趙 杰

（北京全路通信信號研究設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京100070）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)工程建設(shè)不斷向山區(qū)推進(jìn)。錨固工程由于能充分發(fā)揮巖土的自承能力、提高巖土自身強(qiáng)度和協(xié)調(diào)巖土的自穩(wěn)能力，達(dá)到快速承載、節(jié)省材料的效果，并能確保施工安全與工程穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，被越來越多的應(yīng)用到實際工程中。

巖土錨固工程主要為預(yù)應(yīng)力錨索（桿）工程，其復(fù)雜性和隱蔽性導(dǎo)致在工程質(zhì)量監(jiān)督方面的難道較大。如果錨固工程施工過程中由于施工或塌孔原因?qū)е孪滤魃疃炔坏轿?，仍然注漿張拉，就會不同程度影響錨固工程的有效性，也會降低工程的安全性和可靠性。所以預(yù)應(yīng)力錨索（桿）工程施工質(zhì)量檢測工作非常重要，只有保證預(yù)應(yīng)力錨索（桿）工程檢測工作的質(zhì)量，提高檢測評定結(jié)果的可靠性，才能真正地確保錨固工程的質(zhì)量和安全。

1 目前錨固工程質(zhì)量檢測的主要方法

目前錨固工程質(zhì)量檢測的方法主要有機(jī)械式扭矩測力、千斤頂拉拔和鉆孔取芯的傳統(tǒng)檢測方法以及根據(jù)應(yīng)力波探測和應(yīng)力波傳播的耦合原理的應(yīng)力波反射法、超聲波法和超聲導(dǎo)波法等。

傳統(tǒng)的檢測方法屬于破壞性檢測，不適合于大規(guī)模應(yīng)用。無損檢測方法存在檢測最大長度受限、底端反射無法準(zhǔn)確識別、受激發(fā)信號影響明顯、可檢測率低等問題；此外工程界普遍把錨索作為錨桿的特殊結(jié)構(gòu)形式之一，但錨索自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)力波在其內(nèi)部的傳播機(jī)理與錨桿是否一致還未明確，而且錨桿的無損檢測理論還未成熟，沿用錨桿的檢測方法，增加了錨索質(zhì)量檢測的不確定性。

一般認(rèn)為無粘結(jié)錨索（桿）便于檢測，有粘結(jié)錨索（桿）可測率低，預(yù)應(yīng)力錨索（桿）長度超過30m都將帶來檢測困難。特別是錨孔灌漿完成質(zhì)量的問題，其檢測結(jié)果具有更多的不確定性，當(dāng)前尚無有效的解決方案。在這種形勢下，我們急需一種既經(jīng)濟(jì)又簡便可靠的預(yù)應(yīng)力錨索（桿）質(zhì)量檢測的方法，為施工質(zhì)量控制和工程可靠性檢測提供關(guān)鍵技術(shù)。

2 可測深注漿管的基本原理

近年來，伴隨著光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖傳感技術(shù)在巖土工程中也得到了大量推廣和應(yīng)用。光纖傳感技術(shù)是以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術(shù)，具有一系列獨特的、其他載體和媒質(zhì)難以相比的優(yōu)點，普遍認(rèn)為是解決錨固工程質(zhì)量實際困難和現(xiàn)實要求的重要突破口。

2.1 錨固理論長度分析

按規(guī)定要求，錨固工程施工中錨孔注漿的過程是通過錨索（桿）內(nèi)的注漿管向孔內(nèi)壓漿，并通過孔底返漿的形式來完成的[1]，注漿管的長度與錨索（桿）的長度基本一致。因此，可以通過檢測注漿管的長度來間接檢測錨索（桿）的長度及錨孔注漿質(zhì)量。

2.2 OTDR原理

OTDR的工作原理就類似于一個雷達(dá)。對光纖發(fā)出一束光脈沖，當(dāng)光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時,會由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接頭、彎曲或其他類似的事件而產(chǎn)生瑞利散射和菲涅爾反射,其中一部分的散射光和反射光經(jīng)過同樣的路徑延時返回到OTDR中。OTDR根據(jù)入射信號與其返回信號的時間差τ，利用下式就可計算出上述事件點與OTDR的距離：

d：光纖起終點的距離；

c:光在真空中的速度；

t:信號發(fā)射后到接收到信號（雙程）的總時間；

n:光纖纖芯的有效折射率。

由此設(shè)計出一種可測深注漿管，即在普通注漿管中內(nèi)置一根光纖，通過測量光纖的長度確定注漿管的長度，進(jìn)而間接判斷預(yù)應(yīng)力錨索（桿）的實施長度及錨孔注漿完成質(zhì)量是否滿足設(shè)計要求。

