淺析錨桿錨固施工技術(shù)的控制

1、在灌漿錨桿結(jié)構(gòu)中應注意的問題
　　1.1.灌漿錨桿的抗拔力
　　巖層中錨孔的深度應超過破裂面，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。
　　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，然后通過錨固段周邊的地層摩阻力而傳遞到錨固地層中，因此，錨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：（1）錨固段砂漿對錨桿的握裹力需能承受的極限拉力。（2）錨固段地層對砂漿的摩擦力需能承受的極限抗力。（3）錨固段的土體在最不利的條件下仍能保持整體穩(wěn)定性。
　　1.2.錨固段砂漿的握裹力
　　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―錨桿的直徑（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力取砂漿標準施度的1/10。
　　1.3.錨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則受地層壓力和灌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，所以有以下計算公式：
　　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=K Tμ對臨時性錨桿K=1.5∽2.0永久性錨桿K=2.5∽3.0，受長期重復荷載作用時，不應小于3.0。
　　
　　2、灌漿錨桿的設計
　　2.1.錨桿設計拉力的確定
　　單根錨桿的設計拉力主要應根據(jù)施工技術(shù)方面的可能性、可靠性及其便利與否而定。
　　設計拉力過大則拉桿截面大，相應重量也大，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，必會增加工程造價。一般選擇孔徑在90-120mm之間，設計拉力在600KN以下為好。
　　2.2.錨桿截面設計及錨頭聯(lián)結(jié)設計
　　設計單根拉力確定后，根據(jù)受拉鋼筋設計方法確定錨桿截面，同時還應考慮施工方面的要求也應得到滿足否則應重新調(diào)整；錨頭聯(lián)結(jié)可根據(jù)預應力鉿設計原理設計。
　　2.3.錨桿位置設計
　　錨桿沿墻面或坑壁的配置應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計拉力確定以后即可設計錨桿的配置和根數(shù)。在考慮錨桿間距時，大孔徑錨桿應不小于3.0m，小孔徑錨桿不小于1.0m，若需要過密地設置時應考慮組群效果問題。
　　2.4.錨桿長度設計
　　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力δs：則
　　(πd×d/4)δs=πdleμ
　　Lemin=δs?d/4μ
　　實踐表明：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。
　　軟巖和土層的極限抗撥力數(shù)值差異很大，往往是受許多復雜條件和地質(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，可根據(jù)試驗及相關(guān)資料，進行估算其有效錨固長度。最終的錨固長度應要根據(jù)現(xiàn)場拉撥試驗的極限抗撥力進行修正。
　　2.5.錨桿和結(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。即使錨桿各部設計都非常合理，但整個結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性達不到要求，錨桿設計也必須重新考慮，加長錨桿，并重新檢算。
　　
　　3、錨桿注漿的質(zhì)量控制
　　 3.1.注漿施工前的準備
　　 在對巖土層錨桿注漿施工前，設計單位或建設單位應向施工單位提供灌漿設計文件并進行技術(shù)交底，其中應包括下列內(nèi)容：工程相關(guān)設計圖紙、水文地質(zhì)資料、灌漿試驗報告、灌漿施工技術(shù)要求、灌漿質(zhì)量檢查方法、初步設計的灌漿施工組織設計。
　　 3.2.制定重要的注漿參數(shù)
　　 灌漿工程所采用的水泥品種，應根據(jù)灌漿目的和環(huán)境水的侵蝕作用等由設計確定。一般情況下，應采用普通硅酸鹽水泥或復合硅酸鹽水泥，所有使用水泥必須符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》文件的相關(guān)規(guī)定。灌漿漿液水灰比必須嚴格按照設計的要求配置。所有外加劑凡能溶于水的應以水溶液狀態(tài)加入，各類漿液摻入摻和料和外加劑的種類及其摻加量應通過室內(nèi)漿材試驗和現(xiàn)場灌漿試驗確定。
　　 3.3.制作漿液
　　 制漿材料必須稱量，稱量誤差應小于5%，水泥等固體材料宜采用重量稱量法，各類漿液必須攪拌均勻并測定漿液密度。純水泥漿液的攪拌時間，使用普通攪拌機時，應不少于3min，使用高速攪拌機時，宜不少于30s。漿液在使用前應過篩，自制備至用完的時間宜小于4h。拌制細水泥漿液和穩(wěn)定漿液應加入減水劑并采用高速攪拌機，高速攪拌機攪拌轉(zhuǎn)速應大于1200r/min，攪拌時間宜通過試驗確定，細水泥漿液自制備至用完的時間宜小于2h。
　　 3.4.機具要求
　　 攪拌機的轉(zhuǎn)速和攪拌能力應分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排量相適應，并應能保證均勻連續(xù)地拌制漿液。灌注純水泥漿液應采用多缸柱塞式灌漿泵，灌漿管路應保證漿液流動暢通，并應能承受1.5倍的灌漿壓力。灌漿泵和灌漿孔口處均應安設壓力表。使用壓力宜在壓力表最大表值的1/4-3/4之間。
　　 3.5. 灌漿方法和方式
　　 灌漿孔的基巖段長小于6m時，可采用全孔一次灌漿法，大于6m時，可采用自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法?；鶐r灌漿方式有循環(huán)式和純壓式兩種。帷幕灌漿應優(yōu)先采用循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于50cm；淺孔固結(jié)灌漿可采用純壓式。灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。
　　 3.6.灌漿結(jié)束標準和封孔方法
　　 帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時，灌漿孔封孔應采用“分段壓力灌漿封孔法”；采用自下而上分段灌漿時，應采用“置換和壓力灌漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”。固結(jié)灌漿封孔應采用“機械壓漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”。
　　 灌漿應同時滿足兩個條件后，方可結(jié)束：（1）在設計壓力下，注入率不大于1L/min時，延續(xù)灌注時間不少于90min；（2）灌漿全過程中，在設計壓力下的灌漿時間不少于120min。
　　 3.7. 特殊情況處理
　　 灌漿工作必須連續(xù)進行，若因故中斷，可按照下述原則進行處理：（1）應及早恢復灌漿。否則應立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，而后恢復灌漿。（2）恢復灌漿時，應使用開灌比級的水泥漿進行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應逐級加濃繼續(xù)灌注。（3）恢復灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內(nèi)停止吸漿，應采取補救措施。
　　
　　結(jié)語
　　 錨桿錨固技術(shù)在我國建筑工程領域，特別是基坑支護、隧道、邊坡支護、水利水電、公路橋梁等方面有良好的工程實踐運用，取得了預期的效果，具有良好的發(fā)展前景。