岩土锚固工程技术的发展和存在的问题15660 [复制链接]

岩土锚固工程技术的发展和存在的问题

【摘要】岩土锚固技术是一种非常重要的工程技术，在工程中得到了广泛应用，本文 分析讨论了岩土锚固工程技术的发展和存在的问题。

中国论文

【关键字】岩土，锚固，发展，问题

一、概述

岩土锚固是通过埋设在地层中的锚杆，将结构物与地层紧紧地联锁在一起，依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力或使地层自身得到加固，从而增强被加固岩土体的强度，改善岩土体的应力状态，以保持结构物和岩土体的稳定性，以达到预防和治理此类地质灾害的目的。

二、岩土锚固工程技术的发展历史

岩土锚固技术在与岩土有关的工程中的应用可以追溯到19世纪末。1872年，英国在北威尔士露天页岩矿首次使用了锚杆支护。此后，美国从1910年开始在阿伯施莱辛的弗里登斯煤矿使用，20世纪年代以后，锚杆在美国矿井下的成功应用引起了世界各国的重视和广泛推广，90年代煤矿锚杆支护几乎达到百分之百。

德国在1912年开始在谢列兹矿的井下巷道采用锚杆支护，20世纪80年代以后，逐步改变了崇尚自己发明的U型钢支护，而转向推广应用锚杆支护技术，且锚杆技术在千米深井中得到应用。法国在20世纪60年代末锚杆使用量占2/3，80年代后，煤巷锚杆比例大幅提高。日本于1950年引进锚杆支护技术，20世纪70年代煤矿和隧道中使用锚杆的比例已经达到4.5 ：3。澳大利亚从英国、法国等引进锚杆技术后，于20世纪80年代后期对锚杆支护技术的改进使锚杆支护技术提高了一个档次，并引起英国等国家的再学习，重新推动了锚杆支护技术的发展。目前在澳大利亚的煤矿巷道中基本上采用了锚杆支护技术。

三、锚固工程技术存在的问题和发展趋势

1.锚固机理的认识亟待提高。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，或者只适用于一些特殊条件。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。

2.锚固理论的研究应充分强调与实践相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。

3.应充分保证施工质量。锚固工程是一项隐蔽工程。在施工质量上一方面设计工程事故问题，另一方面当出现问题时甚至还难以分清是质量问题还是设计问题。因此，保证施工质量是发挥锚杆支护功能、提高锚固技术整体水平的重要因素。除人为因素之外，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。但目前对施工质量的重要意义认识不够。

4.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。

地下铁道建设的繁荣与发展给锚固技术带来了极好的发展前景，相应的，锚固技术的发展也给地下铁道的建设带来了革命性的进步。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，维护结构及超前支护结构的施工都离不开锚固技术。

1.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，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+锚作为围护结构的居多。从经济上考虑，也采用土钉墙与桩+锚结合的技术。

2.锚固技术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。（1）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。（2）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。小导管场度为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。（3）锁脚锚管是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。

四、岩土锚固对环境的影响

随着地下空间开发及锚杆、锚索应用密度的增加，岩土锚固技术对环境的影响已在以往的工程建设中，由于未考虑锚杆、锚索对后续工程的影响，特别是新开发城市对占用建筑红线外的地下空间还没有限制，或者城市还没有全面规划，锚杆、锚索占用了过多的空间范围甚至是超出了建筑红线，严重影响了后续工程的开展。针对以上情况，为解决锚固技术对环境的影响，保护地下空间环境，提出以下建议：1.城市整体规划中建筑红线的制定，应考虑地铁等地下空间的范围和施工方法。2.锚索设计与施工时，首先应对周围环境做详细调查，包括对规划方案要详实了解。设计时应充分考虑周围环境和城市规划，施工方案不应对后续工程造成影响。3.尽量减短锚索长度，以减少影响范围。减短锚索，必须加大锚索抗拔力，可采用大直径旋喷锚体、扩大头锚杆等新技术。