中国水利水电第五工程局有限公司第三分局 四川 成都
摘要：综述了锚杆支护技术现状，总结了自锚型锚杆工作原理，并指出了自锚型锚杆支护的发展趋势及应用前景。本文对自锚型锚杆支护加固技术进行探讨，可供类似工程施工参考。
关键词：自锚型锚杆 支护技术 发展趋势
锚杆是一种埋入土层或岩层深处的受拉杆件，用以维护结构的稳定。锚杆支护在现代建设工程中特别是隧道洞挖工程、地表明挖、基坑支护工程中，已被广泛应用。是一种安全经济的支护方式，它是以锚杆为主体的支护结构的总称。它包括锚杆、锚喷、喷锚网等支护形式。
1 自锚型锚杆支护原理
锚杆支护是用锚杆钻机形成一定孔径和深度的孔，然后注浆并将锚杆插入孔内，通过外露端锚板与喷射混凝土共同作用，起到支护加强稳定土（岩）体的效果。由于岩体破碎或软弱土体易塌孔，成孔率低。插入的锚杆与浆液及孔壁的整体效果较差。锚杆多为螺纹钢筋加工而成，自进式锚杆末端仅有钻头，锚杆上无任何装置加强其锚固强度及稳定性。在施工中，一般通过加密锚杆间排距或提高注浆压力的方式提高土（岩）体强度及稳定性。
锚杆末端部位安装有一种自锚装置，在锚杆插入至设计孔深后或自进式锚杆钻进至设计孔深后，采用孔外开启方式启动自锚装置，装置上的自锚片张开作用于孔壁岩（土）面上，在岩（土）体发生变位工况下，通过锚杆外露端锚板与底部自锚装置两端约束岩（土）体受力，以增强锚杆与水泥砂浆以及土（岩）体之间的整体稳定性，大幅提高锚杆的锚固效果。
2 自锚型锚杆设计
自锚装置利用一个两边长度固定的三角形，第三边长度变化与其对应内角大小的变化关系构成：连杆机构原理。把几根杆状的物体用一定的方式连接起来,中间有铰节、滑动连接等，使它们在设定的范围内按设定的动作运动。自锚片、撑杆及套筒之间的活动支点A、B、C构成△ABC中，AB、BC的长度是固定的，C点可以沿套筒上下滑动，当向上滑动，也就是AC间距离减小时，∠B减小，∠A增加，此时固定于套筒上的自锚片打开；当C点向下滑动时，AC距离增加，∠B增加，∠A减小，带动锚片收拢。
自锚装置是受理构件可简化为三连杆，A:锚杆主体是一根、B:作用在岩面上自锚片是一根，C:斜撑推动锚片的是一根。 A和B用铰接,B和C用铰接，C与一个定位帽铰接——套可在A上滑动。在套筒上对应加上固定定位帽的装置（“Z”字形触发器），就可以保持自锚片的开合状态。各杆的长短、铰接的位置、定位冒滑动的距离、事前计算好或用试验得出。
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3 自锚型锚杆发展趋势
3.1 自锚型锚杆施工
自锚型锚杆支护技术就是在岩（土）层中斜向成孔，注入水泥（水泥砂浆）后插入有自锚装置的锚杆，依赖水泥浆（水泥砂浆）握裹力与岩体摩擦力改善岩（土）体稳定性能。
自锚型锚杆包括自锚片和弹簧以及触发钢丝；锚杆本体靠近钻头一端设置可沿其滑动的上连接座，上连接座上铰接有至少两个自锚片；弹簧套设在锚杆本体上；弹簧靠近自锚片一端设置有可沿锚杆本体滑动的下连接座；每个自锚片远离上连接座端均铰接有一根连接杆的一端，连接杆的另一端与下连接座铰接；弹簧远离自锚片一端设置有定位帽；锚杆本体上设置有用于固定弹簧的Z形触发器；Z形触发器连接用于触发其开启的触发钢丝，钢丝设有硬性防护管，便于钢丝开启过程中自由活动。位帽上设置有卡槽，Z形触发器一端卡在定位帽的卡槽内，其卡头一端卡在弹簧上并设置在锚杆本体表面的滑槽内。Z形触发器包括Z字形卡头和连接线，连接线一端连接下连接座，另一端连接触发钢丝；连接线对应Z字形卡头位置连接其远离定位帽一端。其开启的原理与自行车刹车相同，都是采用远距离开启孔内触发器；采用这种开启方式，可以避免钢丝被岩石或钢筋压住，托转不动，从而避免开启不正常的现象。
