岩土锚固工程现状与发展

岩土锚固工程的现状与发展探究
摘要:近年来，随着科学技术和施工工艺的进步以及机械设备的更新换代，国内外岩土锚固的研究异常活跃，工程应用也迅猛发展。

本文简要分析了岩土锚固工程的现状以及发展方向，以供探讨。

关键词：岩土锚固发展现状发展方向
中图分类号： tu757 文献标识码： a 文章编号：
岩土锚固工程简介
岩土锚固是岩土工程领域的重要分支，其原理是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定性。

在岩土工程中采用锚固技术，能较充分地发挥和提高岩土体的自身强度和自稳能力，显著缩小结构物体积和减轻结构的自重，有效控制岩土工程的变形。

岩土锚固方法已经成为提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程问题最经济有效的方法之一。

岩土锚固工程的应用范围
岩土锚固应用领域的迅速拓展与应用规模的不断扩大，标志着我国岩土锚固的设计、施工水平已有了很大程度的提升。

在地铁隧道中的应用
地铁建设的发展给锚固技术带来了极好的发展前景，目前的地下铁道工程的施工已广泛应用了锚固技术，无论是明挖法施工，还是暗挖法施工，围护结构及超前支护结构的施工都离不开锚固技术。

在明挖法施工中的应用
对于明挖法施工的地铁车站深度较浅的基坑(指基坑开挖深度在
10m以内)，有条件时，宜采用较为经济的土钉墙体系。

深度较大、基坑宽在30m以上时，一般采用桩＋锚索(杆)体系。

从目前地铁车站、区间的深度分析，采用桩＋锚和地下连续墙＋锚作为围护结构体系的居多。

从经济上考虑，也采用土钉墙与桩＋锚结合的技术。

其中比较典型的是北京地铁五号线雍和宫站，其一侧围护结构上部为土钉墙，下部为桩＋锚，另一侧围护结构自上至下均为桩＋锚。

在软土、砂层等土层，锚索采用钢绞线，长度为20～30m，拉力为300～1000kn，间距一般为1.4m左右。

在暗挖施工中的应用。

在暗挖法施工中，锚固技术主要应用在超前大管棚、超前小导管以及锁脚锚管等方面。

超前大管棚主要用于暗挖隧道下穿大的雨水管、污水管或重要地下构筑物及隧道开马头处，目的是控制管线或构筑物的沉降。

施工一般采用地质钻，对较长的管棚，可采用夯管锤或定向钻。

地铁大管棚一般采用小于300mm钢管，管内充填水泥砂浆。

管棚长度一般为10～20m，目前，最长的管棚已达到120m。

管棚施工会扰动土层，一般要有5mm的地表沉降。

小导管主要应用于浅埋暗挖法施工的超前支护，用以防止开挖面拱部土体塌方。

小导管长度为3.0～3.5m，前端设有注浆孔，用打入方式置入土层，上倾角10°～15°。

导管安装后，向管内注浆。

注浆可采用单液浆或双液浆，浆液扩散半径为15cm。

锁脚锚管是作为控制暗挖施工土层沉降的措施，即在隧道开挖初期支护拱脚部位，增设一道锚管。

在边坡防护中的应用
锚喷支护是靠锚杆、钢筋网和混凝土面层共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，减小岩体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。

其基本原理是锚杆穿过土体滑动面锚固于土体内部，形成锚固体、混凝土面层与岩土体三者共同作用机理。

具体来说，锚杆通过自有抗剪强度和传递岩体抗剪强度形成对岩土体的抗滑力，以抵抗岩体剪切破坏和软弱夹层发生位移，钢筋混凝土面层靠自身强度分解下滑力，并使其扩散至整个坡面防护体中，从而使岩体内应力重分布，形成岩土体、锚杆与混凝土面层共同受力，维持边坡稳定。

