锚杆锚固质量无损检测技术与应用

2022-12-01潘杨

广东建材 2022年11期

潘杨

（深圳市港嘉工程检测有限公司）

0 前言

锚杆工程施工环境复杂，各种因素均会对锚杆质量造成影响，目前国内基本使用抗拔试验为唯一检测方法，然而因为抗拔试验检测效率低、对场地要求高且检测周期长，单一抗拔试验并不能全面地揭露锚杆质量问题。此时引入锚固质量无损检测尤为必要。锚杆锚固质量无损检测试验周期较短、对场地条件要求低、试验简单方便，且可快速大面积普查锚杆长度及注浆密实度。工程中先通过锚固质量试验普查定位较差的锚杆，再针对锚固质量较差的锚杆进行抗拔试验，就可全面准确地揭露锚杆质量问题。

1 工程概况

2 试验

2.1 试验设备

锚固质量无损检测所需设备包括锚杆无损检测仪、超磁致震源及加速度传感器。锚杆抗拔试验所需设备包括静载仪、千斤顶、油泵、钢梁及支墩等设备。

2.2 锚固质量试验原理及方法

2.2.1 锚固质量试验原理

在锚杆、注浆体及岩土体组成的体系，由于在锚固体中直径远远大于锚杆长度时，可将锚固体作为一维匀质弹性杆件，锚固结构中锚杆、注浆体及岩土体胶结在一起，杆体、注浆体及岩土体之间存在较大的弹性波阻抗差别，基于一维弹性波反射原理，通过弹性波在锚固体中传播、散射、反射和衰减特性来检测分析锚杆的有效锚固长度及密实度等数据,并以此分析和判定锚杆的锚固质量类别。

2.2.2 锚固质量试验方法

在保证加速度传感器轴心与锚杆杆体轴线平行的前提下将加速度传感器用强磁固定在锚头位置，并预留激振位置。激振时应保持激振器激振点与锚头紧密接触的状态，选择瞬态激振方式激振及适度的冲击以采集有效的检测波形。单根锚杆锚固质量无损检测应记录不少3 个一致性较好且满足分析判断使用的有效波形[1]。

2.3 抗拔试验原理及方法

2.3.1 抗拔试验原理

在锚杆注浆后与岩土体结合后产生抵抗外力的能力称为抗拔力。通过千斤顶施加外力作用于锚杆使锚杆与注浆体或注浆体与岩土体产生相对位移，通过测量不同荷载锚头随时间产生的轴向位移，标准要求绘制分析曲线并确定锚杆抗拔承载力特征值。

2.3.2 抗拔试验方法

本次试验根据场地条件及试验荷载选择支墩横梁反力装置，并在反力装置之上放置垫板并在其上放置千斤顶。采用液压千斤顶加卸载。在锚杆顶部或非受力锚杆杆体上架设位移测量设备。锚杆抗拔承载力试验均应根据相应规范要求进行荷载分级，采用分级维持荷载法，逐级等量加载，每级荷载达到相对稳定标准后施加下一级荷载，直到终止试验条件或达到最大试验荷载，然后分级卸载至零，并记录位移数据[2]。

3 试验结果及分析

3.1 锚杆锚固质量试验波形分析评判

采集的波形通过分析软件进行必要的数字滤波、时域频域信号分析、能量处理，并分析缺陷范围及严重程度、判断锚长长度是否满足设计要求和计算密实度。根据输出的波形特征、时域信号特征、幅频信号特征及密实度综合分析判断锚杆锚固的密实度质量等级。单根锚杆锚固质量无损检测分级评判应结合密实度质量等级及锚杆长度评价[3]。锚固质量等级为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ类波形分别有以下特征：Ⅰ类锚杆波形规则，无缺陷反射波，饱满度好；Ⅱ类锚杆波形较规则，轻微缺陷反射波，饱满度较好；Ⅲ类锚杆波形欠规则，较严重缺陷反射波，饱满度差；Ⅳ类锚杆波形不规则，严重缺陷反射波，饱满度很差。本次锚杆锚固质量试验数量为366 根，锚固质量等级为Ⅰ类254 根、Ⅱ类65 根、Ⅲ类32 根及Ⅳ类15 根。因试验波形较多不一一列举，本文挑选了锚固质量等级为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ类的典型试验波形，见图1。

图1 锚杆锚固质量试验典型波形

3.2 锚杆抗拔试验数据分析

选取锚固质量等级为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类及Ⅳ类的锚杆各15 根进行锚杆抗拔试验。绘制各试验的锚杆Q-S曲线、S-Lgt 曲线，根据以上曲线结合相应标准确定锚杆承载力特征值。根据锚杆抗拔试验结果绘制不同锚固质量等级下各锚杆抗拔试验承载力特征值图，见图2。由图2 可知：Ⅰ类锚杆抗拔试验合格率100.0%，承载力特征值平均值350kN；Ⅱ锚杆抗拔试验合格率80.0%，承载力特征值平均值340.7kN；Ⅲ类锚杆抗拔试验合格率13.3%，承载力特征值平均值284.7kN；Ⅳ类锚杆抗拔试验合格率0，承载力特征值平均值231.0kN。随锚固质量等级降低，抗拔试验合格率及承载力特征值平均值均呈下降趋势。