陳松、黃群杰

（江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013）

0 引言

軟巖地下工程，施工要求高，施工人員自身素質(zhì)需達(dá)到工程施工要求，工作人員在操作各項(xiàng)施工技術(shù)方面也要按照標(biāo)準(zhǔn)流程落實(shí)，才能有助于實(shí)現(xiàn)既定工程目標(biāo)。科學(xué)應(yīng)用軟巖地下工程中預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)，按照工程質(zhì)量要求提高施工方案設(shè)計(jì)的質(zhì)量，為后續(xù)的技術(shù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)，如為后續(xù)的錨索制作及安裝和灌漿等系列的操作打下基礎(chǔ)，這對(duì)實(shí)現(xiàn)既定工程目標(biāo)有著積極作用。

1 軟巖地下工程狀況及預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)特征

1.1 軟巖地下工程狀況

軟巖地下工程在實(shí)際施工方面應(yīng)用到多樣技術(shù)，對(duì)各類(lèi)技術(shù)的應(yīng)用要求較高，預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)就是較關(guān)鍵的工程應(yīng)用技術(shù)之一。某軟巖地下工程全長(zhǎng)6.12km，最大高度有8.9m，最大的寬度6.2m。通過(guò)相關(guān)地質(zhì)勘查得到結(jié)果，其地下的內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，有軟弱圍巖及斷層破碎帶等地質(zhì)狀況，基巖的裂隙水多，孔隙潛水多，斷層的含水量也較高，為避免地下施工發(fā)生軟巖變形情況，就需科學(xué)運(yùn)用預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)，從而提高工程施工質(zhì)量安全，加快整體工程施工效率。

1.2 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)特征

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)在軟巖地下工程施工中發(fā)揮著重要作用。該技術(shù)有著鮮明的優(yōu)勢(shì)特征，以下從幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)特征層面進(jìn)行闡述。如應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)高邊坡的基礎(chǔ)開(kāi)挖及隧洞洞臉開(kāi)挖有強(qiáng)化邊坡的穩(wěn)定性、最大程度地減少開(kāi)挖工程量、縮短開(kāi)挖的工期的作用。在壩基以及岸坡的抗滑穩(wěn)定加固當(dāng)中，能在不擾動(dòng)基巖的狀況下提供可靠抗滑力[1]；也能有助于修補(bǔ)混凝土裂縫，把過(guò)大集中荷載能分散到較大的范圍中，在不增加自重的狀態(tài)下提高工程抗震及抗沖擊性能；通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索也能替代部分的混凝土壓重，有效減少混凝土的用量，保證設(shè)計(jì)的斷面更為合理化。軟巖地下工程建設(shè)施工中對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)應(yīng)用，其設(shè)計(jì)合理、施工便利，有著較突出的經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。

2 軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用

2.1 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

軟巖地下工程施工中為能加快工程施工進(jìn)度，預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計(jì)需要抓住要點(diǎn)，從以下幾點(diǎn)加強(qiáng)重視。

2.1.1 科學(xué)設(shè)計(jì)錨固力大小

為促進(jìn)軟巖地下工程施工活動(dòng)順利開(kāi)展，這就需要在具體設(shè)計(jì)中對(duì)錨固力大小進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。錨固力大小由不同方法確定：一種是類(lèi)似土釘設(shè)計(jì)方法，主要是結(jié)合地層滑動(dòng)最小穩(wěn)定性系數(shù)，進(jìn)行對(duì)比需要的穩(wěn)定性系數(shù)，采用錨索錨固力來(lái)實(shí)現(xiàn)地層穩(wěn)定及滿足設(shè)計(jì)要求的穩(wěn)定系數(shù)[2]；另一種是工程類(lèi)比方法，結(jié)合穩(wěn)定需要的錨固力就是工作錨固力，設(shè)計(jì)錨索其他尺寸中的安全系數(shù)，TW·Sf公式計(jì)算各部分尺寸參數(shù)，可參照如下安全系數(shù)表1 參數(shù)設(shè)計(jì)（工作錨固力TW，安全系數(shù)Sf）。

表1 安全系數(shù)相關(guān)參數(shù)（*有現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果可取2．0，**黏性土中應(yīng)取4．0）

