略論錨固工程的注漿工藝
略論錨固工程的注漿工藝
WXCYG20190220
博士,教高,注冊巖土工程師,中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會地基與工程結(jié)構(gòu)分會副理事長和滑坡與工程邊坡分會理事,中國土木工程學(xué)會非飽和土與特殊土常務(wù)委員和交通巖土工程委員,國際工程地質(zhì)協(xié)會會員,深部國重實(shí)驗(yàn)室顧問委員,中國國家公路建設(shè)項(xiàng)目評標(biāo)專家。
錨固工程主要分為施加預(yù)應(yīng)力的錨索或精軋螺紋鋼,全粘接無預(yù)應(yīng)力的錨桿或鋼錨管兩大類。其中施加預(yù)應(yīng)力的錨固工程結(jié)構(gòu)主要分為自由段和錨固段,而預(yù)應(yīng)力的實(shí)現(xiàn)就是通過錨固段的錨固能力與自由段筋材的伸長而實(shí)現(xiàn)的。不施加固預(yù)應(yīng)力的錨固工程結(jié)構(gòu)則只有錨固段而無自由段,即錨固體為全斷面粘接性注漿。
基于此,錨固工程的注漿,不但是有效實(shí)現(xiàn)錨固體錨固能力的根本,也在錨固體防腐耐久性能中扮演了極為重要的角色。因此,合理有效的注漿是錨固工程中極為關(guān)鍵的一環(huán),也是錨固工程事故中最為常見的一類工藝失誤。
錨固工程中最為常見的注漿材料為標(biāo)號不低于M30的水泥漿或水泥砂漿。其中水泥砂漿中砂所所扮演的角色是以一定的顆粒降低漿體收縮時產(chǎn)生裂縫。但由于砂漿中的砂含量較低,故這種防止?jié){體收縮開裂的效果并不十分明顯。且由于砂量稍為過高時,極易造成漿液堵塞注漿管道,造成工程反復(fù)甚至是報廢。因此,筆者在錨固工程中更偏愛于采用可灌性更好的水泥凈漿。
為減小漿體收縮時產(chǎn)生裂縫的概率,就需加強(qiáng)錨固工程注漿時的注漿壓力。這是因?yàn)檩^高的壓力帶來了更高的漿體“密實(shí)度”,從而有效減小漿體收縮的開裂機(jī)率。而這樣的工藝施作帶來的另外一個更為重要的好處是,可以有效提高錨固體的錨固段單位長度上的錨固能力,即漿體對筋材的握裹能力和漿體對孔壁巖土體接觸壓力,從而有效實(shí)現(xiàn)漿體與筋體之間,漿體與巖土體之間的摩擦力,即錨固力。這就如同我們的雙手在較大的握裹力情況下,更能抓住更重的物體是一個道理的。
那么如何實(shí)現(xiàn)有效的注漿壓力呢?最為常用和最為簡便的工藝就是孔底返漿式注漿工藝。即通過編束將略短于孔深的注漿管綁定于鋼絞線或鋼筋、鋼管等筋體之上,繼而將它們同時下入鉆孔之后開始注漿,并在注漿的過程中嚴(yán)禁上拔注漿管,從而利用漿體的自身重力和粘度實(shí)現(xiàn)壓力注漿。
從以上描述中可以看出,嚴(yán)禁上拔注漿管是整個注漿成敗的關(guān)鍵。因?yàn)?,注漿管的上拔不但會造成注漿壓力的減小,影響錨固體的錨固力。而且由于上拔速度的過快會造成注漿管脫離漿體,從而形成“斷樁”的情況出現(xiàn),從而導(dǎo)致錨固體的防腐能力大幅降低。這也就說明了,錨固工程中的注漿管是一次性耗材,而嚴(yán)禁重復(fù)使用。當(dāng)然,注漿管留置于孔中是不會影響錨固體的錨能力的,這通過可以損耗的錨固斷面理論計(jì)算,以及相應(yīng)的現(xiàn)場工程試驗(yàn)所驗(yàn)證。
為有效實(shí)現(xiàn)錨固體的有效壓力注漿,最為常用的一次注漿管是符合規(guī)定的PVC管,而不應(yīng)采用極易破損的產(chǎn)塑料波紋管。但在很多工程實(shí)踐中仍能見到這種早已淘汰的材料,實(shí)屬是不應(yīng)該的。
在些軟弱地層中,為有效實(shí)現(xiàn)必需的錨固力,工程中常采用加大鉆孔直徑、錨固段擴(kuò)孔、二次注漿等工藝。
其中,對于二次注漿工藝由于要采用高壓,故注漿管則多采用鍍鋅鋼管。而二次注漿能有效提高錨固力的原理,是基于以下兩個方面:
1、通過高壓注漿實(shí)現(xiàn)巖土體的劈裂,從而有效提高錨固體影響范圍內(nèi)的孔壁圍巖體力學(xué)性質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)孔壁巖土體對錨固體的抗壓或抗拉能力。
2、通過高壓注漿實(shí)現(xiàn)漿體對孔壁巖土體的強(qiáng)烈擠壓,即增加漿體對孔壁巖土體的正壓力,從而有效增加了巖土體對錨固體的摩擦力。
因此,錨固工程注漿終孔的控制標(biāo)準(zhǔn),既可以采用注漿量指標(biāo),也可以采用注漿壓力指標(biāo),具體需依據(jù)現(xiàn)場的巖土體地質(zhì)條件而定。
需要說明的是,錨固工程可以應(yīng)用于任何地層,只是需要復(fù)核錨固工程適用于這種地層的性價比。通俗來說,就是劃算不劃算。因?yàn)?,工程除了安全,還有兩個很重要的指標(biāo)就是經(jīng)濟(jì)性和便捷性。
最后,需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),有的人或有的規(guī)范認(rèn)為錨索的錨固段必須置于基巖之中,這種一刀切式的說法是欠合理的。因?yàn)?,錨固工程的錨固力是可以通過鉆孔工藝、注漿工藝、編束工藝實(shí)現(xiàn)的。只是不同的地層為滿足不同錨固力的需求,就可能需要不同的錨固工藝。因此,坐井觀天式對待錨固工程的應(yīng)用,是多么的不應(yīng)該。
畢竟,辦法總比問題多!
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