淺談預(yù)應(yīng)力錨索張拉驗收及其張拉伸長量的控制

1、淺談預(yù)應(yīng)力錨索張拉驗收及其張拉伸長量的控制 前 言本文以寧德沈海復(fù)線柘榮至福安段高速公路A10合同段YK83+420+YK83+600段右邊坡為例，該邊坡最高約為38.1米，邊坡設(shè)計最高為5級，為類土質(zhì)邊坡：上部坡積粉質(zhì)粘土，厚度約2.1米；其下為厚10.2米全風化石英二長斑巖；砂土狀強風化石英二長斑巖，厚度約09米，碎塊狀強風化石英二長斑巖，厚度約7米；下伏中微風化石英二長斑巖。邊坡設(shè)預(yù)應(yīng)力錨固工程，并結(jié)合TBS植草或液壓客土噴播植草灌防護處理。該邊坡錨固工程為：在邊坡第二、三階均設(shè)置交錯預(yù)應(yīng)力錨索框架，其中邊坡第二階上排錨索長30m，下排錨索長22m，錨固段均為10m，單孔錨桿設(shè)計張拉力為

2、700KN；邊坡第三級上排錨索長34m，下排錨索長32m，錨固段均為10m，單孔錨索設(shè)計張拉力為700KN；本次選取3孔試驗點進行驗收試驗，及張拉應(yīng)力的有效控制，具體及錨索長度詳見附表01。附表01 試驗錨索基本參數(shù)位置孔號孔徑（mm）自由段長度（m）錨固段長度（m）巖層類別設(shè)計荷載（KN）YK83+5002-S-31502010微風化石英二長斑巖700YK83+5202-S-121502010微風化石英二長斑巖700YK83+5402-S-171502010微風化石英二長斑巖700一、驗收試驗?zāi)康腻^固工程驗收試驗?zāi)康氖窃谟跈z驗該錨固工程的施工質(zhì)量是否達到設(shè)計要求，以確保邊坡的安全。通過驗收試

3、驗，可以獲知錨桿受力大于設(shè)計荷載時的短期錨固性能，以及滿足設(shè)計條件時錨桿的安全系數(shù)，驗收試驗完成并證明合格后，方能進行該邊坡其他工程孔的鎖定施工。二、驗收試驗依據(jù)1、錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)程（GB50086-2001）；2、福建省不良地質(zhì)路段路塹邊坡防護加固工程施工實施細則（試行）； 3、福建省高速公路邊坡錨固工程施工技術(shù)暫行規(guī)定。 4、沈海公路復(fù)線柘榮至福安段高速公路工程兩階段施工設(shè)計圖第二冊第二分冊特殊路基設(shè)計圖。三、驗收試驗方案1、試驗孔的鉆造與錨桿制安為確保錨固工程不至于惡化邊坡巖土工程條件和保證孔壁的粘結(jié)性能，鉆孔采用無水干鉆。鉆進過程中對每個孔的地層變化、鉆進狀態(tài)（鉆壓、鉆速）、

4、地下水及一些特殊情況做了現(xiàn)場施工記錄，錨孔鉆造達到設(shè)計深度后，穩(wěn)鉆2分鐘，防止孔底尖滅。在鉆孔完成后，使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及水體清出孔外，以免降低水泥漿體與孔壁土體的粘結(jié)強度。錨索采用6根15.24mm低松弛無黏結(jié)鋼鉸線，強度級別為1860Mpa 。錨索編束前，確保每根鋼鉸線順直，不扭不叉，排列均勻，嚴格按設(shè)計尺寸制作。鋼鉸線采用機械切割。錨索頂端接裝導(dǎo)向帽，以便下錨順利。錨索體每1.0m設(shè)置一個對中支架。注漿管捆扎在錨索體中間，直到導(dǎo)向帽位置。錨索注漿采用福建“福源鑫”牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥,配合比為1：0.46(水泥：水)的純水泥漿,錨孔注漿采用孔底反漿法注漿,現(xiàn)場作好施工記錄。

