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锚索在填筑体中的应用范围以及功能讨论

333 2020-11-02 15:18:19
一、问题的提出

锚索自上世纪六十年代引进并首次在安徽省梅山水库中应用以来,由于其典型的轻型工程属性,施工速度快、锚固力强大,工程造价相对较低,迅速在我国的水电、市政、公路、铁路、矿山等土建工程中的各个领域推广应用。但是在一些填方工程中,如公路路堤填方病害的处治中,尤其是在新近填筑的路堤工程病害处治中,很多技术人员对锚索处治病害的有效性存在一定的迟疑、犹豫,甚至认为锚索工程不能应用于填方工程。就其原因主要是担心锚索的锚固力和锚索在填方后期沉降过程中的附加应力控制问题。尤其最近新编的一些“规范”明确要求锚索的锚固应进入基岩而不能在土层中设置,更是助长了这种误会的产生。


二、锚索在填方体中的有效性分析
1、有些规范要求锚索的锚固应进入基岩而不能在土层中设置则更是不合理的。
如我国华南地区深厚的花岗岩残坡积、全风化层广泛分布,但锚索在这些地区有着良好的应用,也没有人要求锚索一定要设置几百米长进入强风化以下的花岗岩地层中;而我国黄土面积达64万平方公里,黄土中的锚索成功应用也不是一两个案例。以上两个地区,笔者都曾经工作而设置过大量锚索工程,实践证明,只要设计得当、施工质量可控就是可以有效确保锚索的成功应用。
2、锚索工程可以应用于任何地层,只是工程的经济性限制了应用的有效性,这需要技术人员经过方案的安全性、经济性等进行比选。
如锚索工程可以在软土中应用时只要采用大直径搅拌桩等工程措施对软土进行有效处治而提高其力学性能,就可以为锚索提供有效的锚固力。但问题是如此处治软土的锚固能力经济性太差,没有特殊原因一般是不会采用在软土中设置锚索工程的,而完全可以采用其它更为简便、有效、经济的工程措施代替这种费时费力的工程处治措施。
3、填筑路堤(病害)治理中的应用的确有其特殊的工艺要求。
3.1、锚索锚固力的解决问题。填筑体的力学性能相对于其他岩土体相对偏弱,若不能有效解决就可能无法提供必要的锚固力。
1)对于填筑体深厚而锚索锚固段必须置于填方体中时,工程实践中常采用工程经济相对较好而处治效果明显的扩大钻孔直径、二次注浆(甚至三次注浆)等措施进行处治。工程实践证明,这是可行的。
2)对于填筑体厚度相对较小时,可采用适当延长锚索自由段而将锚固段置于下伏相对较好的岩、土体中,从而获得可靠的锚固力。这时由于锚索长度加长有限,故工程造价增加也是相对较小的,这在工程实践有着广泛的应用。
3.2、填筑体沉降造成的锚索附加应力增加问题。
首先要说明的是锚索由于自由段的存在,使其成为柔性体,只要刚性的锚固段不受或受到的附加应力很小,就可以有效消减附加应力的影响。
1)锚固段的附加应力影响问题。
此类问题只出现在锚索的锚固段位于深厚填筑体中的情况。工程实践中可以在一次注浆后的填筑体瞬时沉降、主固结沉降到位后,利用预先埋置二次注浆管对锚索的锚固段进行注浆而对其有效解决。
2)填筑体沉降对整个锚索的附加应力增加导致锚索失败的问题。
此类问题主要出现在锚索工程与填筑工程相互交叉施工阶段。这时由于随着填筑高度的不断增加,填筑体不断压密、沉降必然导致锚索自由段发生弯曲,从而导致锚索预应力不断增加。而这种增加值若不能有效控制,就可能导致锚索拉力过大而失效。
基于此,锚索工程施工时在确保填筑体临时稳定的前提下,一般对锚索先施加设计拉力的一个“折减值”,这样,就可避免出现填筑造成的附加应力叠加后出现锚索拉力大而失效的问题。在此基础上,待填筑工程完工一段时间后,对所有锚索进行二次补偿张拉至设计拉力即可。
4、案例
图1某路堤填方到位后出现的滑坡锚索加固工程

图2 某机场高大填体滑坡

图3 某机场高大填体滑坡应急锚索工程(锚索最大度74m长,锚固段置于滑面以下

某机场高大填筑体滑坡永久锚索工程

图4 某机场高大填体滑坡永久锚索工程(锚固段置于岩性较好的砂岩中

某机场高大填筑体滑坡治理后全貌

图5 某机场高大填体滑坡治理后全貌

某互通采用反压治滑坡后的锚索抗滑桩、高承台桩基托梁挡墙应用

图6 某互通采用反压治滑坡后的锚索抗滑桩、高承台桩基托梁挡墙应用(锚固段位于滑面以下中风化砂泥岩)


总的来说,锚索是可以应用于填筑体的,毕竟工程无定势,只要能有效解决问题的工程措施都是可行的,但前提是一定要注意其应用的合理性。毕竟工程除了安全性,还有很多影响因素,如经济性、技术人员或管理人员的习惯性等等。