锚杆支护的现状与发展趋势

1、锚杆支护的现状与发展趋势摘要： 本文综述了锚杆支护的现状，指出了锚杆支护技术存在的主要问题,如：对锚杆支护机理的认识亟待提高等，并指出了锚杆支护的发展趋势是其应用范围和地位将会随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。关键词：锚杆支护；高承载力锚杆；软土锚固锚杆支护是一种安全、经济的支护方式，它是以锚杆为主体的支护结构的总称，包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式。其技术就是在土层中斜向成孔，埋入锚杆后灌注水泥（或水泥砂浆），依赖锚固体与土之间的摩擦力，拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载。自1872年英国在北威尔士露天页岩矿中首次使用锚杆支护，到现在为止，锚杆技术的使

2、用已有一百多年的历史。我国于20世纪50年代开始试用锚杆支护技术，至70年代前期还处于探索阶段，直至1978年才开始重点推广，至80年代向英国学习锚杆支护技术后推广到煤巷支护，90年代又向澳大利亚学习和引进成套先进的锚杆支护技术，目前已得到较广泛的推广和应用。在一些矿区的锚杆支护巷道比例达到90%以上，有些矿井甚至达到了100%，取得了较好的技术与经济效益。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，在建筑工程（包括采矿工程）中得到了广泛应用。 1.锚杆支护的现状 1.1应用领域和规模不断扩大 锚杆支护技术除在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程中继续保持着良好的发展

3、态势外，在重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗地震工程中也有了长足的进展。我国锚杆的发展速度也是特别引人注目的。自1993年至1999年，据初步统计，仅边坡工程与深基坑工程，锚杆的年用量约为30003500km。 1.2高承载力锚杆的应用稳步增长 近十年来，用于加固重力坝的锚杆的极限承载力、长度和锚固力的集中度均有稳步增长的趋势。国内石泉、李家峡等电站的混凝土重力坝相继采用承载力设计值为600010000kN的预应力锚杆加固。石泉电站混凝土坝高65m，全长353m，建于1973年，为提高坝体的安全度，于1989年采用29根6000kN和1根8000kN的预应力锚杆。其中，设计承载力为8000

4、kN的预应力锚杆长68.5m，预应力筋由43根直径15.2的钢绞线组成，钻孔直径300mm。李家峡电站在大坝加固中应用了承载力设计值为10000kN的预应力锚杆。我国高承载力锚固体系的设计和施工开始进入世界先进行列。 近十多年来国外混凝土重力坝采用高承载力预应力锚杆加固技术发展最快的国家是澳大利亚。在澳大利亚，自1980年以来采用极限承载力超过9000kN的锚杆加固、加高的大坝就有8座。有史以来最长、锚固力最集中的锚杆是澳大利亚堪培拉附近的巴林贾克坝安装的锚杆。巴林贾克坝坝高75m，在19911994年间共安装了209根，大坝主墙加高了13m，采用161根锚杆加固，所有锚杆的极限承载力均为16

5、250kN，最大长度130m。 1.3各具特色的新型锚杆竞相出现 为了改善锚杆在软弱的塑性变形明显的岩土体中的适应性，包括我国在内的许多国家都先后开发了能全长摩擦锚固的钢管锚杆。这类锚杆安装迅速，能及时向围岩作用三向支护抗力，当围岩产生剪切位移，承受爆破冲击作用时，锚杆将折曲，从而能进一步锚固岩层，因而特别适用于矿山软岩工程。 为了解决在松软破碎底层中成孔困难、钻杆拔出随即塌孔、无法安装锚杆的难题，近年来，自钻式锚杆在我国有很大发展。这种锚杆是由中空的钢质管材构成杆体，杆体全长为国际标准波形螺纹，借助连接器可将锚杆加长到设计长度。这种锚杆的最大特点是锚杆杆体与钻进的钻杆及注浆时的注浆管合为一体

6、，能有效地保证质量。 在城市基坑锚固工程中，我国冶金部建筑研究总院程良奎、周彦清、王宪章等还成功地研究开发了可拆芯式锚固技术，即当锚杆使用功能完成后可以拆除，根除了对周边地层开发的障碍。 为了提高土中锚杆的承载力，瑞士和日本开发了带端头膨胀体的端头锚杆。据称这种锚杆膨胀体的直径可达0.8m，它改变了摩擦作用的传力机制，大大缩短了固定段长度，具有多方面的优点。 1.4软土锚固取得重大突破 软土主要由细粒土组成，一般具有松软、含水率高、孔隙比大、压缩性高和强度低的特点，主要分布在我国沿海一带。自上世纪90年代以来，沿海地区高层建筑蓬勃兴起，并要求快速、经济地建造一大批深基坑工程，它为软土锚固的发展