5、采用壓力分散型錨索,錨索編束由多單元錨索組成，每個單元錨索分別由兩根等長無黏結(jié)鋼鉸線內(nèi)錨于鋼質(zhì)承載體組成，鋼鉸線通過特制的擠壓套和擠壓簧對稱的錨固于鋼質(zhì)承載體上，單根的連接強度大于200KN。鋼質(zhì)承載體采用45號鋼材加工制作，其厚度不小于20mm 。對于壓力分散型錨索的錨固段，不設(shè)緊箍環(huán)。每單元鋼鉸線用不同顏色做標記。反力裝置采用鋼筋混凝土“”字型框架梁（C25）。2、試驗張拉設(shè)備采用YCW100B型千斤頂、編號1，壓力表型號：0911596和ZB2×2-500B型高壓電動油泵，編號1、與千斤頂配套的油表編號為L03-1741，最大量程60Mpa；該設(shè)備由國家認可的福建省計量科學研究

6、所在2013年12月24日鑒定合格，標定曲線為：Y=0.0514X+0.62。3、錨頭位移采用游標卡尺（量程200mm），結(jié)合百分表（量程30mm）測量框架反力構(gòu)件位移。4、根據(jù)試驗要求，最大試驗荷載為錨索設(shè)計荷載的1.5倍，驗收試驗應(yīng)分級加荷，起始荷載為錨索設(shè)計荷載的30%，分級加荷值分別為設(shè)計荷載的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33、1.5倍。整個試驗連續(xù)進行逐級加載，前一級荷載穩(wěn)定后，方可施加下一級荷載，直到最大試驗荷載為止。每級觀測時間為10min，在每級加荷等級觀測時間內(nèi)，測讀錨頭位移項目累計變位量不大于0.1mm 方可施加下一級荷載。否則延長觀測時間，最后一級試驗荷載也應(yīng)維

7、持10min,如果在歷時10min內(nèi)位移量超過1mm，則該荷載再維持50min并在15、20、25、30、45和60min時記錄其伸長量，錨索加荷等級與觀測時間見錨索試驗記錄表（附后）。對已預(yù)張拉的錨桿進行驗收試驗時，應(yīng)先卸荷后按以上規(guī)定分級加荷試驗。四、驗收標準、本試驗各項技術(shù)指標及規(guī)程以中國建設(shè)標準化協(xié)會標準土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范（CECS2L：90）為準，參考不良地質(zhì)路段路塹邊坡防護加固工程施工實施細則（試行）、高速公路邊坡錨固工程施工技術(shù)暫行規(guī)定。1、驗收試驗中，從50%設(shè)計荷載到最大試驗荷載之間所測得的總位移量，應(yīng)當超過該荷載范圍內(nèi)錨筋自由段長度預(yù)應(yīng)力筋理論彈性伸長量的80%，且小于

8、自由段與1/2錨固段長度之和的預(yù)應(yīng)力筋的理論彈性伸長值。且錨筋實測伸長量與理論計算伸長量的誤差不大于理論計算伸長量的±6%。2、在最后一級荷載作用下的位移觀測期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定即在10min內(nèi)位移不超過1mm，或者2h內(nèi)蠕變量不大于2mm。3、如果試驗結(jié)果同時滿足上述1、2兩款條件，則認為驗收試驗錨索合格；如果發(fā)現(xiàn)有試驗錨桿不能同時滿足上述1、2兩款條件，則需增加抽樣三孔錨桿進行驗收試驗。直至驗收試驗錨索全部同時滿足上述1、2兩款條件，方可認為驗收試驗錨桿合格。、理論伸長量計算：本次驗收試驗理論彈性伸長量計算式，依據(jù)“”條規(guī)定計算。L=PpL/ApEp式中：Pp預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力（

9、N）；L預(yù)應(yīng)力筋的長度（mm）；Ap預(yù)應(yīng)力筋的截面積（mm2）；Ep預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量（N/mm2）；本次試驗鋼鉸線：Ap取140 mm2，Ep取198 N/mm2。以YK83+500孔號2-S-3分析計算理論應(yīng)力單根鋼絞線受力為F=700÷6116.667KN,為了使每一根鋼絞線受力均衡,考慮到每個單元的自由段長度不同,為了消除其影響,每個單元必須單獨張拉,其張拉力由自由段差值與其總長度決定, F1/=(L1÷L)×F=10/3÷（30-10/3）×700/6=14.583KN其中: F1/為第一單元第一次張拉力; F為每單元總張拉力;F=1

