港工程建設(shè)總隊(duì)，湖南 衡陽 514500

自上世紀(jì)50年代噴錨支護(hù)技術(shù)問世，隨著新奧地利隧道施工方法的推廣，已逐漸在世界各地水工、建筑、鐵道、礦山等部門廣為應(yīng)用。這種技術(shù)最開始的應(yīng)用范圍僅局限于對(duì)巖體進(jìn)行加固的工程項(xiàng)目中，隨著建設(shè)施工的發(fā)展，逐步開始應(yīng)用到土體的加固工程中。20世紀(jì)80年代，我國(guó)將噴錨支護(hù)技術(shù)引人到高邊坡治理工程和隧道支護(hù)建設(shè)工程中，取得較好的效果。90年代，噴錨支護(hù)技術(shù)被運(yùn)用到深基坑項(xiàng)目中，并通過多個(gè)案例施工實(shí)踐得到廣泛的推廣，均取得良好成效。

1 噴錨支護(hù)技術(shù)在工程中的應(yīng)用

噴錨支護(hù)是指錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)以及它們與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)的組合，國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的噴錨支護(hù)類型包括:錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)、錨桿噴射混凝土支護(hù)、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)、錨桿鋼架噴射混凝土支護(hù)以及錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)[1]。

1.1 在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

徐州中央國(guó)際廣場(chǎng)C地塊深基坑工程基坑開挖深度為19.6m。由于基坑圍護(hù)工程施工時(shí)，北側(cè)百貨大樓正常營(yíng)業(yè)，含有兩層地下室，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，錨桿施工時(shí)須穿過地下室樁基，對(duì)其有一定影響，因此圍護(hù)方案除西北角采用三道鋼筋砼支撐外，其余均選用可回收預(yù)應(yīng)力錨桿作為水平傳力體系?；邮┕と^程中，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得到在支護(hù)開挖過程中，周邊地表沉降、樁頂深層位移的變形值均在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)，確保了圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑物的安全。

目前，噴錨支護(hù)技術(shù)在相當(dāng)數(shù)量的深基坑工程中已經(jīng)取代了橫撐式支擋結(jié)構(gòu)。深基坑的噴錨支護(hù)無論從設(shè)計(jì)理論還是施工技術(shù)來講都日趨成熟。在開挖過程中如果基坑能夠及時(shí)支護(hù)，能根據(jù)施工情況及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案并在整個(gè)過程進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，則會(huì)便于深基坑工程的動(dòng)態(tài)管理，達(dá)到保證深基坑工程安全、節(jié)省深基坑支護(hù)成本的目的。

1.2 在山體護(hù)坡中的應(yīng)用

山體護(hù)坡工程噴錨支護(hù)體系主要由土釘〔錨固體〕與噴射混凝土面層構(gòu)成。深圳亞太國(guó)際學(xué)校建設(shè)工程中，建設(shè)場(chǎng)地要求沿山腰進(jìn)行人工巖土體開挖，從而形成了一系列人工邊坡，該工程采用噴錨支護(hù)技術(shù)對(duì)邊坡進(jìn)行了加固處理。在山體護(hù)坡施工過程中通過對(duì)噴射混凝土厚度，錨固體與噴射混凝土強(qiáng)度以及材料質(zhì)量的檢測(cè)，結(jié)果表明以上指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。另外根據(jù)土釘抗拔試驗(yàn)結(jié)果及變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，此工程土釘抗拔力及邊坡變形量均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)[2]。

目前，噴錨技術(shù)在山體護(hù)坡中已經(jīng)很大程度上取代了傳統(tǒng)的漿砌塊石式擋墻或重力擋墻結(jié)構(gòu)。山體護(hù)坡噴錨支護(hù)技術(shù)的支撐原理簡(jiǎn)單，施工方案靈活性高，可以根據(jù)山體的實(shí)際狀況和施工要求及時(shí)調(diào)整支護(hù)施工方案，并且可以有效節(jié)省山體護(hù)坡成本、保證山體護(hù)坡工程的安全施工。

1.3 在隧洞工程中的應(yīng)用

烏鞘嶺隧道全長(zhǎng)20050m。在隧洞掘進(jìn)過程中，千枚巖圍巖在高地應(yīng)力的作用下變形十分嚴(yán)重，屬大變形圍巖。為了有效抑制圍巖的變形，實(shí)際采用管錨及小直徑巖石錨索作為初期的主要支護(hù)手段之一。通過對(duì)錨固效果和隧道變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另外還進(jìn)行了錨索軸力和墻部收斂測(cè)試，結(jié)果表明支護(hù)后隧道處于安全穩(wěn)定狀態(tài)[3]。

目前，噴錨支護(hù)已經(jīng)發(fā)展成為一種普遍的隧洞襯砌支護(hù)臨時(shí)和永久方式。此種襯砌支護(hù)方式發(fā)展起來以后，以其施工速度快，應(yīng)用靈活，并能大大節(jié)省工程量的特點(diǎn)得到了隧洞施工的大力推廣與應(yīng)用。

2 存在問題

新奧法是現(xiàn)代支護(hù)理論的集中體現(xiàn)，它建立在工程實(shí)踐基礎(chǔ)之上，是一套系統(tǒng)完整的地下洞室工程建設(shè)方法，而作為新奧法主要的洞室圍巖支護(hù)手段，噴錨支護(hù)具有及時(shí)性、粘貼性、柔性、深入性、靈活性和封閉性等特點(diǎn)，但是在具體的開挖支護(hù)設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐過程中，存在一些困擾工程建設(shè)的問題。

