預應力錨索拉拔力檢測技術在邊坡防護工程中的應用

劉曉聰

（山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006）

高速公路邊坡防護工程中，對于自身穩定性較差的邊坡，由于預應力錨索具有錨固效果好、自重輕、施工方便、安全可靠，有效地利用了邊坡土體的自身強度和自穩能力等特點，在工程中被廣泛地應用。預應力錨索張拉是邊坡加固的關鍵環節，直接關系到邊坡的安全與穩定。錨索張拉之前應對錨索的拉拔力進行檢測，以確定錨索的錨固力是否能夠滿足工程需要，錨索拉拔力過低，達不到穩定邊坡、防止邊坡滑移的作用，錨索拉拔力過高又可能使錨索在工作過程中突然斷裂，成為工程的潛在隱患[1]。因此，錨索拉拔力檢測是邊坡防護工程質量檢測中的重要一環。本文以工程實際為例，介紹了錨索拉拔力檢測的實施步驟與檢測要點，并對檢測結果進行了分析與評價。

1 檢測原理與評定方法

在邊坡防護工程中，采用的錨索一般為拉力型錨索，自由段鋼絞線與灌漿體不接觸，可自由伸長；全部自由段鋼絞線長度相同；錨固段與灌漿體接觸，形成錨固作用。通過張拉錨索，使錨索自由段產生一定的彈性變形，錨固之后，錨索對邊坡土體產生反向拉力，從而壓緊邊坡土體，起到加固邊坡的目的。

圖1 拉力型錨索結構

錨索拉拔力檢測模擬錨索在實際張拉時的受力過程，以不同的荷載集度評定錨索的錨固效果。檢測采用YCW100B-1000型穿心液壓千斤頂，在錨索已注漿但尚未張拉時進行檢測。考慮到一定安全系數，最大試驗荷載取錨索拉力設計值的1.2倍[2]。在錨索張拉過程中，當荷載集度較小時（一般認為10%），此時荷載僅作用在外錨頭段，錨索所產生的伸長量也僅由外錨頭段產生，自由段并未進行受力。隨著荷載集度的增加，自由段開始受力，并產生變形，考慮部分預應力損失，一般認為實際自由段受力所產生的伸長量至少能夠達到自由段理論伸長量的90%。隨著荷載集度的不斷增加，內錨固段開始受力，為了防止內錨固段因受力太大而導致錨固性能變差，因此規定內錨固段受力不得超過其錨索極限承載能力的1/3，反應到實際檢測中，以自由桿體長度與1/3錨固段之和的理論彈性伸長值為實際錨索拉拔力的極大值[3]。綜上，在錨索拉拔力檢測中，以錨索伸長量作為評定錨索拉拔能力的主要依據，拉力型錨索單元錨索在最大試驗荷載作用下，所測得的彈性位移應大于錨索自由桿體長度理論彈性伸長值的90%，且應小于自由桿體長度與1/3錨固段之和的理論彈性伸長值[4]。

2 錨索檢測實例

2.1 工程概況

某高速公路邊坡加固工程采用預應力錨索框梁結構，該邊坡共設錨索30孔，錨索采用公稱直徑15.24 mm高強度低松弛普通預應力鋼絞線，錨索單孔加筋6束，設計噸位700 kN。

錨索檢測數量及參數見表1。

表1 現場試驗錨索樣本參數

2.2 檢測要點

a）預應力錨索驗收檢測條件是錨索已注漿且未張拉。

b）驗收試驗錨索的數量取每處邊坡錨索設置數量的5%且不少于3根進行檢測。

c）驗收試驗錨索應隨機抽樣。

d）最大試驗荷載：永久性錨索應取錨索拉力設計值的1.2倍。

e）荷載級數為6級，分別按照最大試驗荷載的10%、40%、60%、80%、100%、120%施加，達到試驗荷載后觀測10 min，然后卸載到試驗荷載的0.1倍并測出錨頭位移。

f）滿足下列條件時，試驗的錨索為合格：

（a）最大試驗荷載作用下，在規定的持荷時間內錨索的位移增量應小于1.0 mm，不能滿足時，則增加持荷時間至60 min時，錨索累計位移增量應小于2.0 mm。

（b）拉力型錨索單元錨索在最大試驗荷載作用下，所測得的彈性位移應大于錨索自由桿體長度理論彈性伸長值的90%，且應小于自由桿體長度與1/3錨固段之和的理論彈性伸長值。

g）錨索的理論伸長量ΔLL范圍按式（1）進行計算。

式中：Pp為預應力錨索的平均張拉力，N；L為預應力錨索的長度，mm；Ap為預應力錨索的截面積，mm2；Ep為預應力錨索的彈性模量，N/mm2。

2.3 檢測結果分析

通過式（1）計算可得不同荷載集度下伸長量的理論范圍，伸長量理論范圍的下限取自由段長度理論伸長量的90%，上限取自由段+1/3錨固段理論伸長量。計算結果如表2所示。

表2 試驗錨索理論伸長值

3組試驗錨索在每種荷載集度下持荷10 min，持荷時間內各組錨索的實際伸長量皆小于1.0 mm。各組錨索在檢測過程中的實際伸長量如表3所示。

表3 預應力錨索實際伸長值

依據設計要求，驗收試驗的錨索數量不少于總數的5%，且不少于3根，現場共設計有30根錨索，隨機抽檢了3根錨索進行試驗，試驗錨索主要結果如表4所示，依據“拉力型錨索的單元錨索在最大試驗荷載作用下，所測得的彈性位移應大于錨索自由桿體長度理論彈性伸長值的90%，且應小于自由桿體長度與1/3錨固段之和的理論彈性伸長值。”的要求判斷，試驗錨索的抗拔力，符合設計要求。

表4 預應力錨索試驗結果

3 結語

預應力錨索拉拔力檢測是邊坡防護工程質量檢測中的重要一環，本文分析了其檢測原理與評定方法，拉力型錨索的單元錨索在最大試驗荷載作用下，所測得的彈性位移應大于錨索自由桿體長度理論彈性伸長值的90%，且應小于自由桿體長度與1/3錨固段之和的理論彈性伸長值。結合工程實例對評定方法進行了驗證，試驗結果表明，通過檢測錨索的伸長量來判斷錨索的拉拔力是否滿足設計要求具有一定的合理性與實用性，在實際工程中具有一定的借鑒作用。