抗浮锚杆在地下结构抗浮中的耐久性研究进展与发展方向

白晓宇， 王凤姣*， 桑松魁， 何来胜， 王雪岭， 张胜凯， 于龙涛， 涂兵雄， 许永亮

(1.青岛理工大学土木工程学院， 青岛 266520； 2.中国建筑第五工程局有限公司， 长沙 410004； 3.中铁建恒诚实业有限公司， 珠海 519030； 4.中铁建投(青岛)城市开发建设有限公司， 青岛 266033； 5.华侨大学土木工程学院， 厦门 361021； 6.中铁建设集团有限公司， 北京 100040)

近年来，随着中国基础设施建设的飞速发展，地上空间用地日趋紧张，特别是在城市建设中。人们逐渐将目光转向地下空间，地下空间建设中建筑物的抗浮问题亟待解决。在地下空间建设中，地下水浮力对建筑物的影响不可忽视，浮力过大会造成地下室底板破坏甚至使地下建筑整体上浮。为解决结构的抗浮问题，目前广泛采用压重法、抗浮桩及抗浮锚杆等方法。相较于压重法和抗浮桩来说，抗浮锚杆造价低，效果显著，应用更加广泛[1-4]。

锚杆的耐久性问题是岩土锚固技术中重要但相对薄弱的研究环节[5]。20世纪80年代，总参工程兵科研三所开展了有关锚杆使用寿命的研究，提出了砂浆锚杆使用寿命的经验公式，但室内相关试验研究不够深入，现场试验取样也不够广泛；90年代，该所据自身施工经验以及借鉴国外相关研究成果，对锚索的防腐措施提出了新的要求[6]。周世峰等[7]开展了有关腐蚀环境下水泥砂浆的耐久性试验，发现：通过预计水泥砂浆强度损失率的发展趋势，在已知腐蚀介质浓度及给定强度损失率限值前提下，可推算水泥砂浆的耐腐蚀年限。但此试验是基于单因素条件下的室内耐久性试验，未考虑多因素耦合的影响[8]。21世纪初，曾宪明等[9]结合破坏试验，分析了有关锚固类结构耐久性需着重关注的几个问题，并对其防护措施的研究方法进行了探讨。近年来，锚杆的耐久性问题是诸多学者研究的焦点，张思峰[10]为探究预应力锚固结构的耐久性，通过分析预应力变化的基本规律，并结合室内相似模型试验，探讨了锚固系统在不同荷载以及腐蚀介质作用下的耐久性问题。肖玲等[11]开展了承载锚杆和非承载锚杆在潮湿空气和盐类溶液中的腐蚀模拟试验，对比分析了腐蚀环境下荷载对锚杆力学性能的影响。综上所述，与锚杆受力机理的研究相比，目前对锚杆长期使用性能和耐久性的研究鲜有报道。因为抗浮锚杆作为一种地下隐蔽性工程，锚杆的工作状况及工作环境较为复杂，在长期服役阶段锚杆杆体的受力状况难以监测，其耐久性也较难把握。

因此，在抗浮锚杆耐久性研究方面，要想取得突破性进展，有关锚固类结构耐久性方面的研究是必不可少的。现就抗浮锚杆的耐久性问题，从其作用机理、影响因素以及解决方法等方面进行分析与总结。

1 抗浮锚杆结构及其作用机理

抗浮锚杆与普通锚杆的组成类似，由锚杆、锚具、锚固体三大部分构成。通常情况下，抗浮锚杆分为内外两个锚固段，内锚固段是指锚杆与锚固体之间的锚固；外锚固段是指锚杆与基础底板之间的锚固。将抗浮锚杆杆体与锚固体之间的界面称为第一界面，锚固体与岩土体界面称为第二界面[12]。锚杆杆体受到拉拔作用时，通过第一界面剪应力传递至锚固体；同理，锚固体再通过第二界面剪应力传递至周围岩体[13]。图1为抗浮锚杆结构的示意图。首先利用模具将锚杆锁死，而后在预留的锚杆孔洞中浇筑砂浆，待砂浆养护好后将锁死的锚具与外锚固段一同浇筑于混凝土底板中[14]，如此才可保证锚杆与底板的整体性能。

