錨桿錨固質(zhì)量的檢測(cè)

錨桿加固技術(shù)在地下工程、隧道施工及巖石邊坡支護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用，是一種重要的加固手段。它是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的主動(dòng)支護(hù)，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(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，且具有運(yùn)輸施工方便、效率高、成本低、支護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)。

 

但在錨桿錨固技術(shù)的廣泛應(yīng)用中，錨固質(zhì)量?jī)?yōu)劣會(huì)對(duì)工程及生產(chǎn)帶來(lái)安全影響，因此， 加強(qiáng)錨桿錨固質(zhì)量的檢測(cè)十分必要。工程界常用的檢測(cè)方法有“拉拔法”，這種方法屬于破壞性檢測(cè)方法，目前還有無(wú)損檢測(cè)方法-“聲波反射法”， 那么哪種檢測(cè)方法能為錨桿支護(hù)工程提供更好的質(zhì)量保障，以下通過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這兩種方法展開(kāi)詳細(xì)分析。

 

• 錨桿承載力測(cè)試（拉拔試驗(yàn)）

 

 

（1）拉拔試驗(yàn)原理

錨桿拉拔試驗(yàn)屬于傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量靜力法檢測(cè)。進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)，將液壓千斤頂放在托板和螺母之間，擰緊螺母，施加一定的預(yù)應(yīng)力，然后用手動(dòng)液壓泵加壓，同時(shí)記錄液壓表和位移計(jì)上的對(duì)應(yīng)讀數(shù)。當(dāng)壓力或者位移讀數(shù)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，停止加壓。測(cè)試后，可整理出錨桿的荷載-位移曲線，進(jìn)而分析可得出錨桿的錨固質(zhì)量。

 

（2）錨桿拉拔試驗(yàn)分類

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟煌蓪㈠^桿拉拔試驗(yàn)分為基本試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)。

 

基本試驗(yàn)的目的是為了確定錨桿的極限承載力，掌握錨桿抗破壞的安全程度，以便在正式使用錨桿前調(diào)整錨桿機(jī)構(gòu)參數(shù)或改進(jìn)錨桿的制作工藝。

 

驗(yàn)收試驗(yàn)的目的主要是確定錨桿是否具備足夠的承載力、自由段程度是否滿足要求、錨桿蠕變?cè)谝?guī)定范圍內(nèi)是否穩(wěn)定。

 

蠕變?cè)囼?yàn)是針對(duì)部分軟土層和巖體中的錨桿而言的，對(duì)于塑性指數(shù)大于17的軟土層和蠕變明顯的巖體中的錨桿應(yīng)進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，主要是觀察錨桿在一定荷載下隨時(shí)間的蠕變特性。

 

 

（3）錨桿拉拔試驗(yàn)基本規(guī)定

為保證錨桿拉拔試驗(yàn)的有效性，試驗(yàn)須滿足JGJ 120-2012 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中附錄A的基本規(guī)定才可以進(jìn)行：

 

a、錨桿錨固段漿體強(qiáng)度達(dá)到15MPa或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的75%時(shí)可進(jìn)行錨桿試驗(yàn)；

b、加載裝置（千斤頂、油泵）的額定壓力必須大于試驗(yàn)壓力，且試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定；

c、加荷反力裝置的承載力和剛度應(yīng)滿足最大試驗(yàn)荷載要求；

d、計(jì)量?jī)x表（測(cè)力計(jì)、位移計(jì)）等應(yīng)滿足測(cè)試要求的精度；

e、基本試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)錨桿數(shù)量不應(yīng)少于3根，且試驗(yàn)錨桿材料尺寸及施工工藝應(yīng)與工程錨桿相同；

f、驗(yàn)收試驗(yàn)錨桿的數(shù)量應(yīng)取錨桿總數(shù)的5%，且不得少于3根。

 

這些規(guī)定僅是進(jìn)行錨桿拉拔試驗(yàn)具有共性的基本要求，就基本試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)而言，依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟煌钟衅涮厥獾囊?guī)定。

 

比如對(duì)基本試驗(yàn)，試驗(yàn)最大的試驗(yàn)荷載不宜超過(guò)錨桿桿體承載力標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍，試驗(yàn)加載方式也有專門的規(guī)定，錨桿破壞的判定也有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，這些都應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)GB 50330-2013 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中附錄C的規(guī)定進(jìn)行，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中要求錨桿彈性變形不應(yīng)小于自由段長(zhǎng)度變形計(jì)算值的80%，且不應(yīng)大于自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段之和的彈性變形計(jì)算值，錨桿極限承載力取破壞荷載的前一級(jí)荷載，在最大試驗(yàn)荷載下未達(dá)到規(guī)定的破壞標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，錨桿極限承載力取最大荷載。進(jìn)行錨桿拉拔試驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格按照這些規(guī)定進(jìn)行，否則將會(huì)大大降低試驗(yàn)結(jié)果的有效性。

 

二、錨桿錨固無(wú)損檢測(cè)（聲波反射法）

傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)方法主要檢測(cè)錨桿的抗拔力。此種方法是一種破壞性檢測(cè)，雖然直觀，但是存在很大的局限性，不能完全反映錨桿的錨固質(zhì)量狀況。而聲波反射法是一種無(wú)損檢測(cè)方法，檢測(cè)錨桿長(zhǎng)度受錨桿錨固密實(shí)度、圍巖特性等因素的影響。

 

