摘要:我國錨桿加固技術早在20世紀50年代中期就已經(jīng)起步。近年來,隨著經(jīng)濟的加強,錨桿支護技術在我國也得到了迅猛的發(fā)展,廣泛的應用使得對錨桿技術的研究大幅增加,本文從實際應用著手,探析巖土工程中錨桿技術的應用,以期加大錨桿技術的經(jīng)濟意義與實踐意義。
我國的錨桿加固技術在20世紀50年代中期就已經(jīng)有了一定程度上的發(fā)展。近年來,隨著社會經(jīng)濟和科技水平的不斷發(fā)展,錨桿支護技術在我國也獲得了長足的進步和發(fā)展,支護量成倍增加,在程度和范圍上不斷推出新的成果。從硬巖發(fā)展到松軟、破碎圍巖;從小斷面發(fā)展到大斷面硐室、交叉點、馬頭門等;從一般條件發(fā)展到大冒頂、大淋水、底鼓和地質構造帶等復雜條件;從地下工程支護發(fā)展到地上工程維修;從僅受靜壓作用的地下工程發(fā)展到受動壓影響的地下工程。在礦山、交通、建筑、水利水電、軍事人防等工程中得到越來越廣泛的應用。綜上所述,錨桿技術已經(jīng)在巖土工程和地下工程中已經(jīng)開始扮演越來越重要的角色。因此,探析巖土工程中錨桿技術的應用研究是時代賦予我們的使命,更是促進經(jīng)濟增長的重要手段和方法。
一、錨桿技術概念
錨桿支護是一種安全、經(jīng)濟的支護方式,它是以錨桿為主體的支護結構的總稱,它包括錨桿、錨噴、錨噴網(wǎng)等支護形式。其技術就是在土層中斜向成孔,埋入錨桿后灌注水泥(或水泥砂漿),依賴錨固體與土之間的摩擦力,拉桿與錨固體的握裹力以及拉桿強度共同作用來承受作用于支護結構上的荷載。錨桿支護以其結構簡單、施工方便、成本低和對工程適應性強等特點,在土木工程(包括采礦工程)中得到了廣泛應用。
錨桿錨固是在地層中,通過錨桿將結構物與地層緊緊連鎖在一起,依賴錨桿與周圍地層的抗剪強度傳遞結構物的拉力,使地層自身得到加固,達到保持結構物和巖體穩(wěn)定的目的。與傳統(tǒng)的支護方式相比較,錨桿錨固技術有其自身的鮮明特點:
二、國內(nèi)錨桿技術的應用
傳統(tǒng)的錨桿技術狀態(tài)的檢測手段,主要有兩種:
對錨桿荷載變化進行定期的觀測,可采用按機械、液壓、振動、電氣和光彈原理制作的各種不同類型的測力計。但這些測力計的使用在一般情況下都需要預埋,受電磁場干擾大,在濕度較大或者溫度差異較大的條件下敏感程度會大大降低,更不能適應在偏載和爆破震動、坍落巖石的沖擊下長期進行正常的運行和操作。
針對現(xiàn)在建筑業(yè)普遍應用的未預埋測力計的錨桿過去并沒有非常精準的監(jiān)測儀器,主要的手段是對錨桿的抗拔力進行測試。其張拉荷載是靠張拉千斤頂?shù)幕钊娣e和油泵壓力換算的。雖然這種方法在這一領域的應用是最為廣泛的,但是卻仍然存在著很多需要改進的地方,比如這種方法是一種具有破壞性質的檢測,抗拔力并不能能夠充分的顯示錨桿的錨固狀態(tài)等。
因此在這樣的情況下,我們就急于尋找到其他更為嚴謹和科學的錨桿質量檢測的新手段和新方法,為保證施工質量和建筑工程的可靠性提供嚴謹科學經(jīng)濟的新方法。因此,在新的視角和科學條件下,重新尋找新的方法,對于錨桿技術來說是勢在必行的。
目前,在傳統(tǒng)的錨桿錨固質量檢測中,檢測的是錨桿的抗拉力,所使用的儀器是錨桿拉力計或扭力矩扳手。如兗礦集團東宇選礦設備公司生產(chǎn)的MLC型錨桿測力儀,為便攜式數(shù)字測力儀器。這種新型錨桿預緊力測試儀由螺母套筒、扭力傳感器、扳手、液晶顯示器、電源開關、峰值保持系統(tǒng)、儀表本體等組成。通過動摩擦扭緊力矩來控制錨桿預緊軸向力的大小。扭緊力矩則是利用應變扭力傳感器來檢測的。
