楊傳偉（中鐵二十一局集團(tuán)第一工程公司，新疆烏魯木齊830026）

1 工程概況

馬家石溝洪道兩側(cè)邊坡目前由上而下一定厚度內(nèi)的巖體已經(jīng)松馳，外側(cè)巖土較內(nèi)部相對(duì)松軟，已風(fēng)化破碎較嚴(yán)重的片麻巖在地震或雨期荷載作用下有進(jìn)一步松馳變形甚至導(dǎo)致邊坡坍塌的危險(xiǎn)。經(jīng)邊坡穩(wěn)定性分析，針對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索框架、錨桿框架、預(yù)應(yīng)力錨桿與柔性網(wǎng)防護(hù)體系工程，采用預(yù)錨加固體系。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

試驗(yàn)主要目的是確定錨固體與巖土層間粘結(jié)強(qiáng)度特征值、錨索設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝，以確定錨索的極限承載力，掌握錨索抵抗破壞的安全程度，揭示其承載力及缺陷，以便在正式使用錨索前調(diào)整其結(jié)構(gòu)參數(shù)或改進(jìn)其制作工藝。

3 試驗(yàn)內(nèi)容

施工前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)錨索（桿）基本試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選取與工程相對(duì)應(yīng)的地層，錨固段分別取3m、4m、5m，自由段5m，錨筋與設(shè)計(jì)錨索相同，試驗(yàn)必須為破壞試驗(yàn)。本次試驗(yàn)共計(jì)錨桿3 根、錨索3 根。錨桿成孔孔徑約為100mm，內(nèi)置1Ф28HRB335 級(jí)螺紋鋼筋，孔內(nèi)壓注M30 水泥砂漿。錨索下傾20o，每束錨索由3 根Ф15.24mm 高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)組成，鋼絞線(xiàn)抗拉強(qiáng)度為1860MPa，內(nèi)注M30 砂漿，成孔孔徑約為140mm。

考慮到施工組織設(shè)計(jì)的全長(zhǎng)錨固錨桿（10m）的設(shè)計(jì)荷載為100KN，錨索（自由段7m ～10m，錨固段8m）的設(shè)計(jì)荷載為240KN，本次試驗(yàn)預(yù)計(jì)施加最大荷載值分別為：錨桿250KN，預(yù)應(yīng)力錨索600KN。

4 試驗(yàn)方法

錨索的基本試驗(yàn)采用循環(huán)加、卸荷法，初始荷載取最大荷載值的0.1 倍，每級(jí)加荷增量取最大荷載值的0.1 ～0.2 倍。錨桿的加載順序依次為：0 ～25KN、25 ～75KN、25 ～100KN、25～125KN、25 ～150KN、25 ～175KN、25 ～200KN、25 ～250KN；錨索的加載順序依次為：0 ～60KN、60 ～180KN、60 ～240KN、60～300KN、60 ～360KN、60 ～420KN、60 ～480KN、60 ～600KN。錨索（桿）在每級(jí)荷載作用下保持恒定力5 分鐘，在每級(jí)最大荷載作用下保持穩(wěn)定10 分鐘，并測(cè)量錨頭達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下的位移讀數(shù)三次。

本檢測(cè)工程錨桿試驗(yàn)采用ML-30 錨桿拉拔儀；預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)采用YDCW-1000B 穿心式千斤頂。使用百分表測(cè)量位移。試驗(yàn)儀器均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了標(biāo)定。每級(jí)荷載施加或卸除完畢后，立即測(cè)讀變形量。在每級(jí)加、卸荷時(shí)間內(nèi)測(cè)讀錨頭位移三次，連續(xù)三次測(cè)讀的變形量小于0.1mm 時(shí)，施加下一級(jí)荷載。

錨索（桿）基本試驗(yàn)中，加荷至錨固段出現(xiàn)破壞為止，破壞標(biāo)準(zhǔn)為：①錨頭位移不收斂，錨固體從巖土層中拔出或錨索（桿）從錨固體中拔出；②錨頭總位移量超過(guò)設(shè)計(jì)允許值；③后一級(jí)荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過(guò)前一級(jí)荷載位移增量的2 倍。

