用户名
密码 忘记密码

锚杆支护技术的发展与应用
资讯类型:技术前沿 加入时间:2017年10月13日11:12

                             锚杆支护技术的发展与应用
                                       吴峰
                 (武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081)
    摘要:主要综述了锚杆支护的现状,阐述锚杆支护理论,大致描述了本技术在应用中存在的一些关键问题,指出随着技术水平和操作人员理论知识的提高其应用范围和地位在未来将会扩大和提高,描述了错杆支护的技术可实施性,并探讨了锚杆支护的发展趋势,
    关键词:锚杆支护;发展应用
    中图分类号:TD353 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1665-2272.2016.21.048
    锚杆支护技术是一种低成本、高安全性的支护方式,所有以锚杆为主体的支护结构都可叫做锚杆支护,它是岩土工程加固的一种重要方法, 其具体支护形式有锚杆、锚喷、锚喷网等。锚杆支护技术就是,斜向向岩土层成孔,然后埋入锚杆待锚杆稳定之后,灌注水泥或水泥砂浆,支护作用力来源于锚固体与土壤之间产生摩擦力,锚固体与拉杆的力以及拉杆强度,三力共同作用来对荷载起支护作用。锚杆支护的特点是,结构简单、高效安全、运作方便、成本低和对工程适应性强等,这大大增强了工程管理中的安全性,在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。
    在19 世纪后期, 英国首次采用钢筋加固页岩之后,20 世纪初类似上述方式的加固工程也逐渐出现在美国矿山中。到了20 世纪40年代, 随着岩土层的不断开采,锚杆支护在地下工程中的应用在国外得到了迅猛发展。目前,在澳大利亚和美国的地下工程支护中,为保证施工安全性,几乎都是使用锚杆支护。主要生产煤的国家包括西欧、中欧的国家以及日本等国,金属支架是其沿用的巷道支护方式,80 年代以来,锚杆支护在这些国家中也有了很大的发展。我国的锚杆加固技术于1940 年代之后开始起步,通过近20 年的快速发展,目前应用也非常的广泛。据估计,在20世纪90 年代, 我国仅在边坡工程和深基坑工程中的锚杆年用量就达到了3000km 以上。
    1· 锚杆支护的现状
    1.1 锚杆支护理论
    对岩土体进行施工以后,应力平衡状态将会被破坏,此时应力场将重新分布以形成新的平衡,从而导致岩土体在一定范围内出现弹塑性变形、地层膨胀变形,使岩土体出现碎裂带; 将会影响施工进行, 若地层开始处于高应力状态,将可能发生岩爆,工程质量将会受到严重的影响,也会威胁施工人员的安全。
锚杆加固技术是一种柔性加固技术, 也是一种基础性的技术,其原理是,岩体的稳定性通过岩土自身的承载力来负荷,同时加固体不被破坏。
    1.2 锚杆支护在国内发展现状
    1.2.1 应用领域越来越多
    锚杆支护技术在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程等传统应用仍然有着强劲的发展,另外在近年来兴起的重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗地震工程中也有了充分的进展, 加宽了其应用面积。比如近年的社会发展中,高速铁路、跨海大桥、海底隧道等都有应用。在20 世纪90 年代,据初步统计, 仅边坡工程与深基坑工程,锚杆的年用量在3000km 以上。
    1.2.2 规范的应用标准
    1960 年以后,锚杆技术的发展更加迅猛,涉及领域更多,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,这使得锚杆技术的应用和普及更加安全、经济、先进、合理。我国于近年来也颁布了相应的国标,以规范应用标准,鼓励更多施工工程应用。锚杆支护标准化建设健全,对我国锚杆应用的可持续发展起到了重要作用。
    1.2.3 高承栽力锚杆的使用率稳步增长
    近年来,由于国民对安全意识的再一次提高,使得用于加固重力坝的锚杆的最大承载力、锚杆长度和锚固力的集中度均得到提升。高承载力锚固体系在我国的设计和施工达到了世界领先水平。近十多年来,澳大利亚首都堪培拉附近的巴林贾克坝安装的锚杆是有史以来最长、锚固力最集中的锚杆。
    1.2.4 新型锚杆日渐增多
