简析岩土工程中锚固技术措施

【摘 要】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。岩土锚固工程技术因其独特的对岩土体进行加固的力学性态和工艺特征，已被广泛地应用在基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、结构抗浮抗倾、坝基稳定和悬索结构的锚碇基础等工程建设领域中。就岩土锚固工程技术本身而言，已在大量的工程实践中得到了长足的进步和发展。

【关键词】岩土工程；锚固技术；钻孔质量

1、锚固工程技术存在的问题和发展趋势

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

1.4 完善岩土锚固施工技术

岩土锚固施工钻孔设备和钻孔机具也已在大量的工程施工中得到了长足的发展和应用，从开始的国外引进发展到国产化，各种型号、规格的锚固钻机品种齐全，钻孔机具和钻孔工艺方法多样化，能适应和满足在各种不同地质环境条件下进行岩土锚固工程施工的需要。在具体的岩土锚固工程实施过程中，施工质量的优劣将直接影响到岩土锚固的效果和锚固能力；施工效率的高低，将影响到施工工期和经济效益。选用适宜的施工设备和施工工艺方法进行科学的施工组织来提高锚固工程施工质量和效率，是锚固工程施工单位和我们共同关心的关键所在。大量工程实践证明，钻孔作业是实施岩土锚固工程中费用最高，最费时同时也是技术最复杂的施工过程。钻孔质量的优劣，不仅直接影响到锚固效果，而且影响到工程工期和工程造价。因此研究开发适合我国国情的高效岩土锚固钻孔机具和钻孔工艺方法对进一步促进岩土锚固技术的发展和应用具有十分重要的现实意义。

2、岩土锚固钻孔设备及机具的选用原则

钻孔过程在岩土锚工程施工中处于十分重要的地位，关系到整个工程施工的质量和效益，地层的复杂性给锚固钻孔施工造成了一定程度上的复杂性影响，但是只要钻进工艺方法正确，钻孔设备和机具应用得当，再复杂的地层也可以用相对经济的手段加以克服。

在复杂地层中钻进所采用的锚固钻孔设备和机具，必须具备以下优良性能。

2.1 锚固钻机具有较大的扭矩输出，能够克服钻孔内复杂的钻进负载变化及卡钻现象。

2.2 具有较大的提升能力，当孔内出现掉块、坍塌等复杂现象时，能够采取强力起拔措施处理，防止卡钻、埋钻事故的发生。

2.3 具有较大的调速范围，适应在土层、岩层不同地层条件下，采用不同钻进方法时对回转速度变化的需要。

2.4 具有较长的给进行程，这一点对提高钻进效率和采用跟管钻进方法很重要，一般给进行程不小于1.8-2米。

2.5 具有最轻的重量和便利的分解组装性能，对于交通不便的山区和高陡边坡锚固施工，不仅可减轻在设备搬迁时的劳动强度，还减少了辅助作业时间，有利于提高施工综合效率。同时还应具有较高的可靠性，拧卸钻具机械化程度要高，对钻具的导向性能好。

2.6 钻杆套管的强度、刚度、抗疲劳性等综合机械性能要好。要采用优质合金钢材料制造。钻杆、套管的直线性要好，避免在回转过程中因钻杆弯曲产生的振动对钻孔壁和机械设备的破坏作用。

2.7 钻杆、套管连接螺纹的强度要高，便于拧卸作业，连接后的密封性能要好。用以破岩的潜孔冲击器具有优良的输出性能，钻头具有较高的破岩能力和可靠性。

3、提高锚固钻孔质量的技术措施

岩土锚固工程施工中对钻孔质量有一定的指标要求，其中最重要的指标是钻孔轴线的倾斜度。钻孔弯曲对锚固质量造成直接的危害，一方面它会降低锚索预应力的有效传递，使一部分锚固预应力损失在弯曲孔壁的摩擦上；有时当两孔之间的锚固端因钻孔轴线的弯曲而产生交叉重叠或距离很近时，将会使锚固端局部地层的应力过于集中，对岩体的整体稳定产生不利的影响。在复杂地层中钻凿锚固钻孔难度大还体现在钻孔精度不容易保证，如果采用的施工方法及技术措施不当造成钻孔严重弯曲时，不仅会降低锚固效果，给工程埋下隐患，还会加重施工过程中钻孔内的复杂现象，使钻进效率降低，增加了施工成本。因此针对施工地层具体的构造及物理化学特性，采用合理的钻孔工艺方法，采用先进的钻孔设备和机具，最大限度地削弱复杂地层因素的影响，消除或减少各种工艺技术因素对锚孔弯曲的影响，对保证锚固工程质量具有十分重要的现实意义。

3.1 钻孔设备

应尽可能地选用稳定性能和导向性能好，钻进能力大、功能多的专用锚固钻机，便于在不同的地层复杂情况下选择不同的锚固钻孔方法。设备的输出扭矩和提升能力是衡量设备钻进能力的重要指标，如此之外设备的给进行程要大，在可能的情况下应尽量配套双动力头的锚固钻机。

3.2 钻孔机具

一方面应选用可靠性高的优质钻孔机具。钻具在复杂地层中受力情况十分复杂，钻杆、套管及其连接接头、钻头、冲击器等钻具要求具备有较高的强度和刚度。另一方面钻孔机具的合理组配也应引起足够的重视，在钻头或冲击器位置增加粗径导向钻具，在钻杆的适当位置设置扶正接头，在可能的情况下尽量采用刚性好的粗直径钻杆，这些都能有效地预防或减少钻孔弯曲。

3.3 施工工艺操作

3.3.1 锚固钻机的定位、安装以及钻孔开孔时的导向非常重要，钻机的定位、安装要准确、稳固，开孔时除导向器准确对准方位之外，应采用轻压，慢转控制钻进速度。

3.3.2 钻进过程中钻遇破碎、松散及断层时，要放慢转速、给进压力和给进速度。降低转速能有效仰制钻孔超径，维持孔壁的稳定，对防止钻孔弯曲非常有利；给进压力大时，孔底钻具的倾斜角加大，造斜力增大，极易造成钻孔上浮，若钻压过小，在钻具重力作用下，钻头克取孔内下部底缘的时间和作用力相对上部边缘要大，会导致钻孔“下垂”，在钻进过程中应结合测斜情况及时加大或减小给进压力。

3.3.3 应尽量使用空气作为洗孔循环介质，少用或不用水冲洗钻孔，这样可以避免水对地层及钻孔孔壁稳定性产生的破坏性影响。

参考文献：

[1]吴卫国；岩土锚固工程施工技术探优[J]水利技术监督，2006.04|

[2]徐湘涛；岩土锚固技术研究现状及发展趋势[J]路基工程，2009.8