锚杆支护技术在工程应用中的几个探究

 

 

　　在笔者的日常工作中，接触的深基坑工程比较多，可以说，我国的深基坑支护技术得到了较快发展。基坑支护的方式有土钉墙支护、排桩支护、地下连续墙支护、桩锚支护等。1912年德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来，锚杆支护以其结构简单、施工方便、成本低和对工程适应性强等特点，此后在土木工程中得到了广泛应用。

 

 

　　国内外的地层锚杆规范一般都对锚杆的适用范围、定义、设计、材料、防腐、施工、试验等项目作了明确规定，我国颁发的国家标准《猫杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086）2001）对锚杆锚固体设计的最小安全系数都有规定（见表1），该标准与世界多数国家锚杆标准安全系数的取值是比较接近的。

 

　　3传统的锚杆支护设计方法

 

　　一般，采用的传统锚杆支护设计方法有3类，即工程类比法、理论计算法和监测法。

 

　　3、1工程类比法

 

　　晋城矿区20多年的实践证明，在工程条件相近时，采用工程类比法进行锚杆支护设计十分成功，但是随着新的建筑设计与施工技术的需要，锚杆支护设计采用工程类比法是不可行的。

 

　　3、2理论计算法

 

　　锚杆支护理论计算法主要是利用悬吊理论、组合梁理论、压缩拱理论以及其他各种力学方法，分析巷道围岩的应力与变形，进行锚杆支护设计，计算出锚杆支护参数。这种设计方法的重要性不仅与工程类比法相辅相成，而且为研究锚杆支护机理提供了理论工具。理论计算法在以前虽然得到广泛应用，但由于围岩地质条件复杂多变，力学模型和参数难以确定和选取，大大影响了计算结果的可信度，大多仅作参考。一些技术人员，在锚杆支护设计实际工作中，主要运用理论计算法来验证工程类比法，从而判定支护设计的正确性。

 

　　3、3监测法

 

　　根据现场实际监测资料，利用数理统计方法进行基坑支护设计已被很多国家采用。例如采用超声波探测仪监测围岩松动范围，根据松动圈大小，提出相应锚喷支护参数设计，目前无损质量检测、激光检测在工程中得到了应用。

 

　　4某锚杆支护工程施工的具体应用

 

　　4、1工程概况

 

　　某工程建筑面积约9000m2。地上18层，地下2层，框剪结构，筏板基础，基坑挖深约910m，裙楼两栋，地上4层，地下1层，框架结构，筏板基础，基坑开挖深度约5.5m。设立1号、2号、3号三个基坑。

 

　　4、2支护方案的选择

 

　　根据现场踏勘实测数据表明：基坑南、北两侧场地较宽阔，可以大放坡，而东西两侧场地狭小，放坡比例很小，北侧可以在预留出支护所需材料堆放、加工的场地后，按1：0.4左右比例放坡；南侧也按1：0.4左右的比例放坡；东西两侧场地狭小，按1：0.1放坡，1#深基坑的东侧和2#深基坑的西侧放坡后采用喷锚网支护。

 

　　4、3施工要点

 

　　（1）基坑土方开挖及修坡。基坑土方开挖应分步进行，分步开挖深度主要取决于暴露坡面的直立能力，为给锚喷网施工提供良好的工作条件，每层挖深1.5m-2m，不允许超深开挖。开挖长度应根据交叉施工期间能保持坡面稳定的前提决定，一般在同一轴线开挖的长度为15m-20m。边坡开挖应最大限度地减少对支护土层的扰动，并严格按规定修坡，防止因分层开挖的误差引起最终基坑外形尺寸的不足。（2）锚杆施工。锚杆施工首先是锚杆的成孔，根据地质情况采用人工凿孔或钻机钻孔，按设计的孔位布置，进行测量画线，标出准确的孔位，后按设计要求的孔长、孔的俯角和孔径进行凿孔。其次是锚杆安装，按照设计规定的各排锚杆的长度、直径，加工合格的锚杆，为使锚杆处于孔的中心位置，每隔1.2-2m焊接一个居中支架，将锚杆安放在孔内。最后是注浆，注浆是保证锚杆与周围土体紧密粘和的关键，在安好锚杆的孔内注入1：1水泥砂浆，压力不低于0.4MPa，以确保锚杆与孔壁之间注满砂浆，砂浆内加膨胀剂及早强减水剂，注浆采用由里向外注，需将注浆管插入孔内距孔底约015m处，必须在孔口绑扎止浆布袋，防止浆液流出。

 

　　4、4挂网喷混凝土

 

　　等锚杆施工完成后，用直径10圆钢与锚杆弯头衔接起来，形成整体。然后迅速在边坡面上布上一层直径6.5，网格200200钢筋网，网筋之间用扎丝扎牢，网片之间搭接要牢。在上述工序完成后，即可喷混凝土，喷射混凝土是借助喷射机和使用压缩空气将按配合比配制的拌合料通过管道输送并以高速喷射到边坡受喷面上，凝结后与钢筋网形成薄壁钢筋混凝土板墙。混凝土厚度按设计要求为80mm-100mm，强度为C30。喷射混凝土时喷枪口与受喷面距离保持在1m-1.2m为宜，避免因距离过大而影响受喷面混凝土的密实度，或因距离过小而造成过多的混合料反弹损失。

 

　　4、5设置测点

 

　　监测要设置测点，在施工期间和竣工前定期观测。一是地面下沉值，二是坡面位移值，现场监控测量对喷锚网支护技术尤为重要，通过监测，随时掌握边坡的稳定状态、安全程度，为设计和施工提供信息，以便随时修改设计和施工方案，达到设计和施工最优化。

 

 

　　锚杆支护工作是一项看似简单，实则复杂的系统工程，影响支护效果与成败的因素很多。随着工程上的多年实践，技术日渐成熟完善，应用前景日趋广阔，在理论方面，还需要我们不断加强学习和积累经验。