錨桿錨固質(zhì)量的檢測

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)簡單的主動支護(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、變被動支護(hù)為主動支護(hù)，且具有運輸施工方便、效率高、成本低、支護(hù)效果好等優(yōu)點。

 

但在錨桿錨固技術(shù)的廣泛應(yīng)用中，錨固質(zhì)量優(yōu)劣會對工程及生產(chǎn)帶來安全影響，因此， 加強錨桿錨固質(zhì)量的檢測十分必要。工程界常用的檢測方法有“拉拔法”，這種方法屬于破壞性檢測方法，目前還有無損檢測方法-“聲波反射法”， 那么哪種檢測方法能為錨桿支護(hù)工程提供更好的質(zhì)量保障，以下通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對這兩種方法展開詳細(xì)分析。

 

• 錨桿承載力測試（拉拔試驗）

 

 

（1）拉拔試驗原理

錨桿拉拔試驗屬于傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量靜力法檢測。進(jìn)行拉拔試驗時，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，然后用手動液壓泵加壓，同時記錄液壓表和位移計上的對應(yīng)讀數(shù)。當(dāng)壓力或者位移讀數(shù)達(dá)到預(yù)定值時，停止加壓。測試后，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）錨桿拉拔試驗分類

根據(jù)試驗?zāi)康牟煌蓪㈠^桿拉拔試驗分為基本試驗、驗收試驗和蠕變試驗。

 

基本試驗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。

 

驗收試驗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、錨桿蠕變在規(guī)定范圍內(nèi)是否穩(wěn)定。

 

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

 

 

（3）錨桿拉拔試驗基本規(guī)定

為保證錨桿拉拔試驗的有效性，試驗須滿足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、錨桿錨固段漿體強度達(dá)到15MPa或達(dá)到設(shè)計強度等級的75%時可進(jìn)行錨桿試驗；

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

c、加荷反力裝置的承載力和剛度應(yīng)滿足最大試驗荷載要求；

d、計量儀表（測力計、位移計）等應(yīng)滿足測試要求的精度；

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

f、驗收試驗錨桿的數(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)行錨桿拉拔試驗具有共性的基本要求，就基本試驗、驗收試驗和蠕變試驗而言，依據(jù)試驗?zāi)康牟煌?，又有其特殊的?guī)定。

 

比如對基本試驗，試驗最大的試驗荷載不宜超過錨桿桿體承載力標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍，試驗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，同時標(biāo)準(zhǔn)中要求錨桿彈性變形不應(yīng)小于自由段長度變形計算值的80%，且不應(yīng)大于自由段長度與1/2錨固段之和的彈性變形計算值，錨桿極限承載力取破壞荷載的前一級荷載，在最大試驗荷載下未達(dá)到規(guī)定的破壞標(biāo)準(zhǔn)時，錨桿極限承載力取最大荷載。進(jìn)行錨桿拉拔試驗時必須嚴(yán)格按照這些規(guī)定進(jìn)行，否則將會大大降低試驗結(jié)果的有效性。

 

二、錨桿錨固無損檢測（聲波反射法）

傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量檢測方法主要檢測錨桿的抗拔力。此種方法是一種破壞性檢測，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損檢測方法，檢測錨桿長度受錨桿錨固密實度、圍巖特性等因素的影響。

 

聲波反射法檢測錨桿長度和砂漿飽和度的具體做法是：在錨桿頂端施加一個傳感器接收反射信號，通過對所接收的反射信號進(jìn)行時域、頻域分析，通過分析獲得錨桿的有效錨固長度、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)對錨桿的錨固質(zhì)量進(jìn)行評價。

 

 

（1）錨桿錨固質(zhì)量無損檢測原理

a、錨桿長度檢測原理

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，通過分析計算桿底反射波信號，可以檢測錨桿的長度。

 

b、錨桿注漿密實度檢測原理

錨桿中若存在注漿不密實段，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)力波的相對能量強度與注漿密實度差異程度有關(guān)；密實度越差，反射波的能量越強，衰減越慢；不密實區(qū)段越多，則波阻抗界面越多，反射應(yīng)力波越多。

 

錨桿桿長檢測原理和錨桿注漿密實度檢測原理是應(yīng)用聲波反射法檢驗錨桿錨固質(zhì)量的理論依據(jù)。通過聲波反射法，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)量無損檢測技術(shù)規(guī)程》中第5部分對聲波反射法的應(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)量檢測效果的基本保證，在進(jìn)行檢測工作時要嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行。

 

a、錨桿聲波反射法檢測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，檢測信號較復(fù)雜，可能會影響桿體長度與密實度的檢測的準(zhǔn)確性與可靠性。因此，錨桿桿體直徑宜均勻，且不小于14mm。

 

c、連接部位會產(chǎn)生反射波信號，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，但外露段不宜過長，因為外露段過長，當(dāng)環(huán)境存在振動或激振力過大時會導(dǎo)致桿端自振，產(chǎn)生干擾，影響有效信號的識別、判斷及桿系反射波能量分析。如外露短長度有特殊要求，應(yīng)進(jìn)行相同類型的錨桿試驗。

 

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，且保證激振信號和接收信號的質(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)計要求的質(zhì)量缺陷，其質(zhì)量檢測工作非常必要。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)量檢測問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)量的檢測中來，這些檢測技術(shù)和方法也進(jìn)一步促進(jìn)錨桿錨固技術(shù)的應(yīng)用。

 

通過標(biāo)準(zhǔn)比較錨桿錨固質(zhì)量檢測的基本方法可以看出，傳統(tǒng)拉拔試驗可以測量和判斷錨桿錨固力是否達(dá)到設(shè)計要求，卻不能檢測錨桿長度和評價錨固質(zhì)量狀態(tài)。聲波反射法通過分析錨固體中聲波的傳播特征，可以獲得有效錨固長度、注漿飽和度等參數(shù)，對錨桿錨固質(zhì)量進(jìn)行評價。

 

因此，在進(jìn)行錨桿錨固質(zhì)量檢測時應(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)量的檢測中來，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，保證錨桿質(zhì)量檢測評價的有效性，進(jìn)一步促進(jìn)錨桿錨固技術(shù)的應(yīng)用。