岩土锚固工程的现状与发展探究

　　摘要：本文总结了岩土锚固的现状，分析了岩土锚固在理论研究和工程应用方面存在的问题，提出了岩土锚固将来的理论研究和工程应用的重点，论述了其发展方向。
　　关键词：岩土锚固，现状，发展，探究
　　
　　当前，岩土锚固已经成为岩土工程领域中的重要部分。在岩土工程施工过程中使用岩土锚固技术，不仅能充分提高岩土体自稳能力和岩土体的自身强度，降低结构物自重，减小结构物体积，节省工程材料，节约工程成本，同时还能保证施工的安全。岩土锚固已在我国很多工程建设中得到广泛应用，如：边坡、矿井、基坑、隧洞等地下工程，还有坝体、水库、航道、机场及抗浮、抗倾结构等。
　　1岩士锚固现状分析
　　1.1岩土锚固的标准逐步完善
　　岩土锚固在我国工程中的设计与施工原则要符合技术先进、经济合理、保证安全。为此，国家在1986年颁布了第一个国家标准，即《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，相继在1990年颁布了《土层锚杆设计施工规范》。为了使《锚杆喷射混凝土支护技术规范》更加符合实际，国家从1995年开始，组织有关单位对此进行了全面修订。在这些规范中明确规定了岩土锚固中锚杆的设计标准、材料要求、施工要求、防腐材料、试验细则和监测标准，同时，也对锚杆验收的合格标准做了明确的规定。在这些规范中的试验部分，明确规定了试验的数量，试验的最大荷载和试验的加荷方式。
　　另外，我国的军工、电力、水利、建筑等部门也制定了相应的岩土锚杆行业标准。岩土锚固的应用随着岩土锚固的标准日渐完善发挥着越来越重要的作用。
　　1.2岩土锚固的应用领域日渐拓宽
　　我国的交通隧洞工程和矿山巷道工程自60年代以来广泛应用了2-5m的低预应力或非预应力的喷射混凝土和岩石锚杆技术，工程建设得以飞速发展。因为工程不同，各自的要求也存在多样性，岩土锚杆的品种逐渐增多，相继出现了端头锚固的树脂锚杆，全长粘结的砂浆锚杆，低预应力的缝管锚杆，快硬水泥卷锚杆，水胀式锚杆和自钻式锚杆等，这些锚杆针对结构错综复杂的岩土地质条件和变化无常的工程条件，在工程建设中均发挥了积极作用。
　　在80年代，我国岩土锚固的应用随着电力、交通、水利和城市建设的迅速发展进入了技术应用的旺盛时期。在这个时期，我国的工程中灌浆技术和高强钢绞线生产技术也得到了迅速的发展，高和较高预应力的锚杆长度达到了15m以上，这标志着我国岩土预应力锚固的设计方法、材料选择和施工技术达到了一个新的水平。这种锚杆在很多工程中得到了广泛的应用，如地下洞室加固工程，边坡稳定工程，坝基加固工程，深基坑支护工程和抗浮结构工程等。
　　1.3岩土锚固的施工机具和材料日新月异
　　我国的岩土工程中使用的岩土锚固施工机具，一部分是从国外引进比较先进的钻孔机具，另外一部分是我国工程机械企业或岩土工程公司研制生产的钻孔直径在65mm-165mm之间的岩锚钻机，还有一部分是研究机构研制的锚钻机，这些施工机具都有很好的工作性能。我国岩土锚固工程中使用最为广泛的的锚固设施是柳州建筑机械总厂研制生产的锚具，它具有可靠的自锚性能，使用效果非常不错。
　　随着各种高效早强剂和硫铝酸盐水泥的不断发展，我国岩土锚固工程中锚杆使用了早强水泥卷锚杆，这种锚杆安装2h后，抗拔力达到了150kN，明显提高了锚杆起初限制围岩变形的能力。锚杆使用了高强度、低松弛的钢绞线筋材，大大提高了锚杆的承载力，同时也为发展单孔复合锚固型锚杆提供了保证。不同规格的、具有标准连接螺纹的中空筋材为自钻式锚杆提供了保证。
　　1.4完善锚杆的传力机制