經(jīng)過一段時間的探索和研究,科研人員發(fā)現(xiàn)了一種能夠進行迅速、大范圍、長距離、經(jīng)濟成本較低的損害較小的檢測方法,被稱為超聲導波檢測法。超聲導波技術對比以往的技術有自己獨到的優(yōu)點。導波是一個自身性質比較明顯的物質,即它的沿傳播路徑衰減很小,因此它可以遵循著檢測方向傳播到非常大的范圍中去。接收信號能夠包含有關發(fā)射和接收兩點間結構整體性的信息,這樣就可以檢測構件整個波傳播截面的缺陷,同時導波具有多個不同的傳播模態(tài),這些模態(tài)對不同形式的缺陷具有不同的靈敏度。利用超聲導波進行檢測具有快速、可靠、經(jīng)濟且無損構件的優(yōu)點,是無損檢測新興的和前沿的一個發(fā)展方向。
進行巖土工程中錨桿檢測技術應用的研究,是將相關理論特性充分整合和進行系統(tǒng)聯(lián)系的一個重要契機,不僅需要進一步的充分的利用相關的動力學理論,同時還需要將巖土工程、波動力學以及機電測試技術等多種學科結合起來,只有這樣才能使錨桿檢測技術努力進入到精準量化的應用領域。它將為邊坡工程、地下工程等施工過程以及其他各種相關的后續(xù)步驟中的繼續(xù)更好的勝任質量監(jiān)測、穩(wěn)定性評價等方面的任務,同時提供更具有實踐意義、指導意義的理論依據(jù)。
因此,在新的技術條件下對巖土工程錨桿檢測技術進行更改為深入的研究和探討不僅是對提高技術本身的要求,更是認識到該項技術在應用領域的廣泛,所以在這種情況下,就要兼顧二者的理論性與實踐性的統(tǒng)一,只有這樣,才會獲得更長遠的發(fā)展。
三、國外錨桿技術的應用
在著眼國內(nèi)發(fā)展空間的基礎上,我們也要面向國際,了解國際錨桿技術領域的前沿發(fā)展動態(tài),把握最新的科技走向,吸取經(jīng)驗,完善自身。在國外錨桿錨固質量無損檢測的研究工作最早始于1987年。90年代,美國礦業(yè)管理局開發(fā)出能檢測錨桿應變和延伸率的超聲波儀器,但它無法評價錨桿的施工質量。
巖土錨固技術是近代巖土工程領域中的一個重要分支。錨固技術。國內(nèi)習慣統(tǒng)稱為錨桿支護技術,國外一般稱錨固技術或錨桿加固技術。它是一種結構簡單的主動支護,它能最大限度地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性,能有效地控制圍巖變形、位移和裂縫的發(fā)展,充分發(fā)揮圍巖自身的支撐作用,把圍巖從荷載變?yōu)槌休d體,變被動支護為主動支護,且具有運輸施工方便、效率高,有利于加快施工進度,且施工成本低、支護效果好、施工噪音小等優(yōu)點。自1872年英國北威爾士露天頁巖礦首次應用錨桿加固邊坡及1912年德國謝列茲礦最先在井下巷道采用錨固技術以來,錨固技術至今已有100多年的發(fā)展歷史。錨固技術作為一種技術經(jīng)濟優(yōu)越的技術手段,越來越廣泛地應用于各個工程領域,目前不僅廣泛應用于世界主要產(chǎn)煤國家,而且也推廣應用于冶金、水利水電、鐵路公路、軍工及建筑等工程之中,伴隨著“21世紀-地下工程的世紀”的來臨,可以預見,該技術必將得到更廣泛深入的研究和推廣應用。
在社會經(jīng)濟迅速發(fā)展的今天,努力提升在建筑領域的高精尖技術領域的技藝水平是非常重要的。因此,深入研究和探討巖土工程中錨桿技術的應用是契合時代要求和發(fā)展要求的重要理論研究,是具有雙重意義的。所以在今天看來,不僅是要著眼于我國的實際條件,同樣也要將視線放得更遠,吸取國外先進經(jīng)驗,立足于本土實際,不斷突破技術苦難,最終實現(xiàn)我國該項技術的跨越性發(fā)展。
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