岩土锚固技术在公路边坡治理中应用研究

胡博林

摘 要：随着我国逐步扩大的工程建设形势，在铁路隧道、岩土边坡、抗倾浮结构、稳定坝基及支挡基坑等多个不同领域中都得到了十分广泛地应用，作为岩土工程领域中非常重要的研究领域，锚固技术是利用锚喷支护作用的一项技术措施，在整治、利用及改造岩土体过程中使其保持较高的稳定性，并有效发挥出岩土体的优势克服不足之处。在对公路边坡的有效治理上，岩体锚固技术凸显出重要作用，尤其是该技术在实际中的效果。鉴于此，本文是对岩土锚固技术在公路边坡治理中应用进行研究和分析，仅供参考。

关键词：岩土锚固技术；公路建设；边坡治理措施

1 岩土锚固技术概述

1.1 锚固的作用方式

在岩土锚固技术实际运用中，一般会在岩土体通过锚固进入了塑性变形阶段才会发挥作用，而锚杆或锚索的作用慢慢增强，改善复合岩土体塑性变形以及破坏形状等。要稳固岩土体，首先要做好约束骨架，保障复合岩土体可以形成有机的整体。而锚固的作用方式是通過埋设于地层下的锚杆或锚索与地层岩体之间的紧密贴合，增强防止岩块下滑的摩擦阻力，达到加固的目的。在公路边坡中，可以通过锚杆或锚索对公路斜坡软弱结构面进行切割，形成板状岩体类的稳定结合体。锚杆或锚索在锚固过程中可抵抗岩土体自重应力，也可抵抗外荷载作用力，通过分担边坡岩土体内部力量而实现边坡稳固的作用。尤其是在岩土体出现开裂时，锚杆或锚索分担力量的作用明显，让使岩土体更加坚固，防止出现整体性破坏和大规模滑坡与坍塌问题。

1.2 锚固的作用机理

在岩土锚固中，其主要是通过锚杆或锚索附近低层岩体抗剪度传递结构物的拉力，其作用机理主要可以概括为以下几种：第一种是锚杆或锚索能够降低岩块下滑力，且锚杆或锚索具有一定的预应力，可增强岩土自身强度，稳固边坡；第二种是锚杆或锚索能够增强潜在的滑面法向力，提高潜在的滑面摩擦阻力，保障边坡稳定性；第三种是利用锚杆变形对岩土体施予压力，让原有的岩土体转变为三维应力状态，通过其承载环与承载拱的相关作业，实现岩土体变形的限制与约束作用，进而稳固边坡岩土体；第四种是通过锚杆在软弱岩土层中构建骨架，提升破碎岩土体的整体性，进而增强岩土体的强度。

总之，岩土体和内部的锚杆或锚索产生相互作用时，能够增强岩土体强度，改善岩土体的低抗拉和抗剪强度等情况，提高岩土体整体刚度，增强边坡稳定性。

1.3 锚固系统的破坏方式

所谓锚固系统的破坏，是指组成材料的破坏，可概括为4种：第一种是锚杆杆体颈缩破坏，即锚杆受到拉力作用过大，使锚杆体发生的颈缩现象，从而破坏锚固系统；第二种是岩土基体锥形破坏，若岩土体基体和灌浆体之间的接触界面黏结强度过大，同时岩土基体抗劈裂强度与锚杆体的锚固长度过小，就会导致锚杆在遭受外荷载力的情况下，灌浆体周围基体发生呈椎体形状的破坏；第三种是黏结破坏，其破坏位置通常是锚杆和胶结材料界面，或者是岩土基体界面和胶结材料的界面处。一旦锚杆、岩土基体以及灌浆体的黏结强度达到极限值，就容易出现这种破坏情况；第四种是椎体黏结复合破坏，即岩土基体既出现锥形破坏，也出现了黏结破坏的现象。正确认识锚固系统的多种破坏方式，便于采取措施更好地稳固边坡。