7、提供了机遇。 我国的软土锚固技术与世界先进水平相比是毫不逊色的。其主要成果表现在： （1）采用可重复灌浆技术，大幅度提高了软土中锚杆的承载力。 （2）基本上掌握了软土中锚杆的蠕变变形和预应力值变化的规律。 （3）在实践中，找到了控制软土基坑周边位移的若干有效方法。 1.5单孔复合锚固改善了锚杆的传力机制 传统的锚固方法，即拉力型锚杆在其受荷时，不能将荷载均匀地分布于固定长度上，会产生严重的应力集中现象。为了从根本上改变拉力型锚固方法的弊端，英国、日本、中国等国家已先后研究应用了单孔复合锚固方法。该方法是在同一个钻孔中安装几个单元锚杆，而每个单元锚杆有自己的杆体、自由长度和固定长度，而且承受的荷

8、载也是通过各自的张拉千斤顶施加的，并通过预先的位移补偿张拉，而使所有单元锚杆始终承受相同的荷载。 我国冶金部建筑研究总院于1997年研究开发的单孔复合锚固体系是一种压力分散型锚杆。迄今为止，这种新型锚杆已在北京、广州、深圳等地的岩土边坡、建筑基坑和地下室抗浮等各类工程中获得日益广泛的应用。 1.6标准化建设日趋完善 20世纪70年代以后，由于锚杆的迅速发展和广泛应用，前德国、奥地利、瑞士、英国、美国、中国香港、国际预应力混凝土协会、澳大利亚、日本等许多国家、地区或机构先后制定了锚杆规范与推荐性标准，从而使锚杆的应用沿着经济合理、技术先进、安全可靠的轨道发展。中国于1986年颁发了国家标准锚杆喷

9、射混凝土支护技术规范（GBJ86-85），1990年颁发了土层锚杆设计施工规范（CECS22:90），2001年，修订后的锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）已经出台。此外，水利、电力、建筑、军工等部门还相应制定了岩土锚杆的行业标准，如水工预应力锚固设计规范（SL212-98）、国防工程喷锚支护技术暂行规定（CJB317-87）。锚杆支护标准化建设的逐步完善，对我国锚杆应用的健康发展发挥了重要作用。 2.锚杆支护技术存在的问题与发展趋势 2.1对锚杆支护机理的认识亟待提高 尽管现在有许多对锚杆支护作用的解释，但这些解释多半是表面和牵强的，或者只适用于一些特殊条件。因此，目前的

10、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，这是妨碍锚杆支护技术向科学化发展的主要原因，也是锚杆支护技术需要解决的重要问题。 2.2锚杆支护理论的研究应充分强调与实践相结合 锚杆支护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还是空白。这也是一项通过对锚杆支护理论的深入认识去解决的关键问题。 2.3保证施工质量 锚杆支护工程是一项隐蔽工程。在施工质量上一方面涉及工程事故问题，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

11、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施和机械化施工手段，以及科学的验收规程和相应的试验方法和要求。 目前的主要问题是对施工质量的重要意义认识不足。 2.4监测反馈作用的发挥 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。所谓渐进性是指现有的型态将影响后续的状况。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，即使岩土技术发展到较先进的水平，要预测后续情况仍不可缺少必需的监测手段。 目前，尽管监测工作已经有所开展，但其所起的反馈和指导作用却难以发挥。这主要是施工和管理人员的理论水平偏低，对监

12、测的认识不足，且缺少正确的指导方法。这是使今后的锚杆支护技术更加科学而需要解决的重要问题。 结论： 锚杆支护具有施工方便、效率高，有利于加快施工进度，且施工成本低，支护效果好，并且技术还有许多提高的空间，它在岩土工程中的应用范围和地位也会随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。 参考文献： 【1】 程良奎岩土锚固的现状与发展 土木工程学报，2001，34(3)：712 【2】 程良奎岩土锚固 北京：中国建筑工业出版社，2003 【3】 程良奎1 深基坑支护的新进展 岩土锚杆新技术论文集，北京：人民交通出版社，19981 【4】 张茂 锚杆支护技术的应用现状和前景分析 太原科技，2005，(3)：6061 【5】 锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)北京：中国建筑工业出版社，2001 【6】 土层锚杆设计与施工规范(GB