灌漿錨桿錨固技術(shù)的應(yīng)用

　　用預(yù)應(yīng)力錨桿加固水壩或擋土墻，可以節(jié)省新建筑物的圬工或提高既有建筑物的抗滑能力和穩(wěn)定性其造價僅為重力式結(jié)構(gòu)的1/3，甚至更少。例如在90年的特大洪水中，貴州省紅楓湖電站水壩就采用了灌漿錨桿技術(shù)對水壩的抗滑能力和穩(wěn)定性進行了加固如圖2。

　　用錨桿加固不穩(wěn)定的巖石邊坡，可以解決危險松動的巖石邊坡，對已成構(gòu)造物的威脅，亦可穩(wěn)定新開挖的巖石邊坡，避免大量的石方開挖，尤其是對有施工限制的地方是非常必要的。例如：美國鮑德屋（Baldwin）水電站完工后，發(fā)現(xiàn)一處長62m，高38m，平均厚度6m的危險峭壁在可能坍落到電站上。在這種情況下，采用349根灌漿錨桿將危險的峭壁與基巖錨在一起，并在每根錨桿上施加29skN的預(yù)應(yīng)力，伎危險巖石得到穩(wěn)固。

　　在城渝公路的中梁山隧道中，利用灌漿錨桿加固洞身取得了良好效果，它使高壓噴漿鉿護壁與洞身周圍巖石巖體構(gòu)成一個牢固的復(fù)合整體。

　　當工程決定要采用錨桿時，應(yīng)對建筑物的受力情況以及錨固地層的性狀，地下水等地質(zhì)情況和整體穩(wěn)定性進行全而調(diào)查。

　　在灌漿錨桿結(jié)構(gòu)中，有以下幾個問題要注意：

　?、俟酀{錨桿的抗拔力。巖層中錨孔的深度應(yīng)超過破裂面，并需在穩(wěn)定地層中達到足夠的長度，即有效錨固段。有效錨固段所能承受的最大拉力稱為錨桿的極限抗拔力。如圖，當錨固段受力時，拉力首先通過鋼拉桿邊的砂漿握裹力而傳遞到砂漿中，然后通過錨固段鉆周邊的地層摩陰力而傳遞到錨固地層中，因此，鋼拉桿除了鋼筋本身須在足夠的抗拉截面面積外，錨桿的抗拔作用還必須同時滿足：a錨固段的砂漿對鋼拉桿的握裹力需能承受的極限拉力。b錨固段地層對砂漿的摩擦力需能承受的極限抗力。c錨固段的土體在最不利的條件下仍能保持整體穩(wěn)定性。

　?、阱^固段砂漿的握裹力。一般在較完整的巖層中的孔壁摩阻力都大于砂漿的握裹應(yīng)力（水泥砂漿強度≥30MPa），所以巖層錨桿的抗拔力和最小錨固長度一般取決于砂漿的握裹力。即Tμ≤πdLeμ。式中：Tμ―錨桿的極限抗拔力（KN）；d―鋼拉桿的直徑（m）；Le―錨桿的有效錨固長度（m）；μ―砂漿對鋼筋的平均握應(yīng)力（KN/m2）。其中，μ值的確定根椐鋼筋混凝土試驗資料的建議：在一般情況下，鋼筋與普通混凝土之間的握裹應(yīng)力取砂漿標準施度的1/10。

　?、坼^固段孔壁的抗剪強度。在軟巖或土層中，錨桿孔壁對砂漿的摩擦力一般低于砂漿對鋼拉桿的握裹力。因此，在軟巖或土層中的錨桿極限抗拔力取決于錨固段地層對于錨固段砂漿所能產(chǎn)生的最大摩阻力。即Tμ≤πDLeτ。式中：D―錨桿鉆孔的直徑（m）；τ―錨固段周邊的抗剪強度（MPa）。

　　其余同前。

　　τ值除取決于地層特性外，還與施工方法、灌漿質(zhì)量有關(guān)。如果工藝良好，土層錨孔壁對于砂漿的摩阻力應(yīng)取決于沿接觸面外圍的土層抗剪強度。

　　τ=C+δtgφ；φ―土的內(nèi)摩擦角；δ―孔壁周邊法向壓應(yīng)力。其中，C、φ值取決于錨固區(qū)土層性質(zhì)；δ則受地層壓力和藻漿工藝兩方面因素的影響，一般灌漿錨桿在灌漿過程中未加特銖壓力，其孔壁周圍的結(jié)向壓力與主要取決于地層壓力，所以有：τ=C+K。rhtgφ。式中h―錨固段以上的地層覆蓋厚度；K。―錨固段孔壁的土壓系敝；R―上覆層容重。一般情況下，土壓系敝K?？赡芙咏?，或略小于1，如在軟巖及土層中往往采用增大D值來提高抗拉拔力的試驗確定。

