邢姣秀

摘 要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于蓬勃發(fā)展的輝煌時(shí)期，城市化進(jìn)程在不斷加快，隨之而來(lái)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)未曾停息過(guò)。由于西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的有效實(shí)施，我國(guó)的鐵路、公路逐漸從平原地帶向山區(qū)延伸，但是由此產(chǎn)生的難度呈指數(shù)提高，如高邊坡工程、采礦工程、隧道工程等。而這些都是巖土工程領(lǐng)域一直的難題。近年來(lái)巖土錨固技術(shù)以其特有的效用和經(jīng)濟(jì)的成本在工程領(lǐng)域的研究和應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)；錨固類(lèi)桿體臨界長(zhǎng)度；巖土錨固工程的設(shè)計(jì)

預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)通俗講是先將錨桿埋在巖體中或土中，以此牢牢鎖定地層和結(jié)構(gòu)物，靠中間的剪應(yīng)力來(lái)充分傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)物的拉力，最終結(jié)果加固了地層結(jié)構(gòu)。這一理論在近年來(lái)建筑工程中如新建工程的施工、建筑用途的改變、建筑翻新應(yīng)用越來(lái)越廣泛。實(shí)際算下來(lái)預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)將近50年，作為一種高應(yīng)力結(jié)構(gòu)，大多應(yīng)用于一些安全性的加固工程中。所以對(duì)其作為理論研究的意愿尤為迫切。

1 巖土錨固工程概述

1.1 巖土錨固技術(shù)起源及發(fā)展

巖土錨固技術(shù)在工程史上存在了100多年，最早出現(xiàn)于1890的威爾士，當(dāng)時(shí)的煤礦工人已經(jīng)想到在巖層中加固鋼筋。到了1912年，美國(guó)的弗拉登（Frienden）煤礦第一次使用錨桿來(lái)支持頂板。而后到了1934年的法國(guó)Cheurfas大壩中首次應(yīng)用了37根預(yù)應(yīng)力錨索最終獲得成功。這之后英國(guó)和奧地利等國(guó)爭(zhēng)相效仿。顧名思義，錨固的主要作用是指依靠預(yù)應(yīng)力較高的鋼材來(lái)加固巖層從而保證結(jié)構(gòu)的自身穩(wěn)定。但是直到二十世紀(jì)八十年代，該項(xiàng)技術(shù)在理論研究上才逐步受到重視。

1.2 巖土錨固技術(shù)的相關(guān)理論

巖土錨固是巖土工程領(lǐng)域重要的分支，其中錨桿錨固段側(cè)阻力的研究是當(dāng)前研究的重點(diǎn)，其中錨桿錨固段側(cè)阻力的大小由錨固段長(zhǎng)度確定，也是錨固設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段側(cè)阻力的計(jì)算公式為：

其中σ為錨固段法向應(yīng)力，Eb為鋼絞線(xiàn)的楊氏模量；Er為巖體的楊氏模量，Eg為灌漿材料的楊氏彈性模量，υr為巖體的泊松比，υg為灌漿材料的泊松比，dg為鉆孔直徑，d0為巖體影響直徑。

2 巖土錨固工程存在的問(wèn)題及措施

2.1 錨固類(lèi)桿體臨界錨固長(zhǎng)度問(wèn)題

錨固段長(zhǎng)度的研究也是當(dāng)前研究的重點(diǎn)之一，其中錨固段長(zhǎng)度在一定的條件下，錨固體超過(guò)一定的長(zhǎng)度，極限抗拔力增加較少。在一定巖土中，錨固力有時(shí)其自身長(zhǎng)度不隨著錨桿長(zhǎng)度延長(zhǎng)而延長(zhǎng)。由于我國(guó)在巖土錨固類(lèi)理論研究明顯晚于西方，雖然借鑒了不少已經(jīng)成型的成功經(jīng)驗(yàn)，但在系統(tǒng)性上仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國(guó)家，所以在理論問(wèn)題上進(jìn)展十分艱難。國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)使用規(guī)范中明確規(guī)定錨固段長(zhǎng)度應(yīng)在10m以下，若此長(zhǎng)度不能滿(mǎn)足工程要求，則應(yīng)改善錨固段結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)是研究桿體臨界錨固長(zhǎng)度的主要手段之一，但是在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性上存在不小的困難。

