摘要：近年来，我国的工程建设有了很大进展，地下工程越来越多。在地下工程中，注浆岩石锚杆施工是非常重要的组成部分。对于软岩大变形隧道往往需要及时锚固支护，特别是在围岩强度较低的隧道中，常采用对围岩扰动较小的中空注浆树脂锚杆施加预应力支护，而开挖后围岩产生的大变形将对锚杆性能提出更高的要求，如何提升锚杆强度与变形能力成为控制围岩稳定性的关键。本文首先分析了岩石锚杆基础计算模型，其次探讨了地下工程中注浆岩石锚杆施工工艺，以供相关工程参考。
关键词：岩石锚杆；地下工程；加固效果
引言
随着地下工程建设向深部发展，高地应力软岩隧道大变形灾害成为围岩支护的重要难题。众所周知，高地应力软岩隧道具有变形量大、变形时间长等特点，在支护设计时，支护结构应尽量采用“边让边支，让压支护”的形式，同时采用长短锚杆相结合以充分调动浅层与深层围岩稳定性。可见，锚固效果不仅受围岩应力条件的显著影响，也与锚杆自身结构密切相关，如何优化锚杆结构成为提升锚固性能的关键。
1岩石锚杆基础计算模型
输电线路基础上部荷载主要包括上拔荷载、下压荷载及水平荷载，受铁塔的受力特性影响，上拔荷载通常为控制荷载，根据现行岩石锚杆设计规程。岩石锚杆基础承载力设计包括锚筋抗拉强度设计、锚筋与锚固剂间的黏结承载力设计，锚杆与岩土层间的极限黏结承载力设计以及岩体抗剪极限承载力设计。锚杆杆体不参与基础下压承载力计算。锚基础承台有效嵌岩深度不小于0.5~0.8m时，可不考虑水平力对锚的影响。 2地下工程中注浆岩石锚杆施工工艺
2.1锚杆孔施工
锚杆孔钻孔施工需用到的仪器设备主要有钻机、发电机组、经纬仪、振动棒、空压机组等，其中，钻机是最为关键的设备。
2.2临界锚固长度分析
锚杆的抗拔力由剪应力提供，若剪应力影响深度确定时，则可以明确锚杆的临界锚固长度。
当顶部位移不大时，可以假定锚杆的剪切应力呈倒三角形分布．然而，对于半无限锚固长度的锚杆，其破坏模式多为锚筋断裂，且破坏时锚杆顶部位移较大．因此，若假设剪应力呈倒三角形分布，则计算得到的临界锚固长度将小于实际所需长度。 2.3小型桩基础计算模型
输电线路小型桩基计算模型与大直径灌注桩计算模型基本一致，与大直径灌注桩尺寸效应差异，小型桩抗拔系数取值有所不同。考虑与输电线路桩基应用的一致性，本文暂不考虑后注浆工艺对桩基计算的影响。根据现行输电线路基础设计规程，小型桩承载力设计主要包括桩顶效应计算、下压承载力设计及上拔承载力设计。
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2.4锚杆正施工
锚杆吊装入锚孔后，要利用定位爪进行正。为保证锚杆在锚孔内钢筋保护层达到设计要求，可在必要时在锚杆的中部位置增加1个定位爪，以确保锚杆定位准确。在锚杆的上端位置，采用拉棒即可正。当确定好锚杆的中心位置后，可使用拉棒将锚杆预固定，然后采用经纬仪对锚杆垂直度、锚杆位置进行校核，确认锚杆位置无误后，利用拉棒将锚杆固定牢固。
安全联轴器（1）当螺纹螺距较小时，螺纹截面成为整个连接段强度的薄弱点，锚杆破坏荷载与破坏位移均较小，连接段破坏模式表现为螺纹的滑脱破坏。特别是当螺纹螺距为1.5mm时，锚杆破坏荷载仅为114kN，破坏位移也仅为7mm，连接段破坏前塑性变形较小，难以满足软岩大变形的支护需求。分析原因为在连接段长度一定时，较小的螺纹螺距虽然能增加螺纹圈数，使得螺纹抗剪面积得到一定提升，但是随着螺纹螺距的减小，外荷载对螺纹的剪切应力分量也会相应增加。