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［摘要］分析了國(guó)內(nèi)外關(guān)于地下工程注漿巖石錨桿施工工藝研究現(xiàn)狀，包括基于錨固體加固效果角度對(duì)巖土錨固作用機(jī)理分析、基于注漿體與巖土局部變形理論對(duì)全長(zhǎng)注漿巖石錨桿錨固施工工藝研究等，結(jié)合地下工程注漿巖石錨桿錨固工程實(shí)踐，對(duì)地下工程中注漿巖石錨桿錨固施工進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)提高我國(guó)巖石錨桿錨固施工技術(shù)水平具有一定的工程實(shí)踐意義。

［關(guān)鍵詞］巖石錨桿；地下工程；加固效果

隨著我國(guó)全面基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)，尤其是地鐵、隧道、礦山等地下工程項(xiàng)目越來(lái)越多，地下工程巖石錨桿錨固施工工藝大量應(yīng)用。巖土工程施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)科學(xué)利用巖土錨固技術(shù)，不僅可全面調(diào)動(dòng)與提高巖土體自身強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，同時(shí)還可全面改善巖土體應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到良好的減輕結(jié)構(gòu)物自重的效果以及提高施工安全水平的效果。巖土錨固工程復(fù)雜程度較高，需將地下工程注漿巖石錨桿錨固機(jī)理研究與施工實(shí)踐相結(jié)合，以提高理論的適用性和巖石錨桿錨固施工技術(shù)的科學(xué)性。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于巖石錨桿錨固施工技術(shù)現(xiàn)狀的研究主要有注漿巖石錨桿中的錨桿與注漿體及圍巖體之間所產(chǎn)生的粘結(jié)應(yīng)力研究、基于錨固體加固效果角度對(duì)巖土錨固作用機(jī)理分析、巖石錨桿錨固拉拔試驗(yàn)物理力學(xué)模型相關(guān)研究、基于注漿體與巖土局部變形理論對(duì)全長(zhǎng)注漿巖石錨桿錨固機(jī)理問(wèn)題研究等。但是，這些研究大都以理論分析和論證為主，在工程實(shí)踐應(yīng)用方面有所欠缺。以現(xiàn)存的研究及成果為基礎(chǔ)，結(jié)合河南洛陽(yáng)某地下工程注漿巖石錨桿施工工程，開(kāi)展了對(duì)注漿巖石錨桿錨固施工技術(shù)的應(yīng)用分析，以期為我國(guó)地下工程注漿巖石錨桿錨固工程施工提供借鑒與參考。

1地下工程中注漿巖石錨桿錨固施工原理

1.1基于錨固體加固效果分析的巖土錨固施工原理

預(yù)應(yīng)力錨桿所涉及的荷載傳遞機(jī)理主要可以理解為，外部所施加的荷載在注漿體與錨桿之間產(chǎn)生的相互作用力，相當(dāng)于對(duì)注漿體施加反作用力。此時(shí)，反作用力會(huì)全部施加在圍巖體結(jié)構(gòu)中。而對(duì)非預(yù)應(yīng)力錨桿而言，研究人員通常會(huì)將注漿體與錨桿視作綜合錨固單元體系。在荷載傳遞機(jī)理方面，主要表現(xiàn)為圍巖體與錨固單元之間所產(chǎn)生的相對(duì)位移，可產(chǎn)生大量相互作用力。錨固過(guò)程中巖土體力學(xué)狀態(tài)變化可以從彈性參數(shù)變化以及強(qiáng)度參數(shù)變化等方面對(duì)加固體結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行明確把握。目前，在工程實(shí)踐中，將構(gòu)建的簡(jiǎn)化條件下的本構(gòu)方程應(yīng)用于錨固巖體流變模型和本構(gòu)方程中，確保工程建設(shè)施工安全。

