錨桿錨固質量的檢測

錨桿加固技術在地下工程、隧道施工及巖石邊坡支護中得到了廣泛的應用，是一種重要的加固手段。它是一種結構簡單的主動支護，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、變被動支護為主動支護，且具有運輸施工方便、效率高、成本低、支護效果好等優(yōu)點。

 

但在錨桿錨固技術的廣泛應用中，錨固質量優(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工程提供更好的質量保障，以下通過相關標準對這兩種方法展開詳細分析。

 

• 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)的錨桿錨固質量靜力法檢測。進行拉拔試驗時，將液壓千斤頂放在托板和螺母之間，擰緊螺母，施加一定的預應力，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讀數(shù)。當壓力或者位移讀數(shù)達到預定值時，停止加壓。測試后，可整理出錨桿的荷載-位移曲線，進而分析可得出錨桿的錨固質量。

 

（2）錨桿拉拔試驗分類

根據(jù)試驗目的不同可將錨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)整錨桿機構參數(shù)或改進錨桿的制作工藝。

 

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進行蠕變試驗，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 《建筑基坑支護技術規(guī)程》中附錄A的基本規(guī)定才可以進行：

 

a、錨桿錨固段漿體強度達到15MPa或達到設計強度等級的75%時可進行錨桿試驗；

b、加載裝置（千斤頂、油泵）的額定壓力必須大于試驗壓力，且試驗前應進行標定；

c、加荷反力裝置的承載力和剛度應滿足最大試驗荷載要求；

d、計量儀表（測力計、位移計）等應滿足測試要求的精度；

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

f、驗收試驗錨桿的數(shù)量應取錨桿總數(shù)的5%，且不得少于3根。

 

這些規(guī)定僅是進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)試驗目的不同，又有其特殊的規(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準值的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)定的標準，這些都應嚴格按照標準GB 50330-2013 《建筑邊坡工程技術規(guī)范》中附錄C的規(guī)定進行，同時標準中要求錨桿彈性變形不應小于自由段長度變形計算值的80%，且不應大于自由段長度與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到規(guī)定的破壞標準時，錨桿極限承載力取最大荷載。進行錨桿拉拔試驗時必須嚴格按照這些規(guī)定進行，否則將會大大降低試驗結果的有效性。

 

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)對錨桿的錨固質量進行評價。

 

 

（1）錨桿錨固質量無損檢測原理

a、錨桿長度檢測原理

由錨桿、粘結劑、圍巖三者組成的錨固體系中，錨桿與粘結劑形成復合桿件。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)的應力波達到桿底后將產(chǎn)生反射，桿底反射應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)生反射應力波，桿中反射應力波的相對能量強度與注漿密實度差異程度有關；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用聲波反射法檢驗錨桿錨固質量的理論依據(jù)。通過聲波反射法，可以了解錨固體系的基本情況，確定錨固質量的優(yōu)劣。

 

（2）聲波反射法應用的基本規(guī)定

標準JGJ/T 182-2009 《錨桿錨固質量無損檢測技術規(guī)程》中第5部分對聲波反射法的應用作出了基本規(guī)定，這些基本規(guī)定是聲波反射法獲得高質量檢測效果的基本保證，在進行檢測工作時要嚴格按照規(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)一維彈性桿件應力波的傳播規(guī)律，桿體與周圍介質的波阻抗差異越大，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，檢測信號較復雜，可能會影響桿體長度與密實度的檢測的準確性與可靠性。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，施工方應提供詳細的錨桿連接資料。

 

 

d、錨桿端頭應外露，但外露段不宜過長，因為外露段過長，當環(huán)境存在振動或激振力過大時會導致桿端自振，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，應進行相同類型的錨桿試驗。

 

e、錨桿外露端面應平整，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量。

 

三、總結

錨桿加固技術是地下工程及邊坡工程施工中的一個重要支護手段。錨桿作為隱蔽工程，施工中往往存在偏離設計要求的質量缺陷，其質量檢測工作非常必要。由于受到施工技術、復雜地質條件、材料質量等諸多因素的影響，錨桿錨固質量檢測問題引起人們的極大關注。隨著科技的進步，各種新技術、新方法不斷地被應用到錨桿錨固質量的檢測中來，這些檢測技術和方法也進一步促進錨桿錨固技術的應用。

 

通過標準比較錨桿錨固質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到設計要求，卻不能檢測錨桿長度和評價錨固質量狀態(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)，對錨桿錨固質量進行評價。

 

因此，在進行錨桿錨固質量檢測時應采用科學、合理的方法，將新技術、新方法不斷地應用到錨桿錨固質量的檢測中來，嚴格按照相關標準和規(guī)范，保證錨桿質量檢測評價的有效性，進一步促進錨桿錨固技術的應用。