预应力锚索拉拔力检测技术研究

总第２１８期．　２００６年第５期　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　交通科技　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２１８　Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．２００６　预应力锚索拉拔力检测技术研究　吴玉财　张国炳　李　芬　（１．广东粤赣高速公路有限公司　惠州　５１６１７１；２．武汉理工大学交通学院　武汉４３００６３）　摘要提出了一种可以适用于封锚后进行锚索拉拔力检测的方法，介绍了其工作原理和评定方　法。并以工程实例说明该方法的具体操作过程。通过现场实测的该边坡锚索现有应力状况，对其　施工质量及锚固效果进行了综合评价。　关键词锚索连接器检测　在岩土锚固技术中，预应力锚索能够充分挖　的。因锚索体并未被拉动，所以这时伸长量很小，　见图１中曲线的第一个直线段；当施加荷载已大　掘岩土能量，调用岩土的自身强度和自承能力，减　轻结构的自重，节约工程材料，取得显著的经济效　果，并确保施工安全与工程稳定，因而迅速得到大　范围的推广应用。锚索锚固工程不但具有复杂　性，还具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故　处理更难。因此，锚索检测工作是整个锚固工程　中不可缺少的环节，但锚索检测是一项很复杂的　系统工程，无论在理论上还是实践中都还存在很　于施工时所给予的张拉力时，锚索体被拉动出现　相应的位移，此时对应的荷载即为锚索体现有应　力值，对应于图１中曲线的拐点Ｎ。；当所加荷载　超过施工中给予的预应力Ｎ。时，锚索体的自由　段开始产生受力变形，若锚固段合格，施加荷载达　到超张拉值后荷载一位移曲线应仍为线性，见图１　中曲线的第二个直线段；若继续增大荷载超过超　多的问题需要研究。目前被广泛使用的是拉拔试　验法和应力波反射法［１－２］。本文主要针对已封锚　的锚索进行拉拔力检测的技术研究。对于已封锚　的锚索，因锚头的钢绞线已被裁短至只有几厘米，　此时进行拉拔力检测极具特殊性，如何进行连接　加长钢绞线以便进行拉拔检测，以获得锚索现有　应力状况是研究的主要内容。　１锚索检测原理　张拉值至锚索孔破坏，将会出现图１中曲线的第　三个阶段，荷载位移曲线呈非线性关系；若所施加　荷载未达到超张拉值时，荷载位移曲线就出现这　种非线性关系，则表明锚索孔的锚固段不合格。因　此，可根据所测锚索伸长量，判断出施工时对钢绞　线张拉的预应力值Ｎ。（但需考虑部分预应力损　失）和锚固段的锚固力是否达到设计要求。　锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是　通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层　中，在被加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，从　而达到使被加固体稳定和限制其变形的目的。施　工时在被加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，　所以在张拉完成后被加固的岩土体受到相应的反　力被压紧，从而达到加固目的　］。在进行张拉检　图ｌ　锚索预应力判别原理示意图　测时，施加的张拉力若小于施工中给予的预应力　Ｎ。（但需考虑部分预应力损失）时，此时荷载并未　真正传到锚索体上，所获得锚索延伸量并非自由　段锚索产生，而仅是表面锚头外的钢绞线所产生　２锚索检测的评定方法　（１）试验过程中施加荷载达到超张拉值后，　锚索伸长量没有明显变化，说明施加荷载小于施　工中给予的预应力，锚索荷载位移曲线只出现图　收稿日期：２００６—０５—１５　１中第一段曲线，说明该锚索施工质量合格。