2 公路边坡治理过程中利用岩土锚固技术的优势和不足之处

在治理公路边坡中，岩土锚固技术作用能够有效发挥出来，其应用效果在实际应用中也有目共睹。主要优势体现在：在构筑物上锚固技术提供发挥作用的抗力对外部荷载承受，并产生对锚固地层岩石的加筋作用，也就是压应力区；使地层提高强度；相对于其它防护措施，高效、稳定、具有良好的耐久性；便于施工，不需要捣筑和立模板；施工完成后，不需要较多的人力和资金养护维修；在对高陡边坡处理过程中，相对于其它方案而言，该方案有效缩短了施工建设周期，也降低了建设预算。但在实际应用中也存在不足之处，在控制质量及检查等过程中具有较高难度，若疏忽就容易引发质量事故；在应用施工过程中是比较复杂的工艺过程，特别是对加固预应力锚索的选择时，在一定程度上增加施工过程的难度。

3 对公路边坡锚固效果产生影响的主要因素

其主要影响因素有三个：一是锚固的时间间隔。主要是边坡开挖与加锚之间的时间间隔，在整个锚固工程中对时间间隔具有关键性作用。通常而言，开挖公路边坡一般都是应用自上而下分布的措施，与之对应的是应边挖边锚进行加锚，岩体难以持续保持原应力状态而出现临空面，达不到岩体较充足的松动荷载能力。岩体若稳定性不够将产生滑动进而转化为滑动能，需增大锚固力对滑动能进行克服。所以，选择适宜的锚固间隔时间能够实现应用锚固技术的预期效果。二是环境影响。主要是发挥预应力作用，主要体现在：自然环境变化的温度使岩体温度不同，造成锚固力产生差别。通常而言，在夏季随温度升高而增大预应力，在冬季随温度降低而减少预应力；降雨也影响预应力。若雨水渗入岩体裂隙就容易产生湿胀现象，进而引起钢索拉伸，随之锚固预应力增大。三是岩体条件。岩体具有坚硬、软弱等多种类型，容易产生完全不同的蠕动。坚硬岩体的结构面相对较少一些，蠕动与其它结构相比也不大，所以预应力损失相对较小，而软弱岩体预应力只是在岩层产生一定的作用，因岩层受压缩作用产生的变形相对较大，变形将减少而速度也将降低，因此在预应力损失方面相对较大一些。

4 公路边坡治理中锚固技术的应用

在实际工程中锚固技术的发展较快，其技术内容的发展呈现出多样化趋势，在治理公路边坡中应用的锚固技术主要是：一是采用岩土锚固技术对圬工防护的不足进行弥补。常规的防护公路边坡过程中，为使公路边坡保持稳定，圬工防护是比较常用的一种方法。但该技术存在不足之处，因圬工防护体只在坡面上产生作用并具有较低强度，若配以常规加固方法对于边坡岩土体存在的一些问题难以有效解决而造成对其防护具有一定的难度。有效利用锚固技术可显著缩短工程建设时间，不断降低工程建设造价并在一定程度上将运营维护经费显著减少，确保工程达到较高的耐久性与稳定性。

二是采用岩土锚固技术改善重力式挡土墙存在的问题。主要是因原料都具有广泛的来源、施工工艺相对简单及建设费用不高，而且重力式挡土墙存在很多问题有待于改进，如在体积上具有比较高的要求，目前还难以有效解决复杂地质地形条件的情况，若可以配合岩土锚固技术就能妥善解决该问题。锚杆挡土墙、锚杆桩板式挡土墙及加筋挡土墙在岩土锚固技术中都能在治理公路边坡中应用，具有良好的稳定性、轻型结构及地基承载力不高等明显优势。

5 结束语

总体而言，岩土锚固是通过埋设锚杆而使地层和结构物之间紧密联锁，基于地层下锚杆或锚索和周围地层抗剪强度而传递结构物的拉力，达到加固地层的作用，提高被加固岩土体的强度，同时改善该岩土体的应力状态，最终达到保持岩土体和结构物之间稳定性的目标，实现岩土锚固对边坡治理的目的。这一技术具有一定的推广应用价值，在了解其作用方式和原理的基础上，克服其中的运用缺点和注意事项，可更好地发挥其在公路边坡治理中的作用。

参考文献：

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