段建立研究出一種自鉆式土釘和深層攪拌機(jī)相結(jié)合的復(fù)合式土釘支護(hù)技術(shù)。技術(shù)主要通過(guò)對(duì)深層水平位移的測(cè)試和分析，來(lái)研究符合土釘支護(hù)在受力情況下的工作性能。而這些工作為研究臨界錨固長(zhǎng)度積累了大量的寶貴資料。

另一種有效方式為模型試驗(yàn)法，很好地補(bǔ)充了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和檢測(cè)的方法。李國(guó)維研究了全長(zhǎng)粘結(jié)玻璃增強(qiáng)型聚合物的錨桿破壞喇叭模型。研究中發(fā)現(xiàn)，在漿體強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，錨桿可能發(fā)生破壞，也可能發(fā)生漿體剪切破壞。模型屬于典型的剪應(yīng)力峰值和零值同時(shí)向深部轉(zhuǎn)移。但是轉(zhuǎn)移前后峰值和零值之間的距離是一個(gè)恒定的常數(shù)，通過(guò)證明得出這個(gè)常數(shù)就是臨界錨固長(zhǎng)度。此后在研究錨固類(lèi)結(jié)果桿體領(lǐng)域最為常用的研究方法是理論分析法，包括數(shù)值模擬、解析、辦理論半經(jīng)驗(yàn)分析等，且目前來(lái)看產(chǎn)出結(jié)論最多?？偠灾?，國(guó)內(nèi)對(duì)于錨固類(lèi)結(jié)構(gòu)桿體臨界問(wèn)題從認(rèn)識(shí)到研究探索，期間提出了無(wú)數(shù)理論不斷反復(fù)驗(yàn)證，到今天為止也只能算取得部分成果，仍然有許多問(wèn)題需要解決，所有在探索的道路上仍需要后人持續(xù)努力。

2.2 巖土錨固工程的設(shè)計(jì)問(wèn)題

錨索在地下挖掘，壩基工程等預(yù)應(yīng)力錨固類(lèi)工程中應(yīng)用越發(fā)廣泛，到今年為止每年用量超過(guò)上百萬(wàn)米，而錨索的使用直接關(guān)系到錨固工程中預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題。在我國(guó)巖土錨固工程中經(jīng)常使用到的結(jié)構(gòu)有錨索抗滑樁、錨索地梁及錨索墩等，其中錨索墩應(yīng)用最為廣泛。在巖土錨固工作的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中質(zhì)量把控非常重要，每個(gè)環(huán)節(jié)的些許失誤都會(huì)破壞整個(gè)工程的進(jìn)度。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮各種不利因素，使整個(gè)工程盡可能順利。

在錨索的防腐問(wèn)題上同樣值得警惕。錨索的防腐分為體外防腐和體內(nèi)防腐。在體外防腐中可以用錨索張拉索切去多余鋼線(xiàn)，然后對(duì)著錨索空口補(bǔ)漿后，可以用砼封口。而在體內(nèi)防腐中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須實(shí)地了解地層性質(zhì)，主要是為了防止有害物質(zhì)對(duì)錨索的防腐材料的腐蝕。

3 結(jié)語(yǔ)

總之設(shè)計(jì)施工的基本準(zhǔn)則是為了保證預(yù)應(yīng)力錨固體能夠長(zhǎng)期平穩(wěn)地工作，在操作過(guò)程中應(yīng)該避免錨固力的無(wú)端損失，同時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)被加固巖體進(jìn)行細(xì)致的研究，盡量選擇合理有效的防護(hù)手段，來(lái)保證錨固工作的順利開(kāi)展。

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