图1 锚杆结构的示意图[15]Fig.1 Schematic diagram of anchor rod structure[15]

高出底板水位的地下水浮力是抗浮锚杆荷载来源[12]，在地下水的作用下，基础底板承受浮力作用，底板将会产生向上移动的趋势，与此同时，与基础底板相连的锚固体及锚杆杆体亦有上移的趋势，但由于围岩对锚固体以及锚固体对锚杆杆体的约束作用，限制了基础底板的位移。锚固体及锚杆杆体通过彼此间的胶着力、摩擦力及机械咬合力的共同作用抵抗上拔荷载。

抗浮锚杆基本工作原理如图2所示。

P为拉拔荷载；F为浮力；τ1为第一界面剪应力； τ2为第二界面剪应力图2 抗浮锚杆工作原理[13]Fig.2 Working principle of anti-floating anchor[13]

2 抗浮锚杆耐久性影响因素

大量实践经验表明，工程结构耐久性差是导致结构提前破坏的最主要原因。而传统地下工程，如矿山工程，服役时间较短，因此为降低开采成本，围岩的长期耐久性往往受到忽视。而鉴于中国在大量的工程中使用了锚杆、土钉等支护结构，其先进性、可靠性、经济性毋庸置疑。但问题是在诸多工程中将锚杆作为永久支护结构，锚杆的使用寿命还不确定，若发生破坏失稳现象，则会使工程毁于一旦，锚固系统是否成为永久性工程中的“定时炸弹”逐渐引起广大科研工作者的担忧[16-17]。锚固结构普遍面临的问题是服役环境恶劣，隐蔽性强，对耐久性要求严格。因此对于埋置在复杂地下环境中的锚固体，影响其使用寿命的最大威胁是腐蚀问题[18]。锚杆服役环境中岩土介质及地下水中的侵蚀性介质、双金属作用以及地层中存在的杂散电流等是造成锚固结构腐蚀的主要因素[19]，尤其沿海地区地下水中氯离子、硫酸根等腐蚀性离子含量较高，易使金属锚杆发生化学腐蚀[20-21]。下文将主要从腐蚀环境、黏结剂以及多因素耦合等方面分析与归纳对锚杆腐蚀的影响。

2.1 腐蚀环境的影响

2.1.1 应力腐蚀的影响

应力腐蚀是材料在应力(主要为拉应力)与腐蚀介质共同作用下发生的腐蚀现象，材料、力学及腐蚀环境可作为影响地下工程锚杆腐蚀的重要因素。其中材料因素与腐蚀环境因素相协同可造成一般腐蚀；材料因素与力学因素相协同可造成机械断裂；其中应力腐蚀是在材料、腐蚀环境与力学三因素协同作用下产生的，是抗浮锚杆危害最大和最主要的腐蚀形式[16]。

应力腐蚀的作用表现为超非线性耦合，因而使钢筋断裂为脆性断裂[24-25]，在断裂之前不会发生明显的塑性变形，因此其对工程安全的危害极大，需要对应力腐蚀的性能加以研究，并采取适当的措施予以避免[26]。

曾宪明等[17]提出锚杆腐蚀速度与地质环境条件、使用年限有关。处于干湿交替或触水条件下锚杆腐蚀率较快，承载力下降也较为明显。在恶劣的岩土环境下，抗浮锚杆(索)主要表现为电化学腐蚀，即产生腐蚀电池，反应过程如图3所示[23]。朱万旭[26]针对港珠澳大桥中的应力腐蚀进行了研究，目前对钢筋中的应力腐蚀开展的足尺应力腐蚀试验较少，一般均对尺寸较小的标准试件进行定性研究。因前者研究规律能否用于大直径高强钢筋尚且存疑，因此其参考欧洲应力腐蚀试验标准[21]，设计了高强螺纹钢筋足尺应力腐蚀试验，采用恒负荷加载方法对于不同强度的高强螺纹钢筋在高应力下的抗腐蚀性能进行了研究。结果表明，当高强螺纹钢筋进入腐蚀裂纹扩展的第Ⅱ阶段时，钢筋所受应力的高低对腐蚀进程影响不大，该段主要受电化学反应的控制，该段越长，则表明抗应力腐蚀性能越好。而当进入第Ⅲ阶段后，裂纹扩展速度将迅速增大，因而导致脆性破断，符合应力腐蚀裂纹扩展规律，如图4所示。