3.2 自锚型锚杆改善了锚杆的传力效果
传统的锚固方法为拉力型锚杆。目前现行锚杆支护技术中，根据锚杆的锚固方式可分为机械式锚固型和黏结锚固型两类。锚杆杆体部分或全长利用树脂、砂浆、快硬水泥等胶结材料将锚杆杆体和锚杆孔壁黏结固定在一起，靠粘结力起锚固作用的锚杆属于黏结型锚杆。黏结式锚杆的结构简单，使用方便，锚固力大，可以增加锚固长度或进行全长锚固，进一步大幅度地提高锚固力，是较为理想的顶板锚固形式。机械式锚杆使用最早、结构多样、数量较大的锚杆。锚固装置或锚杆杆体和孔壁接触，靠摩擦力起锚固作用的锚杆，属于机械锚固型锚杆；机械式锚杆的锚固机构本身是一个统一体，在安装锚杆时，锚固机构主要通过一个楔子系统在钻孔中进行轴向或径向相互错动而紧张在钻孔壁上。锚固机构通过摩擦连接将锚固力多数传递给岩层。机械式锚杆在安装时，多数产生预紧力。有时，甚至锚固机构必须直接依靠预紧力来固定。并大多机械锚杆需要特殊材料，或受特殊地层限制，无自锚型锚杆支护技术的工程实例。
自锚型锚杆是黏结式锚杆和机械式锚杆的改进提高。该方法是在同一个锚孔中安装有两端受力的注浆锚杆。与现有锚杆施工技术相比，自锚型锚杆的具有以下特点：
用于锚杆端部的自锚装置，可根据土（岩）体地质状况调整装置在锚杆主体上的位置，安装于孔内底部或中下部，以达到锚杆两端锚固受力的效果。在孔内注浆、孔外岩面喷射混凝土支护后，土（岩）体变形工况下，锚杆外露端锚板与锚固端自锚装置共同作用，能更好的约束土（岩）体变形，达到稳定土（岩）体增强其稳定性的效果。自锚装置轻便小巧，有孔外开启装置，材料来源广泛，可现场规模化生产。
3.3 自锚型锚杆的应用前景
从锚杆的初次使用到现在，锚杆支护方式已经发展出了多种类型。按照锚固段的位置与长度、锚杆的作用特点、锚杆工作特点及锚杆材料划分为不同类型。各种新型的锚杆有：树脂锚杆、缝管锚杆、可伸缩式锚杆、可抽芯式锚杆、预应力锚杆等，已在土木工程、矿山中广泛应用。不同锚杆的基本作用机理是一致的，但也有一些不同之处。自锚型锚杆克服了单孔单一锚固严重的应力集中问题，能将集中应力均匀分布为较小的力。充分结合镀锌防腐、灌注用砂浆、施加预应力等方法，自锚型锚杆将大幅改善土（岩）体变形约束机理，达到稳定土（岩）体增强其稳定性的效果。
自锚型锚杆支护技术在新疆克州公路项目中开展研究应用。工程位于新疆克州克孜勒苏柯尔克孜自治州（简称克州）阿合奇县境内，针对拖什干河山前冲积扇区、冲洪积阶地区以及砂岩特点，边坡支护，为达到保证加固效果同时加快进度的目的，采用一种自锚型锚杆支护技术。在软弱地层中加固效果显著，应用前景广泛。
4 结语
自锚型锚杆施工方便、效率高，有利于加快施工进度，改善支护锚固性能，支护效果好。并且技术还有很大的提高空间，他在岩土工程中的应用范围和地位也会随着其技术水平提高而不断扩大和发展。
作者简介：
骆红兵，出生于1982年9月，籍贯四川简阳，工程师，2006年6月毕业于兰州交通大学，水利水电工程专业本科，从事水利水电工程土建施工管理，公路工程施工管理。
论文作者:骆红兵
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
标签：锚杆论文; 锚固论文; 装置论文; 触发器论文; 砂浆论文; 效果论文; 钢丝论文; 《防护工程》2017年第28期论文;