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(yīng)注意的問(wèn)題
　　1.1.灌漿錨桿的抗拔力
　　巖層中錨孔的深度應(yīng)超過(guò)破裂面，并需在穩(wěn)定地層中達(dá)到足夠的長(zhǎng)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(dāng)錨固段受力時(shí)，拉力首先通過(guò)鋼拉桿邊的砂漿握裹力而傳遞到砂漿中，然后通過(guò)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(shí)滿足：（1）錨固段砂漿對(duì)錨桿的握裹力需能承受的極限拉力。（2）錨固段地層對(duì)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(yīng)力（水泥砂漿強(qiáng)度≥30MPa），所以巖層錨桿的抗拔力和最小錨固長(zhǎng)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(zhǎng)度（m）
　　μ―砂漿對(duì)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(yàn)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(biāo)準(zhǔn)施度的1/10。
　　1.3.錨固段孔壁的抗剪強(qiáng)度
　　在軟巖或土層中，錨桿孔壁對(duì)砂漿的摩擦力一般低于砂漿對(duì)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(duì)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(qiáng)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(duì)于砂漿的摩阻力應(yīng)取決于沿接觸面外圍的土層抗剪強(qiáng)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則受地層壓力和灌漿工藝兩方面因素的影響，一般灌漿錨桿在灌漿過(guò)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(jì)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。可能接近1，或略小于1，如在軟巖及土層中往往采用增大D值來(lái)提高抗拉拔力的試驗(yàn)確定。在軟巖和土層中，在計(jì)算錨固長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)鍵是決定孔壁抗剪強(qiáng)度值。資料表明，Tμ的計(jì)算值當(dāng)實(shí)測(cè)值有相當(dāng)大的離散性，因此，計(jì)算值只能作為一種估計(jì)，具體數(shù)值必須依靠現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)驗(yàn)證后，才能成為可靠的依據(jù)。根據(jù)拉拔試驗(yàn)的極限抗拔力Tμ決定錨桿允許承載力To時(shí)，要考慮安全系數(shù)K，即To=K Tμ對(duì)臨時(shí)性錨桿K=1.5∽2.0永久性錨桿K=2.5∽3.0，受長(zhǎng)期重復(fù)荷載作用時(shí)，不應(yīng)小于3.0。
　　
　　2、灌漿錨桿的設(shè)計(jì)
　　2.1.錨桿設(shè)計(jì)拉力的確定
　　單根錨桿的設(shè)計(jì)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(jì)拉力過(guò)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(wàn)一拉力試驗(yàn)和確認(rèn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題時(shí)也不好處理；過(guò)小，則需用錨桿根數(shù)過(guò)多，必會(huì)增加工程造價(jià)。一般選擇孔徑在90-120mm之間，設(shè)計(jì)拉力在600KN以下為好。
　　2.2.錨桿截面設(shè)計(jì)及錨頭聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)
　　設(shè)計(jì)單根拉力確定后，根據(jù)受拉鋼筋設(shè)計(jì)方法確定錨桿截面，同時(shí)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(jì)原理設(shè)計(jì)。
　　2.3.錨桿位置設(shè)計(jì)
　　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(dāng)土壓力分布和單根錨桿的設(shè)計(jì)拉力確定以后即可設(shè)計(jì)錨桿的配置和根數(shù)。在考慮錨桿間距時(shí)，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(guò)密地設(shè)置時(shí)應(yīng)考慮組群效果問(wèn)題。
　　2.4.錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)
　　錨桿長(zhǎng)度包括：有效錨固段和非錨固段兩部分。非錨固段的長(zhǎng)度按建筑物與穩(wěn)定地層的實(shí)際距離而定，有效錨固段長(zhǎng)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(lái)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(shí)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(yīng)力傳遞深度不超過(guò)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(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(shí)，要求在施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拉撥試驗(yàn)，可根據(jù)試驗(yàn)及相關(guān)資料，進(jìn)行估算其有效錨固長(zhǎng)度。最終的錨固長(zhǎng)度應(yīng)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拉撥試驗(yàn)的極限抗撥力進(jìn)行修正。