1.2基于注漿體與巖土體局部變形理論的錨固施工原理

基于注漿體與巖土體局部變形理論研究，主要根據(jù)錨固體所表現(xiàn)出的受力平衡狀態(tài)，對(duì)注漿巖石錨桿界面剪切力表現(xiàn)以及軸向荷載表現(xiàn)進(jìn)行了方程構(gòu)建。在此過(guò)程中，可分析影響錨桿錨固效果的參數(shù)，并對(duì)施工作業(yè)期間可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行提前識(shí)別。從研究情況來(lái)看，錨固體端部點(diǎn)附近存在明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。但是在接近錨桿錨固段底部位置時(shí)，錨桿軸向荷載表現(xiàn)為零，界面剪應(yīng)力也幾乎為零。錨桿軸向荷載與界面剪應(yīng)力之間并不是均勻分布關(guān)系。因此，建議現(xiàn)場(chǎng)施工人員可通過(guò)增大錨桿直徑方式達(dá)到改善錨桿錨固效果。

2地下工程中注漿巖石錨桿錨固施工工程實(shí)例應(yīng)用

以河南某地下工程注漿巖石錨桿錨固施工為工程實(shí)例進(jìn)行分析。該工程項(xiàng)目占地面積達(dá)3萬(wàn)m2，總建筑面積15萬(wàn)m2。其中，規(guī)劃酒店面積為8萬(wàn)m2，商場(chǎng)規(guī)劃面積為3萬(wàn)m2，整體公寓營(yíng)運(yùn)面積為4萬(wàn)m2，項(xiàng)目總投資額超過(guò)6億元。

3地下工程中注漿巖石錨桿施工工藝

當(dāng)進(jìn)行地下工程施工時(shí)，可能存在隧道周圍圍巖承載能力不足情況，此時(shí)，就需采取一定的技術(shù)措施提高圍巖自身承載能力。巖石錨桿錨固是控制圍巖變形，提高巖石承載能力最為成熟的技術(shù)，工藝流程如圖1所示。

3.1錨桿施工原材料備制

根據(jù)工程實(shí)際需要，準(zhǔn)備錨桿施工相關(guān)的原材料，以保證施工進(jìn)度。本工程中，原材料的種類、規(guī)格要求見(jiàn)表1。

3.2錨桿孔施工

錨桿孔鉆孔施工需用到的儀器設(shè)備主要有鉆機(jī)、發(fā)電機(jī)組、經(jīng)緯儀、振動(dòng)棒、空壓機(jī)組等，其中，鉆機(jī)是最為關(guān)鍵的設(shè)備。鉆孔的施工流程及技術(shù)要點(diǎn)如下。3.2.1孔位布置。在鉆孔之前，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及圍巖的具體情況，將孔位定位好，并作出標(biāo)記。為保證鉆孔精度，要求孔位定位偏差不得大于±15cm。在鉆孔前，應(yīng)有專職機(jī)手檢查設(shè)備是否安裝牢固。3.2.2錨桿孔徑對(duì)。于砂漿錨桿的錨桿孔，在鉆孔時(shí)應(yīng)大于錨桿直徑15mm，以便于安裝錨桿，并充填混凝土加以固定。在鉆孔過(guò)程中，要根據(jù)巖石硬度的差異選擇合適的鉆頭。鉆孔速度上，要控制好推進(jìn)的速度和回轉(zhuǎn)速度，一般而言，中等硬度巖層推進(jìn)速度為3min/m，開(kāi)孔良好。3.2.3鉆孔方向。錨桿孔鉆孔方向應(yīng)該垂直于圍巖壁面，以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。若在鉆孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)跑錨現(xiàn)象，要立刻停止鉆孔、檢查修正。3.2.4鉆孔深度。根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案，鉆孔深度應(yīng)超出錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的cm，保證錨桿有足夠裸露部分。3.2.5鉆孔精度。砂漿錨桿孔的鉆孔深度應(yīng)盡量保持一致，各個(gè)錨桿孔深度相差應(yīng)保持在±5cm，錨桿孔應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求直線布置。3.2.6灌漿前清孔。在完成鉆孔施工后，要移開(kāi)鉆孔設(shè)備，并將基面周圍的碎石、粉砂、泥水等清理干凈，一般采用高壓水、風(fēng)或人工清理。在清理鉆孔時(shí)，要將其他錨孔覆蓋，避免碎石、渣土等進(jìn)入錨孔內(nèi)。對(duì)于錨孔中形成的光滑鉆孔巖石基面，要進(jìn)行鑿毛處理，保證錨桿與巖層的粘結(jié)強(qiáng)度。