图3 预应力锚杆表面腐蚀电池[23]Fig.3 Prestressed bolt surface corrosion battery[23]

应力腐蚀虽破坏性大，危害高，但其只在特定的环境下发生，因此，若能针对腐蚀环境加以人为干预，则可大幅度降低应力腐蚀发生的概率。

2.1.2 酸碱盐环境的影响

抗浮锚杆所处环境复杂，容易遭受钙、镁、硫酸盐等各种盐类的侵蚀，与此同时，环境污染愈加严重，酸雨现象频发，更是为锚杆防腐工作带来了新的考验。因此不少专家学者对酸碱盐环境下锚杆的锈蚀现象展开了详细的研究。

混凝土中水泥水化产物一般呈强碱性(pH为12.5～13.5)[27]。在这种碱性条件下，钢筋表面生成的钝化膜可以使钢筋免遭锈蚀，但当氯离子达到一定浓度时，钢筋表面钝化膜将在水、氧气和氯离子的共同作用下受到破坏，钢筋将产生锈蚀[28-30]。氯离子引起钢筋锈蚀的过程如图5所示[31]。钢筋首先遭到氯离子侵蚀，而后产生锈胀使其体积变大，导致混凝土开裂，当混凝土裂纹贯通时将彻底破坏。

KISCC为应力腐蚀临界应力强度因子；da/dt为应力腐蚀裂纹扩展 速率；为应力强度因子；KIC为材料的断裂韧度； σ为平均拉应力；a为1/2裂缝宽度图4 应力腐蚀裂纹的da/dt-KIC关系[26]Fig.4 The da/dt-KIC relationship of stress corrosion cracking[26]

图5 氯离子引起的钢筋锈蚀过程[31]Fig.5 Corrosion process of steel bar induced by chlorideion[31]

离子浓度变化会带来腐蚀速率的变化。先前的诸多研究结果表明随离子浓度增加，腐蚀速率增加。但文献[11]及文献[32]研究表明腐蚀速率与溶液浓度并不是单调关系，而是存在一个临界浓度，小于或者超过该临界浓度值时，腐蚀速率皆降低。

关于硫酸盐的侵蚀过程，文献[34]指出侵蚀过程中硫酸盐的阳离子或离子浓度不同，导致其反应机理也不相同，侵蚀破坏类型大体可分为三类：一般硫酸盐侵蚀破坏、镁盐侵蚀破坏、碳硫硅钙石结晶破坏(TSA)。

文献[37]说明pH大小会影响腐蚀速率的快慢，在pH≤4的溶液中锚杆均发生破坏，但在pH=5的溶液中，经过1个月的观察，均未发生破坏。该研究说明应力腐蚀只发生在高酸性环境中，并且失效时间与酸碱度呈指数关系。原因是在pH≤4时，会有大量氢气逸出，引起氢致开裂。而在较高pH(>4)下，氢浓度不足以引起应力腐蚀。

应力腐蚀发生在强酸环境中，pH较小时的腐蚀速率大于pH较大时的腐蚀速率。李英勇[38]试验研究得出，当pH在5～9的范围内时，随着pH增大，钢筋和钢绞线单位长度的腐蚀量呈递减趋势，总体呈负指数形式发展。

2.2 黏结剂耐久性的影响

自20世纪90年代以来，国外开始采用非金属锚杆并对其耐久性进行了相关研究。但研究主要集中在混凝土结构，分别从特殊环境下对纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)筋性能影响及FRP筋与混凝土界面黏结性能影响两方面进行研究，并未对其断裂性能进行分析，且主要针对FRP加固的整体性能进行研究，对其黏结剂的耐久性能进行同步研究较少[39]。

