淺談?lì)A(yù)應(yīng)力錨索張拉驗(yàn)收及其張拉伸長(zhǎng)量的控制

1、淺談?lì)A(yù)應(yīng)力錨索張拉驗(yàn)收及其張拉伸長(zhǎng)量的控制 前 言本文以寧德沈海復(fù)線柘榮至福安段高速公路A10合同段YK83+420+YK83+600段右邊坡為例，該邊坡最高約為38.1米，邊坡設(shè)計(jì)最高為5級(jí)，為類土質(zhì)邊坡：上部坡積粉質(zhì)粘土，厚度約2.1米；其下為厚10.2米全風(fēng)化石英二長(zhǎng)斑巖；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化石英二長(zhǎng)斑巖，厚度約09米，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化石英二長(zhǎng)斑巖，厚度約7米；下伏中微風(fēng)化石英二長(zhǎng)斑巖。邊坡設(shè)預(yù)應(yīng)力錨固工程，并結(jié)合TBS植草或液壓客土噴播植草灌防護(hù)處理。該邊坡錨固工程為：在邊坡第二、三階均設(shè)置交錯(cuò)預(yù)應(yīng)力錨索框架，其中邊坡第二階上排錨索長(zhǎng)30m，下排錨索長(zhǎng)22m，錨固段均為10m，單孔錨桿設(shè)計(jì)張拉力為

2、700KN；邊坡第三級(jí)上排錨索長(zhǎng)34m，下排錨索長(zhǎng)32m，錨固段均為10m，單孔錨索設(shè)計(jì)張拉力為700KN；本次選取3孔試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，及張拉應(yīng)力的有效控制，具體及錨索長(zhǎng)度詳見附表01。附表01 試驗(yàn)錨索基本參數(shù)位置孔號(hào)孔徑（mm）自由段長(zhǎng)度（m）錨固段長(zhǎng)度（m）巖層類別設(shè)計(jì)荷載（KN）YK83+5002-S-31502010微風(fēng)化石英二長(zhǎng)斑巖700YK83+5202-S-121502010微風(fēng)化石英二長(zhǎng)斑巖700YK83+5402-S-171502010微風(fēng)化石英二長(zhǎng)斑巖700一、驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)康腻^固工程驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)康氖窃谟跈z驗(yàn)該錨固工程的施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以確保邊坡的安全。通過驗(yàn)收試

3、驗(yàn)，可以獲知錨桿受力大于設(shè)計(jì)荷載時(shí)的短期錨固性能，以及滿足設(shè)計(jì)條件時(shí)錨桿的安全系數(shù)，驗(yàn)收試驗(yàn)完成并證明合格后，方能進(jìn)行該邊坡其他工程孔的鎖定施工。二、驗(yàn)收試驗(yàn)依據(jù)1、錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)程（GB50086-2001）；2、福建省不良地質(zhì)路段路塹邊坡防護(hù)加固工程施工實(shí)施細(xì)則（試行）； 3、福建省高速公路邊坡錨固工程施工技術(shù)暫行規(guī)定。 4、沈海公路復(fù)線柘榮至福安段高速公路工程兩階段施工設(shè)計(jì)圖第二冊(cè)第二分冊(cè)特殊路基設(shè)計(jì)圖。三、驗(yàn)收試驗(yàn)方案1、試驗(yàn)孔的鉆造與錨桿制安為確保錨固工程不至于惡化邊坡巖土工程條件和保證孔壁的粘結(jié)性能，鉆孔采用無水干鉆。鉆進(jìn)過程中對(duì)每個(gè)孔的地層變化、鉆進(jìn)狀態(tài)（鉆壓、鉆速）、

4、地下水及一些特殊情況做了現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，錨孔鉆造達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，穩(wěn)鉆2分鐘，防止孔底尖滅。在鉆孔完成后，使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及水體清出孔外，以免降低水泥漿體與孔壁土體的粘結(jié)強(qiáng)度。錨索采用6根15.24mm低松弛無黏結(jié)鋼鉸線，強(qiáng)度級(jí)別為1860Mpa 。錨索編束前，確保每根鋼鉸線順直，不扭不叉，排列均勻，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸制作。鋼鉸線采用機(jī)械切割。錨索頂端接裝導(dǎo)向帽，以便下錨順利。錨索體每1.0m設(shè)置一個(gè)對(duì)中支架。注漿管捆扎在錨索體中間，直到導(dǎo)向帽位置。錨索注漿采用福建“福源鑫”牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥,配合比為1：0.46(水泥：水)的純水泥漿,錨孔注漿采用孔底反漿法注漿,現(xiàn)場(chǎng)作好施工記錄。

