锚固技术在岩土工程中的应用分析

2019-12-11张海东

科学与财富 2019年19期

张海东

摘要：随着经济的发展，自然资源变得越来越紧张，在城市用地方面尤为突出。城市人口众多。但是土地资源有限，在这种情况下，城市的建筑物一般都是高层的，高层建筑物对于前期的地基工程等底层工程质量有着更为严苛的要求。锚固技术是以实现提高基坑边坡稳定性为目的的一种技术手段，目前在岩土工程领域有着较为广泛的应用。锚固技术在具体施工中需要遵循多种原则，在实际应用中应该注意多种要点。

关键词：锚固技术；岩土工程；应用

随着建筑行业的发展，各种单项工程的技术要求越来越高，技术一直处于一种不断改良突破的状态中。锚固技术在实际运用中，虽然有一定的发展，但是还是存在一些问题。这些问题的解决应该进一步从技术的原理、原则以及要点出发进行深入考虑，在长期的实践中不断总结，进一步提高技术含量。在面对复杂的地质环境时，为了保证边坡的稳定性，锚固技术的应用就显得尤为重要。

一、锚固技术概念解析

锚固技术主要包含两个大的分类，一是预应力锚杆（结构示意图如图1），二是非预应力锚杆。这两大类各有各的优势特点，在具体应用中应该根据实际情况进行合理选择。锚固技术在近些年的快速发展中，慢慢在各个领域得到广泛运用。其中有建筑工地、边坡防护、水利工程、深坑基以及隧道施工等多个工程技术之中。该项技术的优点在于通过对结构的调整、改善和优化，减少建筑工程的结构问题，进一步提高工程的稳定性能。

锚固技术中的预用力锚杆在应用中相对广泛，其主要原因在于可靠性高。就预用力锚杆在深基坑支护工程中的运用来讲，深基坑支护工程相比其他工程来说，对支护结构和嵌固深度都要较高的要求，但是预用力锚杆能够在减少嵌固深度的同时提高受力性能，能够降低建筑材料的成本，缩短施工时间，同时也不失稳定性。预用力锚杆分为锚头、锚杆以及锚固体三部分。在实际应用中，力量通过锚头传递给结构物，实现力量的稳定转移[1]。

二、锚固技术在岩土工程中的应用原则

锚固技术在岩土工程中的应用并不是随意进行，而是必须遵循一定的原则。主要遵循的三个原则为经济性原则、适用性原则以及实践性原则。三种原则在具体施工中要牢牢把握，这样才能保证工程施工的顺利。

（一）经济性原则

首先，工程的建设质量为首要前提，但是也不能忽视成本控制。每个项目开工之前都会进行工程造价，所以在前期竞标过程中，相关的建筑企业就要拿出合理的工程造价，而不是一味地降低成本来获得最终的选择权。经济性原则是在保证工程质量的前提下所提出来的，要确保工程建造的成本控制在合理范围内。对于成本的控制一般会从建筑材料的节俭以及优化施工流程和施工技术入手。例如通过应用合适的技术，可以进一步降低人力、物力、财力的投入，从而实现经济性原则的显现。在选择锚固技术时，要将成本因素考虑其中，选择最优方案。

（二）适用性原则

在工程的建设过程中，往往会面临多项技术的选择。在进行选择时一定要遵循适用性原则，通过对多种技术的分析、对比、评估，最终选择最符合工程本身的技术。锚固技术是一项复杂的技术，包含两大类。再继续细分，仍可以划分出多个要素。总之，锚固技术是一整套的流程性技术，贯穿流程的始终，对每一个环节技术的选择都需要遵循适用性原则。

（三）实践性原则

技术的选择并不是脱离实际的随意选择，在选择相应技术时一定要从施工的现场情况出发，考虑实际因素，进而保障施工的顺利性。通过对施工对象的全方面分析，然后考虑技术本身的适用范围及效果特点，最后得出优化方案。实践性原则是一项重要的遵循原则，关乎工程建设的进度以及工程造价。

三、锚固技术应用的重要性分析

锚固技术目前在多个领域得到广泛应用，其在建筑行业的重要性地位日益凸显。锚固技术应用的重要性意义主要体现在以下几个方面：一是有利于提高工程质量；二是大大改善了支柱的受力结构；三是提高建筑企业的核心竞争力。

（一）有利于提高工程质量

岩土工程在施工中面临着极其复杂的地质环境和土层结构等，而锚固技术中的自进式锚杆更适用于复杂的底层，进一步提高了施工的质量。该技术在锚孔钻造的效果通过不断改造呈现一种更佳的趋势，通过对受力状态的不同实现技术的分类。

（二）力学作用

锚固技术的应用可起到抵抗竖向位移、抵抗倾倒、控制地下洞室围岩变形和防止塌落、阻止底层剪力破坏、抵抗结构物基底水平位移、预加固地基等作用，其中抵抗竖向位移作用多应用于水池、车库、水库等坑洼式结构物中，可有效减小坑洼式结构体积，且因为对锚固结构施加了预应力，当地下水上浮力大于预应力时，就可发挥抵抗竖向位移的作用[2]，与上浮李相抗衡的锚杆锚固力根据以下公式计算：

