7.4 锚固加固法
7.4.1 锚固加固法用于有锚固条件的工程主要是指新增锚杆或锚固体系具有可施作的场地以及周围建筑物的基础、管线、工程地质、水文地质条件满足锚杆施工和承载力的要求等;锚杆作用的部位、方向、结构参数、间距和施作时机可以根据需要较为方便地进行设定和调整,能以最小的支护抗力,获得最佳的稳定效果,因此对于边坡的稳定、支护结构抗滑移、抗倾覆等加固具有良好的适应性和加固效果,技术经济效益显著。
7.4.2 由于锚固法具有施工简便、及时提供支护抗力、对原有支护结构扰动小,显著节约工程材料并充分利用岩土体的自身强度的特点,因而在边坡工程加固中优先采用。对于高大的岩质边坡、变形控制要求较高的边坡由于预应力锚杆及时提供支护抗力,控制支护结构及边坡的变形,能提高边坡的稳定性和施工过程的安全性,成为不可或缺的加固手段之一;对施工期间稳定期较差或者无开挖条件的边坡工程,采用锚杆和预应力锚杆不但能减少变形,而且增加边坡软弱结构面、滑裂面上的抗剪强度,改善其力学性能,有利于边坡的稳定;国内外地震对锚固边坡稳定性的影响研究和调查(尤其是四川汶川大地震边坡失稳工程调查)结果表明:由于锚杆具有良好的延性,将结构物或边坡不稳定地层与稳定地层紧密地锁在一起,形成共同的工作体系,采用预应力锚杆进行加固且锚杆的工作状态良好的边坡工程及大坝工程基本上都处于稳定状态。因此规定采用预应力锚杆对抗震设防烈度较高地区的边坡及构筑物进行加固,有利于提高其抗震性能和安全性。
7.4.3 锚杆锚固段设置在软弱土层或经处理也不能满足锚固要求的地层中,会引起显著的蠕变而导致锚杆预应力值降低,或因锚固段注浆体与土层间的摩阻强度过低无法满足设计要求的锚固力;由于地层对钢筋和灌浆体的强腐蚀性,降低了锚杆的使用寿命,导致边坡存在安全隐患和边坡稳定维护成本的增加;填方锚杆挡墙垮塌事故经验证实,锚杆自由段处在欠固结的新填土边坡及竖向变形较大的边坡工程中,在锚杆施工完成后,随着填土的固结和沉降,竖向变形加大,导致锚杆的拉压力增加和对挡墙附加推力增加,不利于边坡的稳定,因此根据上述分析,对不适于锚杆的情况进行了规定。
7.4.4 本规定给出了新增锚杆承载力、数量、间距等的确定方法。
锚杆布设的位置与方位要充分考虑边坡可能发生的破坏模式、支护结构抗滑移、抗倾覆和强度等要求,锚杆位置布设于边坡作用力合力点,能使其最大限度提高抵抗滑移或倾倒破坏的抗力。
新增锚杆与原支护体系中锚杆的间距过密,会引起群锚效应,从而降低了锚杆的承载能力,不能充分发挥新增锚杆与原支护体系中锚杆的作用;锚固段穿过滑裂面或潜在滑裂面不小于2m有利于锚固的可靠性,并参考国内外的岩土锚杆规范所做的规定。
锚杆传力构件具有足够的强度和刚度,是为了避免传力构件局部损坏和坡面地层因压缩变形而导致锚杆作用效果降低或不能将锚固力有效地传至稳定地层中。
7.4.5 精轧螺纹钢筋是在整根钢筋上轧有螺纹的大直径、高强度、高尺寸精度的直条钢筋,可在任意截面上通过内螺纹连接器进行加长或者采用螺母进行锚固,具有连接、锚固简便、利于重复张拉、与胶凝材料粘结力强、施工方便等优点;钢绞线具有强度高、低松弛、可重复张拉、与钢筋相比可大量节省钢材且便于运输和现场施工的特点,此外预应力锚杆杆体采用精轧螺纹钢筋、无黏结钢绞线时,可根据监测结果较方便地进行预应力调整,进行边坡动态设计与施工;新增锚杆由于控制变形和加固的要求,预应力锁定值为锚杆拉力设计值;对于被锚固支护结构位移控制值较低时,尤其是软土深基坑工程、蠕变较大的软岩高边坡工程,其周围无建筑物或者变形不影响周围建筑物的安全,在某些情况下,由于支护结构变形,锚杆预应力增加约35%~50%,有些锚杆的筋体甚至断裂(锦屏Ⅰ、Ⅱ电站两岸高边坡采用预应力锚杆加固,由于岩石蠕变变形过大而导致筋体断裂)因此在被锚固结构允许产生一定变形的工程,锚杆初始预应力(锁定荷载)取为锚杆拉力设计值的75%~90%。
7.4.6 通过对国内外边坡工程中锚杆腐蚀破坏的实例调查研究表明,锚杆的断裂部位主要位于锚头附近。保护层开裂,由于大气水的渗入,常导致锚头腐蚀,因此本条对已有锚杆锚头出现锈蚀以及保护层开裂进行修复处理进行规定,以便保证锚杆的长期锚固性能。
7.4.7 由于钻孔用水会软化边坡岩土体,引起其岩土体物理力学参数下降,导致边坡的变形加大,降低边坡的稳定性,因此,本条规定,对于水钻成孔导致边坡的变形加大、稳定性降低较为明显时,采用干钻成孔;锚杆预应力张拉过程会出现应力集中,可能引起原支护结构局部损坏或压缩变形,因此在张拉时,不但要分级张拉到位,同时需加强对原支护结构及构件变形的监测。