　　2.5.錨桿和結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算
　　在灌漿錨桿基本確定之后，還應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，這是必要的。即使錨桿各部設(shè)計(jì)都非常合理，但整個(gè)結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性達(dá)不到要求，錨桿設(shè)計(jì)也必須重新考慮，加長(zhǎng)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(zhǔn)備
　　 在對(duì)巖土層錨桿注漿施工前，設(shè)計(jì)單位或建設(shè)單位應(yīng)向施工單位提供灌漿設(shè)計(jì)文件并進(jìn)行技術(shù)交底，其中應(yīng)包括下列內(nèi)容：工程相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙、水文地質(zhì)資料、灌漿試驗(yàn)報(bào)告、灌漿施工技術(shù)要求、灌漿質(zhì)量檢查方法、初步設(shè)計(jì)的灌漿施工組織設(shè)計(jì)。
　　 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(yīng)根據(jù)灌漿目的和環(huán)境水的侵蝕作用等由設(shè)計(jì)確定。一般情況下，應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥或復(fù)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(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求配置。所有外加劑凡能溶于水的應(yīng)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(yīng)通過(guò)室內(nèi)漿材試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定。
　　 3.3.制作漿液
　　 制漿材料必須稱量，稱量誤差應(yīng)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(cè)定漿液密度。純水泥漿液的攪拌時(shí)間，使用普通攪拌機(jī)時(shí)，應(yīng)不少于3min，使用高速攪拌機(jī)時(shí)，宜不少于30s。漿液在使用前應(yīng)過(guò)篩，自制備至用完的時(shí)間宜小于4h。拌制細(xì)水泥漿液和穩(wěn)定漿液應(yīng)加入減水劑并采用高速攪拌機(jī)，高速攪拌機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速應(yīng)大于1200r/min，攪拌時(shí)間宜通過(guò)試驗(yàn)確定，細(xì)水泥漿液自制備至用完的時(shí)間宜小于2h。
　　 3.4.機(jī)具要求
　　 攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和攪拌能力應(yīng)分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排量相適應(yīng)，并應(yīng)能保證均勻連續(xù)地拌制漿液。灌注純水泥漿液應(yīng)采用多缸柱塞式灌漿泵，灌漿管路應(yīng)保證漿液流動(dòng)暢通，并應(yīng)能承受1.5倍的灌漿壓力。灌漿泵和灌漿孔口處均應(yīng)安設(shè)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(zhǎng)小于6m時(shí)，可采用全孔一次灌漿法，大于6m時(shí)，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。基巖灌漿方式有循環(huán)式和純壓式兩種。帷幕灌漿應(yīng)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(yīng)由稀到濃，逐級(jí)變換。
　　 3.6.灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法
　　 帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時(shí)，灌漿孔封孔應(yīng)采用“分段壓力灌漿封孔法”；采用自下而上分段灌漿時(shí)，應(yīng)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(yīng)采用“機(jī)械壓漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”。
　　 灌漿應(yīng)同時(shí)滿足兩個(gè)條件后，方可結(jié)束：（1）在設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L/min時(shí)，延續(xù)灌注時(shí)間不少于90min；（2）灌漿全過(guò)程中，在設(shè)計(jì)壓力下的灌漿時(shí)間不少于120min。
　　 3.7. 特殊情況處理
　　 灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，可按照下述原則進(jìn)行處理：（1）應(yīng)及早恢復(fù)灌漿。否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿。若無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)灌漿。（2）恢復(fù)灌漿時(shí)，應(yīng)使用開(kāi)灌比級(jí)的水泥漿進(jìn)行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級(jí)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(yīng)逐級(jí)加濃繼續(xù)灌注。（3）恢復(fù)灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。
　　
　　結(jié)語(yǔ)
　　 錨桿錨固技術(shù)在我國(guó)建筑工程領(lǐng)域，特別是基坑支護(hù)、隧道、邊坡支護(hù)、水利水電、公路橋梁等方面有良好的工程實(shí)踐運(yùn)用，取得了預(yù)期的效果，具有良好的發(fā)展前景。