潘楊

（深圳市港嘉工程檢測(cè)有限公司）

0 前言

錨桿工程施工環(huán)境復(fù)雜，各種因素均會(huì)對(duì)錨桿質(zhì)量造成影響，目前國內(nèi)基本使用抗拔試驗(yàn)為唯一檢測(cè)方法，然而因?yàn)榭拱卧囼?yàn)檢測(cè)效率低、對(duì)場(chǎng)地要求高且檢測(cè)周期長，單一抗拔試驗(yàn)并不能全面地揭露錨桿質(zhì)量問題。此時(shí)引入錨固質(zhì)量無損檢測(cè)尤為必要。錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)試驗(yàn)周期較短、對(duì)場(chǎng)地條件要求低、試驗(yàn)簡單方便，且可快速大面積普查錨桿長度及注漿密實(shí)度。工程中先通過錨固質(zhì)量試驗(yàn)普查定位較差的錨桿，再針對(duì)錨固質(zhì)量較差的錨桿進(jìn)行抗拔試驗(yàn)，就可全面準(zhǔn)確地揭露錨桿質(zhì)量問題。

1 工程概況

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

錨固質(zhì)量無損檢測(cè)所需設(shè)備包括錨桿無損檢測(cè)儀、超磁致震源及加速度傳感器。錨桿抗拔試驗(yàn)所需設(shè)備包括靜載儀、千斤頂、油泵、鋼梁及支墩等設(shè)備。

2.2 錨固質(zhì)量試驗(yàn)原理及方法

2.2.1 錨固質(zhì)量試驗(yàn)原理

在錨桿、注漿體及巖土體組成的體系，由于在錨固體中直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于錨桿長度時(shí)，可將錨固體作為一維勻質(zhì)彈性桿件，錨固結(jié)構(gòu)中錨桿、注漿體及巖土體膠結(jié)在一起，桿體、注漿體及巖土體之間存在較大的彈性波阻抗差別，基于一維彈性波反射原理，通過彈性波在錨固體中傳播、散射、反射和衰減特性來檢測(cè)分析錨桿的有效錨固長度及密實(shí)度等數(shù)據(jù),并以此分析和判定錨桿的錨固質(zhì)量類別。

2.2.2 錨固質(zhì)量試驗(yàn)方法

在保證加速度傳感器軸心與錨桿桿體軸線平行的前提下將加速度傳感器用強(qiáng)磁固定在錨頭位置，并預(yù)留激振位置。激振時(shí)應(yīng)保持激振器激振點(diǎn)與錨頭緊密接觸的狀態(tài)，選擇瞬態(tài)激振方式激振及適度的沖擊以采集有效的檢測(cè)波形。單根錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)應(yīng)記錄不少3 個(gè)一致性較好且滿足分析判斷使用的有效波形[1]。

2.3 抗拔試驗(yàn)原理及方法

2.3.1 抗拔試驗(yàn)原理

在錨桿注漿后與巖土體結(jié)合后產(chǎn)生抵抗外力的能力稱為抗拔力。通過千斤頂施加外力作用于錨桿使錨桿與注漿體或注漿體與巖土體產(chǎn)生相對(duì)位移，通過測(cè)量不同荷載錨頭隨時(shí)間產(chǎn)生的軸向位移，標(biāo)準(zhǔn)要求繪制分析曲線并確定錨桿抗拔承載力特征值。

2.3.2 抗拔試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)根據(jù)場(chǎng)地條件及試驗(yàn)荷載選擇支墩橫梁反力裝置，并在反力裝置之上放置墊板并在其上放置千斤頂。采用液壓千斤頂加卸載。在錨桿頂部或非受力錨桿桿體上架設(shè)位移測(cè)量設(shè)備。錨桿抗拔承載力試驗(yàn)均應(yīng)根據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行荷載分級(jí)，采用分級(jí)維持荷載法，逐級(jí)等量加載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后施加下一級(jí)荷載，直到終止試驗(yàn)條件或達(dá)到最大試驗(yàn)荷載，然后分級(jí)卸載至零，并記錄位移數(shù)據(jù)[2]。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 錨桿錨固質(zhì)量試驗(yàn)波形分析評(píng)判