　　在軟巖和土層中，在計算錨固長度時，關(guān)鍵是決定孔壁抗剪強度值。資料表明，Tμ的計算值當實測值有相當大的離散性，因此，計算值只能作為一種估計，具體數(shù)值必須依靠現(xiàn)場拉拔試驗驗證后，才能成為可靠的依據(jù)。根據(jù)拉拔試驗的極限抗拔力Tμ決定錨桿允許承載力To時，要考慮安全系數(shù)K，即To=KTμ對臨時性錨桿K=1.5∽2.0永久性錨桿K=2.5∽3.0，受長期重復(fù)荷載作用時，不應(yīng)小于3.0。

　　灌漿錨桿的設(shè)計

　　灌漿錨桿的設(shè)計工作包括：錨桿設(shè)計拉力的確定；錨桿截面設(shè)計；錨桿的配置設(shè)計；錨桿和結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性驗算等內(nèi)容。

　?、馘^桿設(shè)計拉力的確定。單根錨桿的設(shè)計拉力主要應(yīng)根據(jù)施工技術(shù)方面的可能性、可靠性及其便利與否而定。設(shè)計拉力過大則拉桿截面大，相應(yīng)重量也大，插入孔中較困難，施工質(zhì)量不易保證而且萬一拉力試驗和確認試驗發(fā)現(xiàn)有問題時也不好處理；過小，則需用錨桿根數(shù)過多，伎每噸拉力單價過高?，F(xiàn)在二般選擇孔徑在90―120mm之間，設(shè)計拉力限制在600KN以下好。

　?、阱^桿截面設(shè)計及錨頭聯(lián)結(jié)設(shè)計。設(shè)計單根拉力確定后，根據(jù)受拉鋼筋設(shè)計方法確定錨桿截面，同時還應(yīng)考慮施工方面的要求也應(yīng)得到滿足否則應(yīng)重新調(diào)整；錨頭聯(lián)結(jié)可根據(jù)預(yù)應(yīng)力鉿設(shè)計原理設(shè)計。

　?、坼^桿位置設(shè)計。錨桿沿墻面或坑壁的配置應(yīng)能承受墻面或坑壁的土壓力。因此，當土壓力分布和單根錨桿的設(shè)計拉力確定以后即可設(shè)計錨桿的配置和根數(shù)。在考慮錨桿間距時，大孔徑錨桿應(yīng)不小于3.0m，小孔徑錨桿不小于１.0m，若需要過密地設(shè)置時應(yīng)考慮組群效果問題。

　?、苠^桿的長度設(shè)計。錨桿長度包括：有效錨固段和非錨固段兩部分。非錨固段的長度按建筑物與穩(wěn)定地層的實際距離而定，有效錨固段長度應(yīng)根據(jù)錨固段地層的性質(zhì)和極限抗拔力的大小來決定。由前述知，在完整硬質(zhì)巖層中，Tμ＝πdLeμ又含鋼筋的極限拉應(yīng)力δs：

　　則(πd×d/4)δs=πdleμ Lemin=δs?d/4μ

　　實踐資料表明：采用熱軋螺紋鋼筋作拉桿，在完整硬質(zhì)巖層的錨孔中，其應(yīng)力傳遞深度不超過２ｍ，影響巖層錨桿抗拔能力的主要因素是砂漿的握裹力，例如，當完整硬質(zhì)巖層錨固深度超過1m時，采用φ25mm的16Mn鋼筋，往往鋼筋被拉斷而錨固段不會從錨孔中拔出；φ32m的16Ｍn鋼筋被拉到屈服點，巖層都未有較明顯的變化，但是，為保證錨桿的可靠性，首先必須判明錨固區(qū)山體有無塌方的可能及個別節(jié)理分割的巖塊受拉松動的可能。因此，應(yīng)保證錨桿在巖體內(nèi)的錨固深度大于3.5m為佳。

　　在軟巖和土層的極限抗撥力數(shù)值差異很大受許多復(fù)雜條件和地質(zhì)因素的影響,如地層性質(zhì),埋藏深度,地下水,灌漿方法等,因此以軟質(zhì)巖、土層作為錨固層時，要求在施工前進行現(xiàn)場拉撥試驗，在未進行拉撥試驗之前，為初步設(shè)計的需要，可根據(jù)前述方法及相關(guān)資料，進行估算其有效錨固長度。最終的錨固長度應(yīng)要根據(jù)現(xiàn)場拉撥試驗的極限抗撥力進行修正。

　?、蒎^桿和結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性驗算。在灌漿錨桿基本確定之后，還應(yīng)該對結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性進行驗算，這是必要的。即使錨桿各部設(shè)計都非常合理，也很經(jīng)濟，但整個結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性達不到要求，錨桿設(shè)計也必須重新考慮，加長錨桿，并重新檢算，驗算方法可參閱有關(guān)土體或巖體穩(wěn)定的檢算方法。