杨文瑞等[40]通过将环氧砂浆试块浸泡在酸碱盐溶液中观察发现，经腐蚀溶液腐蚀后，外观并未发生明显变化，在每种溶液中质量变化较小。由此可见，环氧砂浆分子之间的黏结性较好，可以有效抗腐蚀。由试验得出，在力学性能方面，酸性环境对环氧砂浆的抗压性能影响较大，随腐蚀时间增长，抗压强度降低；而对于碱性和盐溶液环境中的环氧砂浆试块而言，其抗压性能非但没有减弱，反而有增强的趋势，如图6所示。

聚酯纤维及环氧树脂都是常用的黏结剂，但在同一环境下两者的反应不同，对比其不同反应可选出性能较为优越的黏结剂，聚酯纤维和环氧树脂在各种环境下如表1所示。

对比可知环氧树脂在各种环境下的腐蚀程度要小于聚酯纤维。并且环氧树脂与锚筋的黏结强度较高，而水泥浆与锚杆的黏结强度相对较低。因此，环氧树脂作为黏结剂被广泛应用于工程中。

朱街禄等[42]指出，将环氧砂浆浸泡于酸性溶液中时，随着浸泡时间的延长，环氧砂浆试块的抗压强度损失较大，如图7所示。长时间酸腐蚀环境会对环氧砂浆试块产生严重的不利影响。文献[43]也指出对于碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)锚杆而言，经酸溶液腐蚀后，产生的滑移量较大，增大50%以上，对黏结性能影响较大。

图6 环氧砂浆抗压强度随腐蚀时间变化[40]Fig.6 The compressive strength of epoxy mortar changes with corrosion time[40]

表1 聚酯纤维及环氧树脂在各类环境下的反应[41]Table 1 Reaction of polyester fiber and epoxy resin in various environments[41]

图7 环氧砂浆试块在酸腐蚀过程中性能指标的 损失比例[42]Fig.7 Proportion of performance index loss of epoxy mortar test block during acid corrosion[42]

2.3 多因素耦合的影响

在土壤及岩石环境中，影响锚固体结构耐久性的因素很多，且这些因素相互影响，表现出很强的随机性和模糊性，由于岩土体是一种天然多孔介质，侵蚀性离子及地下水会在其中进行迁移、扩散和对流，并且地下环境复杂多变，在多因素影响下，侵蚀介质会在锚固系统内形成耦合迁移机制，会直接影响到锚固结构腐蚀进程[16]。

梁健[44]通过试验及理论分析对多因素耦合条件下锚杆锚固系统的腐蚀退化机理及多种腐蚀介质与应力作用复合条件下锚杆锚固结构耐久性影响因素进行了研究，建立了“考虑热学-细观力学耦合的锚固体内部腐蚀介质扩散模拟方法”，并且在已有研究的基础上，建立了新的氯离子扩散模型。汪剑辉等[32]研究表明锚杆在潮湿空气中腐蚀的程度与温度、湿度及大气成分等气象环境因素以及锚杆材料性质有密切关系，但与有无外荷载以及荷载数值的大小的影响较小。

张未林[45]在钢筋疲劳荷载与腐蚀耦合作用下通过扫描电镜对钢筋断口进行宏微观分析发现，钢筋在酸性及碱性溶液中均会产生腐蚀，但酸性溶液中的钢筋腐蚀比碱性溶液中快，腐蚀更严重。且酸性溶液中钢筋的变形能力、最大荷载及最大屈服强度均比碱性环境中的钢筋小，如图8所示。

另外，研究结果表明，腐蚀作用会影响材料的韧性，在同一腐蚀介质中，腐蚀的时间越长则材料塑性越差，脆性逐渐增强，在高应力与腐蚀介质的耦合作用下，杆件将出现突发性的脆性断裂。试验中选取了代表性钢筋进行拉断，对其断口进行电镜扫描。具体钢筋选择如表2所示。

图8 酸碱环境下钢筋平均单位长度腐蚀量对比[45]Fig.8 Comparison of the average corrosion amount per unit length of steel bars in acid-base environment[45]