3 工程應(yīng)用

為驗證可測深注漿管的工作性能，選取某高速公路MK107+580～EK0+000左側(cè)邊坡錨固工程作為依托進(jìn)行實踐檢驗，圖1為邊坡現(xiàn)場圖。

圖1 MK107+580～EK0+040段邊坡現(xiàn)場圖

變更后各級錨固加固工程錨固參數(shù)見表1：

MK107+580～EK0+000段左側(cè)路塹邊坡場區(qū)屬于丘陵地貌，該邊坡最高約42.6m，為類土質(zhì)邊坡：上覆坡積黏土，厚度約2.2m，其下為殘積黏性土，厚度約4.8m；全風(fēng)化凝灰熔巖，厚度約2.3m；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，厚度約11.9m；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，厚度不小于4.2m；下伏中風(fēng)化凝灰熔巖。現(xiàn)場開挖后坡面稍濕，未見地下水明顯出露(如圖1所示)。

該邊坡在錨固工程施工過程中發(fā)現(xiàn)該邊坡地層極為破碎，錨孔鉆鑿過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、塌孔現(xiàn)象，持續(xù)降雨后二級平臺局部產(chǎn)生裂縫。經(jīng)設(shè)計變更在一級增加加厚護(hù)面墻，三級增加錨索框架，并加大錨索長度及錨固段長度，變更后具體加固措施為：第一級1∶1.0，加厚護(hù)面墻、A型半擋墻，坡角布置仰斜排水孔；第二級 1∶1.0～1∶1.25，預(yù)應(yīng)力錨索框架、客土噴播植草，坡角布置仰斜排水孔；第三級1∶25～1∶1.5，預(yù)應(yīng)力錨索框架、客土噴播植草；第四級1∶25～1∶1.5，預(yù)應(yīng)力錨索框架與拱形骨架植草灌交錯布置；第五級1∶1.5，拱形骨架植草灌[2]。變更后邊坡防護(hù)加固工程立面圖如圖2所示。

圖2 MK107+580～EK0+040段左側(cè)邊坡變設(shè)計更后加固工程立面

表1 設(shè)計變更后錨固加固工程錨固參數(shù)表

為驗證可測深注漿測可靠性與使用性，分別抽取3-X-15錨孔及2-S-14錨孔用可測深注漿管替代傳統(tǒng)注漿管。并在錨筋體編制、下孔及注漿過程中全程跟蹤檢測，過程中測試數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定。錨孔內(nèi)水泥漿齡期滿足要求后通過測量檢測長度、對尾纖長度及注漿管外漏光纖的長度換算錨索孔的孔深。典型檢測數(shù)據(jù)如下。

3-X-15錨孔及2-S-14錨孔可測深注漿管長度檢測典型曲線如圖3、圖4所示。

圖3 3-X-15錨孔檢測典型曲線

圖4 2-S-41錨孔檢測典型曲線

表2 錨孔深度檢測表

表2錨孔深度檢測結(jié)果顯示，錨索孔的錨索實施長度與設(shè)計值誤差在5%以內(nèi)[3]。反映了錨孔鉆鑿深度滿足要求，同時間接反映了注漿管管身無爆裂、水泥漿為孔底返漿，注漿質(zhì)量滿足要求。

4 結(jié)語

通過測量可測深注漿管的長度間接測試錨孔深度及注漿質(zhì)量的間接測試的方法能夠解決目前錨固工程質(zhì)量檢測中遇到的瓶頸問題，通過工點的實際應(yīng)用也驗證了這種間接的測試方法是一種切實可行的、能夠客觀、準(zhǔn)確評估錨固工程質(zhì)量的無損檢測新技術(shù)。目前可測深注漿管已在福建、廣東等地區(qū)的高速公路邊坡加固工作中展開應(yīng)用，這種可測深注漿管的應(yīng)用可以為錨固工程施工質(zhì)量控制和工程可靠性檢測提供關(guān)鍵技術(shù)從而促進(jìn)錨固技術(shù)的進(jìn)步，具有重要的工程意義和廣泛的應(yīng)用價值。