2.1.2 科學(xué)設(shè)計(jì)錨固段長(zhǎng)度

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計(jì)中，針對(duì)錨固段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)也是比較重要的。由于錨固結(jié)構(gòu)存在不同，所以錨固段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)也會(huì)有不同之處。如完整巖體或是硬質(zhì)的黏土層，通過(guò)低壓力或無(wú)壓力灌漿，這時(shí)候的漿液會(huì)固結(jié)成規(guī)整圓柱體，基本與孔徑大小一致，錨固力靠固結(jié)體和地層黏結(jié)力提供。如果漿液固結(jié)的整個(gè)過(guò)程沒(méi)有出現(xiàn)體積收縮，低壓力的注漿也不改變孔徑，錨固段受力時(shí)候應(yīng)力沿著孔壁均勻分布，破壞是漿液固結(jié)壁以及孔徑黏結(jié)力不足所致，或黏結(jié)壁附近土體突發(fā)性剪切破壞[3]。錨固段的長(zhǎng)度計(jì)算需要按照相應(yīng)的計(jì)算公式，如：L=TWSf/πDτs或L=TWSf/απDCu。對(duì)于裂隙巖體以及非黏性土采取較低壓力注漿，漿液發(fā)生滲透作用，固結(jié)范圍超過(guò)鉆孔孔徑，破壞發(fā)生在鉆孔錨固段地層的周邊部位，這就需要結(jié)合樁設(shè)計(jì)方法。錨固段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)中要按照相應(yīng)的要求，通常對(duì)硬巖石中錨固力＜200kN 時(shí)，錨固的長(zhǎng)度不能＜2m，錨固力＞200kN時(shí)候不能＜3m，過(guò)小就會(huì)影響其可靠性。土中錨固最短不能＜3m，最長(zhǎng)不能＞10m，最佳長(zhǎng)度在6～7m。

2.1.3 科學(xué)設(shè)計(jì)錨固力

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計(jì)點(diǎn)比較多，其中錨固段深度設(shè)計(jì)是比較關(guān)鍵的設(shè)計(jì)部分，錨固段深度設(shè)計(jì)的要求會(huì)結(jié)合不同的巖體有著不同的設(shè)計(jì)深度。如有的地質(zhì)是均質(zhì)巖體單根錨索，有的是錨索群錨固，也有的是斷裂巖體單根錨索的錨固段深度。如，有地下水，就要考慮浮容重。錨固段深度的設(shè)計(jì)需要和具體的地質(zhì)狀況以及錨索的應(yīng)用情況相結(jié)合，按照相應(yīng)計(jì)算公式設(shè)計(jì)。而對(duì)錨固力的設(shè)計(jì)中，為有效增強(qiáng)錨固力，施工中常常會(huì)選擇專(zhuān)門(mén)錨固劑，和水泥砂漿進(jìn)行混合形成注漿材料，保證巖層和錨索間的連接強(qiáng)度。錨固力在實(shí)際設(shè)計(jì)中，選擇合適的錨固劑尤為重要，如樹(shù)脂錨固劑環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，承載力突出，突出的抗水防滲的效果。鉆孔后把錨固劑注漿材料注入鉆孔中，插入錨索，桿體的長(zhǎng)度在滿足施工要求的基礎(chǔ)上增加L 值，有助于達(dá)到良好支護(hù)效果。

2.1.4 科學(xué)設(shè)計(jì)錨固段間隔和傾角

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計(jì)中在間距的控制方面要加強(qiáng)重視，預(yù)應(yīng)力錨索密度大提供支撐力就會(huì)增加，間距小會(huì)造成原本局促的地下施工空間狹窄，會(huì)對(duì)機(jī)械作業(yè)產(chǎn)生不利影響，容易提高施工成本。另外，間距設(shè)計(jì)要能和支護(hù)要求相適應(yīng)，結(jié)合壓縮拱理論，壓縮拱內(nèi)徑通過(guò)R=r+a/2 表達(dá)，R 為壓縮拱的內(nèi)徑，a 為錨索的橫線間距，r 為洞室的半徑，進(jìn)行對(duì)公式轉(zhuǎn)化就能得到錨索間距a=2（R-r）；而在對(duì)錨固傾角的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，也要把握設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，錨索在水平面進(jìn)行投影，和錨桿間夾角就是傾角，傾角在0～15o內(nèi)，錨索傾角增加相鄰錨索間有效壓應(yīng)力所疊加區(qū)域擴(kuò)大，能夠提供更強(qiáng)支撐力。而在15～30o傾角增大的時(shí)候，其提供的支撐力效果會(huì)降低[4]。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