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第５期　吴玉财等：预应力锚索拉拔力检测技术研究　（２）试验过程中施加荷载未达到超张拉值　时，锚索伸长量出现明显变化，但施加荷载至超张　拉值的情况下，后一级荷载产生的锚索伸长量小　于理论弹性延伸增量，锚索荷载位移曲线出现图　１中的前两段。说明施加荷载已大于施工中给予　的预应力，该锚索施工中张拉不合格，需做补张拉　使其达到设计要求，但其锚固段合格。　（３）在试验过程中，施加荷载未达到超张拉　值时，锚索伸长量即出现明显变化，并在施加下一　级荷载后产生的锚索伸长量大于理论弹性延伸增　量，锚索荷载位移曲线出现图１中后面的曲线段。　说明该锚索施工中张拉不合格，且锚固段不合格，　该锚索不可使用。　３锚索检测实例　粤赣高速公路是国家主干线阿（荣旗）深（圳）　高速公路粤境北段，北起粤赣交界的上陵镇，南至　粤河源市埔前镇，全长１３６．１０３　ｋｍ，于２００５年１２　月２８日建成通车。粤赣高速公路第１８合同段　Ｋ９０＋９８０￣Ｋ９ｌ＋２２０右侧高边坡共分为５级，　第ｌ至３级坡率为ｌ：０．５，采用锚索框架梁加固　防护；第４至第５级坡率为ｌ：０．７５，第４级采用　锚杆框架梁加固防护，第５级采用三维植草。现　坡面支护已全部完成，平台已封闭。但到目前为　止，变形速率和总变形量偏大且超限，并出现明显　的剪切位移带；从预埋的锚索测力计反映的数据　分析，锚索张拉锁定后预应力损失较大。为检查　边坡锚索的施工质量情况，找出边坡变形超限的　原因，分析边坡的稳定性，决定对粤赣高速公路　Ｋ９ｌ处高危边坡预应力锚索拉拔力进行检测并分　析现有应力状况。　３．１检测过程　进行拉拔力检测前，先凿平操作面并将裸露　钢绞线周围混凝土凿去，以获得尽可能长的钢绞　线露头，再进行连接器的操作。因锚索的钢绞线　中心距只有３５　ｍｍ，原用于加长钢绞线的连接器　中心距为４０　ｍｍ（用于单根钢绞线的拉拔力检　测），须进行再次加工，为保证拉拔过程中受力的　合理，连接器的圆柱形套筒在保证其强度的前提　下，根据内锚片的锥角和锚片长度铣出一个斜面，　见图２。连接程序为：先连接精加工的圆柱形套　筒，上内锚片（夹片），稍夹住钢绞线的一部分，上　螺栓连接，再上连接器的另半个圆柱形套筒，放进　加长用的钢绞线并上好夹片，见图３。从图３中　可见钢绞线已被加长，以后步骤可与一｝蚊锚索张　拉程序相同。拉拔完成后，维持荷载，敲紧锁片，　完成补张拉，再卸载并按相反次序卸下连接器。　图２加工后的连接器　３安装好的连接器　３．２检测结果分析　共进行了ｌ７孔锚索拉拔力的检测。根据现　场获取的检测数据结合观察锚头位移情况，检测　总体情况为：每孔锚索在加载过程中均未能达到　锚索张拉力设计值（即５２０　ｋＮ）时锚头已被拉动，　而且锚索体伸长量明显增大，此时可获得现有工　作状态下锚索的应力值（但要推断施工时施加的　锚索预应力大小，需考虑部分预应力损失）。但在　荷载持续增加直到补张拉使其达到设计要求过程　中，绝大多数锚索体产生的伸长量均小于理论弹　性延伸增量，说明该锚索锚固段的锚固力达到设　计要求，该类锚索如３—３—９号典型荷载位移曲　线见图４。其中２—２—２９号锚索在荷载持续增　加超过设计值之后，锚索体产生的伸长量大于理　论弹性延伸增量，荷载位移曲线再次出现拐点，锚　索荷载位移曲线呈现为另一类型，见图５。说明　该锚索锚固段的锚固力不够，未能达到设计要求。　这也说明该边坡锚索现有预应力值偏低。为保证　边坡稳定，在现有锚索提供的预应力值的前提下，　（下转第５９页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第５期　刘天增　贾建林：高速公路软土地基处理　路堤填土堆载不仅节省材料、工期，更重要的是减　小了工后沉降，克服了桥头跳车的通病，还可以获　得造价低的效果。　参考文献　［１］钱让清．公路工程地质［Ｍ］．２版．合肥：中国科学　技术大学出版社，２００５．　