3.3砂漿錨桿安裝施工

3.3.1驗(yàn)孔工序。錨孔成型后，應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員專門對(duì)錨孔進(jìn)行驗(yàn)孔，合格后才能開(kāi)始下一道安裝工序。同時(shí)，對(duì)錨孔尺寸、錨桿規(guī)格等進(jìn)行校核，對(duì)于錨孔超深的部分，要采用細(xì)石混凝土進(jìn)行填充，以保證所有的錨桿、錨孔施工深度一致。3.3.2采用三角吊裝支架安裝錨桿將三角吊裝支架安裝在基礎(chǔ)腿上，使錨桿能垂直下入錨孔，避免錨桿與孔壁接觸，同時(shí)也可防止雜物進(jìn)入錨孔內(nèi)。錨筋安裝施工時(shí)，要確保錨筋底部圓鋼定位不會(huì)受到影響。錨桿安裝施工如圖2所示。3.3.3錨桿找正施工。錨桿吊裝入錨孔后，要利用定位爪進(jìn)行找正。為保證錨桿在錨孔內(nèi)鋼筋保護(hù)層達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可在必要時(shí)在錨桿的中部位置增加1個(gè)定位爪，以確保錨桿定位準(zhǔn)確。在錨桿的上端位置，采用拉棒即可找正。當(dāng)確定好錨桿的中心位置后，可使用拉棒將錨桿預(yù)固定，然后采用經(jīng)緯儀對(duì)錨桿垂直度、錨桿位置進(jìn)行校核，確認(rèn)錨桿位置無(wú)誤后，利用拉棒將錨桿固定牢固。錨桿找正施工如圖3所示。

3.4錨樁澆制施工

錨樁澆制施工影響錨桿錨固的效果，本工程中錨樁澆制施工技術(shù)要求如下。（1）錨樁澆制要采用C30細(xì)石混凝土，要求的細(xì)石粒徑在5~8mm，不可過(guò)大或過(guò)小。（2）充分考慮澆制過(guò)程中錨孔內(nèi)混凝土的流動(dòng)性，對(duì)混凝土坍落度的要求為1~1mm，且混凝土添加的膨脹劑要占水泥重量的6%左右。（3）對(duì)錨孔內(nèi)混凝土灌入量進(jìn)行精確的計(jì)算，要求每個(gè)孔洞的混凝土灌入量須大于設(shè)計(jì)理論值。在作業(yè)過(guò)程中，要分層采用振動(dòng)棒或人工鋼釬搗固，每層的高度約為400mm。搗固作業(yè)須嚴(yán)格執(zhí)行，避免在錨固段出現(xiàn)混凝土斷層，否則會(huì)嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。

4結(jié)束語(yǔ)

地下工程注漿巖石錨桿錨固施工工程實(shí)踐的每一個(gè)步驟、每一個(gè)工藝要求，均為理論與實(shí)踐結(jié)合的產(chǎn)物。依照注漿巖石錨桿錨固施工工藝，完成了河南某地下工程注漿巖石錨桿錨固的施工，取得了良好的施工效果。本研究中，重點(diǎn)側(cè)重于使用混凝土，最大限度地提高錨固體與巖土之間粘結(jié)強(qiáng)度。錨桿錨固施工工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，需在每一個(gè)環(huán)節(jié)中都做好施工質(zhì)量控制，包括原材料質(zhì)量檢測(cè)、錨孔施工精度及尺寸、錨桿安裝精度、錨樁澆筑過(guò)程中混凝土的搗固等。

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作者:邢上志 單位:河南省建筑科學(xué)研究院有限公司