表2 扫描电镜试验钢筋选择[45]Table 2 Selection of rebar for scanning electron microscope test[45]

扫描电镜下放大30倍的断口低倍宏观分析如图9所示。

图9 试件断口宏观形貌[45]Fig.9 Macro morphology of the fracture surface of the specimen[45]

对比试件A-9与B-9可知，在同一加载次数下，碱性环境下钢筋的颈缩现象更明显，塑性更好。对比试件B-3与B-9可知，在pH相同条件下，拉伸次数越多的钢筋纤维筋所占面积越大，塑性越好。这表明，疲劳荷载也是影响钢筋腐蚀的重要因素，一定次数的疲劳荷载可以使钢筋塑性增强。对B-3与B-9断口区域放大1 000倍进行高倍扫描，高倍扫描图像如图10所示。

断口1、3区域虽位于剪切唇上，但距钢筋表面较远，韧窝呈现轻微拉长趋势，断口4区域位于近钢筋表面处，为明显的拉长韧窝，断口2区域为等轴韧窝。

由图11可知，断口1、2区域均为等轴韧窝，3区域为拉长韧窝。对比分析试件B-3及B-9可得，试件B-9的等轴韧窝区域大于试件B-3，且韧窝更均匀，韧窝深度更深。由此可证明试件B-9塑性高于试件B-3，进一步验证了一定次数的疲劳荷载可以使钢筋塑性增强这一结论[45]。

鉴于中国各地的地下构造、腐蚀介质环境差异较大，且不同材料的性能也各不相同，在宏观因素及微观腐蚀环境的共同影响下，腐蚀结果呈现多样性，因此，对各地大型锚固结构所处地理位置及水文地质条件进行针对性调查，并详细研究已发生腐蚀破坏的构件，结合其腐蚀环境共同分析，将各个研究成果统一起来，建立一个开放性的锚固结构耐久性大型数据库，可有助于推动中国耐久性工作的进一步发展。

图10 试件B-3断口区域(×1 000)[45]Fig.10 Fracture area of specimen B-3 (×1 000)[45]

3 抗浮锚杆耐久性解决方法

目前而言，锚杆抗腐蚀主要采取的措施有锚杆涂镀法、钢套管法，采用高强混凝土并适当增加保护层厚度，使用低氯或无氯类促凝剂和防冻剂等。相较此类措施而言，更多新型防腐措施层出不穷，下面将从新材料的应用、阻锈剂以及多重防腐锚杆三方面进行阐述。

3.1 非金属材料的应用

由于抗浮锚杆的服役环境比普通锚杆更为恶劣，因此使用传统金属锚杆，腐蚀问题和耐久性问题难以得到有效的解决，此时新型非金属抗浮锚杆应运而生并得到工程界的认可[1]。其中FRP材料型锚杆应用广泛。FRP是指由多股纤维与黏结介质胶合后，经过特制的模具挤压、拉拔而成。据其纤维不同，可以分为多种类型，如玻璃纤维增强聚合物(GFRP)、碳纤维增强聚合物(CFRP)、玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)等。

陈平[46]对浸泡于H2SO4溶液、NaOH溶液、NaCl溶液中的FRP-钢筋锚杆通过电流加速腐蚀之后，对其各项力学性能进行了研究，并与同等条件下的钢筋试件进行了对比分析，证明了相较于普通钢筋锚杆而言，FRP-钢筋锚杆具有更好的耐酸碱盐和电流腐蚀的特性。

与传统金属锚杆相比，GFRP锚杆具有更高的比强度、更好的耐腐蚀性及介电性等优点，将玻璃纤维增强聚合物材料引入抗浮锚杆体系，可很大程度上改善传统金属锚杆存在的电化学腐蚀及地下水腐蚀等问题，特别适用于地铁车站抗浮[12]。