聲波反射法檢測(cè)錨桿長(zhǎng)度和砂漿飽和度的具體做法是：在錨桿頂端施加一個(gè)傳感器接收反射信號(hào)，通過(guò)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析，通過(guò)分析獲得錨桿的有效錨固長(zhǎng)度、砂漿飽和度、工作荷載、極限承載能力等參數(shù)，依據(jù)這些參數(shù)對(duì)錨桿的錨固質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

 

 

（1）錨桿錨固質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)原理

a、錨桿長(zhǎng)度檢測(cè)原理

由錨桿、粘結(jié)劑、圍巖三者組成的錨固體系中，錨桿與粘結(jié)劑形成復(fù)合桿件。由于錨桿波阻抗與圍巖波阻抗有所不同，桿底存在波阻抗截面，桿端激發(fā)的應(yīng)力波達(dá)到桿底后將產(chǎn)生反射，桿底反射應(yīng)力波將被安裝在桿端的傳感器所接收，通過(guò)分析計(jì)算桿底反射波信號(hào)，可以檢測(cè)錨桿的長(zhǎng)度。

 

b、錨桿注漿密實(shí)度檢測(cè)原理

錨桿中若存在注漿不密實(shí)段，則復(fù)合桿件的截面積及波阻抗發(fā)生變化，在波阻抗差異界面將產(chǎn)生反射應(yīng)力波，桿中反射應(yīng)力波的相對(duì)能量強(qiáng)度與注漿密實(shí)度差異程度有關(guān)；密實(shí)度越差，反射波的能量越強(qiáng)，衰減越慢；不密實(shí)區(qū)段越多，則波阻抗界面越多，反射應(yīng)力波越多。

 

錨桿桿長(zhǎng)檢測(cè)原理和錨桿注漿密實(shí)度檢測(cè)原理是應(yīng)用聲波反射法檢驗(yàn)錨桿錨固質(zhì)量的理論依據(jù)。通過(guò)聲波反射法，可以了解錨固體系的基本情況，確定錨固質(zhì)量的優(yōu)劣。

 

（2）聲波反射法應(yīng)用的基本規(guī)定

標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 182-2009 《錨桿錨固質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》中第5部分對(duì)聲波反射法的應(yīng)用作出了基本規(guī)定，這些基本規(guī)定是聲波反射法獲得高質(zhì)量檢測(cè)效果的基本保證，在進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行。

 

a、錨桿聲波反射法檢測(cè)理論模型為一維彈性桿件，依據(jù)一維彈性桿件應(yīng)力波的傳播規(guī)律，桿體與周圍介質(zhì)的波阻抗差異越大，與理論模型越接近。因此，錨桿桿體聲波縱波速度宜大于圍巖和粘結(jié)物的聲波縱波速度。

 

b、錨桿桿體的直徑發(fā)生變化或直徑較小時(shí)，檢測(cè)信號(hào)較復(fù)雜，可能會(huì)影響桿體長(zhǎng)度與密實(shí)度的檢測(cè)的準(zhǔn)確性與可靠性。因此，錨桿桿體直徑宜均勻，且不小于14mm。

 

c、連接部位會(huì)產(chǎn)生反射波信號(hào)，容易與缺陷、桿底反射相混淆，因此，施工方應(yīng)提供詳細(xì)的錨桿連接資料。

 

 

d、錨桿端頭應(yīng)外露，但外露段不宜過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)橥饴抖芜^(guò)長(zhǎng)，當(dāng)環(huán)境存在振動(dòng)或激振力過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致桿端自振，產(chǎn)生干擾，影響有效信號(hào)的識(shí)別、判斷及桿系反射波能量分析。如外露短長(zhǎng)度有特殊要求，應(yīng)進(jìn)行相同類型的錨桿試驗(yàn)。

 

e、錨桿外露端面應(yīng)平整，便于激振器激振和接收傳感器的安裝，且保證激振信號(hào)和接收信號(hào)的質(zhì)量。

 

三、總結(jié)

錨桿加固技術(shù)是地下工程及邊坡工程施工中的一個(gè)重要支護(hù)手段。錨桿作為隱蔽工程，施工中往往存在偏離設(shè)計(jì)要求的質(zhì)量缺陷，其質(zhì)量檢測(cè)工作非常必要。由于受到施工技術(shù)、復(fù)雜地質(zhì)條件、材料質(zhì)量等諸多因素的影響，錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題引起人們的極大關(guān)注。隨著科技的進(jìn)步，各種新技術(shù)、新方法不斷地被應(yīng)用到錨桿錨固質(zhì)量的檢測(cè)中來(lái)，這些檢測(cè)技術(shù)和方法也進(jìn)一步促進(jìn)錨桿錨固技術(shù)的應(yīng)用。

 

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)比較錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)的基本方法可以看出，傳統(tǒng)拉拔試驗(yàn)可以測(cè)量和判斷錨桿錨固力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，卻不能檢測(cè)錨桿長(zhǎng)度和評(píng)價(jià)錨固質(zhì)量狀態(tài)。聲波反射法通過(guò)分析錨固體中聲波的傳播特征，可以獲得有效錨固長(zhǎng)度、注漿飽和度等參數(shù)，對(duì)錨桿錨固質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

 

因此，在進(jìn)行錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)時(shí)應(yīng)采用科學(xué)、合理的方法，將新技術(shù)、新方法不斷地應(yīng)用到錨桿錨固質(zhì)量的檢測(cè)中來(lái)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，保證錨桿質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)的有效性，進(jìn)一步促進(jìn)錨桿錨固技術(shù)的應(yīng)用。