■鄧 超 吳 瓊 鄭衛(wèi)華
(江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南昌 330013)
隧道錨桿拉拔試驗(yàn)測試方法的改進(jìn)與研究
■鄧 超 吳 瓊 鄭衛(wèi)華
(江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南昌 330013)
現(xiàn)有的錨桿(索)拉拔試驗(yàn),若錨桿(索)預(yù)留量過短,就不具備試驗(yàn)條件,無法進(jìn)行錨桿拉拔的試驗(yàn)檢測。錨桿(索)拉拔儀很好地解決了預(yù)留過短或者無預(yù)留錨桿(索)的拉拔試驗(yàn)檢測,因其檢測方便、成本低、效果明顯,能很好監(jiān)控錨桿(索)施工質(zhì)量,解決隧道施工中偷工減料、施工質(zhì)量較差的問題,具有一定的推廣應(yīng)用價值。
錨桿拉拔 試驗(yàn)檢測 錨桿(索)拉拔儀 施工質(zhì)量
錨固技術(shù)由于其自身性能穩(wěn)定,利用錨桿或者錨索對圍巖進(jìn)行加固,具備施工迅速、施工簡單、性能安全可靠、施工費(fèi)用低、對圍巖擾動小的突出特點(diǎn),而非常廣泛的應(yīng)用在巖土工程、礦山工程、鐵路隧道、公路隧道、地下結(jié)構(gòu)洞室、公路邊坡、深基坑支護(hù)等各個領(lǐng)域圍巖加固的施工中。錨固的支護(hù)形式具體體現(xiàn)在錨噴網(wǎng)、錨噴、錨桿等支護(hù)形式上。其加固原理就是通過在土層中斜向成孔,將錨桿埋入孔中后灌注水泥或者水泥砂漿,通過錨桿與錨固體的握裹力、錨固體與圍巖之間的摩擦力以及錨桿強(qiáng)度共同作用來承擔(dān)作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的各種荷載。
當(dāng)前提高巖土工程穩(wěn)定性能、解決復(fù)雜巖土工程問題首選錨桿支護(hù),同時錨桿支護(hù)也是最有效、施工最簡便、施工費(fèi)用最低的加固方式。在錨固工程中,雖說錨桿支護(hù)具備大量的優(yōu)點(diǎn),但是他還存在一些缺點(diǎn)。錨固系統(tǒng)會受到巖土工程條件、錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、錨桿與圍巖體系的相互作用、施工以及專業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)等關(guān)聯(lián)因素的影響而具有復(fù)雜性;除此之外錨桿由于深埋在圍巖中,其具有高度的隱蔽性,對于監(jiān)理單位和檢測單位很難發(fā)現(xiàn)其施工質(zhì)量問題,一旦出現(xiàn)事故很難處理。在錨桿施工中如何確保錨桿施工的質(zhì)量,如何提高錨桿的錨固效果是首要解決的問題。在施工監(jiān)控中,我們一般通過原材料的質(zhì)量檢測以及施工后的錨固質(zhì)量檢測來反映和評價錨桿錨固效果。
由此,錨桿錨固的質(zhì)量檢測是整個錨固過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。當(dāng)前最常用的評價方法是通過錨桿拉拔試驗(yàn)來檢測錨桿錨固的質(zhì)量。
錨桿拉拔試驗(yàn)是一種傳統(tǒng)的錨桿質(zhì)量檢測方法,它的實(shí)驗(yàn)原理是通過液壓千斤頂對錨桿施加拉拔力直到達(dá)到錨桿設(shè)計(jì)要求或?qū)㈠^桿拉拔松動為止,即宣告試驗(yàn)終止。其試驗(yàn)步驟如下:進(jìn)行錨桿拉拔試驗(yàn)時,首先將液壓千斤頂放在托板和螺母之間,擰緊螺母,并施加一定的預(yù)加應(yīng)力;其次采用手動或者電動對液壓泵加壓,同時記錄千斤頂上的液壓表和位移計(jì)上對應(yīng)的讀數(shù);當(dāng)液壓表或者位移讀數(shù)達(dá)到預(yù)定值時或者當(dāng)液壓表讀數(shù)下降而位移計(jì)讀數(shù)增大時,停止加壓;最后,通過測試整理出錨桿的位移荷載曲線,從而分析錨桿的受力狀況和錨固質(zhì)量。錨桿拉拔試驗(yàn)時錨桿性能的全面試驗(yàn),目的是確定錨桿的極限承載力和錨桿參數(shù)的合理性,為錨桿的設(shè)計(jì)施工提供依據(jù)。