采集的波形通過分析軟件進(jìn)行必要的數(shù)字濾波、時(shí)域頻域信號(hào)分析、能量處理，并分析缺陷范圍及嚴(yán)重程度、判斷錨長長度是否滿足設(shè)計(jì)要求和計(jì)算密實(shí)度。根據(jù)輸出的波形特征、時(shí)域信號(hào)特征、幅頻信號(hào)特征及密實(shí)度綜合分析判斷錨桿錨固的密實(shí)度質(zhì)量等級(jí)。單根錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)分級(jí)評(píng)判應(yīng)結(jié)合密實(shí)度質(zhì)量等級(jí)及錨桿長度評(píng)價(jià)[3]。錨固質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ類波形分別有以下特征：Ⅰ類錨桿波形規(guī)則，無缺陷反射波，飽滿度好；Ⅱ類錨桿波形較規(guī)則，輕微缺陷反射波，飽滿度較好；Ⅲ類錨桿波形欠規(guī)則，較嚴(yán)重缺陷反射波，飽滿度差；Ⅳ類錨桿波形不規(guī)則，嚴(yán)重缺陷反射波，飽滿度很差。本次錨桿錨固質(zhì)量試驗(yàn)數(shù)量為366 根，錨固質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ類254 根、Ⅱ類65 根、Ⅲ類32 根及Ⅳ類15 根。因試驗(yàn)波形較多不一一列舉，本文挑選了錨固質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ類的典型試驗(yàn)波形，見圖1。

圖1 錨桿錨固質(zhì)量試驗(yàn)典型波形

3.2 錨桿抗拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

選取錨固質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類及Ⅳ類的錨桿各15 根進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)。繪制各試驗(yàn)的錨桿Q-S曲線、S-Lgt 曲線，根據(jù)以上曲線結(jié)合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)確定錨桿承載力特征值。根據(jù)錨桿抗拔試驗(yàn)結(jié)果繪制不同錨固質(zhì)量等級(jí)下各錨桿抗拔試驗(yàn)承載力特征值圖，見圖2。由圖2 可知：Ⅰ類錨桿抗拔試驗(yàn)合格率100.0%，承載力特征值平均值350kN；Ⅱ錨桿抗拔試驗(yàn)合格率80.0%，承載力特征值平均值340.7kN；Ⅲ類錨桿抗拔試驗(yàn)合格率13.3%，承載力特征值平均值284.7kN；Ⅳ類錨桿抗拔試驗(yàn)合格率0，承載力特征值平均值231.0kN。隨錨固質(zhì)量等級(jí)降低，抗拔試驗(yàn)合格率及承載力特征值平均值均呈下降趨勢(shì)。

圖2 不同錨固等級(jí)下的抗拔試驗(yàn)承載力特征值

4 結(jié)論及建議

通過錨固質(zhì)量檢測(cè)快速地普查錨桿錨固質(zhì)量情況，并以此選擇不同錨固質(zhì)量等級(jí)的錨桿進(jìn)行抗拔試驗(yàn)。由錨桿抗拔試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著錨固質(zhì)量等級(jí)降低，抗拔試驗(yàn)合格率及抗拔承載力特征值平均值均呈下降趨勢(shì)。

錨固質(zhì)量試驗(yàn)可以準(zhǔn)確地定位質(zhì)量較差的錨桿。而目前國內(nèi)錨桿工程驗(yàn)收時(shí)基本只對(duì)錨桿抗拔試驗(yàn)作硬性要求，為了全面準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)錨桿質(zhì)量問題，應(yīng)鼓勵(lì)做錨固質(zhì)量無損檢測(cè)普查，在錨固質(zhì)量試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上選擇抗拔試驗(yàn)的錨桿點(diǎn)位，并且抗拔試驗(yàn)應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)錨固質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ類及Ⅳ類的錨桿。