式中m为抵抗上浮力的安全系数（1.05～1.20）；h为基底以上的地下水位（m）；F为结构的基地面积（m2）；V为结構体积（m3）；γ为结构物材料的重度（kN/m3）。

抵抗倾倒作用主要应用于坝工建筑中，其锚固力中心位于距转动点的最大距离处，以此用最小的锚固力产生较大的抗倾倒弯矩，坝体、工结构抵抗倾倒的锚杆锚固力根据以下公式计算：

式中m为抵抗倾倒的安全系数；M（+）、M（-）为锚固前作用于结构上的正负弯矩；tp为锚固力与转动边间的垂直距离。

阻止地层剪切破坏主要见于边坡工程中，例如采用预应力锚杆加固边坡，可在提供足够抗滑力的同时，提高潜在滑移面上的抗剪强度，从而阻止坡体的位移[3]，加固后边坡安全系数提高，提高后的安全系数

，式中△N为作用于一条剪切面上的重量G的垂直分布；，为剪切面的摩擦系数；c为剪切面上的粘接力；为剪切面宽度；为作用于一条剪切面上的重量G的切向分布；Pn为锚杆锚固力的垂直分布；Pt为锚杆锚固力的切向分布。

抵抗结构物基底的水平位移作用多见于坝体等结构物中，采用预应力锚固技术要求的垂直于基底的锚固力，式中m为剪切

破坏安全系数；T为是结构产生水平位移的平行于基底的切向力总和（kN）；，为基底面的摩擦系数；N为垂直作用在基底平面的力的总和（kN）。

（三）提高建筑企业的核心竞争力

锚固技术在应用中以其自身的优势实现施工方案的优化，对于降低成本、减少人力、物力、财力等的投入具有重要作用。该项技术具有复杂性，如果建筑企业在实际施工中能够正确运用该项技术，能够在节约成本的前提下，进一步保证工程质量，可谓是一举两得。通过技术的影响力，提高企业自身的市场形象，该技术的正确运用是企业核心竞争力的一种体现。

四、锚固技术在岩土工程中应用要点分析

锚固技术在岩土工程中的应用施工流程如图2所示，要点主要包含四个方面：一是钻孔技术；二是锚杆杆体的位置；三是灌浆施工；四是张力锁定。

（一）钻孔技术

钻孔技术的应用受到外部环境的影响极大，在具体钻孔过程中，要根据不同的土质进行孔的直径大小以及位置的合理选择，确保孔洞之后不会出现坍塌等问题。除此之外，在钻孔的过程中要尽力降低钻孔周期，避免受到外部压力的作用[4]。为达到钻孔技术的最佳效果，对于相关仪器设备的选择要谨慎，选择质量好的设备进行施工，避免因设备的漏洞而出现施工质量问题。对于钻孔深度和直径的选择并不是简单的随意选择，而是要根据仪器设备测量出来的数值进行科学合理分析，最终得出合适的钻孔方案。针对不同土质，钻孔的方案也不尽相同。例如：土质为泥沙质土时，钻孔要配备相应的套管，避免孔洞坍塌或者出现涌水的情况。

（二）锚杆杆体位置

锚杆是锚固技术中的一种重要工具，通过对力的稳定过渡，实现最终的施工目的。为了保证工程的质量，锚杆杆体放置的位置也是有讲究的。一方面，放置锚杆的一端不应该为空，而是要连接挡土墙或者其他的工程性结构，確保力传递对象的准确性。另一方面，锚固要放置于地基的岩层中，为了确保最后锚固的稳定性，不能仅仅把锚固或者注浆管放于钻孔中，而是要将两者一同放入钻孔中。除此之外，锚固技术的运用与锚杆本身有着密切的联系，包括粗细、长度以及套管的使用等等。此外，滑移是一种常见的安全隐患。为了进一步避免这种隐患的发生，在将锚杆进行放入之前要全面检查杆体的质量，地下工程的四周的壁垒也要挖出来。同时，锚杆的质量也是关注的重点，锚杆的材料必须符合相关标准要求，否则其在之后的时间会出现断裂、腐烂等问题，大大降低工程的使用寿命[5，6]。

（三）灌浆施工

灌浆施工时要注意温度的变换，切记一定要一次性完成，不要分阶段。同时，灌浆的水要符合要求。

（四）张力锁定

运用张拉设备，以张力和弹性作用于锚杆体上实现变形。在进行张拉时，要注意检查每一个锚具，之后分阶段进行[7]。

结语

经济建设的全面推进，使得大量的建筑工程应运而生。为了实现对土地资源的充分利用，很多建筑工程选址于较为复杂的环境进行建设施工。岩土工程在实际建设中为了更好地应对外部环境的严峻，更要充分利用和优化锚固技术。

参考文献：

[1]刘德良.锚固技术在岩土工程中的应用[J].建材与装饰，2018，（13）：224.

[2]王贵森.岩土锚固工程的若干力学概念问题分析[J].建材与装饰，2017，（13）：41-42.

[3]夏全周.预应力锚杆技术施工的应用研究[J].四川建材，2017，43（1）：141-142，144.

[4]徐金鉴.锚固技术在岩土工程中的应用[J].工程技术研究，2017，（7）：22-23.

[5]孟令松.锚固技术在岩土工程中的应用[J].消费导刊，2017，（30）：8.