朱街禄[42]研究得出CFRP锚杆在酸性溶液中浸泡90 d过程中，其尺寸和外观颜色没有发生显著变化，物理性能的指标降低幅度较小，由此可见，CFRP锚杆的耐酸腐蚀性较好。罗小勇等[41]通过研究得出酸碱盐的腐蚀环境对CFRP锚杆的强度影响较小，强度下降均在4%以内，可以发现碳纤维具有较好的耐酸、耐碱和耐盐腐蚀的性质。并且在黏结强度方面，薛伟辰[47]的研究得出CFRP筋锚杆具有较高的界面黏结强度。

BFRP锚杆因其抗拉强度高、比重轻、耐腐蚀、绝缘性好等优点受到不少专家学者的推崇。天然玄武岩拉制的玄武岩纤维，是一种绿色、环保材料，继碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维后受到广泛好评，是目前大范围推广的纤维增强材料[48]。

非金属锚杆虽在耐腐蚀方面效应显著，但仍有许多问题亟待完善。非金属锚杆如GFRP类锚杆，其抗拉性能较好，但其抗剪抗弯性能较差，在服役过程中易发生拔断破坏或剪切滑移破坏。具体破坏形态如图12所示[49]。

3.2 阻锈剂的运用

阻锈剂因其成本较低、防护效果明显等优势在各大工程中得到广泛应用[50-52]，其作用机理是在钢筋的表面形成致密的钝化膜，或者是在钢筋的钝化膜受到破坏时，阻锈剂能够使其及时修复，进而达到防腐蚀的目的。在电化学腐蚀中，阻锈剂也通过降低阴阳极的效率来减缓腐蚀速率[53]。因此，阻锈剂按照其作用机理主要可分为阴极阻锈剂、阳极阻锈剂以及复合阻锈剂。其中，复合阻锈剂因其在氯盐环境下的阻锈效率较高，又可同时抑制阴阳极的反应，因此受到广泛关注[54]。而其中氨基醇类阻锈剂因其高效、毒性小、环保等优点应用越来越广泛[54-55]。其主要通过两方面来达到阻锈的目的，一方面是和混凝土中的水化产物反应生成沉淀，增加混凝土的密实度，保护钢筋避免锈蚀；另一方面是通过在钢筋表面形成的保护膜来阻碍侵蚀性离子。

何林等[55]通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)表面分析方法以及电化学测试研究得出，随着复合氨基醇阻锈剂(AMA)和传统亚硝酸钙阻锈剂(CN)掺量的增加，钢筋的耐腐蚀性也得到提高，这两者均可显著延长钢筋开始锈蚀的时间，且复合氨基醇阻锈剂(AMA)在钝化膜遭到破坏后的抑制效果更明显。练松松等[56]对比分析了阻锈剂在单掺和复掺下对钢筋耐久性行为的影响研究，并通过X射线衍射、压汞等微观试验分析了其影响机理。

目前有机阻锈剂的研究大多集中在分子结构筛选及机理探讨[57-59]，对于较为成熟且商业化应用的阻锈剂研究较少。且工程中使用的阻锈剂多以无机盐阻锈剂为主，而此类阻锈剂在保护钢筋过程中自身也会不断被消耗，并且无机盐阻锈剂多为有毒致癌类物质，已有不少国家出台禁用政策[60-61]。因此，开发绿色无污染、高强、经济类有机阻锈剂已成为当今研究重点。

3.3 多重防腐技术

为使锚筋与地层中的水与空气等腐蚀介质隔离开来，通常采用的方法有套管法、涂镀法，采用高标号混凝土适当加厚保护层法等。只应用其中一种防腐措施的锚杆为单层防腐锚杆，采用两种措施的锚杆为双重防腐锚杆，采用三种及以上措施的锚杆称为多重防腐锚杆[8]。

普通砂浆锚杆主要利用注浆层隔绝腐蚀介质来达到防腐效果，但注浆层中存在气穴及毛细孔道，将会增加锚筋与腐蚀介质的接触面，致使锚筋遭受腐蚀。且注浆过程中锚筋若发生偏移，将造成沿锚筋轴向注浆层薄处更易遭受腐蚀。普通砂浆锚杆防腐蚀效果并不理想，因此，为追求更理想的防腐效果，从多个方面达到防腐目的，多重防腐锚杆应运而生，其主要由锚杆杆体、注浆部位、塑料套管、锚固体组成。