在螺纹螺距较小时，增加的剪切面积影响小于外荷载对螺纹剪切力的分量贡献，从而造成连接段螺纹的剪断破坏。当螺纹螺距增加为2mm时，连接段破坏荷载仅增加了9.8%，为125kN，且破坏位移变化较小。说明增加螺纹螺距能减小外荷载对螺纹剪切力的分量贡献，使得连接段强度得到一定的提升。（2）当螺纹螺距较大时，连接段强度薄弱点由螺纹截面转移至中空外壁，锚杆强度与变形能力均得到显著提升。当螺纹螺距为3mm时，连接段破坏模式为中空外壁拉断破坏，相比于螺纹螺距为1.5mm时，锚杆破坏荷载增加了20%，为134kN，破坏位移增加了约3倍，连接段抗拉性能得到明显改善。锚杆荷载-位移曲线也出现了明显的差异，主要表现为渐进破坏特征。这主要是由于随着螺纹螺距的增加，外荷载对螺纹剪切力的分量贡献减小，在达到弹性极限后锚杆开始进入塑性
变形，当塑性变形累积至内部损伤产生后，连接段强度第一次降低，随后进入损伤扩展的不稳定阶段，在损伤积累到一定程度后中空连接段外壁快速破坏。
2.6锚桩浇制施工
（1）锚桩浇制要采细石混凝土，要求的细石粒径在5~8mm，不可过大或过小。（2）充分考虑浇制过程中锚孔内混凝土的流动性，对混凝土坍落度的要求为150~160mm，且混凝土添加的膨胀剂要占水泥重量的6%左右。（3）对锚孔内混凝土灌入量进行精确的计算，要求每个孔洞的混凝土灌入量须大于设计理论值。在作业过程中，要分层采用振动棒或人工钢钎捣固，每层的高度约为400mm。捣固作业须严格执行，避免在锚固段出现混凝土断层，否则会严重影响工程质量。
2.7计算分析
周璇（1）计算边界条件。一般工程中岩石锚杆杆体直径范围为90~140mm，取120mm为典型计算锚径，小型桩基桩径200mm。在上拔荷载下，锚杆的主要破坏形态为岩体剪切破坏，桩的主要破坏形态为桩土界面滑移破坏。故本次计算分析关注点主要为桩、锚的计算长度
以及无承台约束条件下锚顶位移的变化。（2）极限状态下单桩与单锚计算长度分析。根据上述边界条件，计算不同单轴抗压条件下粉砂岩中单锚及单桩计算长度，因计算模型差异，小桩计算长度显著大于锚杆计算长度。随着岩石硬度增加桩长与锚长比值逐渐加大，ftk=20MPa时，两者比值出现峰值，逐步降低至1.84左右。这是因为，随着ftk增加（岩石风化程度减弱），锚杆最小构造长度发生变化。（3）位移分析。已知粉砂岩体弹性模量与其单轴抗压强度呈一定线性关系，故可假定水平荷载在一定区间内锚杆为弹性体，与桩体一致，可采用水平抗力系数的比例系数m确定锚顶水平荷载与位移的关系。目前输电线路中桩基位移限值一般取6mm。由图2可知，在不同荷载下，随着岩石单轴抗压强度增加，锚顶位移由19mm递减至1mm左右。在6mm位移限值附近，岩石最小单轴抗压强度为13MPa，对应荷载10kN；岩石最大单轴抗压强度为48kPa，对应荷载120kN。
结语
综上所述，地下工程注浆岩石锚杆锚固施工工程实践的每一个步骤、每一个工艺要求，均为理论与实践结合的产物。依照注浆岩石锚杆锚固施工工艺，完成了河南某地下工程注浆岩石锚杆锚固的施工，取得了良好的施工效果。本研究中，重点侧重于使用混凝土，最大三民主义青年团
限度地提高锚固体与岩土之间粘结强度。锚杆锚固施工工程是一个系统工程，需在每一个环节中都做好施工质量控制，包括原材料质量检测、锚孔施工精度及尺寸、锚杆安装精度、锚桩浇筑过程中混凝土的捣固等。
北京电视台台长>梦幻之声参考文献
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