在煤矿生产中的应用
在煤矿建设中，每年使用锚杆或锚杆与喷射混凝土支护的巷道约5000千米。

主要的锚杆型式为钻孔直径28mm的以树脂或快硬水泥浆为锚固剂的钢筋锚杆。

此外，单根钢绞线作杆体的预应力锚杆及无缝钢管锚杆也占有一定比例。

在水库坝体中的应用
在坝体工程中，将坝体与基岩紧固起来的预应力长锚杆(索)，可在不中断工作条件下加固或加高坝体，因此经济效益十分明显。

至今已有梅山、双牌、石泉、丰满、潘家口等十几座混凝土重力坝采用设计拉力值为2400~ 8000 kn的预应力锚杆加固。

岩土锚固技术的发展方向
（一）深化岩土锚固的机理认识
岩土锚固技术的关键首先是对锚固机理的认识。

它包括两部分，即锚固对岩土体的加固作用和单根锚杆本身的受力问题。

尽管现在有许多对锚固作用的解释，但这些解释多半是表面的和牵强的，或者只适用于一些理想条件。

因此，目前的技术标准主要是经验性的，设计和施工中还有许多盲目性；应该说，这是妨碍锚固技术向科学化发展的主要原因，也是锚固技术需要解决的重要问题。

（二）强化理论研究应与工程实践的结合
锚固技术和其他岩土工程技术一样，不仅施工设计，而且施工过程对施工效果也有重要影响。

因此，这些方面的研究也显得特别重要。

但是，有关这一领域的研究几乎空白。

这也是一项要求通过对锚固理论的深入认识去解决的关键问题。

（三）提高施工质量
锚固工程是一项隐蔽工程，一旦发生因质量问题导致的事故，往往是灾难性的，社会影响较大。

因此，应保证设计和施工质量，确保结构的安全可靠性。

除人为因素外，保证施工质量主要有两条途径，即配套性能良好的机械设备和机械化施工手段，以及科学的验收规程和相应的试验方法和要求。

（四）加强监测反馈技术的发挥
岩土工程一方面在施工前有许多未知因素；另一方面，岩土材料破坏过程具有渐进性特点。

因此，监测一方面可以确定这种“黑箱”或“灰箱”的内在状况；另一方面，即使岩土工程发展到较先进的水平，要预测后续情况仍不可缺少必要的检测手段。

目前，尽管监
测工作已有所进展，但其所起的反馈作用和指导作用却较难发挥。

主要原因是由于施工和管理人员的理论水平偏低，对监测的认识不足，且缺少正确的指导方法，这是使今后的锚固技术更加科学而需要解决的重要问题。

我国岩土锚固的应用正在迅猛发展，但对大量使用中的岩土锚固的长期工作状态缺乏了解，对新建岩土锚固工程的监测力度也十分不足，部分岩土锚固工程潜伏着失稳、破坏的隐患，有的已酿成工程事故。

为确保岩土锚固工程的安全使用，必须加强对锚固工程长期性能的检测与监测，确定岩土锚固失效的临界技术指标，建立岩土锚固安全评价体系，对失效或承载力降低的锚杆采取有效的处治措施。

为掌握岩土锚固长期性能与安全状态，对锚杆现有极限承载力、锚杆初始预应力变化、锚杆锚头及锚固结构物的变位以及锚杆腐蚀状况的检测或监测是十分必要的。

与时俱进的创新理论和技术
岩土锚杆的结构形式与传力机制，各类地层中预应力锚杆固定长度粘结应力分布特性与固定长度有效因子，复杂地层快速、高效的钻孔机具，锚杆杆体及其传力装置的工厂化生产，高承载力锚杆及其在大坝加固及桥梁基础工程中的应用扩体型描杆及其在边坡与结构抗浮工程中的应用，锚杆的腐蚀与防护锚杆的长期工作性能与锚固工程的安全评价，地震、冲击荷载、变异荷载等条件下锚杆的性能，岩土工程数值分析中描杆锚固效应与力学作用的模拟方法，复合土钉支护工作机理及设计方法。

总结：随着时代的进步，岩土锚固技术的理论研究和工程实践应
用都取得了巨大的进步，锚固技术的应用领域也不断扩大。

但是随着我国工程建设的快速发展，锚固技术还不能完全满足一些工程的要求。

因此需要岩土工程技术人员和施工人员不断的总结经验，探索新的技术和方法，推动岩土锚固技术理论研究和应用的持续发展，使之更好的服务于国民经济的发展和社会的进步，筑造更多的精品工程。

参考文献：
[1]孙志锋等《水利水电岩土钻凿技术》，吉林科学技术出版社
[2]程良奎等《岩土锚固工程技术的应用与发展》，万国学术出版社
[3]阎莫明等《岩土锚固技术的新进展》，人民交通出版社
[4]程良奎《岩土锚固研究与新进展》[j] .岩土力学与工程学报2005（11）.。