土层扩孔压力型锚杆的锚固机理探析

向德强

摘 要：在文章中，作者首先简单介绍了土层锚杆的基本概念及相关知识，而后结合某一特定的建筑工程，对扩孔压力型锚杆的应用进行了实验分析，包括扩孔过程及张拉实验等。最后总结了该类锚杆的锚固机理，明确了压力型锚杆的抗拉力和抗拔力量更強，符合当代建筑的建设理念。相信未来，扩孔压力型锚杆会在我国各类工程建设中得到更为广泛的应用。

关键词：土层锚杆；扩孔压力型锚杆；锚固机理

1 土层锚杆概述

作为岩土工程领域的重要技术手段之一，锚固技术的使用极大地改变、加固并提升了岩石的本质特征，充分地发挥出工程地点岩石土体的巨大潜力，极大地优化了工程结构的承压能力。就我国目前研究情况来看，关于岩石锚固技术的研究较多，而关于土层锚固技术的相关文献则比较少。近年来，随着深基坑支护技术的不断提高，土层锚杆技术也得到了更为广泛的应用。

所谓土层锚杆锚固，就是指工作人员将其一端与工程地下的各种支护机构相连接，而另一端则固定于破裂面之下的稳固土体之内。这样一来，锚杆就能将支护结构所承担的侧向的负荷传递到稳固的土体之中，提高结构的抗剪强度，从而进一步提高支护结构的稳定性。就目前来说，随着各种新技术手段的不断涌现，各种新型锚杆也在不断问世，如扩孔型土层锚杆、重复高压灌浆型锚杆以及分散压缩型锚杆等。

2 土层扩孔压力型锚杆的相关实验研究及结果分析

层锚杆的支护过程主要包括以下几个环节：在土层中成孔、插入锚杆、对锚杆周围进行注浆以及张拉锚固等。这些工程环节的合理与否，将会对整个工程的质量产生十分重要的影响。为了进一步提高锚杆的承载能力，优化工程质量，扩孔型锚杆受到了广大工程从业者的重视，其使用突破了传统锚杆长度不足造成的不利影响。土层锚杆的承载力主要是由锚固体与周围土体之间的界面特征所决定的，包括锚固段浆体与钢筋界面之间的固力、摩擦阻力以及锚固土体保持稳定性的力等。扩孔型锚杆，也可称为扩大头锚杆，其受力来源主要包括以下几个方面：第一，锚固段与土层之间产生的摩擦阻力；第二，扩孔段与土体产生的摩擦阻力；第三，扩孔端部的承载力。在施工之前，工作人员必须充分了解土层锚固技术的工作原理以及相应的受力情况，这样才能使锚杆与周围土层之间很好地连接起来，充分实现锚固的效果。

为了充分鉴定扩孔型锚杆的性能，作者对锚杆进行了实验研究与分析。现有一工程建设项目，其基本情况如下：该建筑有六层，同时有两层地下室。项目施工人员计划采用框架施工结构，在基坑开挖时采用两级形式进行，其中第一级采用放坡、喷锚以及单双轴水泥搅拌桩的支护形式，而第二级采用SMw技术功法、局部设内支撑、三轴水泥搅拌桩的支护形式。下面，作者将对该实验的相关数值进行分析，并探讨土层扩孔压力型锚杆的锚固机理，以便使该类锚杆在未来得到更为广泛的应用。

为了充分鉴定扩孔型锚杆在施工过程中应用的可行性，作者对锚杆进行了实验，主要选取了5根锚杆，所有的锚杆均采用25精轧的螺纹钢。工程施工地点的土层经检验为中砂，锚固段的直径为20厘米。为了更好地了解锚杆的性能，作者对这五根锚杆进行了编号，并做好实时记录。整个实验周期为15天，实验过程完全按照建筑工程的施工技术规范进行，并通过穿心式的油压千斤顶对锚杆的承受压力进行逐级增加。为了保证数据的真实性，作者在锚杆易于变形的方向安装了百分表测读。

同时，扩孔过程如下：首先，作者将钻杆下方插至孔的底部，并以此来测算钻管的深度与套管的深度是否一致或者合适。一般来说，钻杆的深度必须大于套管的深度，同时两者数量要保持一致。其次，进行第一节扩孔，按照“钻进引孔→一节钻杆到底后提升钻杆→从上至下扩孔→一节钻杆到底后，从下向上扩孔至套管深度→向前推进该节钻杆，安装第二节钻杆”的步骤进行。之后，工作人员可以进行逐次扩孔、二次扩孔、三次扩孔等。当深度合理以后，作者停止钻孔，同时要记录下浆液的用量，看是否有返浆的现象。再次，取出钻杆、拔出套管，然后进行注浆。同时，要做到及时补浆。作者对所有的锚杆进行了张拉实验，经测定发现，上部非扩孔段长为14米，直径为3.5米；扩孔段为4米，直径为6米，土层特征E为30MPa，C为 40MPa。同时，经比较普通锚杆与土层扩张型锚杆，作者发现后者的抗拉力更强。

3 数值模拟

在本次实验过程中，作者主要采用了FLAC计算方法，模拟了土层、岩石以及其他结构材料的特性，这些材料在达到屈服极限时会发生塑性流动。通过单元和区域的表达形式，工作人员可以自动地调解各个体系，从而模拟不同物体的形状。FLAC程序还可以模拟滑坡和断裂发生的位置，并进行动态分析。

通过分析，作者发现扩孔压力型锚杆的抗拔能力远远大于拉力型的锚杆。一般来说，在同等荷载下，拉力型锚杆更容易被破坏，例如会表现出锚杆顶端出现位移，或者油泵出现回油等现象。这样一来，它所承受的荷载就不能继续增加。但扩孔压力型锚杆的锚固段在相同荷载下，其承载力并没有达到极限。因此，扩孔锚杆的抗拔力更强，同时成本投入较低，有利于提高工程的经济效益等。

4 结束语

由于各种主客观因素的影响，工程建设的情况也会有所不同。工作人员必须做好与工程建设项目相关的土层锚杆的力学特征研究，充分了解锚杆荷载的承受及传递情况。通过上面普通锚杆与土层扩张型锚杆的比较分析，我们可以看出，土层扩张型锚杆的抗拉力更强；在同等荷载下，拉力型锚杆更容易被破坏；扩孔锚杆的抗拔力更强，同时成本投入较低。因此，在未来的工程建设过程中，我们应该大力推广土层扩张型锚杆的使用，这有利于优化提升工程的质量，对于减少企业的财支出，进一步提高企业的经济效益等方面具有十分重要的意义。

参考文献

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