中国主要流行的多重防腐锚杆为DCP型多重防腐锚杆，其构造特点为：在锚筋外设置波纹套管及注浆囊，注浆后可形成锚筋-波纹套管内壁和波纹套管外壁-钻孔壁双层护壁；锚筋一般采用全螺纹实心钢筋，也可采用精轧螺纹钢筋或螺纹钢筋，通长螺纹可增加锚固件强度，同时可对锚筋进行涂镀，在锚筋表面形成保护层，增强其多重防腐效果；锚固件为钢质涨壳锚固件，可及时形成端头锚固。在多重防腐锚杆中，两层注浆体及套管，外加涂镀层，可对锚杆杆体形成多重防护，有效隔离腐蚀介质，以达到防腐目的[62]。

由于抗浮锚杆通常位于水下或干湿交替区，尤其在滨海地区，服役环境异常严酷，锚杆腐蚀往往是荷载、环境等多因素共同作用的结果，针对这种情况，可综合运用多重防腐技术来解决其耐久性问题。

4 结论

随着抗浮锚杆在地下工程中的应用愈加广泛，抗浮锚杆的耐久性成为地下抗浮工程中亟待解决完善的问题，通过对对抗浮锚杆在地下结构工程中的应用进行以下总结。

(1)锚筋的腐蚀以应力腐蚀居多，是抗浮锚杆危害最大及最主要的腐蚀形式，且应力腐蚀作用表现为超非线性耦合，导致钢筋发生脆性破坏，对工程危害大，但其只在特定的环境中发生，若能对锚杆所处环境进行人为干预，则会大大降低应力腐蚀的发生。盐类离子中，氯离子对筋材的腐蚀速率影响最大。

(2)抗浮锚杆中，黏结剂的耐久性对锚杆寿命也存在一定的影响，而环氧树脂的黏结效果明显优于其他类型的黏结剂，黏结性能更具优势，可用于今后的工程应用和研究之中。

(3)在土壤环境中，锚杆腐蚀往往表现为多因素共同作用的结果，在高应力与腐蚀介质的耦合作用下，杆件将出现突发性的脆性断裂，并且在多因素情况下，侵蚀介质往往会形成耦合机制，致使锚杆腐蚀呈现复杂多变的情况。

(4)针对锚杆抗腐蚀现象，采用的传统方法主要有套管法、涂镀法等。目前，非金属锚杆以及新型阻锈剂的研究开展得如火如荼，寻找更有效、更经济的抗腐蚀方式将成为今后的研究重点。

5 现有研究存在不足与展望

在对以往的研究总结发现，对抗浮锚杆的研究仍存在一些不足。

(1)非金属锚杆在耐腐蚀性方面具有明显的优势，其绝缘性质可有效避免地下杂散电流的影响，但实际工程中对于非金属锚杆应用不普遍，存在局限性，对非金属锚杆耐久性研究还不够全面，相关规范介绍不够详细。

(2)有关抗浮锚杆试验研究多为室内试验，周期较短，缺乏长期的现场足尺试验，若想在抗腐蚀性方面取得进一步进展，结合实际工程开展现场长期试验研究是必不可少的。

在对目前研究现状全面梳理的基础上，结合该方向亟需解决的关键问题，提出以下展望。

(1)有关锚杆的应力腐蚀机理较为复杂，受多种因素共同作用的影响，腐蚀机理有待进一步深入研究。同时，可考虑进行合理选材及优化设计锚固方法和锚固装备进一步规避应力腐蚀。

(2)应进一步完善锚杆服役期的监测机制，对复杂环境中已服役的锚杆，应对其建立完善的长期服役性能监测系统，对可能出现的危害加以规避。

(3)由于地区不同，所处地质环境不同，锚杆腐蚀结果呈现多样性与差异性，因此，若能对各地典型锚固结构进行详细调查，并对已发生腐蚀的构件进行对比分析，在此基础上，建立起锚杆耐久性数据库，将进一步推动中国基础设施耐久性工作的发展并避免工程事故的发生。