由于相同荷载作用于不同地基处理方式加固　的软土地基时，软土地基的固结沉降量有明显的　［２］　王永海．软土地基强度特性与工程应用探讨［Ｊ］．工　程建设与档案，２００５（４）：２６４—２６７．　不同　，建议在做软土地基处理设计时考虑相邻　软土区不同处理工艺产生沉降的协调性，否则将　［３］经绯，刘松玉，邵光辉．软土地基上路堤沉降变形　可能使路面因沉降差别而导致开裂，甚至产生错　台。因此，建议在软土地区桥头到桥头之间连续　使用真空预压或真空联合堆载预压。　特征分析［Ｊ］．岩土工程学报，２００１（６）：７７—７９．　［４］ＪＴＪ　Ｏ１７—９６公路软土地基路堤设计与施工技术规　范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，１９９６．　Ｆｒｅｅｗａｙ　Ｓｏｆｔ　Ｓｏｉｌ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｌｉｕ　Ｔｉａｎｚｅｎｇ，Ｊｉａ　Ｊｉａｎｌｉｎ　（Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｙｉｎｇ　Ｑｕａｎ　Ｄｒａｎｃｈ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｆｕｙａｎｇ，Ｆｕｙａｎｇ　２３６０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｔｅｘｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｓ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｃｕｕｍ　ｐｉ—　ｇｅｏｎｈｏｌｅ　ｗｉｔｈ　ｖａｃｕｕｍ　ｐｉｌｉｎｇ，ｕｎｉｔｉｎｇ，ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｉｒｄ　ｓｔａｇｅ　ｏｆ　Ｈｅｗｕ　ｆｒｅｅｗａｙ．Ａｆｔｅｒ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｍｏｄｅ，ｉｔ　ａｌｓｏ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈｅｗｕ　ｆｒｅｅｗａｙ；ｔｈｅ　ｔｈｉｒｄ　ｐｒｏｊｅｃｔ；ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｇｒｏｕｎｄ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ａｎａｌｙｓｉｓ　（上接第３７页）　要篓　耋宝　定性分析，应的补充设计必要时边坡支护进行相　４结语　…　。　７００　６００　５００　ｚ　（１）本文解决了封锚后锚索应力检测的技术　难题。对于已封锚的锚索，进行连接加长钢绞线，　以便进行拉拔检测以获得锚索现有应力状况。通　过对连接器的精细加工和使用，很好地完成了＂　４００　饕３００　２００　ｌ００　０　０　１０　２０　３０　４０　５０　锚的锚索拉拔力检测。　（２）通过检测得到高边坡中不同长度锚索的　现有应力值。根据现有锚索应力情况对施工质量　位移，ｍｍ　及锚固效果进行了综合评价，并对边坡支护的补　充设计提供了依据。　参考文献　图４第一类锚索孑Ｌ典型荷载位移曲线　６００　５００　至４００　［１］岳向红，刘明贵。李　棋．锚杆检测技术研究进展　［Ｊ］．土工基础，２００５．１９（３）：８３—８５．　［２］李海光．新型支档结构设计与工程实例［Ｍ］．北　京：人民交通出版社，２００４．　饕３００　２００　ｌ００　０　２０　３０　４０　［３］　孙　钧．围岩大变形巷道的可缩式长锚索支护［Ｍ］　位移，ｍｍ　∥阎莫明．岩土锚固技术的新进展．北京：人民交　通出版社．２０００．　图５第二类锚索孑Ｌ典型荷载位移曲线