其一，注重錨索成孔實(shí)踐。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐中，錨索成孔是比較重要的環(huán)節(jié)，結(jié)合前期的地質(zhì)勘查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，圍巖裂縫發(fā)育、破碎嚴(yán)重，需要清理好施工面并進(jìn)行整平處理，然后布設(shè)好鉆孔的平臺(tái)。巖石的表面進(jìn)行攤鋪20cm 厚度水泥砂漿，形成堅(jiān)固地面。結(jié)合相應(yīng)施工圖紙標(biāo)記各孔位點(diǎn)，第一個(gè)鉆孔部位進(jìn)行布設(shè)鉆機(jī)，校正鉆頭、鉆桿和點(diǎn)位，使之能保持在同一直線，保證鉆頭保持垂直。將鉆機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，鉆到指定的深度后停止加壓，讓鉆孔在深度繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)3min 后拔出，提高鉆孔質(zhì)量。

其二，錨索制作和安裝。錨索制作中采用φ16mm鋼絞線加工，現(xiàn)場(chǎng)做抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，保證其強(qiáng)度符合施工要求。錨索施工采用的擴(kuò)張環(huán)及注漿管，也一并與之一起制作完成。之后安裝錨索中，為能縮短施工時(shí)間，安裝前要核對(duì)成孔效果，保障孔內(nèi)清潔，把準(zhǔn)備好的自適應(yīng)預(yù)應(yīng)力錨索插入其中，達(dá)到鉆孔底部后施工人員使用夾具固定錨索，然后準(zhǔn)備好灌漿操作。

其三，灌漿加固處理。灌漿操作時(shí)，把錨固劑的漿液裝入注漿泵當(dāng)中，注漿泵出口端連接細(xì)導(dǎo)管，把導(dǎo)管另一端插入鉆孔內(nèi)，啟動(dòng)注漿泵，將漿液注入鉆孔中，直到漿液溢出孔口后移動(dòng)設(shè)備到下一鉆孔中。預(yù)應(yīng)力錨索注漿全部完成后需要靜置一段時(shí)間，漿液在完全固結(jié)之后將夾具撤去，這一環(huán)節(jié)要把握注漿操作要點(diǎn)，一次完成，注漿后立即轉(zhuǎn)動(dòng)錨索使之和漿料充分結(jié)合，有助于提高抗拔性能。

其四，預(yù)應(yīng)力張拉和封錨處理。施工操作中相關(guān)施工人員在預(yù)應(yīng)力張拉環(huán)節(jié)，需要參考鋼絞線相關(guān)性能參數(shù)，尤其極限承載力及屈服強(qiáng)度等參數(shù)，避免張拉力過(guò)大造成鋼絞線出現(xiàn)斷裂的問(wèn)題。此次張拉操作，分成三級(jí)張拉，拉力分別設(shè)計(jì)值為60%、80%、100%，每個(gè)級(jí)別進(jìn)行張拉都要安排專(zhuān)人就張拉方法及張拉力度等做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、操作，并要如實(shí)記錄，保證張拉的效果。最后封錨操作中，完成三級(jí)張拉記錄數(shù)據(jù)滿足支護(hù)要求后才能進(jìn)行封錨處理。要加強(qiáng)重視封錨防護(hù)，對(duì)鋼墊板及錨具等加強(qiáng)防護(hù)，使用M30 水泥砂漿作為封錨材料，噴射砂漿封錨后簡(jiǎn)單維護(hù)，保障整個(gè)工程施工質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，預(yù)應(yīng)力錨索有著不同的類(lèi)型，如張拉型的錨索、黏結(jié)式錨固形式以及機(jī)械式的錨固形式。張拉型錨索是錨索體施加預(yù)應(yīng)力對(duì)水泥漿以及砂漿固結(jié)體產(chǎn)生張拉力作用，有助于對(duì)圍巖實(shí)施主動(dòng)支護(hù)作用。根據(jù)本工程施工中對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索施工要求，在具體錨固段的各設(shè)計(jì)要點(diǎn)加強(qiáng)控制，以及支護(hù)技術(shù)應(yīng)用加強(qiáng)質(zhì)量管理，能夠有效提升工程施工水平。