5、采用壓力分散型錨索,錨索編束由多單元錨索組成，每個(gè)單元錨索分別由兩根等長(zhǎng)無黏結(jié)鋼鉸線內(nèi)錨于鋼質(zhì)承載體組成，鋼鉸線通過特制的擠壓套和擠壓簧對(duì)稱的錨固于鋼質(zhì)承載體上，單根的連接強(qiáng)度大于200KN。鋼質(zhì)承載體采用45號(hào)鋼材加工制作，其厚度不小于20mm 。對(duì)于壓力分散型錨索的錨固段，不設(shè)緊箍環(huán)。每單元鋼鉸線用不同顏色做標(biāo)記。反力裝置采用鋼筋混凝土“”字型框架梁（C25）。2、試驗(yàn)張拉設(shè)備采用YCW100B型千斤頂、編號(hào)1，壓力表型號(hào)：0911596和ZB2×2-500B型高壓電動(dòng)油泵，編號(hào)1、與千斤頂配套的油表編號(hào)為L(zhǎng)03-1741，最大量程60Mpa；該設(shè)備由國(guó)家認(rèn)可的福建省計(jì)量科學(xué)研究

6、所在2013年12月24日鑒定合格，標(biāo)定曲線為：Y=0.0514X+0.62。3、錨頭位移采用游標(biāo)卡尺（量程200mm），結(jié)合百分表（量程30mm）測(cè)量框架反力構(gòu)件位移。4、根據(jù)試驗(yàn)要求，最大試驗(yàn)荷載為錨索設(shè)計(jì)荷載的1.5倍，驗(yàn)收試驗(yàn)應(yīng)分級(jí)加荷，起始荷載為錨索設(shè)計(jì)荷載的30%，分級(jí)加荷值分別為設(shè)計(jì)荷載的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33、1.5倍。整個(gè)試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行逐級(jí)加載，前一級(jí)荷載穩(wěn)定后，方可施加下一級(jí)荷載，直到最大試驗(yàn)荷載為止。每級(jí)觀測(cè)時(shí)間為10min，在每級(jí)加荷等級(jí)觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，測(cè)讀錨頭位移項(xiàng)目累計(jì)變位量不大于0.1mm 方可施加下一級(jí)荷載。否則延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，最后一級(jí)試驗(yàn)荷載也應(yīng)維

7、持10min,如果在歷時(shí)10min內(nèi)位移量超過1mm，則該荷載再維持50min并在15、20、25、30、45和60min時(shí)記錄其伸長(zhǎng)量，錨索加荷等級(jí)與觀測(cè)時(shí)間見錨索試驗(yàn)記錄表（附后）。對(duì)已預(yù)張拉的錨桿進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先卸荷后按以上規(guī)定分級(jí)加荷試驗(yàn)。四、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、本試驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及規(guī)程以中國(guó)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范（CECS2L：90）為準(zhǔn)，參考不良地質(zhì)路段路塹邊坡防護(hù)加固工程施工實(shí)施細(xì)則（試行）、高速公路邊坡錨固工程施工技術(shù)暫行規(guī)定。1、驗(yàn)收試驗(yàn)中，從50%設(shè)計(jì)荷載到最大試驗(yàn)荷載之間所測(cè)得的總位移量，應(yīng)當(dāng)超過該荷載范圍內(nèi)錨筋自由段長(zhǎng)度預(yù)應(yīng)力筋理論彈性伸長(zhǎng)量的80%，且小于

8、自由段與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的預(yù)應(yīng)力筋的理論彈性伸長(zhǎng)值。且錨筋實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量與理論計(jì)算伸長(zhǎng)量的誤差不大于理論計(jì)算伸長(zhǎng)量的±6%。2、在最后一級(jí)荷載作用下的位移觀測(cè)期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定即在10min內(nèi)位移不超過1mm，或者2h內(nèi)蠕變量不大于2mm。3、如果試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)滿足上述1、2兩款條件，則認(rèn)為驗(yàn)收試驗(yàn)錨索合格；如果發(fā)現(xiàn)有試驗(yàn)錨桿不能同時(shí)滿足上述1、2兩款條件，則需增加抽樣三孔錨桿進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)。直至驗(yàn)收試驗(yàn)錨索全部同時(shí)滿足上述1、2兩款條件，方可認(rèn)為驗(yàn)收試驗(yàn)錨桿合格。、理論伸長(zhǎng)量計(jì)算：本次驗(yàn)收試驗(yàn)理論彈性伸長(zhǎng)量計(jì)算式，依據(jù)“”條規(guī)定計(jì)算。L=PpL/ApEp式中：Pp預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（

9、N）；L預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度（mm）；Ap預(yù)應(yīng)力筋的截面積（mm2）；Ep預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）；本次試驗(yàn)鋼鉸線：Ap取140 mm2，Ep取198 N/mm2。以YK83+500孔號(hào)2-S-3分析計(jì)算理論應(yīng)力單根鋼絞線受力為F=700÷6116.667KN,為了使每一根鋼絞線受力均衡,考慮到每個(gè)單元的自由段長(zhǎng)度不同,為了消除其影響,每個(gè)單元必須單獨(dú)張拉,其張拉力由自由段差值與其總長(zhǎng)度決定, F1/=(L1÷L)×F=10/3÷（30-10/3）×700/6=14.583KN其中: F1/為第一單元第一次張拉力; F為每單元總張拉力;F=1