2.1 工程經(jīng)驗(yàn)、理論分析、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)都存在缺陷

在實(shí)際工程中由于幾乎沒有完全相似的建設(shè)條件，因此工程經(jīng)驗(yàn)具有鮮明的個(gè)體性、局限性，在應(yīng)用中必須具體問題具體分析，絕不能“生搬硬套”。

就目前而言，理論分析成果并不能作為工程設(shè)計(jì)和施工的有力支撐，只能作為輔助手段，必須與工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。在現(xiàn)有水平下，想要通過理論分析完整真實(shí)地模擬工程地質(zhì)條件還十分困難，如果再考慮開挖爆破等施工動(dòng)態(tài)影響，那更是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，很難得到令人滿意的成果。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)同樣存在缺陷，一方面表現(xiàn)在儀器的埋設(shè)具有時(shí)序性，儀器所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)僅反映了某個(gè)時(shí)間狀態(tài)以后的變化，不同儀器的起始觀測(cè)時(shí)間狀態(tài)不一樣;另一方面表現(xiàn)在監(jiān)測(cè)儀器布置的局限性，相對(duì)于洞室圍巖整體，監(jiān)測(cè)總是點(diǎn)位的、局部的，而地質(zhì)環(huán)境具有空間差異性，這就需要結(jié)合整體地質(zhì)環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;此外，一些外部的工程因素，如爆破、撞擊、儀器安裝質(zhì)量等都可能影響儀器的測(cè)試結(jié)果。

2.2 支護(hù)時(shí)機(jī)的選擇難以把握

在實(shí)際工程中，何時(shí)是最合適的支護(hù)時(shí)機(jī)，并沒有確切的答案。雖然可以通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析圍巖變形，但是當(dāng)變形到什么程度是合適的支護(hù)“時(shí)機(jī)”，這些依然也沒有很好的解決方案。更重要的是，支護(hù)時(shí)機(jī)應(yīng)該考慮工程施工，要和施工進(jìn)度相協(xié)調(diào)，要有利于施工的順利進(jìn)行。

3 發(fā)展趨勢(shì)

3.1 自鉆式錨桿技術(shù)

自鉆式錨桿是一種新型的支護(hù)技術(shù)，已經(jīng)在隧道襯砌支護(hù)、深基坑邊墻維護(hù)和高邊坡治理等工程中得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是:能在破碎而極易塌孔的地層中應(yīng)用，甚至在砂卵石或淤泥質(zhì)地層中也能采用。其注漿工藝是在鉆孔后立即從錨桿的中孔向內(nèi)注漿，漿液到達(dá)孔底后，即沿孔壁與錨桿壁間自底向孔口進(jìn)行充填，因而不僅保證了及時(shí)支護(hù)地層，同時(shí)也保證了鉆孔中注漿的飽滿，并能充填鉆孔周壁的地層縫隙，增大了錨固力。另外，由于孔外錨端的螺母擰緊力作用，每根該類錨桿均可作為預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)。目前，有的工程設(shè)計(jì)中已用大直徑自鉆式錨桿代替了預(yù)應(yīng)力錨索，有的設(shè)計(jì)則將其放在普通砂漿錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索之間進(jìn)行選擇。

3.2 不同受力機(jī)理的預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)

傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力錨索均采用拉力型錨索結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)盡管施工簡(jiǎn)易、造價(jià)較低，但是由于其內(nèi)錨固段受力不合理，上部漿體易開裂，特別是不能充分利用巖體的力學(xué)傳遞性能，因此錨固效果不理想。

壓力型錨索結(jié)構(gòu)能初步改善巖土力學(xué)傳遞性能。該種錨索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是利用設(shè)在孔底端的承壓板將無粘結(jié)錨索的拉力轉(zhuǎn)化為對(duì)砂漿體的壓力，并通過相互勃結(jié)傳遞給土體。而砂漿體的受壓性能均遠(yuǎn)大于其受拉性能，因此它的受力性能在一定程度上優(yōu)于拉力型錨索。

3.3 可回收高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)

可回收擴(kuò)大頭錨桿是采用高壓噴射原理在錨孔底部一段長(zhǎng)度范圍內(nèi)對(duì)孔壁土體進(jìn)行切割擴(kuò)孔并置換充填水泥漿而形成一個(gè)圓柱狀的擴(kuò)大頭，具有抗拔力高、位移小、可靠性高、防腐耐久性好等優(yōu)異性能。在深基坑支護(hù)工程中采用擴(kuò)大頭錨桿，錨桿根數(shù)比采用普通錨桿可減少50%左右，錨桿工程的總造價(jià)可大幅降低，同時(shí)可以減小對(duì)周圍環(huán)境的影響，減少基坑外土體中的遺留物?？苫厥崭邏簢娚鋽U(kuò)大頭錨桿是目前基坑圍護(hù)工程中最便利、對(duì)環(huán)境影響最小的支護(hù)形式，這項(xiàng)新技術(shù)可以為城市建設(shè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，比較理想地處理在建基坑和周邊地下空間環(huán)境的關(guān)系問題。

[1]劉爾烈，崔恩第，徐振鐸.有限單元法及程序設(shè)計(jì)[M].天津:天津大學(xué)出版社，2006

[2]李愛國(guó).噴錨技術(shù)在邊坡支護(hù)中的應(yīng)用[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1996，6∶52-55.

[3]徐禎祥.巖土錨固工程技術(shù)發(fā)展之回顧與展望[J].市政技術(shù)，2009，27(2):136-140.