　　拉力型锚固方法是传统的岩土锚固方法，存在严重的弊端。这种类型的锚杆在受力时，不能在固定长度上均匀的分布荷载，应力会集中产生。因为应力分布不均，在锚杆的荷载逐渐增大时，锚杆的最远端杆体会与灌浆体因粘结应力下降而脱开。
　　为消除这种传统的岩土锚固方法的弊端，我国的科研单位成功研究出单孔复合锚固方法。这种方法是在同一个钻孔中安装几个独立杆体的、具有固定长度和自由长度的单元锚杆，通过各自的张拉千斤顶施加荷载，并预先补偿张力，使所有单元锚杆承受相同的荷载。
　　这种不同于传统的锚固方法，把集中荷载分解成相对较小的荷载，然后在固定段的不同部分起作用，降低了粘结应力峰值，由于单元锚杆的固定长度不大，粘结效应不会降低，在固定长度上均匀的分布了粘结应力，提高了锚杆承载力。
　　1.5软土锚固成绩明显
　　岩土工程中的软土是由细粒土组成，其特点是质地松软、孔隙比较大、含水率较高、强压缩性、低强度。分布区域主要是在沿海一带。80年代以来，这一区域基础设施建设力度不断加强，高楼大厦平地而起，与之相适应的是必须建造数量多的深基坑工程，这为软土锚固的发展提供了良好的机会。我国软土锚固技术成果主要表现在：使用了可重复灌浆技术，软土中锚杆的承载力得以提高；掌握了软土中预应力值变化和锚杆蠕变变形的规律；找到了控制软土基坑周围位移的许多种行之有效的方法。
　　2岩土锚固存在的问题
　　2.1岩土锚固在理论研究中存在的问题
　　理论研究不能作为工程应用的有效支撑，且理论计算方法不权威；设计中没有对锚固段的受力机理进行微观分析，没有明确对荷载安全度、整体加固安全度、材料强度和安全度等的各个系数表达；没有权威的计算方法来说明锚杆加固机理；理论和数值的分析与实际情况存在不一致的情况。
　　2.2岩土锚固在工程应用中存在的问题
　　受力不均匀和预应力损失是锚固体存在的主要问题；需要不断完善锚固体系的耐久性检测和安全性检测；专门针对锚固体系防腐的科研工作需要增多；需要进一步解决地下水问题。
　　3岩土锚固的发展趋势
　　3.1技术理论发展趋势
　　为适应我国对交通、水利、电力、城市基础设施等工程建设的需要，进一步推动岩土锚固这一学科的发展，应加强下列课题的理论研究，推进技术创新。
　　以粘结应力分布的不均匀性为事实依据，完善单锚承载力的计算方法，分析影响锚固效应的主要原因；以理论和实践为依据，完善全锚效应的系统锚杆支护计算方法；推进锚固机理研究，如锚杆预应力与岩土体力学、与岩土体应力重之间的关系等；建立锚杆作用计算模型，不同受力型锚固体力学规律；探究复合土钉墙的工作原理，完善其设计方法；建立在特殊工程条件下如地震、交变荷载、冲击、高温、冰冻，锚杆的设计体系。
　　3.2工程应用发展趋势
　　在工程应用的发展趋势方面，主要着重以下方面的研究。研发生产高承载力锚杆，并广泛推广应用；研发生产具有高效、轻便、快速等功能的钻机及检测设备，加强对工程施工质量的控制和检测，加强对锚杆和锚固工程的安全性评价；完善锚杆预应力防腐技术体系；建立喷锚支护设计理论体系；完善锚杆回收应用体系。
　　4小结
　　从上世纪60年代以来，随着科技发展的日新月异和工程设施的全面建设，岩土锚固的研究与应用取得了飞速发展，但是，岩土锚固还存在一定的不足。所以，还应在现有的成果基础之上，加强岩土锚固的理论研究，使之广泛应用于工程建设。
　　参考文献：
　　[1]程良奎.岩土锚固的现状与发展[J].土木工程学报，2001，34(3)．
　　[2]徐湘涛.岩土锚固技术研究现状及发展趋势[J].路基工程，2009(2)．
　　[3]张乐文，李术才.岩土锚固的现状与发展[J].岩石力学与工程学报，2003(7)．

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