10、16.667KN×2=233.334KN當(dāng)?shù)诙螐埨瓡r(shí),第一、第二單元同時(shí)張拉，其張拉力的分布情況如下：F2/=（10/3÷70/3）×F=16.665KN其中：（F1/1F2/）的分布系數(shù)為： （F1/1F2/）=（10/3÷80/310/3÷70/3）×F14.583+16.665=21.248KN可知,張拉結(jié)束時(shí)一單元受力為14.5836+14.583=29.166KN,二單元受力為16.665KN。當(dāng)?shù)谌螐埨瓡r(shí),第一、第二、第三單元同時(shí)張拉，其張拉力的分布情況如下表：F=700F1/F2/45.83 14.583 16.66

11、5 F1F2F30.29 0.33 0.39 25% F1/F2/F3/51.40 59.42 49.73 50 %F1/F2/F3/101.27 117.34 117.11 75 %F1/F2/F3/151.15 175.27 184.48 100 %F1/F2/F3/201.02 233.19 251.86 130 %F1/F2/F3/201.02 233.19 332.71 150 %F1/F2/F3/300.77 349.04 386.61 3.2油表讀數(shù)計(jì)算伸長(zhǎng)量的計(jì)算數(shù)據(jù)匯總一次線性方程：Y=0.0514X+0.62 式中：L03-1741油表讀數(shù)（MPa），x-壓力機(jī)讀數(shù)（KN)

12、備注張拉力百分比（%）F1F210%50%75%100%110%130%150%張拉力x(KN)14.58316.665703505257007709101050壓力表值y(MPa)1.37 1.48 4.22 18.61 27.61 36.60 40.20 47.39 54.59 根據(jù)<無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線力學(xué)性能檢驗(yàn)報(bào)告>,可得鋼絞線彈性模量E=198GPa,單元面積為A=2.800cm2 由公式: 和 ，理論伸長(zhǎng)量的計(jì)算如下表名稱P張拉力長(zhǎng)度截面面積A慣性模量E理論伸長(zhǎng)值L只張拉F114.58326.67 280 200000 6.90 只張拉F1、F216.665 23.33

13、 280 200000 6.90 25%P49.73 20.00 280 200000 17.80 50%P117.11 20.00 280 200000 41.80 75%P184.48 20.00 280 200000 65.90 100%P251.86 20.00 280 200000 89.90 130%P332.71 20.00 280 200000 118.80 150%P386.61 20.00 280 200000 138.10 五、試驗(yàn)結(jié)果分析1、本次試驗(yàn)，整個(gè)試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行，逐級(jí)加載，前級(jí)荷載穩(wěn)定后始可施加下一級(jí)荷載。直到最大試驗(yàn)荷載為止。在最后一級(jí)觀測(cè)期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定。整

14、個(gè)試驗(yàn)過程框架及坡面無異常現(xiàn)象。根據(jù)驗(yàn)收試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果見附表03。附表03 試驗(yàn)結(jié)果匯總表項(xiàng)目單元孔號(hào)理論伸長(zhǎng)總值（mm）實(shí)測(cè)總值（mm）上限差值百分比（mm）100%理論伸長(zhǎng)值（mm）50%-150%伸長(zhǎng)值（mm ）標(biāo)準(zhǔn)伸長(zhǎng)值范圍最后一級(jí)觀測(cè)值說明2-S-3第一單元151.9156.43.0%104.296.383.36104.2133.1合格第二單元145.0149.53.1%第三單元138.1142.63.3%2-S-12第一單元151.9154.01.4%104.296.383.36104.2127.3合格第二單元145.0147.11.4%第三單元138.1140.21.5%2-X

15、-17第一單元151.9156.02.7%104.296.383.36104.2127.3合格第二單元145.0149.12.8%第三單元138.1142.23%六、試驗(yàn)資料及分析曲線試驗(yàn)記錄表中提供了試驗(yàn)荷載（噸位及油壓表讀數(shù)），相應(yīng)荷載下的錨頭位移讀數(shù)。根據(jù)記錄表繪制的荷載Q（KN）-位移S（mm）曲線見附圖，本次預(yù)應(yīng)力錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)充分驗(yàn)證本工點(diǎn)錨桿施工質(zhì)量安全可靠、設(shè)計(jì)科學(xué)合理，達(dá)到邊坡加固穩(wěn)定的目的。 七、附件：1、試驗(yàn)記錄表孔號(hào)加荷等級(jí)第一補(bǔ)償?shù)诙a(bǔ)償?shù)谝患?jí)第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)第六級(jí)第七級(jí)10%50%75%100%110%130%150%2-S-3油表讀數(shù)（MPa）1.37 1.48 4.22 18.61 27.61 36.60 40.20 47.39 54.59 伸長(zhǎng)量（mm）6.9