每級(jí)荷載作用下的總變形分成彈性變形和塑性變形，彈性變形是測(cè)得的總位移減去卸荷至初始荷載時(shí)測(cè)得的位移（即塑性變形）。

5 測(cè)試儀器、設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)、安裝

各段試驗(yàn)錨桿施工完成，待錨固體灌漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%后，開(kāi)始進(jìn)行錨索（桿）基本試驗(yàn)?？紤]邊坡表層片麻巖較為破碎、土體比較松散，緊貼邊坡表層土體安置鋼墊板，墊板尺寸30cm×60cm，厚度約為5cm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)情況，反力裝置的承載力和剛度滿(mǎn)足最大試驗(yàn)加載要求。

6 試驗(yàn)結(jié)果及分析

設(shè)s1 為錨索自由段彈性變形計(jì)算值，s2 為錨索自由段與1/2 錨固段長(zhǎng)度之和的彈性變形計(jì)算值，Se 為試驗(yàn)的彈性變形，Sp 為試驗(yàn)的塑性變形。錨桿基本試驗(yàn)的Q-Se 曲線(xiàn)和Q-Sp 曲線(xiàn)如圖1、圖2 所示，預(yù)應(yīng)力錨索基本試驗(yàn)的Q-Se 曲線(xiàn)和Q-Sp 曲線(xiàn)如圖3、圖4 所示。

圖1 錨桿荷載-彈性變形曲線(xiàn)

圖2 錨桿荷載-塑性變形曲線(xiàn)

圖3 錨索荷載-彈性變形曲線(xiàn)

圖4 錨索荷載-塑性變形曲線(xiàn)

1）位移及變形

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，P1-1、P1-2、P1-3 錨桿的最大彈性變形量應(yīng)由試驗(yàn)確定，如圖1 所示，實(shí)測(cè)結(jié)果分別為29.8mm、29.0mm、30.4mm。

錨索的最大彈性變形量按以下公式計(jì)算

式中 aF —錨索的極限承載力；

La—錨索自由段長(zhǎng)度；

E —彈性模量，Ф28 螺紋鋼取20GPa，1 × 7 - 15.24 - 1860鋼絞線(xiàn)取197.4GPa；

n—鋼絞線(xiàn)根數(shù)；

d —錨筋的公稱(chēng)直徑。

可以得到三根試驗(yàn)錨索P2-1、P2-2、P2-3的最大彈性變形量分別為22.0mm、29.3mm、36.7mm。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果分別為21.1mm、28.6mm、36mm。根據(jù)規(guī)范，試驗(yàn)結(jié)果大于0.8倍的彈性變形計(jì)算值，小于自由段長(zhǎng)度與1/2 錨固段長(zhǎng)度之和的彈性變形計(jì)算值，結(jié)果合理有效。

2）極限承載力

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果顯示，六次循環(huán)加載過(guò)程中，位移變化穩(wěn)定，錨桿（索）沒(méi)有被拔出，注漿材料完好。但由于邊坡表面的巖體為較為破碎的片麻巖，其承載能力低于錨固體系，當(dāng)錨桿試驗(yàn)荷載超過(guò)223KN、錨索試驗(yàn)荷載超過(guò)502KN 時(shí)，試驗(yàn)孔附近的大片片麻巖被擠壓破裂，與基巖脫離，考慮到邊坡巖石整體的穩(wěn)定性安全，試驗(yàn)被終止。因此，根據(jù)規(guī)范，可以得出結(jié)論：錨桿的極限承載力為上一級(jí)荷載的數(shù)值200KN，錨索的極限承載力為480KN。

7 結(jié)論

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行馬家石溝邊坡加固工程中錨桿和錨索試驗(yàn)孔的基本試驗(yàn)，確定了該工程加固措施的有效性。尤其是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)存在大片片麻巖的實(shí)際情況，對(duì)基本試驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行了合理控制與判斷，可以為類(lèi)似工程提供參考。

[1]《蘭州市馬家石溝洪道綜合治理邊坡防治工程施工設(shè)計(jì)圖》

[2]《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》，CECS 22：2005.

[3]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，GB 50330-2002.

[4]《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，GB 50086-2001.