    为了在软弱的塑性变形明显的岩体中也能很好的应用锚杆支护技术,包括我国在内的许多国家都先后开发了钢管锚杆,增加了锚杆支护的种类。这类锚杆有很多优点,它安装快捷,能及时向围岩作用三向支护抗力, 能全长摩擦锚固。通过锚杆折曲来缓解围岩产生剪切位移,承受爆破冲击作用时产生的强作用力,从而能进一步锚固岩层,因此这类锚杆特别适用于矿山软岩工程。在松软底层岩土中形成孔口困难、钻杆拔出随即塌孔、锚杆无法正常安装等这些难题一直困扰部分锚杆技术的应用,为了解决这些问题,近年来,在我国越来越多的使用白钻式锚杆。这种锚杆是钢质管材构成杆体,杆体是中空的, 其全长为国际标准波形螺纹,方便安装,通过连接器可加长锚杆长度,其优点是是锚杆杆体与钻进的钻杆及注浆时的注浆管合为一体, 防止锚杆无法正常安装,能有效地保证质量。
    2· 安全施工细节控制
    对于在软基底层施工区域开挖过程中的倾斜角度较大的施工土方, 为了提高其支护的定额效率, 必须要采用高强度的锚杆材料, 采用立体加固和人工注浆技术,对加护锚杆进行安装。进行土层锚杆钻孔施工时,技术人员需要对深基坑墙面和还没有开挖的基坑立壁面进行查看,在满足施工要求之后,再进行打孔。施工过程中,人员必须要严格控制成孔实际的深度,具体可以安排操作工人在孔口进行具体标注。在施工的过程中,如果符合深度要求,可以将其作为成孔操作。在边坡支护技术中的土木工程钢筋结构施工之前,工程监理人员应该对深基坑支护方案对应的图纸以及工艺流程进行详细了解,控制好深基坑支护中混凝土材料的注浆量。与此同时,工程项目的监理方应该做足功课,应该组织相关技术人员开展图纸的审查工作,针对实际施工环境及时纠正施工图纸中坑道支护项目中出现的错误和纰漏。
    3•施工环境地质信息采集和高强度锚杆设计分析
    3.1 巷道现场施工环境地质信息采集
    在高强度锚杆支护设计活动中,技术人员必须要准备好设计时必备的地质原始资料,按照原始资料的情况进行支护方法的选择。在巷道地质原始资料的采集过程中,技术人员一般要选取1.5 倍巷道宽度范围内的顶板岩层层数与厚度进行测算,并且要由地质柱状图或者钻孔的资料来确定支护的方法。在各个层节理裂隙间距的设计中,技术人员可以采用沿结构面法线方向上的平均间距确定的方法,在巷道内完成各层节理裂隙的间距设计。锚网技术人员应该控制螺纹钢化学成分和力学性能,确保巷道支护中的锚网结构满足国家标准设计的需要。
    3.2 提高锚杆支护强度的质量控制分析
    高强度支护锚杆的螺纹钢的化学成分中C 添加的比例应该控制在国家标准的0.17%~0.25%之间,S 含量应该满足标准的0.4%~0.8%的设计需要,Mn 元素的化学成分应该控制添加量在1.2% ~1.6%的合理范围内。其力学性能的实测结果,也应该符合巷道支护用的设计指标需要。技术人员不仅要控制锚杆材料的质量,还应该对材料的力学特征进行规范要求。
    4•锚杆支护技术存在的问题与发展趋势
    目前,我国正在进行大规模的基础设施与各类矿山及隧道工程建设,锚杆支护开始普及,同时伴随而来的是一些问题。施工过程前需学习锚杆支护机理的理论。虽然存在许多对锚杆支护技术的说明,但这些说明和认识是不够全面和深入的, 有些只适用于某个个体。所以,目前的对一般性锚杆技术标准多数是经验性的,这增加了设计和施工中的不确定性。应该说,这是妨碍锚杆支护技术面临的重大问题,也是妨碍其科学化发展的主因。另外,锚杆支护理论的研究应更加着重理论与实践相结合。工程施工设计、施工过程等对锚杆的支护效果都有重要影响,对这些方面的研究也是必不可少的,目前国内外有关这一领域的研究还很缺乏,这关系到整个锚杆技术的理论认识与深入研究。另外,由于,施工和管理人员的理论水平偏低,使得监测工作所起的反馈和指导作用难以发挥,对监测的认识不足。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。未来,对动荷载作用下锚杆支护系统的理论研究是一大趋势.
    5·结论
    锚杆支护施工效率高, 成本低,安全且支护效果好,并且还有许多提高的空间,由于其众多的优点, 未来仍然会有更好的发展前景。高强度锚杆支护技术的有效运用,能够显著提高矿井作业的施工安全性。应该加大高强度锚杆支护技术的研究,对于提高作业区域的安全性有重要意义。
参考文献
[1]武均.锚杆支护的现状与发展趋势[J].山西建筑,2009(12)
[2]康红普. 高强度锚杆支护技术的发展与应用[J].煤炭科学技术,2000(2)
[3]于富才,杨宏,冉启发.锚杆支护技术的应用现状与发展前景[J].北方工业大学学报,2011(3)
[4]张向东,张树光,李永靖. 锚杆支护配套技术的发展与应用[J].煤,2002(2)
[5]康红普. 煤矿预应力锚杆支护技术的发展与应用[J].煤矿开采,2011(3)(责任编辑:梁工)
您好,请登录查看文章全文。
文章来自:中国滑模网
文章作者:信息一部
新闻推荐
关闭窗口
版权所有:中国滑模网
版权说明:本站部分文章来自互联网,如有侵权,请与信息处联系