在錨桿現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)中,一般抽查錨桿數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的5%,且不得少于3根。對于永久性錨桿,在拉拔試驗(yàn)時拉拔的最大試驗(yàn)荷載應(yīng)取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的1.5倍;對于臨時性錨桿,在拉拔試驗(yàn)時的最大試驗(yàn)荷載應(yīng)取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的1.2倍。在試驗(yàn)過程中,采用千斤頂分級加載,剛開始施加的初始荷載宜取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的0.1倍,后續(xù)分級加載值取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的 0.5、0.75、1.0、1.2、1.33 和 1.5 倍。 每級荷載均應(yīng)穩(wěn)定5~10min,并用位移計(jì)記錄位移增量。最后一級試驗(yàn)荷載應(yīng)維持10min。待位移穩(wěn)定后即卸載,最后繪制荷載位移曲線,即P-S曲線。
現(xiàn)有的錨桿拉拔試驗(yàn),一般是隨機(jī)性地對所要求的錨桿進(jìn)行抽樣檢測,要求被試驗(yàn)錨桿預(yù)留一定的長度(約30cm)以保證拉拔試驗(yàn)的實(shí)施。若預(yù)留量過短,就不具備試驗(yàn)條件,無法進(jìn)行錨桿拉拔的試驗(yàn)檢測。當(dāng)前錨桿施工過程中,為方便錨桿拉拔試驗(yàn),將部分錨桿預(yù)留30cm的長度,而很多施工單位僅將預(yù)留長度符合拉拔試驗(yàn)的錨桿嚴(yán)格按要求施工,檢測過程中隨機(jī)抽取這些預(yù)留長度符合試驗(yàn)條件的錨桿的概率非常大。這樣的檢測結(jié)果雖然合格,但是不具備代表性。而未預(yù)留長度的錨桿由于不具備拉拔試驗(yàn)條件,使拉拔試驗(yàn)無法實(shí)施,在施工過程中就有可能存在偷工減料、施工質(zhì)量較差的情況,從而嚴(yán)重影響圍巖和邊坡加固的質(zhì)量。
為了解決現(xiàn)有錨桿拉拔方法的不足,優(yōu)化拉拔試驗(yàn)中,對預(yù)留較短(甚至無預(yù)留長度)的錨桿也能進(jìn)行試驗(yàn)檢測。錨桿(索)拉拔儀,可以解決在錨桿預(yù)留長度不足的情況下仍對錨桿進(jìn)行拉拔試驗(yàn),從而更好地控制工程質(zhì)量。
錨桿(索)拉拔儀解決其技術(shù)問題所采用的方法是:將若干個帶螺桿式調(diào)整頂盤的千斤頂和特制錐形錨具,剛性固定聯(lián)接,具有同步頂升功能的錨桿拉拔儀。特制錐形錨具固定在拉拔儀前端,并突出于由千斤頂調(diào)整頂盤。測試時,先將錐形錨具中心與待測試錨桿軸線對準(zhǔn),再安裝夾片,然后調(diào)節(jié)同步千斤頂?shù)穆輻U式調(diào)整頂盤,使每個千斤頂都牢靠支撐在圍巖或其它堅(jiān)固基礎(chǔ)上,連接千斤頂與油壓泵之間的油管,啟動油壓泵頂升千斤頂,使錐形錨具將待測試錨桿夾緊,繼續(xù)加壓,即可通過油壓表顯示,直至拉拔到設(shè)計(jì)拉拔量,拉拔完成,松開截止閥。
由于拉拔過程中,需對被測錨桿的伸長量進(jìn)行量測,該實(shí)用新型也設(shè)計(jì)了配套的位移量測裝置。即在圍巖上鉆孔打入膨脹螺絲,再將配套位移量測裝置安裝在膨脹螺絲上,然后安裝量測位移的位移計(jì),使其頂在被測錨桿的外露端頭。在同步頂升檢測拉拔力的同時,可量測出拉拔過程中的錨桿的伸長量。
錨桿(索)拉拔儀的有益效果是:能夠很好的解決傳統(tǒng)錨桿拉拔方法上,對錨桿預(yù)留不足,導(dǎo)致錨桿無法隨機(jī)抽檢,導(dǎo)致偷工減料而導(dǎo)致的施工質(zhì)量事故。
錨桿(索)拉拔儀拉拔試驗(yàn)的具體實(shí)施方式如下圖1~3所示:
圖1 錨桿錨索拉拔儀構(gòu)造圖
圖2 錨桿錨索拉拔儀工作時構(gòu)造圖
圖3 錨桿錨索拉拔儀橫斷面構(gòu)造圖
其中:1、錐形錨具,2、同步千斤頂,3、輸油管,4、液壓分配閥,5、油壓表,6、油壓泵,7、膨脹螺絲,8、固定螺絲,9、水平支架,10、定位支架,11、位移計(jì),12、調(diào)平螺絲,13、測試錨桿(索),14、夾片,15、錨具連接板,16、加強(qiáng)剛性聯(lián)接板, 17、拉拔口,18、截止閥。
具體實(shí)施方式:
在圖1中,將若干個同規(guī)格的千斤頂,通過剛性固定連接組成一個連體同步千斤頂2,錐形錨具1通過錨具連接板15與同步千斤頂2相連接。特制錐形錨具1固定在拉拔儀前端,并突出于由同步千斤頂2調(diào)整頂盤。同步千斤頂2分別通過輸油管3連接到液壓分配閥4,油壓泵6上安裝有油壓表5,通過油壓表5顯示,油壓泵6時刻控制油壓情況進(jìn)行有效的拉拔試驗(yàn)。
在圖2所示實(shí)例中,工作時,先將突出于由千斤頂調(diào)整頂盤的錐形錨具1中心與待測試錨桿 (索)13軸線對準(zhǔn),再安裝夾片14,然后調(diào)節(jié)同步千斤頂2的螺桿式調(diào)整頂盤,使每個千斤頂都牢靠支撐在圍巖或其它堅(jiān)固基礎(chǔ)上,連接同步千斤頂2與油壓泵6之間的輸油管3,啟動油壓泵6頂升同步千斤頂2,使錐形錨具1將待測試錨桿(索)13夾緊因檢測時需對被測試錨桿(索)13的伸長量進(jìn)行量測,可在待測試錨桿(索)13的周邊,安裝2個膨脹螺絲7,使2個膨脹螺絲和被測錨桿(索),在同一直線上。然后將水平支架9套入膨脹螺絲7露出圍巖的一端,旋轉(zhuǎn)固定螺絲8固定。安裝定位支架10在水平支架9上面,通過調(diào)平螺絲12固定試驗(yàn)位置。位移計(jì)11頂部與測試錨桿(索)13接觸,尾部穿過定位支架(10),用調(diào)平螺絲12固定。繼續(xù)加壓,即可通過油壓表5顯示,直至拉拔到設(shè)計(jì)拉拔量,觀察位移計(jì)11記錄測試錨桿(索)13的伸長量數(shù)據(jù)。拉拔完成,松開截止閥18。
圖3為錨桿錨索拉拔儀的橫斷面圖,由若干個同規(guī)格的千斤頂組成的同步千斤頂2,每個單獨(dú)的千斤頂之間由加強(qiáng)剛性聯(lián)接板16連接,形成一個固定結(jié)構(gòu)。若干個同步千斤頂2分別通過錨具連接板15與錐形錨具1連接。油壓泵6控制同步千斤頂2,故可以輕松實(shí)現(xiàn)對測試錨桿(索)13安全、快捷的拉拔。
錨桿(索)拉拔儀具有操作簡單、方法合理的特點(diǎn),優(yōu)化了錨桿(索)拉拔試驗(yàn)方法,能較好地解決工程上的技術(shù)難題,且具有較好的工程運(yùn)用適用性。能夠在各種情況下對錨桿(索)進(jìn)行質(zhì)量檢測,更好地獲取正確、完整的監(jiān)測數(shù)據(jù),達(dá)到對工程質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)測的目的,從而為設(shè)計(jì)與施工提供更可靠的質(zhì)量保障,最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn),更有效地控制工程質(zhì)量與進(jìn)度。因此,錨桿(索)拉拔儀在工程實(shí)際中具有較好的推廣運(yùn)用前景。
[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,GB 50007-2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.2011.
[2]陳弦;錨桿拉拔荷載傳遞機(jī)理及試驗(yàn)研究[D].西安科技大學(xué);2010.
[3]鄭衛(wèi)華,鄧超.錨桿拉拔墊板.實(shí)用新型專利.專利號:ZL2013 2 0405258.0.
[4]鄭衛(wèi)華,張春曉,鄧超,吳瓊.錨桿錨索拉拔儀.實(shí)用新型專利,專利號:ZL2015 2 0319871.X.
江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(GJJ151418)