10、16.667KN×2=233.334KN當?shù)诙螐埨瓡r,第一、第二單元同時張拉，其張拉力的分布情況如下：F2/=（10/3÷70/3）×F=16.665KN其中：（F1/1F2/）的分布系數(shù)為： （F1/1F2/）=（10/3÷80/310/3÷70/3）×F14.583+16.665=21.248KN可知,張拉結(jié)束時一單元受力為14.5836+14.583=29.166KN,二單元受力為16.665KN。當?shù)谌螐埨瓡r,第一、第二、第三單元同時張拉，其張拉力的分布情況如下表：F=700F1/F2/45.83 14.583 16.66

11、5 F1F2F30.29 0.33 0.39 25% F1/F2/F3/51.40 59.42 49.73 50 %F1/F2/F3/101.27 117.34 117.11 75 %F1/F2/F3/151.15 175.27 184.48 100 %F1/F2/F3/201.02 233.19 251.86 130 %F1/F2/F3/201.02 233.19 332.71 150 %F1/F2/F3/300.77 349.04 386.61 3.2油表讀數(shù)計算伸長量的計算數(shù)據(jù)匯總一次線性方程：Y=0.0514X+0.62 式中：L03-1741油表讀數(shù)（MPa），x-壓力機讀數(shù)（KN)

12、備注張拉力百分比（%）F1F210%50%75%100%110%130%150%張拉力x(KN)14.58316.665703505257007709101050壓力表值y(MPa)1.37 1.48 4.22 18.61 27.61 36.60 40.20 47.39 54.59 根據(jù)<無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線力學性能檢驗報告>,可得鋼絞線彈性模量E=198GPa,單元面積為A=2.800cm2 由公式: 和 ，理論伸長量的計算如下表名稱P張拉力長度截面面積A慣性模量E理論伸長值L只張拉F114.58326.67 280 200000 6.90 只張拉F1、F216.665 23.33

13、 280 200000 6.90 25%P49.73 20.00 280 200000 17.80 50%P117.11 20.00 280 200000 41.80 75%P184.48 20.00 280 200000 65.90 100%P251.86 20.00 280 200000 89.90 130%P332.71 20.00 280 200000 118.80 150%P386.61 20.00 280 200000 138.10 五、試驗結(jié)果分析1、本次試驗，整個試驗連續(xù)進行，逐級加載，前級荷載穩(wěn)定后始可施加下一級荷載。直到最大試驗荷載為止。在最后一級觀測期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定。整

14、個試驗過程框架及坡面無異常現(xiàn)象。根據(jù)驗收試驗標準試驗結(jié)果見附表03。附表03 試驗結(jié)果匯總表項目單元孔號理論伸長總值（mm）實測總值（mm）上限差值百分比（mm）100%理論伸長值（mm）50%-150%伸長值（mm ）標準伸長值范圍最后一級觀測值說明2-S-3第一單元151.9156.43.0%104.296.383.36104.2133.1合格第二單元145.0149.53.1%第三單元138.1142.63.3%2-S-12第一單元151.9154.01.4%104.296.383.36104.2127.3合格第二單元145.0147.11.4%第三單元138.1140.21.5%2-X

15、-17第一單元151.9156.02.7%104.296.383.36104.2127.3合格第二單元145.0149.12.8%第三單元138.1142.23%六、試驗資料及分析曲線試驗記錄表中提供了試驗荷載（噸位及油壓表讀數(shù)），相應(yīng)荷載下的錨頭位移讀數(shù)。根據(jù)記錄表繪制的荷載Q（KN）-位移S（mm）曲線見附圖，本次預(yù)應(yīng)力錨桿驗收試驗充分驗證本工點錨桿施工質(zhì)量安全可靠、設(shè)計科學合理，達到邊坡加固穩(wěn)定的目的。 七、附件：1、試驗記錄表孔號加荷等級第一補償?shù)诙a償?shù)谝患壍诙壍谌壍谒募壍谖寮壍诹壍谄呒?0%50%75%100%110%130%150%2-S-3油表讀數(shù)（MPa）1.37 1.48 4.22 18.61 27.61 36.60 40.20 47.39 54.59 伸長量（mm）6.9